اولین هواپیمای بدون سرنشین جهان Ruston Proctor Aerial Target بود که در طول جنگ جهانی اول توسط مهندس بریتانیایی Archibald Low به فضا پرتاب شد. این اولین پهپاد نظامی در تاریخ و همچنین اولین هواپیمای بدون سرنشین و رادیو کنترل بود.
با این حال، پهپاد RPAT شبیه هیچ چیزی نبود که امروز آن را پهپاد می نامیم. این هواپیما فقط به عنوان یک هواپیمای بدون سرنشین طراحی شده بود تا آلمانی ها را فریب دهد تا تصور کنند هدفی برای سلاح های ضد هوایی آنهاست. همچنین هیچ موتور یا آهنربایی نداشت، زیرا با رادیو کنترل بود و برای کنترل پرواز خود به سیگنال های رادیویی متکی بود.
پهپادهای مدرن متفاوت هستند. آنها برای جاسوسی و/یا حمله و استفاده از مکانیزم مغناطیسی برای مانور در آسمان طراحی شده اند. این پهپادها از انواع مختلفی از آهنرباها برای تولید میدان مغناطیسی لازم برای رانش استفاده می کنند.
برای مشاهده جزئیات کاربرد آهنرباهای مورد استفاده در پهپادهای مدرن، ادامه مطلب را بخوانید!
کاربرد آهنرباهای مورد استفاده در هواپیماهای بدون سرنشین مدرن
به طور عمده، موتورهای پهپاد از انواع مختلفی از آهنربا استفاده می کنند:
آهنرباهای فریت
آهنرباهای آلنیکو
آهنرباهای نئودیمیم
آهنرباهای ساماریوم-کبالت
در اینجا توضیح مفصلی از کاربرد آهنرباهای مورد استفاده در پهپادهای مدرن ارائه شده است:
آهنرباهای فریت
این آهنرباها به عنوان آهنرباهای سرامیکی نیز شناخته می شوند. آنها اغلب در موتورهای هواپیماهای بدون سرنشین به دلیل ویژگی های بسیاری مانند مقرون به صرفه بودن و استحکام استفاده می شوند.
اول، آنها از اکسید آهن مخلوط شده با مواد دیگر مانند باریم یا کربنات استرانسیم تشکیل شده اند. این باعث می شود آنها برای کاربردهای پهپادها مناسب باشند که در آن قدرت مغناطیسی بالا لزوماً مورد نیاز نیست، اما قابلیت اطمینان و مقرون به صرفه بودن از همه مهمتر است.
به عنوان مثال، پهپادهایی که برای استفاده تفریحی طراحی شده اند یا افراد سرگرم کننده از آهنرباهای فریت استفاده می کنند. در این پهپادها، موتورها نیاز به تامین نیروی کافی برای پرواز دارند، اما معمولاً به قدرت مغناطیسی شدیدی که دیگر پهپادهای حرفهای یا صنعتی نیاز دارند، نیاز ندارند.
علاوه بر این، پهپادهای مصرفی نیز با توجه به مقرون به صرفه بودن طراحی شده اند تا آنها را برای طیف گسترده ای از کاربران در دسترس قرار دهند. بنابراین، استفاده از آهنرباهای فریت در موتورها راه خوبی برای پایین نگه داشتن هزینه های تولید و در عین حال قدرت مغناطیسی کافی است.
آهنرباهای آلنیکو
آهنرباهای Alnico نام خود را از سه عنصر ساخته شده از آنها گرفته اند: آلومینیوم، نیکل و کبالت (از این رو نام "AlNiCo" نامیده می شود.
این آهنرباها به دلیل خواص مغناطیسی قوی و اجباری بالا (مقاومت آهنربا در برابر مغناطیس زدایی) معروف هستند. به دلیل این ویژگی ها، آهنرباهای Alnico برای کاربردهایی که به قدرت مغناطیسی بالا نیاز است، مناسب هستند.
در پهپادها از این آهنرباها در موتورهای تخصصی که نیاز به کنترل و پایداری دقیق دارند استفاده می شود. مانند مواردی که در عکاسی هوایی حرفه ای یا کاربردهای پهپادهای صنعتی استفاده می شود.
علاوه بر این، آهنرباهای Alnico پایداری دمایی خوبی دارند و می توانند خواص مغناطیسی خود را حتی در دماهای بالاتر حفظ کنند.
هواپیماهای بدون سرنشین با آهنرباهای Alnico در موتورهای خود می توانند در شرایط محیطی شدید بدون کاهش عملکرد موتور عمل کنند. مانند تنظیمات در فضای باز که در آن تغییرات دما ممکن است رخ دهد، مانند آب و هوای گرم یا در طول دوره های طولانی کار.
آهنرباهای نئودیمیم
آهنرباهای نئودیمیوم (یا آهنرباهای NdFeB) یکی از قوی ترین آهنرباهای دائمی موجود هستند. آنها از نئودیمیم، آهن و بور تشکیل شده اند و دارای قدرت مغناطیسی استثنایی هستند.
در هواپیماهای بدون سرنشین، آهنرباهای نئودیمیم معمولاً در موتورهای بدون جاروبک DC (BLDC) به دلیل نسبت توان به وزن و کارایی بالا استفاده میشوند. موتورهای BLDC برای پهپادها محبوب هستند زیرا از نیروی محرکه بالاتری برخوردار هستند. به همین دلیل، آنها کنترل دقیق، گشتاور بالا و نیازهای تعمیر و نگهداری کم را ارائه می دهند.
یکی دیگر از ویژگی های خوب آهنرباهای نئودیمیوم این است که می توانند میدان های مغناطیسی قوی را با وجود کوچک و سبک بودن ایجاد کنند. این آنها را به گزینه ای عالی برای پهپادهای با کارایی بالا مانند آنهایی که برای عکاسی هوایی طراحی شده اند تبدیل می کند.
آهنرباهای ساماریوم-کبالت
آهنرباهای ساماریوم کبالت (SmCo) به دلیل عملکرد و کارایی پیشرفتهشان محبوب هستند. این آهنرباهای با کارایی بالا، حتی در شرایط شدید مانند دمای بالا یا محیط های خورنده، پایداری مغناطیسی استثنایی دارند.
به دلیل همین ویژگی هاست که از آهنرباهای SmCo در موتورها و حسگرهای پهپادهای مدرن استفاده می شود. در سیستمهای رانش پهپاد، آهنرباهای SmCo نیروی مغناطیسی لازم را برای به حرکت درآوردن کارآمد موتورها فراهم میکنند.
علاوه بر این، در سیستمهای ناوبری هواپیماهای بدون سرنشین، این آهنرباها نقشی کلیدی در دقت و قابلیت اطمینان حسگرهای داخل هواپیما دارند. به دلیل موقعیت یابی و ناوبری دقیق، آهنرباهای SmCo به پهپادهای طراحی شده برای کارهایی مانند نقشه برداری هوایی، نظارت و عملیات تحویل اضافه می شوند.
نه تنها این، بلکه دقت و قابلیت اطمینان بالای آنها، آهنرباهای SmCo را برای کارهای مختلف مانند گرفتن عکس یا تحویل کالا بدون هیچ مشکلی عالی می کند.
کاربرد پهپادها در ارتش
پهپادهای نظامی با هواپیماهای بدون سرنشین معمولی که به عنوان وسایل نقلیه هوایی جنگی بدون سرنشین (UCAV) نیز شناخته می شوند، متفاوت هستند. اگرچه طراحی اولیه یکسانی دارند، اما برای عملکرد بهتر در شرایط اضطراری مانند جنگ ارتقا یافته اند.
این نوع پهپادها معمولاً بزرگتر، پیشرفته تر و قادر به حمل سلاح هایی مانند موشک یا بمب هستند. آنها برای بسیاری از وظایف مانند شناسایی، نظارت، جمع آوری اطلاعات و عملیات جنگی استفاده می شوند. پهپادهای UCAV برای اطمینان از اینکه میتوانند کار خود را کامل کنند، دارای قابلیتهای دوربرد و سیستمهای حسگر پیشرفته هستند.
علاوه بر این، پهپادهای نظامی با دوربینها و حسگرهای با وضوح بالا، اطلاعات لحظهای را جمعآوری میکنند. آنها در ارائه اطلاعات مهم درباره مواضع، حرکات و فعالیت های دشمن بدون اینکه سربازان را در معرض خطر قرار دهند، عالی هستند.
به غیر از آن، پهپادهای نظامی برای اهداف لجستیکی استفاده می شوند. آنها می توانند مدیریت زنجیره تامین و ماموریت های تامین مجدد را انجام دهند. آنها همچنین می توانند کالاها، لوازم پزشکی و تجهیزات را به سرعت به مناطق دورافتاده یا غیرقابل دسترس منتقل کنند.
کاربرد هواپیماهای بدون سرنشین در صنایع دیگر
به غیر از ارتش، پهپادها کاربردهای متنوعی در صنایع مختلف دارند، مانند:
کشاورزی: هواپیماهای بدون سرنشین می توانند محصولات را زیر نظر داشته باشند و برای کشاورزی دقیق و سم پاشی آفت کش استفاده می شوند.
ساخت و ساز: هواپیماهای بدون سرنشین برای بررسی مکان ها، ردیابی پروژه ها و بازرسی ایمن منطقه استفاده می شوند.
فیلم و رسانه: فیلمبرداری و عکاسی هوایی برای فیلم ها، مستندها و رویدادها.
حفاظت از محیط زیست: پهپادها برای ردیابی حیات وحش و نظارت بر زیستگاه خوب هستند.
واکنش اضطراری: پهپادها در شرایط اضطراری، برای عملیات جستجو و نجات، ارزیابی بلایا و تحویل تجهیزات پزشکی عالی عمل می کنند.
تعمیر و نگهداری زیرساخت: بازرسی پل و سد، نظارت بر جاده و راه آهن.
حمل و نقل و لجستیک: پهپادها را می توان برای مدیریت موجودی، تحویل بسته و بهینه سازی انبار استفاده کرد.
نتیجه
به غیر از گرفتن عکس ها و فیلم های جالب از آسمان، پهپادها کاربردهای مختلفی دارند. به خصوص پهپادهای نظامی که در زمان جنگ و شرایط اضطراری مورد استفاده قرار می گیرند. این پهپادها به طور ویژه برای انجام کارهایی مانند شناسایی، مراقبت و جمع آوری اطلاعات بدون به خطر انداختن جان انسان ها طراحی شده اند. پهپادها برای اطمینان از اینکه قادر به انجام چنین کارهای خطرناکی هستند، از فناوری های پیشرفته، از جمله آهنرباهای مختلف مانند آهنرباهای فریت، آلنیکو، نئودیمیم و ساماریوم-کبالت استفاده می کنند. این آهنرباها در سیستمهای پهپاد ادغام میشوند تا کارایی موتور، ثبات حسگر و عملکرد کلی پهپاد را افزایش دهند.
