В современном мире технологический процесс ускоряется с течением времени. В основе этого явления как современные исследования, так и накопленные предыдущими поколениями знания.

Изобретатель Г. Ботезат и полковник Турман Х.Бейн, пилотировавший машину в первом полете, на фоне пилотируемого квадрокоптера.

Сейчас, к примеру, никого не удивить дроном, автоматически летящим по маршруту, который создал находящийся за десятки километров оператор. Однако при этом вряд ли кто-то подумает, что беспилотные устройства ученые и инженеры умеют создавать уже более века.

125 лет назад, или как все начиналось

Началом эпохи развития беспилотных технологий можно считать 1897 год, когда выдающийся итальянский радиотехник Гульельмо Маркони получил патент на так называемый «беспроволочный телеграф». Технология передачи сигнала без проводов оказалась крайне востребованной, и уже в сентябре 1898 на электрической выставке в Нью-Йорке Никола Тесла представил публике первый радиоуправляемый агрегат. Это был кораблик, менявший направление и скорость движения в зависимости от принимаемых с пульта управления радиосигналов.

Возможность создавать технику, которая работала бы без пилота на борту, уже в те годы интересовала умы инженеров. И военных.

Патент Николы Тесла от 1889 г. – «Метод и устройство для управления механизмом движущегося судна или транспортных средств». С полной версией патента можно ознакомиться здесь.

Ниже представлены фотографии (можно приблизить) модели радиоуправляемого корабля Николы Теслы по материалам книги М. Сайфера «Жизнь и времена Николы Тесла: биография гения» (Ист. infoniac.ru):

Беспилотные ударные силы

XX век можно без преувеличения назвать веком боевой авиации – как пилотной, так и беспилотной. Вот лишь краткая сводка:

1917-1922

1922

1933

1936-1942

1942

1958

1960-1970

1982

1917-1922

1922

1933

1936-1942

1942

1958

1960-1970

1982

Современные военные дроны есть на вооружении большинства стран мира и используются как непосредственно в ударных целях, так и для разведки и корректировки артиллерийского огня. Однако многие разработки, использовавшиеся ранее в военной авиации, служат теперь мирным целям.

Гражданские БПЛА в мире. 2006 – 2016 годы

2006 год можно условно считать первым годом гражданских БПЛА. Первый квадрокоптер для коммерческой эксплуатации был разработан немецкой компанией MikroKopter. Конечно, по летным характеристикам этот дрон был далек от современных моделей: его дальность полета составляла 3,5 километра, а продолжительность нахождения в воздухе не превышала 30 минут.

Однако устройство было модульным – на специальный кронштейн оператор мог закрепить практически любую камеру – от обычной до инфракрасной или термальной. В дальнейшем были разработаны близкие по характеристикам модели с 6 и 8 винтами.

Еще одно решение немецкой компании, которое значительно ускорило развитие индустрии в целом – первый беспилотник MikroKopter имел программное обеспечение с открытым исходным кодом, благодаря чему заинтересовал многих компьютерных энтузиастов и другие инженерные коллективы. Стали появляться более дешевые аналоги дрона, а также модели с улучшенными летными характеристиками.

Кроме того, в 2006 году Федеральная авиационная администрация США разрешила полеты небольших беспилотных аппаратов. Первые дроны начали активно применяться для промышленности, измерительных и кадастровых работ.

Беспилотник Mikrokopter. Источник: avia.pro

Вместе с дронами, которые выпускались крупными компаниями, переживал настоящий бум и рынок небольших беспилотников, которые конструировали энтузиасты. Такие дроны часто использовались для шпионажа, создавали помехи для транспорта, даже срывали спортивные мероприятия. Стало ясно, что без соответствующего регулирования и ограничений не обойтись, иначе владельцы дронов будут создавать большое количество опасных ситуаций и этических проблем. В большинстве стран на законодательном уровне ограничили эксплуатацию беспилотных устройств рядом с вокзалами, аэропортами и автомобильными трассами, а также вблизи спортивных, промышленных и военных объектов. Кроме того, запрещалось при помощи дронов снимать людей без их явного согласия, а высота и скорость полетов БПЛА была ограничена. Также были введены требования, обязывающие владельцев дронов получать специальные разрешения для их использования.

Беспилотник DJI Phantom 3

В 2009 году компания Pixhawk разработала первый полноценный полетный контроллер, а также программное обеспечение с открытым исходным кодом для настройки БПЛА и протокол связи MAVLink.

Так постепенно в производстве дронов стали применяться стандарты программного, аппаратного обеспечения и интерфейсов. Стали появляться небольшие дроны, управлять которыми можно было с планшета и даже смартфона: первым таким устройством стал AR. Drone от компании Parrot в 2010 году. Затем успех прочно закрепили квадрокоптеры Phantom 1, Phantom 2, Phantom 3, которые создавались китайской компанией DJI с 2013 по 2015 годы.

В 2013 году крупные компании пробовали использовать беспилотники для доставки небольших грузов. Первыми стали DHL Express и Amazon. И, хотя многие скептики задавались вопросом безопасности грузов при воздушной доставке (столкновения с препятствиями, выход дрона из строя, перехват посылки злоумышленником и так далее), компании извлекли крайне полезный опыт из новых направлений своей работы. Доставка дронами оказалась в несколько раз быстрее, чем обычным наземным транспортом. А то, что беспилотные технологии стали использоваться такими гигантами индустрии, способствовало дальнейшему развитию отрасли.

Дрон-доставщик Amazon

Интеллектуальная и полностью автоматизированная система доставка DHL с помощью беспилотника и дронопорта.
Источник: dhl.com

По оценкам американской инвестиционной компании Kleiner Perkins Caufield & Byers, во всем мире компании-производители беспилотников в 2014 году получили свыше 750 миллионов долларов выручки. Российский рынок БПЛА в этот же год оценивался экспертами по-разному – от 300-500 миллионов до 1,3 миллиарда рублей. При этом на один отечественный дрон приходилось порядка тридцати импортных. В 2015-2016 году рынок БПЛА показывал бурный рост, однако доля России оставалась относительно небольшой: всего 2% от мирового рынка. Более половины приобретаемых в стране дронов использовались для аэросъемки и картографических работ.

Гражданские БПЛА в России. 2017 – 2020 годы

В 2017 году по данным НТИ Аэронет общий рынок продаж БПЛА в России оценивался уже в 9,5 миллиарда рублей. При этом большую часть рынка по-прежнему занимали малые гражданские беспилотники.

Холдинг «Российские космические системы» приступил к разработке информационной инфраструктуры для контроля за движением большого количества дронов. Предполагалось, что создаваемая инфраструктура позволит быстро принимать, обрабатывать и передавать информацию о количестве и местоположении находящихся в воздухе беспилотных аппаратов, их типе и полетных параметрах, а также маршруте.

В 2018 году в Москве разрабатывался комплекс мер по борьбе с беспилотниками, владельцы которых не получили разрешения на полеты. Для захвата дронов-нарушителей предлагалось использовать специальные полицейские дроны.

В пределах МКАД были запрещены полеты любых беспилотных устройств, кроме тех, которые принадлежат городским экстренным службам.

БАС VRT-300 сегодня успешно работает на Чукотке.
Фото: Youtube.com

Развивалось отечественное производство. Холдинг «Вертолеты России», входящий в состав «Ростеха», в 2017 году на авиасалоне МАКС-2017 впервые представил БПЛА вертолетного типа ВРТ-300 (VRT-300), который разрабатывался компанией с 2014 года.

Беспилотник с дизельным двигателем и несущим винтом 4,8 метра обладал грузоподъемностью 70 кг и предназначался для патрульных, поисково-спасательных миссий, разведки местности и мониторинга. Был разработан в двух версиях: VRT-300 Opticvision с практической дальностью 325 км для экологического мониторинга, диагностики линий электропередач и картографирования и VRT-300 Arctic Supervision с дальностью 150 км для эксплуатации в условиях Арктики и ведения ледовой разведки.

В конце 2019 года появилась информация о подготовке в России большой сети полигонов для испытания беспилотных аппаратов и их последующей сертификации. Центры планировалось разместить во Владимирской, Ульяновской, Тверской областях и Подмосковье. В этом же году был протестирован прототип сервисного дрона «Курсир» для наблюдения за инфраструктурой аэропортов. Полномасштабный запуск проекта планировался на 2021-2023 годы.

В 2020 году «Ростех» совместно с «Почтой России» начал разработку инфраструктурного проекта по доставке дронами почтовых отправлений. В конце года компания Gaskar Group сообщила о старте производства автономных точек для отправки посылок.

Cервисный дрон «Курсир». Источник: Компания «Курсир»

Были анонсированы и новые отечественные беспилотники:

Автономный комплекс Fixar 007 (компания «FIXAR»)

История развития беспилотных аппаратов -

Беспилотный самолет вертикального взлета с крейсерской скоростью до 72 км/ч, полезной нагрузкой 2 кг и предельной высотой полета до 5000 км. При работе использует закрытый канал связи, так что дрон не может быть перехвачен.

Ударопрочный дрон Tensodrone (университет Иннополис)

Робот каркасной конструкции из карбоновых трубок и кевларовых кабелей, способный выдерживать падение с 20-метровой высоты без повреждений. Винты и управляющие компоненты дрона крепятся к каркасу изнутри.

Тяжелый промышленный дрон Braeron (компания «Индустриальные дроны»)

Дрон Braeron (ИД-400), обладающий взлетной массой от 600 до 640 кг, способен переносить полезную нагрузку 200 кг на расстояние до 300 км. БПЛА может находиться в воздухе до 2,5 часов и работать в сложных погодных условиях.

Гражданские БПЛА в России. 2021 год

В марте 2021 года компания «Международные аэронавигационные системы» (МАНС) привлекла инвестиции на сумму 500 миллионов рублей для строительства в Тверской области полигона для испытания и дальнейшей сертификации БПЛА.

По данным руководителя проекта Антона Третьяка, в ближайшие пять лет сертификация на производимую для сферы беспилотных аппаратов продукцию потребуется как минимум для 40 отечественных компаний.

Почта России протестировала доставку посылок при помощи БПЛА вертолетного типа. В качестве беспилотных аппаратов для проекта были выбраны SH-350, которые при полезной нагрузке 100 кг могут перемещаться на дистанцию до 150 километров и оставаться в воздухе около 5 часов.

В планах Почты России – запустить доставку грузов при помощи БПЛА в Ханты-Мансийском, Ямало-Ненецком и Чукотском округах, а также на Камчатском крае. По предварительным оценкам специалистов компании, это позволит увеличить объем грузопотока в 11 раз. В Чукотском автономном округе Почта России будет также использовать БАС VRT-300, производимые компанией Вертолеты России.

БАС SH-350 от компании Aeromax. Источник: aeromax-group.ru

В Сахалинской области был подготовлен к запуску цифровой проект «Небосвод – Сахалин» для организации полетов дронов. Основной целью проекта стало сокращение времени, которое требуется на получение полетного разрешения. Также проект планировалось использовать как основу для системы идентификации дронов в воздухе и технологии предотвращения столкновений.

Ассоциация эксплуатантов воздушного транспорта и компания Zala Aero Group, входящая в государственный концерн «Калашников», выступили с резкой критикой законопроекта Минтранса об обязательной сертификации оборудования и комплектующих для беспилотной отрасли. Законопроект предусматривал сертификацию дронов полетной массой от 250 г до 25 кг, а также:

Производители БПЛА заявили, что отсутствие четких критериев сертификации и неопределенность сроков и условий значительно затруднят их работу и создадут условия для злоупотреблений. Кроме того, предложения Минтранса не соответствуют общей мировой практике: глобальные стандарты не требуют общей сертификации для БАС данного типа. А возможный рост себестоимости может оттолкнуть покупателей от отечественных разработок.

Гражданские БПЛА в России. 2022 год

2022 год можно отметить обилием перспективных отечественных разработок в беспилотной области:

Микро-квадрокоптер для оценки загрязнения воздуха
Источник: МАИ

В июле студенты Московского авиационного института, Антон Громаков, Александр Шпилевой и Андрей Чернышук, разработали небольшой дрон для оценки загрязнения воздуха. Микро-квадрокоптер может собирать данные о запыленности воздуха, наличии тяжелых металлов и вредных примесей, определять концентрацию оксида азота. Для дрона дополнительно планировалось создать автоматическую зарядную станцию и программное обеспечение, чтобы полностью исключить работу оператора в потенциально опасных условиях.

БПЛА БАС-200 Источник: rostec.ru

В конце декабря сертификат от Росавиации получила разработка национального центра вертолетостроения «Миль и Камов», входящая в холдинг «Вертолеты России»: тяжелый гражданский БПЛА БАС-200. В этом же месяце беспилотник прошел удачные испытания за Полярным кругом в крайне жестких погодных условиях. При общей взлетной массе 200 кг БАС-200 может нести полезную нагрузку до 50 кг и находиться в воздухе около 4 часов. Максимальная дальность полета при использовании нескольких станций управления составляет 400 км. К середине 2023 года БПЛА поступил в серийное производство на Кумертауском авиационном производственном предприятии в Башкортостане, также входящим в холдинг «Вертолеты России».

БАС SH-750
Источник: aeromax-group.ru

В апреле компания «Аэромакс» сообщила о разработке БПЛА вертолетного типа SH-750, предназначенный для работ по доставке грузов и пожаротушения. SH-750 может нести нагрузку в 300 кг. При этом беспилотник развивает скорость до 200 км/ч и пролетает дистанцию порядка 600 километров. Время нахождения в воздухе – до 5 часов.

БПЛА SibGIS UAS
Источник: Минобрнауки РФ

В марте Иркутский национальный исследовательский технический университет представил дрон для геофизических работ по поиску скрытых месторождений урана. БПЛА SibGIS UAS позволяет осуществлять магнитную и мультиспектральную съемку, лидар-сканирование, гамма-радиометрию и гамма-спектрометрию. Основные элементы и программное обеспечение дрона – российского производства.

Дрон Sea Drone MG
Источник: seadrone.aero

В мае компания «Съемка с воздуха» приступила к испытаниям нового дрона Sea Drone MG. БПЛА роторного типа может находиться в воздухе 45 минут и несет полезную нагрузку 3 кг. Дрон может приводняться на морскую поверхность, а за счет улучшенного магнитометра и инфракрасной системы посадки – выполнять летные миссии с судна в движении и возвращаться в полностью автоматическом режиме.

Кроме того…
В марте стало известно о разработке БПЛА роторного типа для определения химического заражения грунта. Дрон, спроектированный военным учебно-научным центром ВВС военно-воздушной академии Н. Е. Жуковского и Ю. А. Гагарина, удаленно управляется оператором и позволяет устанавливать газоанализатор на телескопическую стойку, а затем передавать информацию в виде диаграммы на пульт управления. Внешний вид дрона пока ещё неизвестен.

Помимо непосредственного проектирования и производства беспилотных аппаратов, российские компании представили ряд сопутствующих инфраструктурных разработок:

В феврале «ЗалСибНефтехим», входящий в группу компаний «Сибур», успешно протестировал проект от Gaskar Group – автоматическую беспилотную станцию «Дронопорт Hive». Испытание а практической промышленной среде показало, что дроны вполне эффективны в работе на крупных предприятиях. Дронопорт управляется через удаленный терминал и позволяет заряжать аккумуляторные батареи в дронах или проводить их автоматическую замену без необходимости вмешательства технического специалиста.

Ниже представлен Дронопорт Hive (Ред. – Источник: hive.aero). Модель можно приблизить и рассмотреть, нажав на изображение мышкой.

В июле представители «Ростеха» сообщили о разработке принципиально нового типа навигации БПЛА, не зависящего от спутниковой навигации. При использовании технологии становится невозможно перехватывать управление дронами, что значительно увеличит безопасность их эксплуатации.

В августе военный учебно-научный центр ВВС военно-воздушной академии Н. Е. Жуковского и Ю. А. Гагарина получил патент на систему заправки БПЛА в полете. Технология разработана в первую очередь для боевой авиации, но в дальнейшем может быть успешно адаптирована для применения с крупными промышленными беспилотниками, разработанными для длительного нахождения в воздухе.

В октябре научно-производственное объединение «Андроидная техника» предоставило проект по созданию электрических двигателей отечественного производства для БПЛА. Это позволит со временем заместить импортные силовые установки. Всего планируется выпустить 18 типоразмеров электродвигателей.

Ниже представлены варианты исполнения электродвигателей от научно-производственного объединения «Андроидная техника» (Источник: npo-at.com).

Гражданские БПЛА в России. 2023 год

По оценкам Минпромторга, уже к середине 2023 года емкость российского рынка беспилотных систем превысила 50 миллиардов рублей, из них от 16 до 20 миллиардов приходится на отечественные БПЛА. По собранной статистике в гражданском секторе беспилотники заняты в следующих секторах:

Картографические работы и мониторинг

40%

Сельское хозяйство и химической обработке агрокультур

20%

Лесная промышленность и капитальное строительство

Логистические проекты и доставка грузов

Другие задачи

28%

Национальная Ассоциация участников рынка робототехники собрала информацию об отечественных компаниях, связанных с проектированием и производством беспилотной техники. По состоянию на сентябрь 2023 года был сформирован следующий реестр:

компаний

Разработка и выпуск БПЛА со взлетной массой до 5 кг (микро и мини)

компаний

Разработка и выпуск БПЛА со взлетной массой от 5 до 10 кг (легкие)

компаний

Разработка и выпуск БПЛА со взлетной массой от 100 до 500 кг (средние)

компаний

Разработка и выпуск БПЛА со взлетной массой до 500 кг (тяжелые и сверхтяжелые)

В качестве одного из перспективных направлений проектирования можно выделить создание тяжелых БПЛА, рассчитанных на применение в сложных метеорологических условиях:

ТрАМП – транспортная авиационная многофункциональная платформа.
Фото: Екатерина Адамова, ТАСС

В феврале представлен проект транспортного БПЛА для оборонно-промышленных предприятий. Беспилотник ТрАМП (транспортная авиационная многофункциональная платформа) – самолетного типа с грузовым отсеком вместительностью 2650 литров. Дрон может осуществлять взлет и посадку на неподготовленные площадки и развивать скорость до 195 км/ч, доставленные грузы можно сбрасывать беспосадочно при помощи парашюта. Предусматривается модульная конструкция БПЛА – в зависимости от требований и условий полетной миссии можно будет заменять шасси и крыло, а грузовой отсек оборудован для установки измерительного, радиолокационного оборудования, распылителей для обработки посевов и так далее.

БАС SH-3000.
Источник: www.aeromax-group.ru

В мае состоялся показ беспилотного вертолета SH-3000 от компании «Аэромакс». По заявлениям компании-производителя, на сегодняшний день этот БПЛА по грузоподъемности не имеет аналогов не только в России, но и в мире. Длина беспилотника составляет более 12 метров, собственная масса без дополнительного оборудования 2,3 тонны. При максимальной взлетной массе 3,6 тонны SH-3000 может нести полезную нагрузку до 1000 кг. Крейсерская скорость беспилотника составляет 190 км/ч, максимальная – 210 км/ч. В зависимости от нагрузки может находиться в воздухе до 5 часов, а максимальная дальность полета приближается к 900 километрам.

Развивалась организационно-правовая система:

В марте специальный правовой режим для запуска грузовых беспилотных средств был введен в Самарской области. Он позволял в выделенных транспортных коридорах проводить летные испытания БПЛА для проверки эффективности дронов в доставке грузов и лекарств, а также мониторинговых работ. В дальнейшем беспилотные технологии планируется использовать во всех отраслях экономики региона, где это будет целесообразно. Инициатором проекта стала компания «Транспорт будущего» – один из производителей беспилотных систем. «Наша задача – отработать понятный всем, надежный механизм, который позволит “открыть небо” для БАС уже сегодня за счет правильной координации работ участников отрасли», – отметил Юрий Козаренко, директор компании.
19 сентября правительство РФ подписало постановление об экспериментальном правовом режиме (ЭПР) по использованию БПЛА в сельском хозяйстве. ЭПР будет действовать в течение трех лет на территории 12 регионов страны: в Астраханской, Волгоградской, Воронежской, Липецкой, Нижегородской, Новосибирской, Саратовской, Тамбовской, Ульяновской областях, а также Алтайском, Ставропольском краях и республике Татарстан. За время работы программы планируется обработать более 490 тысяч гектаров сельскохозяйственных угодий с помощью беспилотной техники. Кроме того, будут отработаны механизмы контроля полетов, хранения и последующей обработки данных, проведено тестирование средств защиты от противоправного применения дронов.
В ноябре экспериментальный правовой режим также был введен в Московской области (территория аэродрома «Алферово») и Тверской области (аэродром «Орловка»). Проект соответствующего постановления был подписан Михаилом Мишустиным 2 ноября, заявки на участие подали 16 компаний. Цель проекта – конкретизировать нормативные требования к БПЛА, отработать технологии автономного движения и посадки, предотвращения аварийных ситуаций, а также протестировать интеграцию дронов в общее управление с авиационными средствами.

В конце 2023 года в Самарской области начал работу научно-производственный центр гражданский беспилотных авиационных систем. В рамках национального проекта по развитию области БПЛА в 2024-2025 годах будет создано еще 7 центров. Возможно, их будет открыто больше, так как заявки уже подали 17 регионов.

По словам пресс-секретаря президента РФ Дмитрия Пескова, к октябрю 2023 года России уже удалось достичь некоторых параметров, которые описаны в стратегии развития беспилотной авиации в стране до 2030 года. А оценка спроса на беспилотные аппараты к этому моменту может достичь практически триллиона рублей.

Более подробно узнать про тенденции развития беспилотных технологий читайте в статье нашего блога здесь.

Заглянем в будущее

За техническими достижениями все сложнее уследить. Беспилотники уже применяются практически в любой производственной и экономической области. За 2023 год в сфере БПЛА в России предложено столько инноваций, что все их не рассмотреть даже кратко. А что происходит в мире?

Уже десятки компаний разрабатывают беспилотные аэротакси, и среди них такие гиганты, как Uber и Lyft. В Google разрабатывают стратосферные дроны на солнечных батареях, которые смогут находиться в полете несколько месяцев (если не лет) и полностью заменят спутники для мультиспектральной съемки. Проект Aquilla от Facebook Connectivity Lab будет доставлять «интернет с небес» при помощи дронов.

Дрон Aquila на солнечных батареях для раздачи интернета

Беспилотники с применением технологий искусственного интеллекта научатся самостоятельно ориентироваться в пространстве и один оператор сможет управлять уже целым роем дронов. А еще… Стоп! Аэротакси спроектировали как минимум три года назад, масштабная доставка товаров дронами технически реализуема уже более 10 лет. Тогда почему же наше будущее беспилотных технологий – быстро и по воздуху – еще не наступило? Может, мы еще не готовы к такому технологическому прогрессу и радикальным переменам?

Гибридное воздушное такси Bell Nexus с вертикальным взлетом и посадкой (выставка CES 2019). Источник: Bell

В ближайшее время Дубай станет первым городом, в котором будут функционировать беспилотные летающие такси. Шейх Мохаммед бен Рашид аль Мактум сообщил, что на Всемирном правительственном саммите был принят дизайн новых станций аэротакси. По планам новый транспорт заработает в 2026 году. Сначала сеть аэростанций соединит четыре основных района города: аэропорт Дубая, центр, остров Пальм-Джумейра и квартал небоскребов Дубай Марина. В этих районах будут построены вертикальные взлетно-посадочные площадки (вертипорты) и точки зарядки для аэротакси. Путешествие на аэротакси будет безопасным и беспилотным. Ожидается, что стоимость поездки будет выше стандартного такси примерно на 30%.

Беспилотные технологии представляют огромный потенциал для развития в различных областях гражданского сектора. В транспорте с их помощью можно обеспечить безопасное и эффективное передвижение, снизить затраты и пробки на дорогах. В сельском хозяйстве – автоматизировать процессы, увеличить урожайность и сократить затраты. В области безопасности беспилотные технологии способны обеспечить эффективный мониторинг территорий и быстрое реагирование. В медицине и спасательных операциях беспилотники могут быть использованы для доставки помощи и медицинского оборудования в отдаленные или опасные места. Перспективы этих технологий весьма обширны и в ближайшие годы, с их развитием, мы увидим еще больше новых возможностей для улучшения и облегчения жизни людей.

Статьи по теме:

Коллеги! Если у вас остались вопросы по данному материалу или вы хотите обсудить какие-то другие темы, касающиеся промышленных беспилотных технологий, присоединяйтесь к нашему телеграм-чату специалистов.