خلبان خودكار

هواپیمای مسافربری می تواند به طور خودكار در جهت درست و ارتفاع صحیح پرواز كند، و در مقابل وزش بادهای احتمالی عكس العمل مناسب نشان دهد. خلبان خودكار هواپیمای مسافربری هواپیما را مطابق یك سری دستور العمل خاص، كنترل می كند. همچنین سیستم هدایتی وجود دارد كه برای مسیرهای مشخصی برنامه ریزی شده است. "سیستم هدایت" در هر لحظه موقعیت هواپیما را می داند، و به خلبان خودكار فرمان می دهد تا در صورت لزوم جهت یا ارتفاع را تغییر دهد. سیستم هدایت ممكن است اطلاعات موقعیت را توسط امواج رادیویی از ماهواره یا ایستگاه زمینی نیز دریافت نماید.

برخی سیستم ها، به نام سیستم هدایت داخلی، به طور داخلی كنترل می شوند و موقعیت اولیه هواپیما را دارند و حركت های بعدی آن را در هوا اندازه گیری می كنند.

جهت یاب

سیستم هدایت داخلی از یك سری شتاب سنج استفاده می كند. اینها حركت را در جهات مختلف آشكار می كنند به طوری كه هواپیما می تواند موقعیتش را پیدا نماید. یك شتاب سنج ساده بسازید كه چهار جهت شتاب را آشكار كند.

توصیه می شود برای این فعالیت پژوهشی اولیاء محترم نیز كمك كنند.

آنچه شما نیاز دارید:

چسب، مقوای ضخیم، باتری ٤.٥ولتی، سیم روكش دار، كاتر، كاغذ، پیچ گوشتی، مقوای چند لایه گرد با قطری كمتر از بطری، پرگار، خط كش، خط كش فلزی، بطری به قطر ٦سانتیمتر، سیم پیانو، سیخ آهنی، مداد، چسب نواری، چاقو، دم باریك، مقوای چند لایه گرد به قطر ٢- سانتیمتر، چهار جا لامپی به همراه لامپ، ورق آلومینیوم، نوار چسب دو طرفه ، توپ لاستیكی متراكم به قطر (حدودی) ٤سانتیمتر (شبیه توپ شیطانك) ، قیچی، سیم لخت كن

١- دایره كوچك را به وسط دایره بزرگ بچسبانید. ضربدری در وسط دایره بزرگ رسم كنید و تا كناره آن امتداد دهید.

به كمك نوار چسب دو طرفه، پیكان های كاغذی را به انتهای ضربدر ها بچسبانید. به كمك سیخ، سوراخی در مركز دایره و چهار سوراخ در اطراف ضربدر (به فاصله ٢.٥سانتیمتر از مركز) ایجاد نمایید.

٢- نیمه بالایی بطری را ببرید. سیم لختی را به دور بطری بپیچید و به كمك آن محیط بطری را بدست آورید.

چهار تكه مقوا به بلندی ٥ سانتیمتر و به عرض یك پنجم محیط بطری ببرید. ٥میلیمتر از كناره هر تكه مقوا را خم كنید.

٣- بین دو لبه خم شده از هر تكه مقوا، نوار چسب دو طرفه بزنید. انتهای سیم ٣٠ سانتیمتری را لخت كنید و روی تكه چسب ها بچسبانید. روی تمام نوار چسب ها، ورق آلومینیومی بكشید. هر كدام از این چهار تكه را با چسب ره داخل بطری بچسبانید به طوری كه طرف ورق آلومینیومی آن به سمت داخل باشد.

٤- ١٥ سانتیمتر از سیم پیانو را ببرید. به كمك دم باریك، سیم را نگه دارید، با دقت یك طرف سیم را داخل توپ لاستیكی فرو كنید. این كار را تا زمانی ادامه دهید كه سیم از كل توپ عبور كند و نسبت به سیم شل نباشد. توپ و قسمتی از سیم (در نزدیكی بالای توپ) را با ورق آلومینیوم بپوشانید.

٥- سیم پیانو را ابتدا از سوراخ وسطی دایره كوچك و سپس از سوراخ وسطی دایره بزرگ عبور دهید. سیم را روی سطح بالایی دایره خم كنید تا محكم شود. چهار سیم (مربوط به چهار ورق آلومینیومی) را از چهار سوراخ باقیمانده روی دایره عبور دهید.

بطری بریده شده را روی دایره كوچك فشار دهید و با نوار چسب آن را محكم كنید.

٦- به كمك نوار چسب دوطرفه، جا لامپی ها را در پشت پیكان ها (روی دایره بزرگ) بچسبانید.

٥ تكه سیم به طول (حدودی) ١٢سانتیمتر ببرید و انتهای آنها را لخت كنید. انتهای یك سیم را به سیم پیانو بپیچید و با نوار چسب محكم كنید (همانند شكل زیر)

٧- باتری را روی دایره بزرگ بچسبانید. سیم متصل به سیم پیانو را به سر باتری وصل كنید. هر یك از سیم های اتصال را به لامپ (در طرف مقابل) وصل كنید. سر آزاد لامپ ها و سر باتری را همانند شكل زیر وصل نمایید.

سیستم خلبان خودكار چگونه كار می كند؟

سیستم خلبان خودكار به وسیله چند ژیروسكوپ تغییرات در جهت و ارتفاع پرواز را آشكار می كند. این ژیروسكوپ ها به چرخش در می یایند، به طوری كه همیشه یا افقی یا عمودی باقی می مانند. وقتی هواپیما جهت یا ارتفاعش تغییر می كند قاب ژیروسكوپ حول محور و چرخ دوار مایل می شود، و بدین ترتیب سیگنالی به موتور فعال كننده سیستم كنترلی فرستاده می شود.

شتاب سنج

شتاب سنج ها نقش مهمی در سیستم هدایت داخلی به عهده دارند، و شامل محوری هستند كه به شكل فنری رو سه سیم پیچ قرار گرفته اند.

یك سیگنال ورودی به سیم پیچ وسطی باعث القای سیگنال خروجی در دو سیم پیچ بیرونی می شود. یك تغییر در سرعت، جهت یا ارتفاع پرواز ، باعث مایل شدن محور به یك سمت می شود و در نتیجه به یكی از سیم پیچ ها نزدیك تر می شوند. این جریان خروجی از آن سیم پیچ را تقویت می كند.

یك كامپیوتر تغییرات سیگنال خروجی را اندازه می گیرد و بر اساس آن شتاب هواپیما در یك راستا محاسبه می شود.

سه عدد از این شتاب سنج ها در هواپیما نصب شده و شتاب در سه راستای اصلی را اندازه می گیرند. بدین ترتیب كامپیوتر مركزی دائماً اطلاعات مربوط به ارتفاع، طول و عرض جغرافیایی را بدست می آورد.