كيفية موازنة مراوح الطائرة المسيّرة (طريقتان)

بقلم لورين ناجيل

يُعد موازنة المروحة أمرًا ضروريًا لتحسين أداء الطائرات المسيّرة وموثوقيتها وعمرها الافتراضي. تولّد المراوح غير المتوازنة اهتزازات مفرطة، مما يؤدي إلى انخفاض كفاءة الدفع، وزيادة الضوضاء، وتسريع تآكل المحامل وأجهزة الاستشعار.

يمكن موازنة المراوح بثلاث طرق: ساكنة، وديناميكية، وديناميكية هوائية. 

تتضمن الموازنة الساكنة والديناميكية إضافة أوزان إلى المروحة لتحقيق كتلة متساوية عبر المروحة عند السكون (الموازنة الساكنة) أو عند سرعة الدوران التشغيلية (الموازنة الديناميكية). في المقابل، تركز الموازنة الديناميكية الهوائية على تحقيق شفرات ذات توليد دفع متساوٍ، من خلال تعديل الخصائص المادية للشفرات، وهو ما يُعرف غالبًا بالتتبع. 

ستناقش هذه المقالة الموازنة الساكنة والديناميكية، والتي ينبغي إجراؤها قبل الموازنة الديناميكية الهوائية.

إذا كنت تبحث عن مقارنة أكثر تعمقًا لكلتا التقنيتين، فراجع ورقتنا البيضاء حول تقنيات الموازنة الساكنة والديناميكية للمراوح للطائرات المسيّرة.

جدول المحتويات:

1. لماذا تُعد موازنة المروحة مهمة

2. طريقة الموازنة الساكنة

3. طريقة الموازنة الديناميكية

1. لماذا تُعد موازنة المروحة مهمة

تُعد المراوح غير المتوازنة سببًا شائعًا للاهتزازات غير المرغوب فيها في الطائرات المسيّرة. يمكن أن تسبب هذه الاهتزازات مشكلات مختلفة، بما في ذلك زيادة تآكل المحامل ووحدات التحكم في الطيران، وارتفاع مستويات الضوضاء، وانخفاض الاستقرار أثناء الطيران. من خلال موازنة المروحة، يتم تقليل هذه الاهتزازات إلى أدنى حد، مما يؤدي إلى رحلات أكثر سلاسة، وأداء أفضل لوحدة التحكم في الطيران، وزيادة العمر الافتراضي للمروحة.

بينما تأتي العديد من الطائرات المسيّرة الجاهزة للبيع مزودة بمراوح متوازنة مسبقًا تلبي معايير ISO، قد تتطلب الطائرات المسيّرة الأكبر حجمًا أو المصنوعة داخليًا موازنة المراوح للتخفيف من آثار عدم التوازن.

لمزيد من المعلومات، راجع ورقتنا البيضاء حول العواقب المترتبة على عدم توازن المراوح على أداء الطائرات المسيّرة.

الشكل 1: مراوح على طائرة مسيّرة سداسية المروحيات

2. الموازنة الساكنة: طريقة بسيطة للطائرات المسيّرة الأصغر حجمًا

الموازنة الساكنة هي طريقة مباشرة وبأسعار معقولة لموازنة المراوح، وتُستخدم عادةً للطائرات المسيّرة غير التجارية. تتضمن هذه الطريقة تركيب المروحة على حامل ثابت وإجراء التعديلات حتى تتوازن المروحة بشكل مرئي.

كيفية عملها:

لإجراء الموازنة الساكنة، تُثبت المروحة على موازن يوفر نقطة ارتكاز منخفضة الاحتكاك، وغالبًا ما يكون ذلك عبر المغناطيسات. يسمح هذا الإعداد للمروحة بالدوران قليلًا. إذا كانت إحدى الشفرات تميل إلى الانخفاض، فمن المحتمل أنها أثقل من الأخرى. يمكن بعد ذلك إضافة مادة إلى الشفرة أو إزالتها لتحقيق التوازن.

للحصول على نصائح حول التقنية، راجع مقالنا حول كيفية إضافة وإزالة مادة من مراوح الطائرات المسيّرة.

ستعرف أن المروحة متوازنة جيدًا عندما تتمكن من وضعها في أي وضع وتبقى ثابتة.

الشكل 2: استخدام الشريط لموازنة مروحة الطائرة المسيّرة ساكنًا (مجلة Servo)

طرق إضافة وإزالة المادة:

• إضافة المادة: يمكن وضع مواد مثل الطلاء الشفاف أو الغراء أو طلاء الأظافر أو الشريط اللاصق أو البراغي الصغيرة على الشفرة لتعديل وزنها.

• إزالة المادة: يمكن أن يؤدي الصنفرة أو التقليم أو حفر الثقوب في المروحة إلى تقليل الوزن. تُجرى الصنفرة عادةً على الجانب السفلي من الشفرة، بينما يُجرى التقليم على الحافة الخلفية أو الأطراف لتقليل الآثار الديناميكية الهوائية.

مزايا الموازنة الساكنة:

• فعالة من حيث التكلفة: معدات الموازنة الساكنة أقل تكلفة مقارنة بالأنظمة الديناميكية.

• سهولة الاستخدام: من السهل تعلمها وإجراؤها، مما يجعلها خيارًا ممتازًا للهواة.

• إعداد سريع: بمجرد وضع المعدات في مكانها، يمكن إجراء الموازنة بسرعة نسبية.

القيود:

• الدقة: الموازنة الساكنة أقل دقة من الموازنة الديناميكية، ولا يتم إنشاء قيمة G لقياس التوازن.

• العمل اليدوي: عملية الموازنة تتطلب جهدًا يدويًا أكبر، مما قد يؤدي إلى تباين في النتائج، خاصة مع المراوح المعقدة مثل المراوح القابلة للطي.

3. الموازنة الديناميكية: الدقة للطائرات المسيّرة التجارية

الموازنة الديناميكية هي الطريقة المفضلة لمطوري ومشغلي الطائرات المسيّرة التجارية. على عكس الموازنة الساكنة، تقيس الموازنة الديناميكية اهتزاز المروحة أثناء دورانها، مما يسمح بتحقيق توازن أكثر ملاءمة لظروف التشغيل.

كيفية عملها:

تتضمن الموازنة الديناميكية تركيب المحرك والمروحة على منصة اختبار مزودة بأجهزة استشعار لقياس سرعة الدوران (RPM) والاهتزاز. يُعد فلايت ستاند مثالًا جيدًا لمنصة اختبار مزودة بقدرات مدمجة لموازنة المراوح متوافقة مع معايير ISO. ثم تُستخدم البرمجيات لتحليل البيانات وتقديم تعليمات لإضافة أو إزالة المادة لتصحيح عدم التوازن.

الشكل 3: الموازنة الديناميكية للمراوح باستخدام تصحيحات الشريط

خطوات الموازنة الديناميكية:

1. الإعداد: ثبّت المحرك والمروحة على منصة اختبار وقم بتوصيل مستشعر سرعة الدوران (RPM).

2. إدخال خصائص المروحة: أدخل كتلة المروحة وسرعة دورانها (RPM) ودرجة التوازن المطلوبة في برمجيات الموازنة.

3. الاختبار الأولي: أجرِ اختبار دوران واسمح للنظام بالتقاط قراءة أساسية.

4. تطبيق وزن المعايرة: ستخبرك البرمجيات بكمية المادة التي يجب إضافتها (مثل الشريط أو الغراء) لإكمال قراءة المعايرة.

5. تطبيق وزن التصحيح: ستخبرك البرمجيات بكمية المادة التي يجب إضافتها لتحقيق درجة جودة توازن ناجحة، وغالبًا ما تكون < G 6.3.

6. النتيجة النهائية: بعد الدوران الثالث، ستؤكد البرمجيات ما إذا كان التوازن يلبي الدرجة المطلوبة. إذا لزم الأمر، سيتم التوصية بتصحيحات إضافية.

الشكل 4: واجهة المستخدم الرسومية للموازنة الديناميكية للمراوح في برنامج فلايت ستاند

مزايا الموازنة الديناميكية:

• الدقة: توفر الموازنة الديناميكية نتائج دقيقة للغاية، مما يجعلها مثالية للتطبيقات الاحترافية حيث تكون عواقب عدم التوازن كبيرة.

• الامتثال للمعايير: يمكن للأنظمة الديناميكية قياس التوازن وفقًا لـ معايير موازنة صناعة الطائرات المسيّرة، مثل ISO 21940-11:2016.

• السرعة: تجعل الأنظمة الآلية العملية سريعة، وغالبًا ما تستغرق أقل من خمس دقائق لكل مروحة.

القيود:

• التكلفة: المعدات المطلوبة للموازنة الديناميكية أكثر تكلفة من إعدادات الموازنة الساكنة.

• التعقيد: يلزم بعض المعرفة الفنية لتشغيل أنظمة الموازنة الديناميكية، خاصة في تحديد متغيرات مثل سرعة الدوران المستهدفة وقيمة G.

الخلاصة

لكلا طريقتي الموازنة الساكنة والديناميكية مكانهما في عالم تطوير الطائرات المسيّرة. بالنسبة للطائرات المسيّرة الأصغر حجمًا وغير التجارية، تُعد الموازنة الساكنة حلًا فعّالًا من حيث التكلفة وبسيطًا، بينما تُعد الموازنة الديناميكية الطريقة المفضلة للمطورين التجاريين الذين يتطلبون الدقة والامتثال لمعايير الصناعة.

لمعرفة المزيد، راجع ورقتنا البيضاء المفصلة حول تقنيات موازنة المراوح:

تنزيل الورقة البيضاء