2035: in progress > Гонка технологий

18.12.2018

Почему в России беспилотники летают, а мы про это не знаем

Российские специалисты только обсуждают технические характеристики беспилотников, в то время как на Западе им активно ищут экономически выгодное применение. Пока в Амстердаме оценивают модель беспилотного летающего такси от Audi и Airbus, в российском информационном поле в рейтинге обсуждаемости лидирует упавшее в Сколково аэротакси от компании «Бартини».

Но российские дроны – это не только и не столько неудачные, но попавшие на камеру журналистов испытания. Это новые разработки в сфере топливных элементов, успешные проекты в сельском хозяйстве и других отраслях экономики, компании, разрабатывающие тяжелые беспилотники, «летающие тракторы» и решающие коммерческие задачи. А также кропотливая работа экспертного сообщества по устранению законодательных барьеров в сфере использования беспилотных летательных аппаратов.

Как это устроено за рубежом

На Западе сфера беспилотников считается одной из наиболее перспективных и активно развивается благодаря государственной поддержке и частным инвесторам. Ученые бьются над преодолением технологических барьеров, консалтинговые компании подсчитывают экономическую эффективность от использования дронов, бизнес зарабатывает на внедрении беспилотников и ищет новые способы их применения, государство совместно со всеми игроками запускает проекты, в которых сельскохозяйственные дроны орошают поля, летающие такси развозят пассажиров и т.д.

Приведем несколько примеров того, как дроны применяются за рубежом, и какие перспективы видят аналитики. Согласно весеннему отчету консалтинговой компании PwC, к 2030 году дроны смогут принести британской экономике дополнительно $56 миллиардов долларов и создать несколько сотен тысяч рабочих мест. По оценкам PwC, к концу следующего десятилетия в британском небе будет летать более 76 тысяч беспилотников. Новые рабочие места появятся в нефтегазовом секторе, сельском хозяйстве, телекоммуникациях и строительной индустрии.

Но это о будущем. Что касается настоящего, то в 2018 году министерство транспорта США объявило, что количество зарегистрированных в стране дронов достигло отметки в один миллион. Федеральная авиационная администрация США зарегистрировала 878 тысяч операторов-любителей (по правилам, они могут иметь более одного дрона) и 122 тысячи беспилотников, использующихся в коммерческих целях. В США уже сегодня насчитывается более 900 государственных учреждений, использующих дроны. Разработаны порядка 12 программ подготовки внешних пилотов. Для сравнения, в России – только одна.

Беспилотники применяются повсеместно как для решения сугубо утилитарных задач, так и весьма экзотических. В начале октября в окрестностях Бостона (США) дрон помог спасти шестнадцатилетнюю девочку, которая подверглась насилию и не знала, где находится. Ей удалось набрать телефон службы спасения и описать местность, благодаря чему оснащенный тепловизором беспилотник смог ее разыскать. 

Группа исследователей совместно c представителями Всемирного фонда дикой природы успешно использовала беспилотники для сбора недостающих данных о популяции и долгосрочной защиты пресноводных дельфинов Амазонки. В Китае дроны применяют для борьбы с разрушением Великой китайской стены. Беспилотники снимают поврежденные участки, а искусственный интеллект рассчитывает, во сколько обойдется ремонт.

Летающее такси

Один из самых медийно раскрученных сюжетов, связанных с беспилотниками, – летающее такси. Осенью 2017 года в Дубае прошли первые в мире успешные испытания летающего беспилотного такси. Власти эмирата возлагают большие надежды на развитие нового способа передвижения, поэтому разработка и внедрение беспилотного такси входит в программу развития Дубая. По планам, к 2030 году четверть транспортных средств эмирата должны быть самоуправляемыми.

Весной 2018 года компания Uber заявила о планах открыть в Париже научно-исследовательский центр и в течение пяти лет вложить 20 млн евро в разработку сервиса летающего такси. Крупные европейские компании также активно занимаются разработкой летающих автоперевозчиков.

В ноябре текущего года на выставке Amsterdam Drone Week компании Airbus, Audi и Italdesign представили модель своей будущей системы капсульного летающего такси Pop.Up. Основная идея состоит в том, что пассажиры будут передвигаться по городу в специальной капсуле при помощи платформы с колесами. Если такое такси попадет в пробку, капсула подключится к летательному аппарату и «отвезет» пассажиров к пункту назначения.

Свой первый пассажирский дрон в Европе протестировала компания Passenger Drone. Предзаказы на первый в мире летающий автомобиль, прошедший сертификацию, уже принимает компания из Нидерландов. Минимальная цена составляет 400 тысяч долларов.

Сугроб преткновения российских беспилотников: почему плохие падают, а о хороших не пишут в новостях

Второго апреля по российским СМИ разлетелась новость о том, что первая попытка «Почты России» испытать беспилотник для доставки посылок завершилась провалом. Дрон на высокой скорости врезался в стену жилого дома, едва не разбив окно. По одной из версий причиной крушения стали многочисленные точки WiFi в соседних домах. Ответственность за инцидент возложили на производителя дрона ­­– компанию «Рудрон/Экспедитор 3М». Представители компании отметили, что отключилось электронное оборудование. Стоимость беспилотника составила 1,2 млн рублей.

В начале декабря этого года казус с беспилотником произошел уже в инновационном центре «Сколково». Компания-резидент «Бартини» проводила демонстрационный полет прототипа летающего такси стоимостью 12 млн рублей. На испытания коптера были приглашены журналисты. На демонстрации беспилотник поднялся в воздух и, пролетев несколько метров, приземлился в сугроб. Гендиректор «Бартини» Илья Ханыков заявил журналистам, что аппарат выключился, поскольку двигатель замерз в ожидании испытаний. Однако в экспертном сообществе объяснение вызвало недоумение.

«Заявленные характеристики недостижимы, сроки невозможны, требуемая для EVTOL-решений технологическая экспертиза отсутствует, – отметил спецпредставитель президента по вопросам цифрового и технологического развития Дмитрий Песков. ­– Мы не исключаем ошибки, особенно на этапе поиска прорывных технологических решений. Однако отрицательно смотрим на то, чтобы выносить сырые проекты в публичное пространство».

«То, что летающее такси не полетело из-за якобы сильного мороза – сказки. Представьте себе, беспилотники на аккумуляторах летают при минус 40 градусах и у них не возникает никаких проблем. Тут дело в низком профессионализме тех, кто конструировал аппарат, – отметил заведующий лабораторией Института проблем химической физики РАН, член рабочей группы Аэронет и руководитель Центра компетенций НТИ («Технологии новых и мобильных источников энергии») Юрий Добровольский. – У компании уже были проблемы с энергетикой и ошибки в проектировании, когда они пришли в Аэронет НТИ. А еще авиаторы указывают на летные ошибки. Понятно, что все падают, это нормально, потому что разработка – вещь сложная. Но одно дело, когда речь идет о тестировании образца, и совсем другое – о демонстрационных полетах».

«У производителей не очень большой опыт демонстрации техники. И лучше было бы, конечно, сначала все отработать, а потом уже показывать на мероприятии с приглашением журналистов. Желание быть первыми и рассказать о своих успехах иногда играет с инженерами злую шутку», – отметил генеральный директор компании «Финко» Максим Шинкевич. Неудачные испытания дронов наносят урон всей отрасли, считают эксперты. «Хуже было бы, только если бы беспилотник упал на человека», – посетовал Добровольский.

Тема беспилотников стала плодородной поляной для тех российских компаний, которые пытаются поймать волну хайпа, отмечают эксперты. Поэтому после первых же удачных испытаний спешат вывести продукт в информационное поле, найти инвесторов. В этом случае риск неудачи, к тому же публичной, возрастает многократно. «Когда мы впервые поднимаем новую модель аппарата в воздух, вероятность падения или другого ЧП крайне высокая. Но эти падения происходят в рамках тестовых испытаний, на которые мы не зовем журналистов, – рассказывает основатель и генеральный директор компании «Коптер Экспресс» Олег Понфиленок. – Эти же ребята еще находятся в начале пути, у них буквально в первый раз что-то оторвалось от земли, и, условно, на второй раз они уже зовут журналистов. В итоге мы имеем антихайп».

Несмотря на попавшие на телекамеры неудачные испытания беспилотников, российские производители дронов - компании-участники рынка Аэронет и профильные исследователи - предостерегают от преждевременных выводов. «Тем, кто не очень близко знаком с данной тематикой, сейчас кажется, что деньги, которые выделяются на подобные разработки, проедаются, тратятся впустую и ничего путного из этого не получается. Это не так», – сказал Шинкевич.

Ведущие компании - разработчики, производители и эксплуатанты беспилотной техники, программ и оборудования собраны в России в Ассоциации Аэронет, участвуют в работе одноименной рабочей группы Национальной технологической инициативы. Для объединения усилий и развития «беспилотного» сообщества запущены порталы russiandrone.ru, bespilotnik.org и другие.

Успешные кейсы есть в разработке и производстве дронов, двигателей и батарей, в коммерческом использовании. «Есть шикарные для нашей страны компании, такие, как «Геоскан», «Финко» («Беспилотные системы»), «НПО «ИжБС». Российская компания TraceAir, занимающаяся съемками строительства, успешно работает на международном рынке, в том числе в США делает значительную часть своего бюджета», – отметил Добровольский.

Ряд интересных наработок в сфере легких беспилотников и коптеров для специальных задач есть у компании «Коптер Экспресс». Они связаны с грузоперевозками, авиахимработами, мониторингом, охранными системами. Компания «СКИФ» разработала грузовой беспилотник – «летающий трактор», - который уже вызвал большой интерес как российских, так и зарубежных компаний, представляющих преимущественно сельскохозяйственный сектор. ОКБ Симонова начало испытания тяжелого беспилотника для мониторинга Северного морского пути.

Дроны отечественного производства активно применяются для решения не только гражданских, но и военных задач. Российские беспилотники доказали свою эффективность во время боевых действий в Сирии. Например, группа «Кронштадт» разработала самолет «Орион». Российский «Орлан» принимал участие в различных операциях в Сирии.

Что касается научной стороны дела, то помимо многочисленных исследований и разработок в области водородных топливных элементов, например, в ИПХФ РАН, идет тестирование полимерной батареи, которую можно циклировать, и которая работает при очень низких температурах.

При этом уровень развития беспилотной отрасли в России пока еще относительно высокий вопреки крайне низкому финансированию. Едва ли стоит рассчитывать, что страна, где вложения в отрасль в десятки раз ниже, чем у мировых лидеров, может создавать глобально прорывные продукты, считает Олег Понфиленок. 

«Если посмотреть на США, то там вкладываются миллиарды долларов против миллиардов рублей у нас. Ничего удивительного нет в том, что там все круче в 50 раз. Больше денег в 50 раз, больше рынок. Ситуация абсолютно логична», – посетовал эксперт.

Что ждет российские беспилотники

Сегодня тренды развития беспилотников в России и на Западе несколько отличаются, отмечает Максим Шинкевич. «Сейчас активно развивается тематика вертикального взлета для беспилотных систем. Скорее всего, это направление станет мейнстримом на ближайшие годы, как в России, так и за рубежом. Единственное отличие состоит в том, что западные компании активнее разрабатывают аппараты более крупного класса для перевозки людей и грузов», ­– отмечает эксперт.

В России эта тема за редким исключением только начинает развиваться. «Мы вместе с Минпромторгом подходим к созданию тяжелых дронов, прежде всего для грузоперевозок, – отметил соруководитель рабочей группы Аэронет Сергей Жуков. - Для них создается нормативная база, нормы летной годности. Разрабатывается классификатор. Совместно с Минпромторгом прорабатываются вопросы стратегии развития беспилотного авиапрома Эта стратегия, по нашему замыслу, должна стать составной частью Стратегии развития авиационной промышленности до 2030 года. Мы подбираем инновационные компании, которые в кооперации, которые могут эти тяжелые беспилотники строить. Иногда это новая кооперация, непривычная для традиционной промышленности».

Также, по словам Жукова, будет поддержана и разработка аэротакси – это отдельная программа, не связанная с «Бартини». Летающее такси должно создаваться консорциумом, который сейчас формируется силами рабочей группы Аэронет. В качестве аэротакси может рассматриваться как легкий самолет с укороченным взлетом и посадкой, так и аппарат с вертикальными взлетом и посадкой. «С легким самолетом проблем меньше, там, по большому счету, можно брать готовые машины и их обеспилочивать. Но в условиях города предпочтительнее вертикальные взлет-посадка. Но часть задач, скажем, полеты по определенным маршрутам, может решаться легкими самолетами с укороченным взлетом-посадкой. Эту задачу уже решает профессиональное сообщество Аэронет, куда входят технологические предприниматели, представители государственных органов, сотрудники научных и образовательных учреждений», – заявил Сергей Жуков.

Трансформации подвергнется и «дорожная карта» Аэронет. Изменения коснутся не только направления развития тяжелых транспортных беспилотников. В «дорожной карте» резко усиливается направление «Космос» (Спейснет), включающее в себя несколько «веток», в том числе спутнико- и ракетостроение, развитие операторов связи и ДЗЗ, наземной космической инфраструктуры. По космосу и беспилотникам  уточняются технологические барьеры.

Готовятся изменения и в «дорожную карту» Аэронет по законодательству, которые призваны устранить пробелы, касающиеся нормативно-технического регулирования разработки, испытаний и сертификации беспилотных авиационных систем, а также создать нормативную правовую основу развития частной космонавтики. «Естественно, наше внимание сосредоточено и на исполнении этой дорожной карты. В 2018 году усилиями специалистов Ассоциации Аэронет мы подготовили и утвердили две нормативные инициативы. Это профстандарт специалиста в области БАС (утвержден Минтрудом России) и «Определение порядка государственной регистрации беспилотных гражданских воздушных судов максимальной взлетной массой более 30 килограммов» (принято приказом Минтранса)», ­– отметил соруководитель рабочей группы. «Дорожные карты» Аэронет будут согласованы с программами развития авиации, авиапрома и космонавтики, то есть с Минпромторгом, Минтрансом и Роскосмосом.

В 2019 году рабочая группа Аэронет планирует вынести на обcуждение Проектного офиса НТИ проект создания специализированного полигона для испытаний беспилотных авиационных систем гражданского назначения, который был заложен в «дорожную карту» Аэронет еще в 2016 году. В Аэронете уже разработали требования к полигону, касающиеся наличия взлетно-посадочной полосы, высоты воздушного пространства, отчуждаемой земли, аэронавигационного оборудования, необходимого аэронавигационного и испытательного оборудования, наличия квалифицированного персонала и т.д. «В этом вопросе мы действуем согласованно с НИЦ им. Жуковского, федеральными органами, промышленностью. На первом этапе, полагаем, надо развернуть полигон не очень далеко от Москвы. Нам примерно понятно, кто может делать этот полигон. На втором этапе полигонов должно быть от трех до шести, распределенных по территории страны и расположенных в авиастроительных кластерах, они составят сеть испытательных площадок для легких и тяжелых беспилотников», – пояснил Жуков.

Технологические барьеры и как их преодолеть

До сих пор самыми лучшими с точки зрения продолжительности полета остаются двигатели внутреннего сгорания. Любое углеводородное топливо – бензин, керосин – пока является лучшим решением в экономическом плане. Минусы очевидны, это шум и низкий КПД. Плюсы – большая энергоемкость как у любого жидкого топлива. Несмотря на все экологические преимущества и перспективы, электрические самолеты и электрокары летают и ездят гораздо меньше по времени, чем их технологические предшественники на керосине и бензине. «Мы проводили эксперимент: в одной и той же размерности самолет на керосиновом двигателе летает примерно шесть часов, а на самой хорошей литий-ионной батарейке – всего один час», – рассказывает Юрий Добровольский.

Самый лучший на сегодняшний день литий-ионный аккумулятор, который есть в продаже (речь не идет о лабораторных образцах), имеет энергоемкость приблизительно 240-250 Вт*ч/кг. В ближайшее время технологии позволят получить литий-серный аккумулятор энергоемкостью 300-350 Вт*ч/кг. 

«Это существенное увеличение, хотя, конечно, не в разы. Но дальше мы будем платить за каждый ватт очень дорого. Так что 350-400 Вт*ч/кг – барьер сегодняшнего развития технологий», – комментирует Добровольский.

В качестве одного из наиболее перспективных сегодня вариантов исследователи и разработчики называют электрические двигатели, работающие на топливных элементах. «Такие двигатели работают по принципу преобразования химической энергии, чаще всего водорода, в электроэнергию. Поскольку преобразование прямое, оно дает достаточно высокий КПД – 50-60%. В отличие от аккумуляторов, для увеличения энергоемкости которых нужно увеличивать массу аккумулятора, в топливных элементах есть возможность развести мощность и энергоемкость. Таким образом, топливный элемент генерирует мощность, а энергоемкость зависит от горючего», – пояснил Добровольский.

Одним из инструментов преодоления технологических барьеров источников энергии, которые используются в беспилотниках, стал технологический конкурс «Первый элемент: Воздух» с призовым фондом до 60 млн рублей. Организаторы ставят серьезную задачу – создать энергетическую установку на водородных топливных элементах, которая будет сравнима по эффективности с традиционными источниками энергии для малых беспилотников. Для этого нужно преодолеть технологический барьер – превысить «показатель удельной массовой энергоемкости установки в 700 (семьсот) Вт*ч/кг». Финальный этап конкурса пройдет уже в мае-июле следующего года.

«Преодоление технологических барьеров в сфере беспилотного транспорта, в частности, в области энергоемкости батарей является одной из приоритетных задач. Если мы ее решим, то сможем не только конкурировать на глобальных рынках, но и станем лидерами отрасли, – отметил Дмитрий Песков. – Технологический конкурс в этом смысле – один из инструментов. Мы ищем и готовы поддерживать перспективные молодые команды, у которых есть идеи, разработки, и призываем их участвовать в деятельности рабочей группы Аэронет».

На базе Института проблем химической физики РАН заработал Центр компетенции НТИ по «Технологиям новых и мобильных источников энергии», запущен Инфраструктурный центр Аэронет. Будущее отрасли – в коллаборации профессионалов, создании перспективных разработок и технологий, способных преодолеть технологические барьеры. Если мы найдем решения первыми, станем лидерами рынка. Но для этого необходимо будет еще провести сотни испытаний. На которых журналистов пока приглашать не будут.

Авторы: Юрий Сушинов, Марина Киселева

##АэроНет, ##AeroNet, ##Беспилотники

Подписка на обновления

«Информбюро 20.35» делает почтовую рассылку самых интересных публикаций один раз в неделю. Чтобы подписаться на нее, зарегистрируйтесь или войдите через свою учетную запись на платформе leader-id.ru.