كجزء من منحة مقدمة من مؤسسة العلوم الروسية، يعمل الباحثون في جامعة جنوب الأورال الحكومية على تطوير نظام ذكي للتحكم في إقلاع وطيران وهبوط المركبات الجوية بدون طيار مع عناصر ميكنة الأجنحة، والتي يمكن استخدامها أيضًا لتنسيق تشغيل شفرات توربينات الرياح. يعتمد النظام على الذكاء الاصطناعي مع شبكة عصبية ذاتية التعلم.
حيث يهدف الباحثون في الجامعة إلى تقليل استهلاك الوقود أو شحن البطارية للمركبة الجوية بدون طيار، فضلا عن القدرة على تثبيتها تلقائيا في الهواء. أثناء عملية التطوير، مكّن علماء تشيليابينسك أيضًا من تعديل أجنحة الطائرات بدون طيار من نوع الطائرات عن طريق تركيب اللوحات الجناحية وأغطية الأجنحة في تصميمها، والتي كانت موجودة سابقًا فقط في الطائرات الكبيرة. تنظم العناصر الإقلاع والهبوط وزاوية الصعود بالإضافة إلى ثبات واستقرار طيران الجسم.
إن تركيب مثل هذه الأجزاء على أجنحة الطائرة بدون طيار يسمح بالتحكم في طيرانها من قاعدة أرضية دون تدخل بشري. سيقوم المشغل فقط بتعيين الإحداثيات ومسار الرحلة، وهو ما سيساعد النظام الجديد على الالتزام به بشكل كامل. سيكون نظام التحكم الذي طوره علماء الجامعة يعتمد على الذكاء الاصطناعي للتعلم الذاتي، ويستقبل إشارة من المعدات، قادرًا على تنظيم تشغيل بطانات الرفارف ولوحات الرفارف عن بعد؛ أثناء الاختيار من قاعدة البيانات للزوايا المثلى لصعود ونزول الطائرة إلى الأرض. ستزداد قدرة الطائرة بدون طيار على المناورة أثناء هبوب الرياح دون استهلاك إضافي للوقود أو شحن البطارية، لأن الأجزاء المتحركة الفردية على أجنحتها ستبسط عملية الاستقرار في الهواء. سيسمح نظام التحكم الإلكتروني الجديد بالاستجابة بسرعة لحالات الطوارئ المحتملة أثناء رحلة الطائرة ، مما يمنع مساره من التحول في الفضاء.
«يوضح كونستانتين أوسينتسيف، رئيس قسم «هندسة الطاقة الحرارية الصناعية» في جامعة جنوب الأورال الحكومية: توجد أنظمة تحكم للمركبات الجوية بدون طيار، لكنها غير مرتبطة بعناصر مثل اللوحات الجناحية وأغطية الأجنحة، لأن مثل هذه الأجزاء الموجودة على أجنحة الطائرات بدون طيار لم يتم تصنيعها بعد. إن تفرد اختراعنا لا يكمن فقط في العناصر التنظيمية الإضافية، ولكن أيضًا في الشبكة العصبية الإضافية لنظام التحكم الإلكتروني. نحن نقوم بإنشاء شبكة عصبية تعمل على تطوير قاعدة بيانات لأخطاء الطائرات أثناء الرحلة. أي أنه عندما تتحرك طائرة بدون طيار دون تحكم بشري، فإنها تؤدي نفس الإجراءات بشكل متكرر؛ وتقوم الشبكة العصبية في هذه اللحظة بجمع جميع الأخطاء في حركة الجهاز (الانحراف عن القصور الذاتي، وزعزعة الاستقرار عند مواجهة عائق أو بسبب الظروف الجوية، وما إلى ذلك) التي قد تنشأ في كل إجراء عمل سابق. وبعد جمع قاعدة بيانات من هذه البيانات، ستكون الشبكة العصبية قادرة على التنبؤ بجميع أنواع الانحرافات في حركة الطائرات بدون طيار والقضاء عليها على الفور».
يتم تخزين جميع البيانات التي تجمعها الشبكة العصبية في قاعدة بيانات الإدارة الإلكترونية. سوف «يفهم» النظام الذكي، الذي تم تدريبه سابقًا على مئات رحلات الطائرات بدون طيار، كيفية التصرف في حالة الطوارئ في الهواء، وضبط زوايا اتجاه اللوحات أو بطانات الأجنحة التي تعمل على تثبيت الوضع المكاني للطائرة.
بالإضافة إلى ذلك، سيكون نظام التحكم في الشبكة العصبية الجديد قادرًا على تحديد المسارات المثالية بشكل مستقل لرفع وهبوط جسم ما على الأرض، مع الأخذ في الاعتبار الظروف الجوية الحالية وسرعة الطائرة.
الميزة الرئيسية لنظام التحكم الفريد هو الاستهلاك الاقتصادي للوقود أو شحن البطارية للطائرة بدون طيار. سيؤدي هذا إلى زيادة نطاق الطيران المعلن بسرعة معينة بنسبة أربعة بالمائة على الأقل.
اليوم، يقوم علماء جامعة جنوب الأورال الحكومية بتصنيع عناصر الميكنة التجريبية (بطانات الرفارف وأغطية الرفارف) باستخدام طابعة ثلاثية الأبعاد. يعرضهم الباحثون لتدفقات هواء مختلفة في نفق الرياح بسرعات وزوايا ميل مختلفة.
يمكن أيضًا استخدام الاختراع العالمي لعلماء تشيليابينسك لحماية شفرات محطات طاقة الرياح ، التي يتم تركيبها في المناطق التي تتدفق فيها الرياح على مدار العام. غالبًا ما يؤدي هبوبها المتزايد إلى كسر شفرات مولد الرياح، مما يؤدي إلى انخفاض إنتاجية محطات طاقة الرياح بأكملها (توقف إنتاج الطاقة).
نفس عناصر الميكنة المصممة للطائرات بدون طيار قادرة على تنظيم حركة ريش توربينات الرياح: إيقاف مولد الرياح نفسه بشكل فوري وكامل أثناء الأعاصير، أو إعادة توجيه تدفقات الهواء الدوامة أثناء الرياح العاتية لتقليل تأثيرها على الشفرات نفسها. وهذا النهج سيجعل من الممكن تشغيل توربينات الرياح حتى مع هبوب رياح تبلغ سرعتها 20 إلى 30 م/ث دون فقدان إنتاجيتها، وكذلك القضاء على توقف المعدات.
سيتم التحكم في العناصر المتحركة للميكنة المثبتة على الشفرات بواسطة نفس النظام باستخدام شبكة عصبية ودون المشاركة المعتادة للمشغل البشري.
إيكاترينا بولنيخ.