БПЛА проекты МАИ
Центр беспилотных летательных аппаратов МАИ открылся в 2018 году.
Специалисты центра решают задачи, связанные с применением, разработкой и формированием требований к БПЛА и их комплексам в интересах широкого круга интересантов. В центре рождаются комплексные отраслевые решения.
Работы в центре БПЛА МАИ ведутся в тесной связке с другими подразделениями университета. Экосистема, существующая в университете, позволяет реализовать весь цикл создания комплексов с БПЛА, начиная от моделирования применения, заканчивая производством отдельных бортовых систем и аппарата в целом.
Носителями полезной нагрузки комплексов, разрабатываемых в Центре, являются аппараты различных аэродинамических схем: коптер, самолет, вертолет, гибридная схема. Наибольший интерес рынка вызывают аппараты, построенные по вертолётной схеме, стартовая масса таких аппаратов колеблется в пределах 30–120 кг, они способны нести полезную нагрузку (датчики, камеры) от 10 до 50 кг. Вертолетная схема обладает рядом преимуществ, связанных с весовой отдачей и возможностью осуществлять взлёт-посадку на неподготовленные площадки. Кроме нас, в России всего один-два поставщика могут предоставить машины с такими характеристиками.
Использование дронов позволяет увеличить производительность и сократить расходы на проведение большого числа авиационных работ, которые сейчас выполняет пилотируемая техника.
Один из научных проектов реализуется совместно с Институтом физики атмосферы им. А.М. Обухова РАН. Решение предназначено для измерения температуры и скорости пульсации ветра на стыке атмосферы, водной и земной поверхности. Данные, собранные с помощью БПЛА, позволят уточнить математические модели, применяемые для прогнозирования погоды. Уникальность работы заключается в интеграции на борту аппарата данных с различных типов датчиков, систем автопилота и результатов систем наземного измерения.
Другой интересный проект ведется при участии предприятий топливно-энергетического комплекса (ТЭК). Проект позволит восстанавливать геометрию магистральных трубопроводов, которая нарушается при сдвигах грунта весной или при резких перепадах температуры. В местах повреждений начинается коррозия, поэтому важна быстрая реакция. Наши устройства оценивают геометрию и наземных (при помощи видеокамер), и подземных трубопроводов. Во втором случае дроны оснащаются полезной нагрузкой для подповерхностного зондирования. Оценивается сдвиг трубопровода, повреждение стенок, их толщина. Здесь также идет речь о создании комплексного решения, которое включает БПЛА, оборудование программы управления полетами, трансляцию данных. Задача не новая, но готовых систем для промышленного применения пока нет.
Ещё одна проблема ТЭК—высокие расходы на поиск утечек газа из магистралей, сейчас эти работы выполняются с помощью пилотируемых вертолётов. На БПЛА вертолётной схемы возможна установка оптических газоанализаторов, которые используют лазерное излучение для обнаружения утечки. Стоимость одного часа работы пилотируемого вертолёта в разы дороже, чем у беспилотного. Такое решение позволит сократить затраты на мониторинг инфраструктуры нефтегазовых компаний.
Кроме того, мы ведём концептуальные исследования сегмента транспортировки грузов с использованием БПЛА. Беспилотники помогут решать задачу обеспечения связанности территорий, в том числе организовать доставку бытовых товаров в удаленные и труднодоступные населенные пункты. Были определены сегменты рынка, в которых использование БПЛА экономически целесообразно. Например, доставка грузов на месторождениях, которые в основном расположены на Крайнем Севере. Сейчас грузы доставляются вертолетами Ми-8, стоимость одного часа работы машины — 75–240 тыс. руб. При этом вертолёты недозагружены, потому что 56% грузов не превышают 50 кг, а 75% укладываются в диапазон 30–150 кг. То есть стоимость доставки очень высока, и применение БПЛА поможет оптимизировать расходы.
Интересный проект 2018 года — система точечного порошкового пожаротушения. Дроны сбрасывали в очаг пожара устройство, которое инициировалось, попадая в пламя, и порошком из мелкораздробленных минеральных солей накрывало поверхность возгорания, ликвидируя очаг.
Если оценивать интерес к применению БПЛА в отраслевом разрезе, то в России лидируют аэросъемка и ТЭК. Появляются проекты в сельском хозяйстве, но тут развитие сдерживается сложностью применения технологий. Для умного земледелия, для расчёта индекса вегетационных индексов, к примеру NDVI, необходимо иметь накопленные данные за несколько лет наблюдений, которые необходимо хранить и обрабатывать с применением цифровых систем. Выводы о качестве вегетации возможно делать только на базе сравнения текущих и показателей за несколько прошлых лет, только тогда прогноз будет качественным.
Главное препятствие для коммерческого применения дронов — несовершенство законодательства. Для коммерческой эксплуатации БПЛА стартовой массой более 30 кг (а для задач народного хозяйства требуются именно такие модели) необходима обязательная сертификация, но механизмы, предложенные Государственными структурами, не устраивают сообщество разработчиков и производителей. А пока применяются те же правила, что и для пилотируемых самолетов, что повышает сроки и стоимость сертификации. Например, объём летных испытаний для прохождения сертификации, согласованный с государственными органами, составляет не менее 700 часов, а это означает длительную дорогостоящую аренду специальной базы, воздушного пространства, работу сотрудников и так далее, что сводит на нет экономический эффект применения дрона.
Стоимость сертификации дронов можно сократить за счет проведения большей части испытаний с применением компьютерного моделирования, так называемого цифрового полигона, конечно, это не позволить совсем отказаться от реальных полетов.
Второй проблемой, которая сдерживает резкий рост рынка услуг с применением БПЛА,—совместное использование воздушного пространства беспилотной и пилотируемой авиацией. Эта проблема может быть решена внедрением системы управления беспилотным воздушным трафиком.
Пока обсуждается регуляторика, надо решать насущные задачи. В 2020 году мы планируем создать на базе аэродрома МАИ «Алферьево» пилотную зону для тестирования БПЛА и их полезных нагрузок. Например, дроны могли бы контролировать состояние дорожного покрытия и выработку в близлежащем песчаном карьере, решать сельскохозяйственные задачи и так далее. Для этого потребуется комплексное применение группировки аппаратов различных аэродинамических схем. В планах — создание высокотехнологичной территории, которая развивается с опорой на применение БПЛА.
Максим Калягин
