الهام از پرندگان در طراحی پهپادها

یکی از مشکلات مهم پهپادها، به‌ویژه مدل‌های تحویل‌دهنده‌ی کالا، مراحل آغازی و پایانی پروازکردن و فرودآمدن است که احتمالا با الهام از پرنده‌ها حل خواهد شد.

پهپادها هنوز با مشکلاتی اساسی در طراحی روبه‌رو هستند. در این صنعت، پهپادهایی که بسته‌های حجیم را به‌سرعت در فواصل طولانی جابه‌جا می‌کنند، تفاوت‌های عمده‌ای با پهپادهایی دارند که در فضاهای کوچک پرواز می‌کنند. یکی از تفاوت‌های اصلی آن است که مدل اول به بال‌های ثابت نیاز دارد و مدل دوم با پره پرواز می‌کند.

مشکلات گفته‌شده به طراحی پهپادهایی با ترکیب ۲ طراحی مذکور منجر شد. آن پهپادها با هدف بهره‌برداری از ترکیب مزایای دو نوع طراحی بال‌های ثابت و پره (روتور) طراحی شدند. به‌عنوان مثال، پهپادهایی با قابلیت عمودپرواز و تغییر حالت به پرواز افقی طراحی شدند. در فهرست این نوع طراحی‌ها، پهپادهایی با سیستم‌های پره‌ای با قابلیت تغییر زاویه نیز قرار گرفتند. به‌علاوه، پهپادهایی به‌صورت ۴ پره‌ای نیز طراحی شدند که با اتصال به بال‌های ثبات، توانایی اوج‌گیری و فرودآمدن عمودی را داشتند.

این طراحی‌ها همگی تاحدودی کاربردی بودند؛ اما همه‌ی آن‌ها هزینه و وزن و پیچیدگی غیرضروری را به محصول اضافه می‌کردند تا بتوانند همه‌ی کارایی‌های موردنیاز را از پهپاد به‌دست آورند. یکی از استارتاپهای مستقر در آفریقای‌جنوبی با نام پسرین (Passerine) ایده‌ی بهتری برای پهپادهای ترکیبی ارائه کرده است. این استارتاپ از فعالیت پرنده‌ها برای طراحی محصول خود استفاده کرد. در تعریف ساده، از بال‌های ثابت برای پرواز و از پاها برای فرودآمدن و اوج‌گرفتن بهره برده می‌شود.

تصویر بخش گالری، رندری از پهپاد شرکت پسرین را نشان می‌دهد که با نام اسپارو (Sparrow) به‌معنای «گنجشک» طراحی شد. اولین نکته‌ای که در طراحی این پهپاد توجه را جلب می‌کند، همان پاها هستند که در این مقاله‌ی زومیت، به آن خواهیم پرداخت. البته، طراحی بال‌ها نیز ویژگی‌های خاص خود را دارد که باید به جزئیات آن اشاره کنیم. موتورهایی که در بالای بال‌ها قرار گرفته‌اند، آن‌ها را به بالی با ترکیب دمندگی تبدیل می‌کند.

تصویر پایین، رندری از پهپاد شرکت پسرین را نشان می‌دهد که با نام اسپارو (Sparrow) به‌معنای «گنجشک» طراحی شد. اولین نکته‌ای که در طراحی این پهپاد توجه را جلب می‌کند، همان پاها هستند که در این مقاله‌ی زومیت، به آن خواهیم پرداخت. البته، طراحی بال‌ها نیز ویژگی‌های خاص خود را دارد که باید به جزئیات آن اشاره کنیم. موتورهایی که در بالای بال‌ها قرار گرفته‌اند، آن‌ها را به بالی با ترکیب دمندگی تبدیل می‌کند.

هوایی که با جریان بالا و استفاده از دمنده‌ها در بال‌ها جریان پیدا می‌کند، نیروی لیفت (برآر) ۲ تا ۳ برابر بال‌های عادی ایجاد می‌کند. ازآنجاکه هوا ازطریق موتورها ایجاد می‌شود، حتی با حرکت کم هواپیما نیز نیروی لیفت را شاهد خواهیم بود. چنین روندی، برخلاف بال‌های سنّتی و نیروهای لیفت آن‌ها است که به حرکت سریع‌تر هواپیما وابسته هستند. مزیت نهایی آن است که هواپیما یا پهپاد مجهز به بال‌های دمنده، با سرعت بیشتری فرایند اوج‌گرفتن و فرودآمدن را انجام می‌دهند و به فضای کمتری نیاز دارند. به‌علاوه، آن‌ها پیش از فرودآمدن با سرعت کمتری هم پرواز می‌کنند.

ایده‌ی استفاده از بال‌های مجهز به موتور دمنده، مخصوص استارتاپ پسرین نیست. پیش از آن‌ها، شرکت اوکراینی «آنتونوف» هواپیماهایی با طراحی مشابه تولید کرده بود. به‌علاوه در دهه‌ی ۱۹۷۰، ناسا نیز انواع مجهز به دمنده را با عنوان کیواس‌آرای (QSRA) معرفی کرد.

بال‌های مجهز به دمنده هیچ‌گاه به شهرت و کاربرد آن‌چنانی در دنیای هوافضا دست نیافتند. دو دلیل اصلی این امر عبارت است از: ۱. هزینه‌ی گران ساخت و نگه‌داری از آن‌ها؛ ۲. خطر فراوان استفاده از این نوع طراحی. درواقع، ازآنجاکه موتور نیروی لیفت موردنیاز را تأمین می‌کند، از‌دست‌دادن یکی از آن‌ها خطر‌های زیادی در مراحل اوج‌گرفتن و فرودآمدن به‌همراه خواهد داشت. البته، دلیل اصلی استفاده‌نکردن از بال‌های مجهز به موتور آن است که نیازی به آن‌ها احساس نمی‌شود. فضاهای دردسترس هواپیماها به‌اندازه‌ای بزرگ و دردسترس هستند که به اجرای آن استراتژی و به‌جان‌خریدن خطر‌های آن احتیاجی نیست.