Беспилотные авиационные системы (БАС) играют важную роль в стратегии развития России, и Воронежский государственный технический университет (ВГТУ) активно участвует в продвижении этой отрасли. В расположенном на базе университета учебно-производственном комплексе создаются и проектируются новые модели беспилотной авиационной техники. На данный момент уже разработаны мультироторные беспилотники: лёгкий FPV-дрон с грузоподъёмностью до двух килограмм и средний FPV-дрон, способный перевозить до четырех килограмм груза. Однако университет в основном фокусируется на исследовательской работе и не производит дроны в больших объемах.
Один из важных аспектов развития отечественных беспилотных систем – это уменьшение зависимости от импортированных компонентов. Сейчас доля иностранных деталей в различных моделях БПЛА различается, и точный процент их использования сложно назвать. Однако более половины двигателей, контроллеров, систем связи, микросхем и аккумуляторов поставляются из Китая.
Но несмотря на то, что Китай на данный момент является главным поставщиком компонентов, полагаться только на него не является оптимальным сценарием для развития российской беспилотной отрасли. Некоторые детали уже сняты с производства, и их поставка становится практически невозможной. Более того, массовое производство отечественных компонентов является одним из ключевых факторов технологического суверенитета страны.
ВГТУ видит свою основную задачу в замещении критически важных компонентов из-за рубежа для производства БПЛА. На данный момент предприятия, загруженные заказами, вынуждены приобретать компоненты в Китае, поскольку им не хватает возможностей и компетенции для собственного производства электронного оборудования.
Помимо электроники, ВГТУ также разрабатывает рамы и корпуса для своих квадрокоптеров и производит силовые конструкции из углеродного волокна.
Дроны мультироторного типа, на самом деле, в основном состоят из радиоэлектроники и двигателя. Российские разработчики могут заменить эти иностранные компоненты. Однако этому требуются масштабные производственные мощности, новые производственные линии для выпуска унифицированных конструкций, узлов и электроники дронов. Такой подход позволит значительно снизить стоимость продукции и полностью окупить затраты на разработку.
Для сравнения: в настоящее время дрон из Китая стоит около 50 тысяч рублей, в то время как российский аналог оценивается в 150-200 тысяч рублей, хотя в большинстве случаев он базируется на китайской модели, где просто меняется программное обеспечение.
Говоря о возможностях нашей промышленности в ближайшие годы, можно сказать, что нет серьезных преград для увеличения выпуска современных материалов для производства силовых и несущих конструкций различных дронов. Производство электрических и тепловых двигателей зависит от инвестиций, спроса и поддержки со стороны государства на начальных этапах, поскольку конкурентоспособная цена будет определяться объемами производства, и в начале отечественным производителям будет трудно конкурировать с китайскими.
Также в ВГТУ считают, что вполне реально начать производство литиево-ионных аккумуляторов на территории России уже через несколько месяцев.
Быстрое развитие и увеличение производства некоторых компонентов, выполненных с использованием нанометровой технологии, микромеханических систем и оптических систем (камеры с высоким разрешением, тепловизионные матрицы и другие компоненты), довольно сложно осуществить.
Не секрет, что в России не хватает квалифицированных специалистов в области беспилотных систем и связанных с ними отраслей. Но ВГТУ успешно решает эту задачу, обладаябольшим потенциалом в области проектирования и производства компонентов беспилотных авиационных систем и подготовки кадров. Воронежская область может стать одним из лидеров в новой отрасли.
Согласно экспертным оценкам, к 2027 году в Воронежской области потребуется не менее 6640 специалистов в области эксплуатации беспилотных систем и связанных отраслей, включая проектирование и производство критически важных компонентов на ведущих предприятиях региона.
Вуз также делает значительные усилия на федеральном уровне в этом вопросе. Согласно планам, заложенным в Федеральном проекте "Кадры для беспилотной авиации", к 2030 году количество специалистов в данной отрасли в России достигнет 1 миллиона человек.
Кроме того, в ВГТУ подчёркивает, что ключевым фактором успеха всегда является наличие большого числа высококвалифицированных специалистов, что их нужно тренировать уже с детства, включая работу в различных кружках и специализированных классах. В этом году школьники начнут изучать основы применения беспилотных систем в рамках уроков начальной военной подготовки. Конечно же, ВГТУ также принимает активное участие в обучении детей. В университете, например, есть кванториум - лаборатория, где дети занимаются программированием квадрокоптеров. Также работает студенческое конструкторское бюро, где создаются силовые установки разных мощностей для беспилотных систем. Кроме того, существует научно-образовательный центр "Радиотехнические системы", где молодые люди решают задачи по построению надежного и помехозащищенного радиоканала управления. Обучение проводится под руководством ведущих ученых университета. Занятия доступны детям от 8 лет, и уже с 12 лет они активно программируют квадрокоптеры для выполнения задач.
В современных условиях основной спрос на разработку и поставку беспилотных аппаратов возникает в сфере безопасности и обороны. Однако есть другие области, в которых они смогут быть полезны России. Например, есть значительные перспективы использования дронов, квадрокоптеров и других летательных аппаратов в гражданской сфере, в нефтегазовой, энергетической и строительной отраслях.
По прогнозам экспертов на 2023 год, объем российского рынка беспилотных авиационных систем, включая предоставление услуг, составит более 50 миллиардов рублей.
В прошлом году наиболее востребованными видами услуг с использованием дронов были мониторинг нефтегазопроводов, электросетей (40%), сельскохозяйственные авиационно-химические работы (40%), световые шоу (12%), работы по лесоустройству (7%), обследование объектов капитального строительства (6%), картография и кадастр (около 5%), аэромагнитное исследование (3%).
Практический эффект от использования беспилотных аппаратных систем можно оценить как впечатляющий. Например, в сельском хозяйстве производительность труда выросла в два раза, расходы на средства защиты растений сократились на 12,8%, а урожайность отдельных культур увеличилась на 10-30%.
На энергетических предприятиях сократился риск возникновения аварийных ситуаций в восемь раз, проверки выполняются в пять раз быстрее обычного. В топливном секторе затраты на патрулирование нефтегазопроводов сократились втрое, а длительность работ уменьшилась на 70%.
В строительной отрасли финансовые затраты на этап земляных работ сократились на 30%. Учитывая хозяйственную структуру Воронежской области, беспилотные аппараты пригодятся всем секторам ее экономики.
В регионе происходит постепенное износ тепловой и электро-сетевой инфраструктуры. С течением времени появляются уязвимые места, которые сложно обнаружить при обычном осмотре. Трудоемкость таких действий очень высока. Поэтому в подобных случаях можно использовать беспилотные аппараты с тепловизионной камерой. Они могут быстро определить местоположение поврежденных участков и определить размеры теплопотерь.
Дроны и квадрокоптеры могут помочь и в строительной отрасли: с высоты птичьего полета гораздо легче определить объемы недостающих строительных материалов (например, песка или гравия) или зафиксировать нарушения техники безопасности.
Кроме того, при использовании беспилотных аппаратов с оптическими системами контроля можно обнаруживать загрязненные или сырые почвенные участки, что поможет создать цифровую карту полей для сельскохозяйственного сектора. И, наконец, беспилотники могут помогать в обнаружении и тушении лесных пожаров, участвовать в поисках пропавших людей и даже служить ретрансляторами для сотовых и мобильных сетей.
Таким образом, еще предстоит полностью раскрыть потенциал, который предоставляют беспилотные аппараты.
Руководство ВГТУ убеждено, что только комплексный подход к развитию этой сферы - поддержка отечественных производителей, НИОКР и активное вовлечение молодежи - позволит достичь высокого конкурентного уровня при производстве отечественных беспилотных аппаратов.