Беспилотники на МАКС-2021

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.

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.

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. 

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.

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.

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.

Заметили неточность или опечатку в тексте? Выделите её мышкой и нажмите: Ctrl + Enter. Спасибо!

<< Предыдущая статья   Вернуться к содержанию   Следующая статья >>