Интеграция беспилотных авиационных систем в гражданские сферы деятельности

Введение

Динамичное развитие технологий беспилотных авиационных систем (БАС) в XXI веке привело к активному их внедрению в различные сферы экономики и общественной жизни. Сегодня беспилотники становятся неотъемлемым элементом технологической инфраструктуры, способным решать широкий круг задач – от доставки грузов и мониторинга сельхозугодий до инспекции ЛЭП, трубопроводов и координации действий в условиях чрезвычайных ситуаций. Однако, масштабное внедрение БАС сдерживается рядом системных барьеров, включая отсутствие нормативной базы и единого воздушного пространства для пилотируемой и беспилотной авиации, а также дефицит квалифицированных кадров.

Чтобы количество областей мирного применения стабильно росло и возникающие при этом проблемы разрешались более быстро и рационально в России был сформирован национальный проект «Беспилотные авиационные системы» [1], направленный на формирование целостной экосистемы развития отрасли беспилотных летательных аппаратов.

Его реализация предусматривает не только технологическую модернизацию, но и глубокие институциональные изменения: создание специализированной инфраструктуры, внедрение цифровых платформ управления воздушным движением, переход к риск-ориентированной сертификации и масштабную подготовку специалистов нового профиля.

Направления национального проекта

Для реализации амбициозных показателей, заложенных в Паспорт национального проекта «Беспилотные авиационные системы», и системного внедрения дронов в экономику структура управления отраслью была декомпозирована на пять взаимосвязанных федеральных проектов, каждый из которых решает специфический спектр задач – развитие инфраструктуры, стимулирование спроса, разработку технологий, подготовку кадров и сертификацию [1].

Проект «Стимулирование спроса на отечественные БАС» направлен на создание гарантированного рынка сбыта. Механизм включает в себя государственное субсидирование части стоимости летного часа для потребителей услуг и льготный лизинг для эксплуатантов. Это критически важно для преодоления «долины смерти» отечественных стартапов, когда технологии уже разработаны, но серийное производство невозможно из-за отсутствия предзаказов.

Проект «Разработка, стандартизация и серийное производство БАС» фокусируется на импортозамещении критических узлов. Особое внимание уделяется созданию отечественной линейки двигателей (как электрических, так и ДВС малой размерности), полетных контроллеров и, что наиболее важно, специализированного программного обеспечения.

«Развитие инфраструктуры, обеспечение безопасности и формирование специализированной системы сертификации БАС» предполагает создание сети научно-производственных центров (НПЦ) в регионах. Эти центры станут точками роста, предоставляя доступ к коллективным центрам проектирования, 3D-печати и аэродинамическим трубам. Важнейшим элементом инфраструктуры становится внедрение цифровых платформ, обеспечивающих интеграцию беспилотников в единое воздушное пространство (ЕВП). Речь идет о создании так называемых UTM-систем (Unmanned Traffic Management), которые позволят автоматически разводить маршруты пилотируемой и беспилотной авиации, предотвращая коллизии.

Отдельно стоит отметить проблему сертификации. Существующая нормативная база, рассчитанная на «большую» авиацию, избыточна для легких беспилотников. В рамках нацпроекта внедряется риск-ориентированный подход: требования к аппарату зависят не только от его веса, но и от условий эксплуатации. Это позволит сократить сроки сертификации типовых решений с нескольких лет до нескольких месяцев, не снижая общий уровень безопасности полетов.

Ключевым барьером в развитии БАС на сегодняшний день является отсутствие единого воздушного пространства и сложная система сертификации. Планируется, что к 2030 году количество субъектов РФ, где разрешена эксплуатация БАС, достигнет 89. Планируется также двенадцатикратное сокращение времени необходимого для получения разрешений на полёты.

Реализация технологических планов невозможна без качественного изменения человеческого капитала, поэтому важнейшим аспектом является кадровое обеспечение. В рамках федерального проекта «Кадры для Беспилотных Авиационных Систем» к 2030 году в отрасли планируется задействовать не менее миллиона специалистов, а образовательные модули будут внедряться от школ до вузов. Предполагается создание системы обучения, начинающейся со школьной скамьи. Если ранее обучение операторов носило характер краткосрочных курсов, то сейчас формируется полноценная профессия «Внешний пилот» с разделением на специализации: пилотирование в зоне прямой видимости, FPV-пилотирование, обработка геопространственных данных [2].

Вузы интегрируют модули по проектированию БАС в инженерные специальности. Однако специфика отрасли требует не только инженеров-конструкторов, но и специалистов по правовому регулированию воздушного движения, а также аналитиков данных, способных интерпретировать терабайты информации, собираемой дронами при мониторинге линейных объектов. К 2030 году планируется создание цифрового реестра кадров, который позволит работодателям верифицировать квалификацию специалиста в единой базе данных, что исключит допуск к полетам необученного персонала [1].

Прикладные аспекты применения БАС

Одним из ключевых катализаторов развития БАС в России является аэрологистика. В отличие от глобальных проектов доставки – таких, как Wing от Alphabet или Prime Air от Amazon (дрон представлен на рис. 1), отечественные разработки фокусируются на решении специфических задач в рамках существующей инфраструктуры. Активно развиваются проекты по внутрипроизводственной и складской логистике, где дроны используются для инвентаризации высоких стеллажей, мониторинга крупных строительных площадок и доставки мелких деталей между цехами. Такие компании, как «СберЛогистика» и «Почта России», тестируют пилотные маршруты для доставки посылок и документов в труднодоступные населенные пункты. Перспективным направлением признано использование беспилотников для транспортировки медицинских грузов, вакцин и образцов для анализов, что особенно актуально для удаленных регионов с низкой плотностью транспортной сети. Однако массовому внедрению препятствуют суровые климатические условия, необходимость обеспечения длительной автономности полета и сложности интеграции в единое воздушное пространство городов.

Рис. 1. Дрон Prime Air

Развитие данного сегмента напрямую зависит от реализации положений национального проекта, в частности создания правовой базы для полетов за пределами прямой видимости и развития сети наземной инфраструктуры. Успешное решение этих задач позволит России создать конкурентоспособную и технологически независимую логистическую экосистему на базе беспилотных систем.

В агропромышленном комплексе БПЛА используются для мониторинга состояния посевов и «точного земледелия». Дроны с мультиспектральными камерами (рис. 2) выявляют болезни растений, а специализированные агродроны выполняют опрыскивание. Эффективность подтверждается практикой, так как дрон расходует на треть меньше действующего вещества и не требует подвоза больших объемов воды, обрабатывая до 40 тыс. га полей ежегодно. Развиваются технологии восстановления лесов методом воздушного посева. Современные БАС оснащаются гиперспектральными камерами, позволяющими проводить съемку в диапазонах, невидимых человеческому глазу (ближний инфракрасный, красный край). Это позволяет рассчитывать вегетационные индексы (например, NDVI), которые с высокой точностью показывают уровень фотосинтетической активности биомассы. На основе этих карт строятся дифференцированные карты (рис. 3) внесения удобрений: техника вносит азот только там, где это необходимо растению, а не «ковровым» методом. Такой подход не только экономит до 20–30% агрохимии, но и снижает экологическую нагрузку на почву [3].

Рис. 2. Мультиспектральная съемка с БПЛА

Рис. 3. Прикладная карта дозированного внесения удобрений на основе мультиспектральных снимков

В энергетике дроны заменили человека на опасных участках, выполняя мониторинг ЛЭП, теплотрасс и трубопроводов. Применение БПЛА с тепловизорами позволяет выявлять перегрев кабелей или утечки нефти на ранних стадиях, снижая экономические затраты на 30–50% по сравнению с пилотируемой авиацией или пешими обходами. Разрабатываются автономные системы, способные подзаряжаться непосредственно от линий электропередач.

Беспилотная летательная авиация просто незаменима и важна при всякого рода катастрофах, авариях и т. п., то есть в любой чрезвычайной ситуации. Оснащенные тепловизорами, беспилотники ищут людей под завалами или в лесу, а также могут служить ретрансляторами связи в зонах бедствия. В экологии «эко-дроны» применяются для мониторинга водоохранных зон, подсчета популяции животных и борьбы с браконьерством [4].

Перспективным технологическим направлением в дальнейшем развитии беспилотных авиационных систем является роевой интеллект.

На стыке гражданских и оборонных задач находятся передовые разработки в области группового взаимодействия дронов – так называемые «роевые технологии». Суть технологии заключается в способности группы БПЛА автономно координировать действия для достижения общей цели, общаясь на машинном языке без прямого управления оператором каждым отдельным бортом.

Исследования показывают, что рой обладает высокой «вязкостью» и отказоустойчивостью: уничтожение отдельных единиц не срывает выполнение задачи, так как группа мгновенно перестраивается. Развитие идет по пути создания специализированных языков взаимодействия (например, JSwarm), которые позволяют оператору перейти от управления конкретным беспилотником к постановке высокоуровневых задач, где распределение ролей внутри группы дронов происходит на программном уровне [5, с. 87].

В гражданской сфере роевые технологии перспективны для масштабных поисковых операций, мониторинга лесных пожаров и создания временных сетей связи, однако их внедрение требует совершенствования правовой основы.

Заключение

Анализ показывает, что беспилотные авиационные системы стали неотъемлемой частью технологического прогресса. Реализация национального проекта позволит России к 2030 году существенно нарастить долю отечественных БАС и создать разветвленную инфраструктуру. Дальнейшее развитие отрасли связано с внедрением искусственного интеллекта, роевых алгоритмов и интеграцией беспилотников в единое воздушное пространство.