رفتار انواع پهپاد در باد
باد یکی از بزرگترین دغدغه های هوانوردی است. نحوه استفاده از باد در اتوماسیون پهپادها به طور مداوم مطالعه و بهبود می یابد. در زمینه پهپادهای حرفه ای نقشه برداری- جایی که مهندسان برای بازیابی داده های مفید با دقت قابل اعتماد، لبه های آیرودینامیک را فشار می دهند- باد عامل اصلی تعیین کننده توانایی یک پهپاد در انجام ماموریت خود است. در این مقاله قصد داریم به بررسی رفتار انواع پهپاد در باد بپردازیم.
چرا باد عامل پیچیده ای در پرواز است؟
حرکت هوا در اثر شیب با فشارهای مختلف (باد)، می‌تواند تغییر کند و به طور غیرقابل پیش بینی در نزدیکی آب یا شیب های تند، طوفان ایجاد کند و سرعت آن در ارتفاعات بالاتر برود. هنگامی که باد در یک فاصله کوتاه به طور ناگهانی تغییر می‌کند، برش باد ایجاد شده که باعث ایجاد وزش شدید می‌شود. این امر در اطراف اشیا و ساختمان ها رایج است، اما می تواند در زمین های باز نیز اتفاق بیفتد.
وقتی باد می گیرد، بر محیط زیست تأثیر می گذارد. و در سرعت های بالا، نیروی زیادی از خود نشان می دهد. پهپادهای حرفه ای نقشه برداری محدود به پرواز و گرفتن داده ها در سرعت‌های خاص باد هستند.
انواع مختلف باد و رفتار پهپاد
باد برای پهپادهای مختلف معنای متفاوتی دارد. دستورالعمل‌هایی در مورد رفتار انواع پهپاد در باد وجود دارد تا به خلبانان کمک کند تصمیم بگیرند چه زمانی برای پرواز مناسب است. در بیشتر موارد، باد در انتهای محدودیت های منتشر شده به معنای برخاست و فرود های قابل پیش بینی کمتر و چالش هایی برای جمع آوری داده های مفید است. دانستن این موضوع باعث آگاهی بیشتری ما در مورد خرید پهپاد نقشه برداری مناسب و نحوه داشتن پروازی ایمن و مطمئن، می شود. همانطور که برخی نکات کلیدی در مورد رفتار انواع پهپادها در باد را بررسی می کنیم، مهم است بدانیم که هدف، گرفتن داده های مفید و دقیق در عین دست نخورده نگه داشتن محیط و تجهیزات است.
مولتی روتورها در باد
مولتی روتورها گزینه ای انعطاف پذیر و قابل کنترل برای بررسی های کوچک ارائه می دهند که به دقت متوسط در باد ملایم نیاز دارند. در بادهای شدیدتر، این نقاط قوت می توانند به شرح زیر در معرض خطر قرار گیرند:
در هنگام برخاستن و فرود
مولتی روتورها، مانند همه پهپادهای دیگر، می توانند در بادهای شدیدتر غیرقابل پیش بینی رفتار کنند. حداکثر تحمل باد برای یک مولتی روتور محبوب مثل DJI Phantom 4، ۱۰ متر بر ثانیه معادل ۲۲ مایل در ساعت است. آیا این تحمل مطلق است؟ و آیا برای هر مرحله از پرواز اعمال می شود؟ تجربه نشان می دهد که فضای اضافی باید برای برخاستن و فرود در انتهای بالای این محدوده فراهم شود. این فضا به دلیل نزدیکی به ساختمان ها، درختان یا حتی اتومبیل ها، عامل ایجاد باد احتمالی است. مولتی روتورها هنگامی که در هوا هستند، مزایایی دارند. حالت شناور ثابت و توانایی آنها برای حرکت به جلو در حین پرواز، کنترل بیشتری را در پاسخ به باد فراهم می کند. با این حال، اگر باد مخالف آنها باشد، با کوتاه تر شدن زمان پرواز، برد محدود آنها به خطر می افتد.
گرفتن تصویر در باد
گرفتن تصویر در باد با مولتی روتورها به دلیل طراحی آنها محدود است. با افزایش وزن محموله، زمان پرواز آنها کاهش می یابد. این امر کیفیت محموله‌هایی را که می‌توانند جابجا کنند محدود می‌کند، زیرا سنسورهای بهتر معمولاً سنگین هستند. با این حال، مولتی روتورها به دلیل داشتن گیمبال که حرکت زاویه ای پهپاد را جبران می کند، همپوشانی تصویر را به خوبی حفظ می کنند. این به معنای داده هایی است که فقط برای یک پروژه نسبتا کوچک به خوبی بازسازی شده اند.
نکته: مولتی روتورها از نظر جمع آوری داده، به خوبی باد را تحمل می کنند. با این حال، زمان پرواز آنها به طور قابل توجهی در سطوح بالاتر کاهش می یابد.
تلاطم چیست؟
تلاطم یک تغییر بی نظم در جریان هوا است که می تواند در کنار سازه های عمودی و در هوای طوفانی رخ دهد. برای کاهش احتمال تلاطم که می تواند عملیات پهپادها را تحت تاثیر قرار دهد، از سازه هایی که به عنوان مانع باد در نزدیکی زمین عمل می کنند، دوری کنید.
پهپادهای بال‌ثابت در باد
پهپادهای بال ثابت پوشش وسیع و دقت خوبی را در بادهای خفیف ارائه می دهند. بسته به مواد و طراحی، حالت پرواز آنها برای ثبت تصویر در برخی از سطوح باد ثابت است. اما در سطوح بالاتر، هم پرواز و هم ضبط تصویر ممکن است به خطر بیفتد. برخاستن پرنده های بال ثابت با تکنیک پرتاب دستی انجام می شود. پرتاب دستی در باد با فاصله ۴۰ متری توصیه می شود. به دلیل بالا بردن هوا کارآمد است، که اجازه می دهد زمان پرواز طولانی تر شود. با این حال، در نقشه برداری حرفه‌ای با پهپاد، هدف، گرفتن تصویر واضح و به موقع است. بنابراین طراحی و متریال مهم است تا بفهمیم هنگام حرکت بادها از جانب، جلو یا عقب پرنده ما چقدر می تواند ثابت پرواز کند.
برای هر پهپادی محدودیت های باد منتشر شده است. عملیات خارج از این محدوده ها نه تنها برای جمع آوری داده ها، بلکه برای پهپاد و محیط اطراف نیز خطر ایجاد می کند. هنگام اندازه‌گیری باد قبل از پرواز، مهم است که آن را بدون مانع، با نگه داشتن دستگاه اندازه‌گیری بالای سر و ایستادن در هوای آزاد، اندازه‌گیری کنید.
فرود پهپاد بال ثابت
فرود پهپاد بال ثابت در باد در محدوده ی خارج از تحمل آن می تواند غیرقابل پیش بینی باشد زیرا کنترل دستی آن بسیار دشوار است. حتی در بادهای خفیف، منطقه فرود باید حدود ۱۰۰ متر باشد تا از آسیب دیدن پهپاد یا اموال اطمینان حاصل شود. از آنجایی که به سرعت به سمت زمین حرکت می کند، تندبادها و بادهای برشی می توانند پهپاد را از مسیر خارج کنند یا در بدترین موارد، آن را به درختان، اشیا یا زمین بکوبند.
ضبط تصویر در باد برای پهپادهای بال ثابت، به دلایل مختلف، همان چالش محموله ای را ارائه می دهد که مولتی روتورها با آن روبرو هستند. در واقع، یک بال ثابت یک بار در هوا می تواند محموله سنگین تری را حمل کند. اما وقتی که زمان بازگشت از آسمان فرا می رسد، وزن پهپاد باید سبک باشد تا از ضربه سخت در فرود شکمی جلوگیری شود. محبوب ترین پهپاد بال ثابت برای نقشه برداری دارای طیف وسیعی از محموله هاست، اما آنها در وضوح و اندازه قاب خود برای پایین نگه داشتن وزن محدود هستند.
هر چه پهپاد نسبت به اندازه‌اش سبک‌تر باشد، احتمال ناپایداری آن در باد بیشتر است. این می تواند کیفیت تصویر را به دلیل عدم توانایی در حفظ همپوشانی بیشتر به خطر بیندازد. داده های ناقص در خروجی های نقشه نهایی به صورت حفره نمایش داده می شوند.
نکته: پرنده های بال ثابت در بادهای خفیف عملکرد نسبتاً خوبی دارند. با این حال، در بادهای شدیدتر، داده‌های جمع‌آوری‌شده ممکن است به دلیل بی‌ثباتی در پرواز دارای شکاف باشند. فرود آمدن در بادهای شدید می تواند در همه جهات غیر قابل پیش بینی باشد.
پهپادهای VTOL در باد
پهپادهای VTOL برخاست و فرود کنترل‌شده را همراه با زمان پرواز طولانی‌تر و توانایی حمل محموله‌هایی با کیفیت بالاتر ارائه می‌کنند. با این حال، زمانی که آنها دم نشین هستند، چیزی که مردم اغلب به اشتباه آن را به عنوان یک مشکل مطرح می‌کنند، شکل آنها شبیه بادبانی است که در هنگام برخاستن و فرود آمدن در انتظار وزش باد است. با این حال، وقتی همه چیز در نظر گرفته شود، این طراحی کلی مزایایی را ارائه می‌دهد.
برخاستن VTOL در باد نیاز به فضای بیشتری برای پهپاد دارد تا بتواند به محیط اطراف پاسخ دهد و به ارتفاع انتقالی خود برسد، یعنی ارتفاعی که می‌چرخد تا مانند یک پرنده بال ثابت پرواز کند. با این حال، کنترل خود را نشان می‌دهد و خود را در بادهای شدیدتر تنظیم می‌کند. هنگامی که یک VTOL به موازات جهت باد قرار می گیرد، در یک منطقه قابل پیش بینی باقی می ماند و از برخورد با موانع اجتناب می‌کند (تصاویر زیر را ببینید).
فرود VTOL در باد. فرای محدودیت‌های باد، این پهپاد می‌تواند در فاصله پنج متری هدف خود قرار گیرد. در بادهای شدیدتر از ۱۰ متر بر ثانیه، پهپاد ممکن است واژگون شود. با این حال، مهم است که توجه داشته باشید که واژگونی تهدیدی برای پهپاد یا محموله آن نیست، زیرا بیشترین چیزی که ممکن است اتفاق بیفتد آسیب جزئی به پایه وسط یا بینی خراشیده است.
تصویربرداری در مناطق بزرگ حتی در برخی بادهای قابل‌توجه جایی است که VTOL دم‌نشین برتر است،. به دلیل قابلیت‌های VTOL که فرودهای شکمی و ضربه‌های سخت را از بین می‌برد، خود پهپاد می‌تواند سنگین باشد. هنگامی که پهپاد یک قاب کامپوزیتی سنگین در مقایسه با فوم سبک وزن داشته باشد، پرواز ثابت‌تر خواهد بود.
مقدار مناسب فاصله برخاستن در باد
در بادهای معمولی، یک پهپاد VTOL برای بلند شدن فقط به فاصله ۵ متری (۱۶٫۵ فوت) نیاز دارد.
در بادهای شدیدتر، پهپادهای VTOL، مانند همه پهپادهای دیگر، چندین برابر فضای بیشتری برای بلند شدن نیاز دارند. با این حال، فضای مورد نیاز در مقایسه با پهپادهای بال ثابت، کوچک و قابل پیش بینی است، در حالی که پوشش فراتر از یک مولتی روتور قوی باقی خواهد ماند.
کدام پهپاد در باد برنده می‌شود؟
پهپادهای VTOL با توجه به مزایا و معایب، پرواز و فرود قابل پیش‌بینی و ایمن‌تری را بدون به خطر افتادن در موانع ارائه می‌دهند. یک قاب کامپوزیت با همپوشانی قابل اعتماد، به لطف محموله هایی با کیفیت بالا، داده هایی با دقت زیاد را بدون حفره در خروجی های نقشه برداری، حتی در بادهای شدید، ارائه می‌دهد.
