فهم أنظمة الأمان في الطائرات بدون طيار: ماذا يحدث عند فقدان الإشارة

فقدان الطائرة بدون طيار الاتصال بجهاز التحكم عن بعد لا يعني بالضرورة سقوطها من السماء. فبحسب إعداداتها، قد تظل تحوم في الجو، أو تعود إلى نقطة إقلاعها، أو تحاول الهبوط تلقائياً. ويعتمد رد فعلها على نوع الاتصال الذي انقطع، والأنظمة المتبقية للتحكم في الطيران، وطريقة برمجة الطائرة.

ليست كل حالات فقدان الإشارة متشابهة

تعتمد معظم الطائرات بدون طيار الاستهلاكية على أنظمة اتصال وملاحة متعددة. إذ ينقل رابط القيادة والتحكم بين الطائرة وجهاز التحكم تعليمات الطيار المتعلقة بالاتجاه والارتفاع والسرعة. كما تبث كثير من الطائرات بثاً مباشراً للفيديو وبيانات القياس عن بعد للطيران، وقد تتعرض هذه البيانات لتداخل مستقل عن رابط التحكم.

تستخدم الطائرات بدون طيار عادةً أنظمة الملاحة العالمية بالأقمار الصناعية (GNSS)، بما فيها GPS، إلى جانب مستشعرات على متنها مثل البوصلة والجيروسكوب لتحديد موقعها وحركتها. وفقدان الاتصال بجهاز التحكم لا يعني تلقائياً فقدان الملاحة عبر GPS، كما يمكن للطائرة أن تفقد معلومات GPS الموثوقة مع بقائها متصلة بالطيار.

ماذا تفعل الطائرة بدون طيار عند فقدان الاتصال؟

تتميز الطائرات بدون طيار الحديثة غالباً بخاصية أمان تُسمى العودة إلى نقطة الإقلاع (RTH). فعندما ينقطع رابط القيادة لمدة محددة، يمكن للطائرة استخدام إحداثيات نقطة الإقلاع المخزنة وأنظمة الملاحة للعودة إلى موقع إقلاعها. وقد تصعد أولاً إلى ارتفاع محدد مسبقاً لتجنب العوائق قبل أن تتبع مسار عودتها وتهبط تلقائياً.

غير أن العودة إلى نقطة الإقلاع ليست الاستجابة الوحيدة. فبعض الطائرات يمكن ضبطها لتحوم أو تهبط في مكانها إذا انقطع الاتصال. ويعتمد السلوك على الطائرة نفسها وبرنامجها الثابت (firmware) وإعدادات الطيار. على سبيل المثال، توفر طائرات DJI استجابات قابلة للضبط عند فقدان الإشارة، بينما يقدم برنامج التحكم في الطيران مفتوح المصدر ArduPilot عدة إجراءات أمان، منها العودة إلى نقطة الإقلاع والهبوط.

هذه الإجراءات الوقائية مفيدة لكنها ليست مضمونة تماماً. فالعودة إلى نقطة الإقلاع تتطلب طاقة كافية في البطارية، ونقطة إقلاع صالحة، ومعلومات ملاحة لاتباع المسار. وقد تمنع العوائق أو الرياح أو أخطاء المستشعرات أو أعطال أخرى في النظام إتمام المناورة بأمان.

ماذا لو فقدت الطائرة إشارة GPS؟

قد يؤدي فقدان GPS إلى تعقيد الأمور، إذ قد لا تعرف الطائرة موقعها الدقيق. تتحول بعض الطائرات متعددة المراوح إلى وضع التوجه (ATTI)، حيث تعمل المستشعرات على متنها على تثبيت اتجاه الطائرة والحفاظ على ارتفاعها، لكنها لم تعد تحافظ على موقعها باستخدام GPS. وقد تدفعها الرياح بعيداً، ما يستدعي تعويضاً يدوياً قد يكون صعباً إذا كانت الطائرة بعيدة.

تنشأ حالة حرجة عندما تفقد الطائرة بدون طيار رابط القيادة وبيانات الملاحة معاً، فتصبح غير قادرة على تلقي تعليمات الطيار أو العودة إلى نقطة إقلاعها.

حوادث حقيقية تُظهر لماذا لا تكون إجراءات الأمان مضمونة

سلط تحقيقان أجراهما فرع التحقيق في الحوادث الجوية في المملكة المتحدة (AAIB) الضوء على مخاطر مشكلات الملاحة. في ديسمبر 2019، واجهت طائرة DJI Matrice M600 Pro خطأ في البوصلة المرتبطة بـ GPS، فتحولت إلى وضع ATTI. حاول الطيار تفعيل خاصية العودة إلى نقطة الإقلاع، لكن الطائرة انجرفت مع الرياح واصطدمت بمنزل قبل أن تهبط في حديقة. ووجد المحققون أن الطائرة فقدت معلومات موثوقة عن اتجاهها.

وفي نوفمبر 2021، واجهت طائرة DJI Phantom 4 Pro تداخلاً مغناطيسياً بعد الإقلاع بفترة قصيرة. تلقى الطيار تحذيرات بشأن فقدان مرجع الاتجاه، ثم انقطع رابط القيادة، ما أدى إلى انجراف الطائرة نحو 630 متراً قبل أن تهبط على شجرة. ويُظهر الحادثان أن الاستعادة التلقائية تعتمد على أكثر من مجرد تفعيل إجراء أمان.

هل يمكن للطيارين منع هروب الطائرة؟

يمكن للطيارين تقليل المخاطر بفحص استقبال GPS وتحذيرات البوصلة قبل الإقلاع، واختيار ارتفاع مناسب للعودة إلى نقطة الإقلاع، والتأكد من تسجيل نقطة الإقلاع بشكل صحيح. كما أن مراقبة مستويات البطارية وأحوال الطقس ومصادر التداخل الكهرومغناطيسي المحتملة أمر بالغ الأهمية. وفهم كيفية تصرف الطائرة المحددة أثناء أعطال الملاحة أو الاتصال، والتدرب على الطيران اليدوي، يمكن أن يؤثر بشكل كبير في النتائج إذا فشلت الأوضاع التلقائية.

تعتمد استعادة الطائرة بدون طيار بعد فقدان الإشارة على الأنظمة التشغيلية. فقد تساعد خاصية العودة إلى نقطة الإقلاع وغيرها من إجراءات الأمان في التعامل مع انقطاعات الاتصال الروتينية، لكنها لا تستطيع معالجة كل تركيبة من أعطال المستشعرات والتداخل والظروف البيئية.

المصدر: Interesting Engineering