БАС: КУРС НА ЛИДЕРСТВО
В 2024 году в России стартовали два федеральных проекта, одним из ведущих участников которых является Московский авиационный институт: «Перспективные технологии для БАС» и «Кадры для БАС» (БАС — беспилотные авиационные системы). Оба входят в состав национального проекта по развитию новой индустрии. Их цель — вывести Россию в мировые лидеры на развивающемся рынке технологий и услуг на базе беспилотников.
В 2024 году в России стартовали два федеральных проекта, одним из ведущих участников которых является Московский авиационный институт: «Перспективные технологии для БАС» и «Кадры для БАС» (БАС — беспилотные авиационные системы). Оба входят в состав национального проекта по развитию новой индустрии. Их цель — вывести Россию в мировые лидеры на развивающемся рынке технологий и услуг на базе беспилотников.
Федеральный проект «Перспективные технологии для БАС» направлен на обеспечение технологической независимости и глобальной конкурентоспособности российских беспилотных воздушных судов (БВС) различного назначения. Одновременно в рамках проекта «Кадры для БАС» ведётся подготовка специалистов для нового рынка по гибким образовательным траекториям. Планируется, что до конца года порядка 5 тыс. человек пройдут обучение в области беспилотной авиации, а к 2030 году — более 60 тыс.
ПЕРСПЕКТИВНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ДЛЯ БАС
Проектом «Перспективные технологии для БАС» предусмотрен рост количества опытных, экспериментальных образцов и демонстраторов технологий авиационных систем, полученных в результате научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ по перспективным направлениям.
На этапе подготовки федерального проекта, курируемого Министерством науки и высшего образования Российской Федерации, научно-техническим советом при Правительственной комиссии по реализации нацпроекта «Развитие БАС» было сформировано пять экспертных комиссий по девяти отобранным технологическим направлениям. В состав каждой комиссии вошли специалисты МАИ. Экспертами были сформированы и утверждены программа исследований и разработок и перечень научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ.
По утверждённым тематикам Фонд поддержки проектов Национальной технологической инициативы реализовал два конкурса среди научных организаций. По их итогам в число победителей вошли четыре проекта МАИ, которые получили государственную поддержку на сумму 630 млн руб . Работы по ним будут реализованы в течение трёх лет. Почти все проекты уже получили поддержку отечественных предприятий, подтвердивших свою заинтересованность в использовании результатов работ.
Технология проектирования БАС
Активно развивающиеся беспилотные авиационные системы выдвигают новые требования к процессам их производства и дальнейшей эксплуатации. При создании летательного аппарата критически важным является начальный этап, на котором формируются и обосновываются функционально-технический замысел и концепция применения. От глубины проработки принимаемых на этом этапе решений во многом зависят как технический уровень создаваемых образцов БАС, так и будущая эффективность их использования.
Однако на сегодняшний день на рынке существуют лишь разрозненные методики формирования требований к БАС. Работа над проектом по созданию единой методологии включает формирование технологии проектирования БАС, определение технических обликов БВС и методов их реализации, создание технологий концептуального проектирования БВС.
Индустриальными пользователями станут как разработчики беспилотной авиационной техники, так и эксплуатанты. Методология поможет первым создавать устойчивый к изменению внешних условий и целевых задач аппарат, а вторым — чётче понимать, как экономически выгодно использовать то или иное изделие, где его хранить, как проводить техническое обслуживание и ремонт, как оптимизировать работу с обслуживающим персоналом.
Гибридная силовая установка
Сегодня на рынке отсутствуют комплексные расчётные и экспериментальные программы и методики испытаний гибридной силовой установки (ГСУ). В рамках проекта «Разработка технологии для создания гибридной силовой установки БВС большой грузоподъёмности (свыше 500 кг) с распределёнными движителями» в МАИ будут разработаны отдельные расчётные модели основных узлов ГСУ, после чего их увяжут в единый комплекс. Проектом заинтересовался Уральский завод гражданской авиации.
— ГСУ — симбиоз теплового и электрического двигателей — позволяет существенно повысить топливную эффективность, экономичность эксплуатации и надёжность беспилотника,— рассказывает начальник научно-исследовательского отдела кафедры 203 «Конструкция и проектирование двигателей» МАИ Дмитрий Холобцев.— Работа заключается в формировании научно-технического задела, обосновании облика ГСУ большой грузоподъёмности с распределёнными движителями; создании расчётных компьютерных моделей, программ и методик испытаний; производстве демонстратора; проведении испытаний и подтверждении работоспособности расчётных моделей программ. В дальнейших планах — разработка техзадания на опытно-конструкторские работы под конкретный объект.
Нейронавигация
Благодаря навигационным комплексам система управления получает оперативные данные о параметрах движения беспилотного летательного аппарата. Однако использование классических методов многомерного статистического анализа в качестве основы алгоритмов привело к достижению лимита точности и надёжности таких комплексов. Поэтому сегодня возник запрос на исследование новых направлений обработки навигационной информации. И наиболее перспективными оказались методы, основанные на использовании искусственного интеллекта. При сравнительном анализе качество моделирования с помощью нейросетей в ряде случаев показало существенное преимущество над использованием линейных регрессионных моделей.
— В рамках проекта «Разработка технологии и демонстраторов многодатчиковых навигационных комплексов БАС, основанных на совместной обработке разнородной измерительной информации с использованием искусственного интеллекта» в МАИ будут исследованы возможности применения методов ИИ, прежде всего нейросетей, для совместной обработки информации от различных навигационных датчиков и систем, в том числе инерциальных и спутниковых,— отмечает начальник научно-исследовательского отдела кафедры 305 «Пилотажно-навигационные и информационно-измерительные комплексы» МАИ Максим Жарков.
Основу коллектива, работающего над данным проектом, составляют специалисты кафедры 305 МАИ. Однако на разных этапах к выполнению задач будут привлечены и другие подразделения университета, сотрудники которых имеют богатый опыт и обладают компетенциями, например, в сфере разработки вычислительных систем, проведения полунатурных и натурных экспериментальных исследований, лётных испытаний бортового оборудования и др.
Бортовой программно-аппаратный комплекс
Центр «Авионика» и кафедра 703 «Системное проектирование авиа комплексов» МАИ разрабатывают полётный контроллер, куда входят аппаратная платформа и программный комплекс. Разработка бортового программно- аппаратного комплекса управления беспилотными воздушными судами средней и малой размерности может применяться на летательных аппаратах мультироторного типа и тейлситтерах (БЛА вертикального взлёта и посадки, который летит как аппарат самолётного типа). В результатах работы заинтересованы АО «Концерн ВКО «Алмаз- Антей», ПАО «ОАК» и АО «УЗГА».
Полётные контроллеры выполняют такие функции, как интерпретация входных сигналов, управление по радиоканалу, стабилизация, следование по маршруту. Более продвинутые умеют реализовывать сложный автоматический полёт, поддерживать динамическую фильтрацию вибрации, выполнять автоматизированные действия в случае отказов.
Сегодня новые разработчики БЛА, решившие сделать относительно дешёвый аппарат, вынуждены использовать открытые решения. Они имеют как преимущества, так и недостатки, главным из которых является то, что написанный код разрабатывается вне стандартов качества и не проходит полноценного тестирования. А разработчики не всегда обладают необходимыми компетенциями.
— Выходит, что разработчик получает продвинутый по функционалу продукт, который не имеет документации, прозрачной логики работы, не проходил тестирования. И никто не гарантирует, что он будет хорошо работать на БЛА,— поясняет ведущий инженер Центра «Авионика» МАИ Глеб Боярский.— Отсюда возникла потребность в создании программного продукта, который будет реализовывать необходимый индустрии функционал. Он будет протестирован, написан в соответствии с нормами и правилами для промышленного кода, будет иметь подробную документацию и прозрачную логику работы, иными словами, гарантию качества.
КАДРЫ ДЛЯ БАС
Федеральный проект «Кадры для БАС» реализуется МАИ и другими ведущими образовательными учреждениями совместно с Университетом 2035. Цель — обеспечение новой отрасли кадрами, имеющими практический опыт в проектировании, программировании и применении БАС. В МАИ обучение ведётся по двум крупным направлениям: массовое дополнительное профессиональное образование (ДПО), доступное широкому кругу слушателей, и подготовка молодёжных инженерных команд.
Массовое ДПО
В августе 2024 года Центр компетенций БАС Университета 2035 подвёл итоги отбора программ в области беспилотных авиационных систем. В результате были приняты к реализации 89 программ, разработанных МАИ и другими ведущими вузами России на основе отраслевого заказа и кадровых потребностей компаний.
90% стоимости обучения компенсируется государством. Возраст участников — от 18 до 55 лет. По окончании обучения слушатели получат удостоверение о повышении квалификации или диплом о профессиональной переподготовке, а также будут внесены в реестр кадров БАС, который формируется в рамках федерального проекта. В дальнейшем это поможет выпускникам быстрее найти желаемую работу.
Обучение проходит как онлайн, так и офлайн. Каждая программа включает вводный курс, теоретическую подготовку и практику. В рамках этого направления в МАИ реализуется девять образовательных программ, на которых обучается порядка 300 человек, причём практические занятия проходят очно на базе вузов-партнёров в семи регионах страны. В 2025 году планируется расширение числа слушателей в зависимости от потребностей отрасли.
— На некоторые программы в МАИ есть входное тестирование. Это связано с тем, что для освоения той или иной тематики нужны определённые базовые знания. На остальные можно прийти с нуля,— рассказывает руководитель образовательного направления дирекции «Аэромобильность» МАИ Ксения Терешонкова.
В рамках курса «Оператор средств противодействия БВС», разработанного МАИ совместно с ПАО «НПО «Алмаз», предусмотрена практика на маёвском аэродроме Алферьево, оснащённом дополнительным оборудованием для испытаний БАС в рамках программы «Приоритет-2030». В течение трёх дней слушатели учатся работать с радиолокационно-оптическим комплексом обеспечения безопасности критически важных объектов ROSC-1.
Массовое ДПО в рамках федерального проекта «Кадры для БАС» в МАИ включает девять образовательных программ:
• «Мониторинг лесных территорий с применением БВС»;• «Оператор БВС мультироторного типа со взлётной массой 30 кг и менее»;
• «Технолог производства узлов и агрегатов БВС»;• «Специалист по проектированию конструкций (узлов, механизмов, компоновки) БВС»;
• «Оператор средств противодействия БВС»;
• «Специалист по разработке конструкторской документации БВС»;
• «3D-моделирование в производстве БАС»;
• «Сертификация беспилотных авиационных систем»;
• «Разработка программного обеспечения для полётного контроллера БАС».
Подготовка молодёжных команд
Сегодня индустрия проявляет большой интерес к тому, чтобы в компанию приходили специалисты, которые не только хорошо подготовлены, но и умеют работать в коллективе. Более того, зачастую корпорации готовы трудоустроить сразу целую команду, если она соответствует заявленным требованиям. Поэтому ещё одним направлением реализации проекта «Кадры для БАС» стала подготовка в области ДПО молодёжных инженерных команд. Свыше 25 вузов и образовательных организаций обучают студентов и молодых специалистов на реальных кейсах от предприятий-партнёров в области беспилотных авиационных систем.
Кандидаты могут подать заявку на обучение сразу командой или индивидуально — в этом случае партнёров по команде им подберут эксперты МАИ.
— Роли в команде распределяются в зависимости от решаемой задачи и инженерной квалификации. Например, это могут быть «инженер-схемотехник», «инженер-конструктор», «инженер-программист». В каждой команде есть капитан, на которого возлагаются организационные задачи, а также наставник, который помогает и контролирует работу,— отмечает Ксения Терешонкова.
В МАИ обучение реализуется по трём программам. Основной упор делается на практику. Слушатели получают 10% общей теории по БАС, 30% теории, необходимой для решения их задачи, и 60% практики. Порядка 150 слушателей в командах от трёх до шести человек получают актуальные знания и применяют их в решении кейсов, связанных с разработкой аппаратного или программного обеспечения, а также элементов конструкции БАС. В дальнейшем решения кейсов передаются на предприятия и в случае их успешности внедряются.
— Это на 100% практико-ориентированное обучение. Все получаемые в аудитории знания команды сразу пытаются внедрить в своих проектах. В этом году индустриальные партнёры предоставили нам порядка 60 актуальных задач, среди которых — «Разработка прототипа конструкции бортового вычислителя для беспилотного воздушного судна с интегрированным автопилотом и модулем энергоснабжения», «Универсальное масштабируемое устройство доставки и сброса полезной нагрузки с БВС в подразделениях МЧС России», «Конструирование шасси для БВС самолётного типа», «Написание ПО для составления полётных миссий БВС» и другие,— говорит Ксения Терешонкова.
По окончании обучения участники получают удостоверения о повышении квалификации, а также ценный опыт командной инженерной разработки и возможный оффер от работодателя.
Реализация федеральных проектов в области БАС позволит сделать большой шаг в развитии беспилотной индустрии в России. Проект «Перспективные технологии для БАС» даст рынку новые конкурентные разработки, а проект «Кадры для БАС» позволит более глубоко понимать и прогнозировать потребности индустрии и готовить специалистов под конкретные требования. Роль МАИ в этом крайне важна. Университет обладает большой научно-исследовательской экспертизой в области БАС, опытом взаимодействия с аэрокосмической отраслью, кадрового прогноза и тиражирования своих образовательных практик. Участие в проектах даст МАИ возможность расширить сеть партнёрств, углубить взаимодействие с рынком БАС и усилить свои позиции как ведущего научно-образовательного центра в этой области.
