רחפן לוגיסטי

יונתן מאור, אביב אנכונא, יוגב ראובן, דניאל טפר, איתי סטולר, אנטון מכלוב, אביחי בר און, שמעון סלארי, רועי הלפרין, יונתן לגמן
מר ליאור זיוון
project image

פרויקט הרחפן הלוגיסטי (כטב"מ אספקה), הינו פרויקט שנוצר מתוך הצורך למלא חלל בשרשרת האספקה הצבאית הקיימת. מטרת הפרויקט היתה התנסות בבדיקת היתכנות ותכן ראשוני של כטב"מ  כפתרון לבעיה קיימת.

לצורך הפרויקט, הוגדרו מספר דרישות שהוגדרו כדרישות לקוח, ובנוסף 3 פרמטרי ביצוע עיקריים:

  • הובלת מטען של 50 ק"ג לטווח של 10 ק"מ, חזרה ריק
  • יכולת המראה ונחיתה אנכית
  • אמינות גבוהה: יכולת המשך טיסה בכל תקלה ראשונה.

דרישות אלו עיצבו את תהליך קבלת ההחלטות ואת התוצאה הסופית שהתקבלה.

במהלך הפרויקט נבחנו מספר תצורות אפשריות לביצוע המשימה הנדרשת, תוך בחינת עמידה בדרישות הלקוח על פי שיקולים הנדסיים. בסוף התהליך הוחלט על תצורת אוקטקופטר (Octocopter), שהיא תצורה בעלת שמונה מנועים על גבי שמונה זרועות השלוחות מתוך מרכז מסה באופן סימטרי.

במהלך הסמסטר, העבודה בקבוצה התבצעה על ידי 5 צוותים, כאשר כל צוות התמקד בתחום שלו, תוך שיתוף פעולה שוטף ומפגשים חד-שבועיים עם המנחה. הצוותים הם:

  • צוות תכן מכאני ומבנה
  • צוות אווירודינמיקה וביצועים
  • צוות בקרה ייצוב וניהוג
  • צוות פיקוח עלות ומשקל
  • צוות הנדסת מערכת ואינטגרציה

יעודו המבצעי של הכלי גזר עליו דרישות תכן משמעותיות, כשהמרכזית שבהן היא יכולת ההובלה ברכב. על כן, הוטמע בו מנגנון פירוק וקיפול אשר מספק מענה לדרישה זו.

יתר על כן, עקב היותו כלי מעופף, נעשתה התחשבות בשיקולי משקל ואוירודינמיקה תוך מתן מרווח בטחון מבני למען עמידה בטיסה ונחיתה בספרת עומס 3.

נעשה שימוש בחומרים מרוכבים ובמתכות קלות-משקל, וניתן דגש גם על יכולת ייצור והרכבה פשוטים.

בנוסף, נבנה מודל תלת ממדי בתוכנת SolidWorks ועליו בוצעו אנליזות חוזק סטטיות ממוחשבות, וכך הושגו טנזור האינרציה ומרכז הכובד לשימוש במודל הבקרה והערכת הביצועים.

מכיוון שתצורה זו היא לא יציבה מטבעה, ניתן דגש בתחום הבקרה. העבודה שנעשתה בתחום הבקרה כללה מידול הרחפן ב6 דרגות חופש ובניית מודל מעמיק, הכנסת חוגי בקרה ויציבות קפדניים, טייס אוטומטי ועוד מאפיינים שמטרתם להבטיח עמידה במשימה.

בכדי לקבל סימולציה מדויקת, נעשתה עבודה מעמיקה בתחום האווירודינמיקה. מבחירת מנועים לטווח הדחפים הדרוש, ועד ניתוח ובחירת מדחפים מתאימים. על המדחף הנבחר נעשו סימולציות מקיפות (בעזרת תוכנת RAPiD של פרופ' עמרי רנד) על מנת לקבל מפות 4 מימדיות, שבעזרתן היה ניתן לקבל ערכים מדויקים עבור הכוחות ומומנטים לכל מצב טיסה (תלוי ז"ה, גובה, סל"ד ומהירות טיסה).

בסוף התהליך התקבלה מערכת רחפן שעומדת בדרישות המטען, ואף הורחבה לנשיאת משקל גדול יותר (עד 80 ק"ג) על חשבון טווח פעולה. המערכת היא אוטונומית לחלוטין מרגע שיגורה ועד הכניסה לנחיתה, וכך מורידה עומס מהלוחמים שלה היא מספקת ציוד.