Rambler's Top100
 
Статьи
Николай НОСОВ  27 июля 2021

Беспилотники на МАКС-2021

Регуляторные проблемы мешают сократить отставание нашей страны в области беспилотных летающих аппаратов.

Проверка вещей перед посадкой, полчаса в битком набитом автобусе, и мы приезжаем на аэродром Летно-исследовательского института им. М.М. Громова в подмосковном Жуковском. Девушка сканирует подтверждающий наличие прививки QR-код, сверяет данные с паспортом и пропускает к пункту проверки билетов. Несмотря на пандемию, Международный авиационно-космический салон – МАКС-2021 – начал свою работу.
Современный самолет – это, по сути, летающий центр обработки данных, управляющий всеми узлами аппарата, в котором функции пилота сводятся к общему контролю и принятию мер в экстремальных нештатных ситуациях. Логичное дальнейшее развитие – полный отказ от использования пилотов на борту воздушного судна, что позволит существенно снизить расходы на эксплуатацию. В области беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) Россия отстает от лидеров, но в последнее время энергично пытается сократить разрыв, о чем свидетельствовали разработки, представленные на салоне.

Больше беспилотников – тяжелых и разных

Одним из первых в небо поднялся небольшой вертолет. Впервые в истории авиасалона в летной программе появился беспилотник – холдинг «Вертолеты России» представил новый летательный аппарат вертолетного типа БАС-200. Максимальная взлетная масса аппарата составляет 200 кг. БПЛА развивает скорость до 160 км/ч, несет коммерческую нагрузку массой до 50 кг, выполняет полеты продолжительностью до 4 ч на высотах до 3900 м. Умещающийся в небольшом автомобильном фургоне наземный комплекс управления обеспечивает связь с беспилотником на расстоянии до 100 км.
В России хорошие предпосылки для использования БПЛА – огромные пространства со слабо развитой системой дорог, до некоторых районов добраться по суше просто невозможно. Да и пилотов сегодня уже не хватает. Дроны же могут в автоматическом режиме выполнять целый комплекс разнообразных работ: вести видеомониторинг в видимом и ИК-диапазоне, выявляя объекты с заданной температурой, аэрофотосъемку для геодезических работ, съемку в различных участка спектра электромагнитного излучения сельскохозяйственных полей для оценки прироста биомассы и содержания азота и хлорофилла в растениях; выявлять утечки метана на магистральных газопроводах; собирать данные для цифровых двойников наземных объектов методом воздушного лазерного сканирования; распознавать изображения, например, при поисково-спасательных работах.
 
Все эти работы способны выполнять беспилотные комплексы ZALA, разработанные производителем беспилотных систем из Ижевска. У компании есть центр организации полетов, который резервирует воздушное пространство на территории России, центр обработки мониторинга и аэрофотосъемки с подразделениями, расположенными в Ижевске, Москве, Краснодаре, Сургуте и Новосибирске, и сеть летных отрядов, выполняющих полеты в интересах заказчиков.

Цифровые двойники для разработки и испытаний

Беспилотные летательные аппараты – бурно развивающаяся и перспективная отрасль бизнеса. Они имеют разное назначение, широкое разнообразие типов и размеров, могут быть сложными и дорогостоящими изделиями.

Однако, если в процессе их проектирования будут приняты ошибочные конструкторские решения, это может привести к потерям опытных образцов на испытаниях и снизить инвестиционную привлекательность разработки. Для того чтобы снизить риски, компания Siemens предложила вести разработку БПЛА с использованием цифровых двойников (ЦД). На первом этапе путем моделирования определяются оптимальный тип и архитектура БПЛА, исходя из его назначения. Затем обосновывается оптимальный выбор входящих агрегатов и компонентов, решаются задачи прочности и аэродинамики. ЦД позволяет виртуально выполнить полный комплекс необходимых испытаний, до изготовления опытных образцов получить БПЛА с требуемыми характеристиками, существенно сократив затраты на натурные испытания, доводку и сертификацию изделия.

Виртуальные испытания БПЛА проводятся на цифровом полигоне, в состав которого входят цифровые двойники самого летательного аппарата, местности и системы управления. ЦД летательного аппарата включает в себя полный комплекс его систем (силовая установка, батареи, топливная, электрическая и другие системы), аэродинамические характеристики и модели сенсоров (камер, лидаров, радаров, ультразвуковых датчиков) для распознавания окружающих объектов и позиционирования БПЛА при полете, например в городе между домами.

ЦД местности может быть представлен как картой зоны полетов, так и моделью, скажем, города или квартала, если требуется обеспечить безопасную эксплуатацию БПЛА в городских условиях.

ЦД системы управления может быть как виртуальным, так и полунатурным. В последнем случае к компьютеру с виртуальной моделью БПЛА физически подключаются органы управления (джойстики, педали, ручки, переключатели). Посредством такого пульта оператор управляет виртуальным БПЛА. Выполнение полетного задания демонстрируется на мониторе с отображением графиков работы всех систем и агрегатов. 

БПЛА может быть удаленно управляемым, полностью автономным или работать в комбинации режимов (например, на взлете и посадке дистанционно управляться оператором, а в районе работы находиться в автономном режиме, когда бортовая система управления взаимодействует с ЦД летательного аппарата).

Помимо экономического эффекта цифровой полигон и виртуальные испытания повышают безопасность, исключая несчастные случаи, возможные, например, при натурных испытаниях БПЛА в городской среде.

«Siemens предлагает разработчикам БПЛА платформу, обеспечивающую выполнение полного комплекса виртуальных испытаний изделия, заменяющих традиционные натурные испытания. Платформа позволяет провести разработку и оптимизацию изделия, проверку его характеристик на всех режимах эксплуатации до изготовления и испытаний реального образца и получить на выходе изделие, которое сразу будет соответствовать заданным требованиям», – пояснил нашему изданию руководитель по развитию направления «Системный инжиниринг» компании Siemens Дмитрий Копанев. 

Платформа для летающего такси

Мало научить беспилотники летать, для них нужно создать инфраструктуру автоматических аэродромов, на которых дроны смогут приземляться, разгружаться и перезаряжаться. Все как в «большой», пилотируемой авиации. И работы в этом направлении идут.

Ученые Тамбовского государственного университета (ТГУ) представили универсальную автоматизированную платформу для эксплуатации малых БПЛА самолетного гибридного и роторного типов. Директор Центра компетенций в сфере применения беспилотных авиационных систем ТГУ Артем Киреев рассказал, что платформы образуют сеть взаимодействующих между собой станций, расположенных расстоянии до 150 км друг от друга. Дрон может взлететь с одной станции, пролететь свой маршрут, выполнить задание и сесть на другую. Станция его примет, автоматически заменит литий-ионную батарею на новую и скачает собранные беспилотником данные. Связь со станциями осуществляется через спутник.

Цель проекта – полностью исключить человеческий фактор из процессов эксплуатации и управления малыми БПЛА вертикального взлета и посадки. Систему планируют использовать для регулярного автоматического беспилотного мониторинга объектов и территорий в удаленных и труднодоступных районах. Платформа может стать основой для построения сетей беспилотной логистики, а в отдаленной перспективе – использоваться в работе персонального беспилотного транспорта, или летающего такси.

Воздушный трактор

Представленные на выставке тяжелые беспилотники, как правило, имеют двойное назначение. Следствие этого – высокая цена. Ее вполне могут заплатить военные, но обычному фермеру такие устройства не по карману.
 
Ситуацию решила исправить «Производственно-конструкторская компания «Технорегион» из Краснодара, позиционирующая свой ТР-101 как единственный в России гражданский беспилотник массой более 30 кг. 

Дизайн модели напоминает самолет кружка авиамоделирования советских времен. Только не надо бегать по полю с коробочкой – фермер комфортно сидит в кабине «Газели» и управляет аппаратом, например опрыскивает поля, с пульта управления. Также БПЛА можно использовать для патрулирования леса или грузоперевозок. При установке дополнительного оборудования один оператор может запустить беспилотник с грузом, а другой перехватить управление и посадить его в точке назначения. Такое решение удобно для доставки посылок при отсутствии дорог.

Российские проблемы

МАКС-2021 продемонстрировал несомненный прогресс отечественной беспилотной авиации. Но это, скорее, отдельные успехи. В целом рынок беспилотников в России остается незрелым и сильно отстает от европейского и американского. В частности, у нас практически нет стартапов, взаимодействующих, как на Западе, с крупными корпорациями. Российские госкомпании делают только первые шаги. За техническим прогрессом не успевают регуляторы.

«Главная наша проблема состоит в том, что беспилотные летательные аппараты с взлетной массой свыше 30 кг подлежат обязательной сертификации. Регуляторика сертификации рассчитана на пилотируемую авиацию. Приходится сертифицировать БПЛА по тем же требованиям, какие предъявляются к Boeing 737 или Aerobus 350. Например, в требованиях значится: «кабина пилота должна быть оборудована...». Где взять кабину пилота в беспилотнике?», – обрисовал ситуацию Андрей Михеев, директор дивизиона по обследованию и мониторингу компании Aeromax.
 
Дальше всех в сертификации тяжелых БПЛА продвинулась компания «Кронштадт», но это удовольствие не из дешевых. Обычные российские коммерческие компании такого себе позволить не могут. Поэтому пока эксплуатация тяжелых беспилотников возможна только в экспериментальном, но не в коммерческом режиме.
Поделиться:
Заметили неточность или опечатку в тексте? Выделите её мышкой и нажмите: Ctrl + Enter. Спасибо!