استوحى باحثون في جامعة بوهانغ للعلوم والتكنولوجيا (POSTECH) في كوريا الجنوبية تصميما جديدا لطائرة مسيّرة عالية المناورة من قدرات السنجاب الطائر في الانزلاق والمراوغة، يتميّز هذا الدرون المبتكر بأجنحة قابلة للطي، ما يمنحه قدرة تحكم أكبر بكثير مقارنة بالتصاميم التقليدية، ويحقق تحسينا بنسبة 13.1% في أداء التتبع، وفقا لنتائج تجريبية دقيقة.

- تقدم كبير في التحكم بالانزلاق

تُستخدم الطائرات المسيّرة بشكل متزايد في مهام حيوية مثل التفتيش، جمع البيانات، وعمليات الإنقاذ، حيث تُعد السرعة والدقة عنصرين أساسيين، خصوصًا في البيئات المعقدة أو الخطرة.

إلا أن التصاميم التقليدية تواجه صعوبات ناجمة عن قيود في الدفع، أنظمة غير مكتملة التحكم، وصعوبات في نمذجة الديناميكيات الهوائية، ما يؤثر سلبًا على كفاءة الأداء في المساحات الضيقة أو الظروف المتغيرة.

ولمواجهة هذه التحديات، طور باحثون من وكالة تطوير الدفاع الكورية (ADD) بالتعاون مع جامعة POSTECH طائرة مسيّرة فريدة مستوحاة من السنجاب الطائر، تعتمد على أجنحة قابلة للطي لتعزيز الرشاقة والقدرة على تتبع المسار بدقة.

ويهدف التصميم الجديد إلى تمكين الدرون من الطيران بأسلوب أكثر ديناميكية ومرونة، مستندا إلى أبحاث سابقة اعتمدت على الأجنحة القابلة للطي وتقنيات تعلم الآلة لتتبع المسار والفرملة في حالات الطوارئ. بخلاف النماذج الأولية السابقة التي اقتصرت على المسارات المحددة والبيئات الداخلية، فإن هذا التصميم الحديث يُهيأ لتطبيقات أوسع في بيئات واقعية متنوعة.

- تطور مذهل في نظام التحكم بالطيران

يبلغ وزن الدرون الجديد 548 غراما، منها 24 غراما فقط لأجنحته المصنوعة من السيليكون القابل للطي. ويضم محركين صغيرين للتحكم في فتح الأجنحة، إلى جانب أربعة محركات عالية السرعة.

يعمل الدرون بواسطة وحدة Arduino Portenta H7 المزودة بمعالج مزدوج النواة من نوع STM32، كما يحتوي على نظام ملاحة عبر الأقمار الصناعية (GNSS)، ومقياس ضغط جوي، ووحدتين لقياس القصور الذاتي (IMUs)، ما يوفّر استقرارا عاليا وتوجيها دقيقا أثناء الطيران.

يُعد نظام التحكم Thrust-Wing Coordination Control (TWCC) عنصرًا أساسيًا في هذا الابتكار، حيث ينسق بين استخدام الأجنحة القابلة للطي ودفع المحركات، ما يمنح تحكما دقيقا في الحركات العمودية، وهي من أكبر التحديات التي تواجه الطائرات رباعية المراوح التقليدية.

- ذكاء اصطناعي لتحسين الأداء

اعتمد الفريق البحثي على شبكة عصبية متكررة مدعومة بالفيزياء، تم تدريبها على بيانات طيران حقيقية، لتعديل زاوية انقضاض الأجنحة بشكل لحظي، مما يعزز الاستجابة الديناميكية للطائرة.

وفي التجارب الخارجية التي شملت مسارات طيران ديناميكية وحواجز اصطناعية، تفوّق هذا الدرون الحيوي التصميم على النماذج التقليدية بدقة تتبع أعلى بنسبة 13.1%.

- مستقبل الطيران الذكي

أكّد الباحثون أن الجمع بين الميكانيكا الحيوية المستوحاة من الطبيعة، ونظام التحكم التكيفي، وخوارزميات تعلم الآلة، يُشكّل نقلة نوعية في أداء الطائرات المسيّرة تحت ظروف واقعية.

كما أشاروا إلى أن النهج القائم على البيانات قابل للتحسين مستقبلًا من خلال تصميمات أكثر كفاءة للمسارات، مما يفتح آفاقا واسعة لأبحاث متقدمة وتطبيقات ميدانية غير مسبوقة.