Цель развития беспилотной авиации – автономный полет и контроль человеком целостности системы организации воздушного и наземного движения транспорта

Ряд поручений президента по вопросам развития беспилотных авиасистем, многочисленные публикации, ускоренные подготовка и принятие Правительством РФ документов по концепциям интеграции БАС в ЕВП, развитию производства, поддержки рынка услуг беспилотников, свидетельствует об актуальности задачи развития авиационных дронов и готовности инвесторов и управленцев развивать новую отрасль экономики. Экспертами была озвучена стоимость реализации проекта от 500 млрд до более триллиона руб.; перспективы такого уровня вложений в развитие беспилотных систем на автомобильном, железнодорожном или водном транспорте, будут, вероятно, соответствующими.

Вместе с тем, анализ концепций свидетельствует о том, что приоритетом для производства, развития инфраструктуры и нормативной базы выбраны беспилотники, дистанционно управляемые внешними пилотами, т.е. дистанционно пилотируемые воздушные суда (ДПВС). В готовящихся планах и правовых документах даже на этапе 2030-х годов не указывается цель перехода на автономные системы управления БАС с минимизацией роли внешних пилотов. Когда очевидно, что с ростом массовости эксплуатации беспилотных транспортных средств, многократно возрастет интенсивность движения, и в воздухе станет «тесно».

Со временем к интенсивности прибавится рост грузоподъемности и взлетной массы беспилотников, которые потребуют более мощных силовых установок и увеличат скорость движения вместе с инерционностью. В данных условиях в целях обеспечения пропускной способности зон ЕВП органы ОрВД или другие координирующие структуры потребуют увеличения точностных характеристик движения дронов, которые ни один внешний пилот не сможет обеспечить.

Вместе с тем, научные исследования и прогнозы развития воздушного транспорта, а также мировой опыт внедрения систем автопилотирования (программно-аппаратных комплексов пилотирования, ПАКП (анг. FMS) прогнозируют достижение уже к 2030-м годам возможности полной автономности полетов в пилотируемой авиации. Не считаться с данными фактами, значить обозначить свою позицию на отставание от достижений НТП, мировых тенденций, и, как следствие, на разнонаправленность развития рынков беспилотной и пилотируемой авиации.

Для оценки ситуации необходимо напомнить, что развитие аэронавигации последовательно происходило в сторону более точного определения местоположения, комплексности и совместимости наземных и бортовых радиосистем, роста целостности информации приёма-передаваемых радиосигналов, все большей графической, аналоговой и теперь цифровой идентичности плана, маршрута и траектории полета. Это говорит о том, что бортовые навигационные системы и системы самолетовождения, включая автопилот, неразрывно связаны с наземной и спутниковой аэронавигационной инфраструктурой, технологиями планирования и координации. И научно-техническое отставание инфраструктуры потребует существенных капиталовложений для её доработки.

Степень эффективности работы бортовых комплексов по точности навигации и самолетовождению зависит от современности аэронавигационной инфраструктуры, это характеризуют следующие тенденции. В настоящее время в большинстве стран осуществляется переход к зональной навигации (RNAV). Вместе с тем, внедрение RNAV, основанной на характеристиках (PBN), и более современные технологии, операции, основанные на траекториях (ТВО), переход к которым изложен в новой редакция Глобального аэронавигационного плана ИКАО (Doc. 9750), невозможно осуществить без современного автопилота следующего поколения (Next Generation-FMS). Точность самолетовождения становится краеугольным фактором безопасности и эффективности полетов в авиации, повышения пропускной способности воздушного пространства.

С другой стороны, возрастание требований к техническим характеристикам систем автопилотирования по обеспечению надежности, автоматической оптимизации маршрута и 4D-траектории, целостности принимаемых радиосигналов, использования Глобальных баз данных (Global Nav) и внедрение одной из революционных систем управления полетом Thales PureFlyt (1) создает все условия для решения задач частичной и полной автоматизации. Для подтверждения данных тенденций отметим, что работа в этом направлении уже несколько лет ведется ведущими самолётостроительными корпорациями мира.

Так, проведя двухлетние испытания, в 2020 году корпорация Airbus подвела итоги проекта ATOLL (Autonomous Taxi, Take-Off and Landing, «автономные руление, взлёт и посадка») (2), в рамках которого компания изучала возможности автономного полета в коммерческой авиации. Результаты были признаны успешными. Затем, в январе 2023 г. корпорация опубликовала информацию о программе DragonFly (Стрекоза) (3). Система автопилотирования в ходе испытаний произвела автоматическое аварийное отключение крейсерского режима следования, разработала новый план траектории полета, осуществила автоматическую посадку и руление. Данная программа разрабатывалась на случай недееспособности экипажа, однако это послужило дальнейшему изучению автономных систем полета в поддержку более безопасных и эффективных операций.

С 2018 г. дочерняя компания Boeing «Aurora Flight Sciences» (4), которая проектирует и строит автономные самолеты, проводит испытания самолета «Centaur» по безопасной интеграции автономных систем в глобальное воздушное пространство. В рамках создания передовых технологий автономного полета компанией разработаны ЛА «Одиссей», «Кентавр», «Орион». Совместно с «Aurora Flight Sciences» Boeing целенаправленно разрабатывает автономные воздушные транспортные средства нового поколения для городской, региональной и глобальной мобильности.

Вместе с производителями авиационной техники вопросы автономных полетов, включая прогнозы на будущее, изучают организации провайдеры ОрВД в мире. В рамках авиационной стратегии ЕС (5) разработан и совершенствуется Европейский генеральный план ОрВД, в котором модернизация ОрВД в Европе в рамках единого европейского неба (SESAR) определяет и прогнозирует, что в ближайшее десятилетие в небе будут автономно летать грузовые самолеты, беспилотные ЛА, воздушные такси. Аналогичные прогнозы делают государственные и частные структуры ГА США, Японии, других стран.

ИКАО в Глобальной эксплуатационной концепции ОрВД (Doc. 9854 AN/458) опубликовало в позиции 2.4 контент, что в ближайшем будущем в идеальном варианте воздушное пространство будет структурировано и организовано таким образом, чтобы облегчить полное самоэшелонирование и выполнение автономного полета. Это позволяет считать, что автономность полетов беспилотных или частично пилотируемых ВС, в ближайшее десятилетие наступит неизбежно.

Подтверждением этого стали данные, приведенные в статье генерального директора МККА «Безопасность полетов» Сергея Мельниченко «Беспилотники: России важно не ошибиться с выбором», опубликованной 17.05.2023 (6). Изложенные результаты исследований по автономности полетов Международной ассоциации систем беспилотных летательных аппаратов (AUVSI) наглядно демонстрируют уровень объективной реальности автономных полетов в ближайшем будущем. AUVSI, являющаяся авторитетной общественной организацией, объединяющей производителей и профессионалов-эксплуатантов беспилотной авиации из более 60-ти стран, разработала «План автономии: от эксплуатации небольших беспилотных летательных аппаратов сегодня до передовой воздушной мобильности завтра». Как следует из статьи, план: «призван направить отрасль автономной авиации в будущее, основанное на достигнутых успехах и позволяющее использовать новые технологии, выделяя множество важнейших задач, которые необходимо выполнить для продвижения общего видения автономной авиации в будущем».

Профессионалы авиации, понимая неизбежность автоматизации самолето- и вертолето-вождения, прогнозируют, что автономность полетов БАС потребует больших финансовых вложений, как в совершенствование технологий аэронавигации и ОрВД и их инфраструктуру, так и в нормативно-законодательные базы, включая подготовку, сертифицирование и лицензирование эксплуатантов и персонал.

Особое внимание вызывает переход к цифровизации аэронавигационной инфраструктуры, включая структуру воздушного пространства и ландшафт наземных и надводных поверхностей. В рамках Европейского генплана ОрВД схожая концепция указана в разделе «Эволюция ВП Европы», где 3-й этап модернизации «Дефрагментирование ВП Европы посредством виртуализации» в 2030-40 г.г. переходит в 4-й «Цифровизацию ВП Европы» (7). Эти работы необходимы для перехода к полностью масштабируемой системе ВП и интеграции воздушно-наземных систем для программирования будущих автономных взлетов, выбора места посадок, маршрутов и траекторий движения беспилотников.

Однако, они трудоемки и масштабны, и потребуют значительных научно-производственных и финансовых ресурсов. Учитывая крайнюю необходимость в единой методологии цифровизации региональных карт для будущих автономных беспилотных средств на автодорожном, железнодорожном, водном транспортах и для других экономических задач, не исключено, что их проведение потребует отдельных государственных решений. Все это неминуемо вызовет дополнительные дискуссии по компетентности ранее составленных прогнозов.

На наш взгляд, основной причиной отсутствия прямых указаний на автономность полетов беспилотников в Концепции интеграции БВС в ЕВП, нацпроекте и других документах нормативно-законодательного характера, является неправильная оценка рынка беспилотной авиации в РФ. По данным «Аналитического отчета» ассоциации «АЭРОНЕКСТ» (8) анализ рынка осуществляется на основе простого суммирования денежных средств от проданных БАС и от выполненных беспилотниками работ-услуг. Такое объединение финансовых результатов (см. табл. отчета «Структура выручки») от реализации средств производства (БАС) и продукции потребления (эксплуатация БАС) экономически некорректно (9). Для оценки эффективности инвестиций финансовые результаты должны анализироваться отдельно, т.к. это разная продукция и разные рынки. Раздельный учет поступлений от реализации БАС по типам, хотя бы по видам автономности, с автопилотом или с внешним пилотом, в отчете не приводится.

В результате отчет не позволяет сделать анализ эффективности использования БАС по типам и принципам управления. Представляется, что стоимость производства автономных БАС будет дороже ДПАС, в тоже время услуги и перевозка автономными БАС должны быть дешевле в эксплуатации. Повторимся, за общими цифрами и отсутствием данных по автономным БАС их роль и значение в будущем в РФ оказывается заниженной.

По этим и другим причинам, включая значительное присутствие на отечественном рынке (более 80%) БАС развлекательного характера, которые более доступны и пилотируются внешним пилотом, в концепциях, на наш взгляд, не указывается приоритетность в создании технологий организации движения и разработки аэронавигационной инфраструктуры для автономных БАС.

В качестве дополнительного аргумента в пользу автономности, приведем один из самых главных и грозных, как считают некоторые эксперты по безопасности, критериев перспективности авиарынка. Автономность БАС обеспечивает высокий уровень кибербезопасности процессов управления автономным беспилотником и, что более важно, технологических процессов и сетей обмена данными ОрВД и аэронавигации. Автономный БАС использует в два и более раза меньше каналов связи, против БЛА с внешним пилотом. У него более защищен канал управления, т.к. начало движения является программируемой функцией и может не зависеть от времени получения разрешения. Без доступа к системе управления кибератака может быть сведена к минимуму, аварийный же сигнал для атаки малоэффективен.

К перечисленным преимуществам автономности полетов БАС, кроме устойчивости к кибератакам, следует отнести большую экономическую эффективность, начиная с энергопотребления, большую безопасность в полете, меньшую метеозависимость, круглосуточность эксплуатации, минимизацию человеческого фактора и ряд других технических и технологических преимуществ перед ДПАС с внешним пилотом.

На наш взгляд, необходимо дополнить или внести изменения в концепции развития и интеграции беспилотной авиации в части указаний приоритетности или равнозначности технологий автономного полета и ДПАС для беспилотных проектов.

Литература:

1. [Электронный ресурс]. URL – https://www.thalesgroup.com/en/worldwide/aerospace/press_release/thales-selected-airbus-its-new-flight-management-system
(дата обращения 25.05.2023).
2. [Электронный ресурс]. URL — https://www.aex.ru/news/2020/6/29/214113/ (дата обращения 18.05.2023).
3. [Электронный ресурс]. URL — https://www.airbus.com/en/newsroom/stories/2023-01-could-the-humble-dragonfly-help-pilots-during-flight (дата обращения 17.05.2023).
4. [Электронный ресурс]. URL – https://www.boeing.com/features/frontiers/2019/autonomous-flying-vehicles/index.page (дата обращения 18.05.2023).
5. [Электронный ресурс]. URL – https://www.sesarju.eu/sites/default/files/documents/reports/MP2020RU.pdf (дата обращения 18.05.2023).
6. [Электронный ресурс]. URL – https://aviasafety.ru/43997/ (дата обращения 17.05.2023).
7. [Электронный ресурс]. URL – https://www.sesarju.eu/sites/default/files/documents/reports/MP2020RU.pdf (дата обращения 24.05.2023).
8. [Электронный ресурс]. URL – https://aeronext.aero/press_room/analytics/292234 (дата обращения 18.05.2023).
9. [Электронный ресурс]. URL – 2022-12-29_19-51-35_Аналитика рынка БАС по итогам 2022 года.pdf (aeronext.aero) (дата обращения 24.05.2023).
https://aeronext.aero/UserFiles/ContentFiles/2022-12-29_19-51-35_%D0%90%D0%BD%D0%B0%D0%BB%D0%B8%D1%82%D0%B8%D0%BA%D0%B0%20%D1%80%D1%8B%D0%BD%D0%BA%D0%B0%20%D0%91%D0%90%D0%A1%20%D0%BF%D0%BE%20%D0%B8%D1%82%D0%BE%D0%B3%D0%B0%D0%BC%202022%20%D0%B3%D0%BE%D0%B4%D0%B0.pdf

Алдюхов А.А.,
к.э.н., инженер по ТО авиационного и радиоэлектронного оборудования ВС ПАО «Аэрофлот»

МКАА «Безопасность полетов» не несет ответственности за содержание этого материала. Содержимое сообщения не обязательно является мнением или взглядом учредителей МКАА «Безопасность полетов». Материал публикуется с целью ознакомления авиационного сообщества с различными мнениями специалистов.

Содержание материалов представлено в том виде, в котором их подготовили авторы – без какой-либо редакторской правки.