Главная страница / Аналитический центр / Комитет по стратегическому планированию и приоритетным проектам / Новые технологии и перспективные направления / Конвертируемые ЛА для развития малой авиации
Конвертируемые ЛА для развития малой и региональной авиации,
в т.ч. в городских агломерациях
16 октября 2018 г. по приглашению организаторов (АО «РВК») представители Технологической платформы приняли участие в мероприятии на тему «Полетит ли «воздушное такси»?», состоявшемся в рамках Форума «Открытые инновации».
В последние годы данная тема является чрезвычайно популярной, как в среде различного рода футурологов и визионеров, занимающихся прогнозированием будущего, так и среди западных высокотехнологичных компаний, рассматривающих городские воздушные перевозки как перспективные рынки.
В плане технологической направленности данная тематика непосредственно связана с деятельностью Технологической платформы, прежде всего, с точки зрения повышения авиационной мобильности в Российской Федерации; поэтому подготовка к участию в Форуме «Открытые инновации» стала отличным поводом для более подробного рассмотрения технологических аспектов развития данного направления. Кроме того, с просьбой о подготовке аналитического обзора о состоянии и перспективах развития технологий в области развития малой и региональной авиации, включая беспилотные авиационные системы, неоднократно обращались организации - участники ТП, а также эксперты Платформы, заинтересованные в развитии данной сферы.
Прежде всего, хотелось бы отметить, что развитие городских авиационных перевозок, безусловно, является важной технической и организационной задачей для многих стран и входящих в их состав регионов – прежде всего, это касается густонаселенных районов Северной Америки, стран Европейского Союза, Японии, Китая, а также отдельных мегаполисов этих и других государств, в т.ч. расположенных на территории Российской Федерации. При этом, следует иметь в виду объективные особенности нашей страны, прежде всего, связанные с размером территории и необходимостью ее сбалансированного социально-экономического развития, а также сложившейся (существующей) системой регулирования авиационной деятельности.
В предыдущие годы в рамках деятельности Технологической платформы было рассмотрено большое количество проектов создания летательных аппаратов в области малой и региональной авиации, в т.ч. укороченного взлета и посадки, беспилотных авиационных систем, с использованием технологий «электрификации ЛА» и др. перспективных технологий. Аппаратом и экспертами Платформы регулярно осуществляется мониторинг (анализ) развития данной сферы, включая динамику реализации проектов, развитие необходимых технологий, наращивание (изменение) компетенций проектных коллективов (команд). По многим проектам была проведена углубленная научно-техническая и финансово-экономическая экспертиза, результаты которой позволяют максимально объективно обеспечивать формирование предложений по планам (программам) перспективных исследований и разработок.
В качестве примера можно привести проект самолета укороченного взлета и посадки SerVert, разрабатываемый компанией «Авиатон», представители которой обратились в Технологическую платформу с просьбой поддержать данный проект. В соответствии с представленной компанией информацией, в начале 2016 года было проведено подробное рассмотрение проекта специалистами различных направлений (всего было получено более 50 отзывов, заключений и комментариев экспертов). Основной вывод – представленной информации о состоянии проекта недостаточно для того, чтобы составить однозначное мнение о технической реализуемости создаваемого ЛА и достижении им заявленных технико-экономических характеристик.
Ниже приводятся результаты экспертного рассмотрения (оценки) проекта, которые, на наш взгляд, могут оказаться полезными, как при оценке (экспертизе) результатов дальнейшего развития данного проекта, так и при рассмотрении (анализе) других проектов летательных аппаратов с укороченным взлетом и посадкой, включая ЛА конвертопланного типа.
 |
Рассмотрение проекта (SerVert) – ответы на вопросы экспертов |
Учитывая то, что многими иностранными и рядом российских компаний в качестве приоритетного направления для внутригородских и связанных с ними других авиационных перевозок рассматривается схема так называемого адаптивного (или конвертируемого) летательного аппарата – конвертоплана, который может взлетать и садиться, как вертолет, а летать с эффективностью самолета, начнем наш обзор с более подробного рассмотрения данной схемы.
Компоновка адаптивного ЛА давно привлекала разработчиков (способ создания подъемной силы самолета – в 4 раза более экономичен по сравнению с использованием вертолетных винтов; в разы повышенная мощность двигателя вертолета; ограничения по скорости вращения винта вертолета).
Прежде всего, отметим, что основы конструктивно-силовой схемы самолета вертикального взлета и посадки (СВВП), были заложены в дипломной работе выпускника МАИ Ф.П. Курочкина который под руководством профессора Б.Н. Юрьева в 1936 году защитил дипломный проект двухвинтового истребителя «Сокол» вертикального взлета и посадки с поворотным крылом (конвертоплана), причем именно в той компоновке, которая используется в настоящее время для конвертопланов Boeing V-22 «Osprey» и AW 609.
В последующие годы было разработано достаточно большое количество проектов летательных аппаратов конвертопланной схемы, причем как отечественными конструкторскими бюро, среди которых стоит отметить разработки фирм М.Л. Миля, Н.И. Камова, С.В. Ильюшина; так и иностранными – прежде всего, это компании «Fairey» (Великобритания) и «Bell» (США). В настоящее время в мире серийно производится и эксплуатируется единственный конвертоплан, причем военного назначения – Bell Boeing V-22 «Osprey» (США). Разработку данного ЛА (первоначальный проект XV-15) осуществляла компания «Bell» в течение около 25 лет. По различным оценкам, расходы на НИОКР по созданию V-22 составили более 20 млрд. долл. США; в ходе испытаний и начальный период его эксплуатации погибло 30 человек.
С 1996 года, на базе проекта Bell XV-15 компаниями «Bell» и «Boeing» (США), впоследствии компанией «Agusta» (Италия; «AgustaWestland», Италия, Великобритания), а в настоящее время – компанией «Leonardo Helicopters» (Италия) – ведется разработка гражданского конвертоплана AW 609 пассажировместимостью 9 человек. В октябре 2015 г. произошла катастрофа одного из прототипов конвертоплана, в которой погибли 2 летчика-испытателя. Тем не менее, программа создания ЛА продолжается – по данным производителя, сертификация и первые поставки заказчикам планируются в 2019 году.
В настоящее время в мире реализуются несколько проектов создания конвертируемых в полете (гибридных) летательных аппаратов. Наибольший задел накоплен в США, ЕС, а также в России. Данные проекты финансируются как по линии государственных исследовательских программ, так и за счет средств инвесторов. В качестве примера можно привести по исследовательский проект NICETRIP, инициатором которого выступала компания «Agusta» (Италия), а финансирование осуществлялось в рамках 7-й рамочной программы ЕС.
Наряду с летательными аппаратами ЛА большой вместимости, разрабатываются гибридные (конвертируемые) ЛА малой размерности для эксплуатации в качестве наземного и воздушного транспорта, беспилотные ЛА. Активно рассматриваются возможности применения полностью электрических или гибридных силовых установок. Осуществляется развитие систем автоматического управления. Ряд международных компаний ведут разработки конвертируемых самолетов деловой авиации с использованием всех имеющихся на данный момент перспективных технологий.
Следует отметить, что российские государственные компании подобными проектами не занимаются в силу отсутствия свободных финансовых ресурсов и сложностей с реализацией текущих авиастроительных проектов (программ). В то же время, в стране пока сохраняется определенный научно-технический задел и имеются достаточно глубокие компетенции; однако, координация деятельности в данной сфере практически отсутствует, а научно-техническая кооперация находится на крайне низком уровне.
Накопленный в России и в мире опыт создания конвертируемых (гибридных) летательных аппаратов свидетельствует о наличии серьезных технических рисков, связанных, прежде всего, с обеспечением безопасности полетов данных аппаратов.
По мнению ведущих экспертов Технологической платформы, основными их них являются:
- сложности управления на переходных режимах (необходимость значительных объемов экспериментальных работ для отработки алгоритмов управления и минимизации рисков потери управляемости);
- обеспечение возможности безопасного завершения полета при отказе одного двигателя;
- обеспечение возможности посадки в режиме авторотации в случае отказа двигателей;
- усложнение конструкции двигателей в случае их функционирования в поворотном режиме;
- конструкция трансмиссии для передачи мощности от двигателей;
- необходимость принятия специальных мер и разработки специальных конструктивных решений, обеспечивающих минимизацию вибраций и опасных резонансных явлений.
На основе анализа конструктивно-технологических и организационно-правовых проблем развития данного сегмента рынка, экспертами Технологической платформы в качестве ключевых предложены следующие технологические задачи и направления в области перспективной аэромобильности, в т.ч. в городских агломерациях:
- Разработка перспективных бизнес-моделей транспортно-логических систем, в т.ч. в городских агломерациях, с использованием ЛА; совершенствование и расширение существующей практики использования ЛА;
- Разработка, развитие и системная интеграция технологий создания безопасных авиатранспортных систем, в т.ч. в городских агломерациях;
- Разработка технологий, обеспечивающих удовлетворение текущих и перспективных требований безопасности полетов, в т.ч. в городских агломерациях, а также с использованием БЛА (кибербезопасность; защищенность от актов незаконного вмешательства; взаимодействие с другими БЛА и пилотируемыми ЛА; безопасные взлет и посадка, в т.ч. при отказе 1 двигателя; облет препятствий; интеграция в общее воздушное пространство);
- Развитие системы управления воздушных движением; разработка и внедрение технологий, обеспечивающих безопасность полетов и снижение издержек эксплуатантов и потребителей;
- Разработка моделей и перспективных технологий развития наземной авиационной инфраструктуры, обеспечивающих эффективное и доступное ее использование эксплуатантами и потребителями;
- Совершенствование правил осуществления полетов (в т.ч. в пространстве класса «G»), правил функционирования объектов наземной инфраструктуры, правил допуска ВС к эксплуатации, обеспечивающих внедрение современных технологий и минимизацию издержек эксплуатантов и потребителей;
- Совершенствование существующих правил сертификации авиационной техники в Российской Федерации, разработка и внедрение правил сертификации (сертификационные требования, методы определения соответствия) новых типов ЛА, включая БЛА, в т.ч. путем участия в деятельности соответствующих международных органов и организаций (ICAO, CAE, RTCA, др.).
Данные направления, на наш взгляд, можно условно разбить на 2 группы – первую, к которой относятся задачи, решение которых возможно в краткосрочной и среднесрочной перспективе и которые, с одной стороны, приведут к повышению авиационной мобильности и доступности авиаперевозок при обеспечении высокого уровня безопасности полетов, а с другой стороны, создадут технические и организационные и предпосылки для решения задач 2-й группы; и вторую группу, в которую входят задачи на среднесрочную и долгосрочную перспективу.
Данная группировка и предлагаемая этапность решения технических и организационных задач учитывает объективные особенности Российской Федерации и существующее состояние системы регулирования.
К первой группе, на наш взгляд, относятся следующие направления:
- Разработка перспективных бизнес-моделей транспортно-логических систем, в т.ч. в городских агломерациях, с использованием ЛА; совершенствование и расширение существующей практики использования ЛА;
- Разработка моделей и перспективных технологий развития наземной авиационной инфраструктуры, обеспечивающих эффективное и доступное ее использование эксплуатантами и потребителями;
- Совершенствование существующих правил сертификации авиационной техники в Российской Федерации, разработка и внедрение правил сертификации (сертификационные требования, методы определения соответствия) новых типов ЛА, включая БЛА, в т.ч. путем участия в деятельности соответствующих международных органов и организаций (ICAO, CAE, RTCA, др.).
Ко второй группе относятся задачи (направления) создания и развития перспективных технологий, обеспечивающих повышение авиационной мобильности, в т.ч. в городских агломерациях, при обеспечении высокого уровня безопасности полетов:
- Разработка, развитие и системная интеграция технологий создания безопасных авиатранспортных систем, в т.ч. в городских агломерациях;
- Разработка технологий, обеспечивающих удовлетворение текущих и перспективных требований безопасности полетов, в т.ч. в городских агломерациях, а также с использование БЛА (кибербезопасность, защищенность от актов незаконного вмешательства, взаимодействие с другими БЛА и пилотируемыми ЛА, облет препятствий, интеграция в общее воздушное пространство);
- Развитие системы управления воздушных движением; разработка и внедрение технологий, обеспечивающих безопасность полетов и снижение издержек эксплуатантов и потребителей;
- Совершенствование существующих правил сертификации авиационной техники в Российской Федерации, разработка и внедрение правил сертификации (сертификационные требования, методы определения соответствия) новых типов ЛА, включая БЛА, в т.ч. путем участия в деятельности соответствующих международных органов и организаций (ICAO, CAE, RTCA, др.).
При развитии данных направлений основные усилия необходимо сосредоточить на решении определенных технологических задач и непосредственно связанных с ними вопросов организационно-правового характера. Подробнее см. в Презентации – 15 и 16 слайд.
Подробное рассмотрение технических (технологических) аспектов создания и эксплуатации летательных аппаратов гибридных (конвертируемых) схем показывает, что даже при наличии инвестиционных ресурсов – практическая реализация данных проектов требует значительных научно-технических и организационных усилий, направленных, как на развитие технологий, так и на обеспечение безопасной эксплуатации данных ЛА. Решению технических вопросов и снижению соответствующих рисков будут способствовать организационно-управленческие усилия (инвестиции), связанные с совершенствованием и развитием правил и нормативно-правовой базы, регулирующей вопросы сертификации и эксплуатации существующих и перспективных видов авиационной техники, а также созданием (развитием) соответствующей наземной инфраструктуры.
Международный опыт свидетельствует, что вложения (инвестиции) государства и частных компаний в данные направления, включая внедрение информационных технологий (платформенных решений), обеспечивающих снижение транзакционных издержек и оптимизацию коммерческого использования летательных аппаратов, позволяют значительно повысить эффективность использования авиации как вида транспорта и одновременно обеспечить необходимый уровень безопасности полетов.
По итогам участия в данном мероприятии были достигнуты предварительное договоренности об организации взаимодействия между Технологической платформой и Рабочей группой «Аэронет» Национальной технологической инициативы, а также АО «Российская венчурная компания» и Агентством стратегических инициатив. Ряд компаний обратились с предложениями о формировании и продвижении перспективных проектов.
Учитывая большой интерес, который вызывает тема повышения авиационной мобильности в Российской Федерации, в т.ч. в городских агломерациях, а также развития и использования беспилотных авиационных систем, обращаемся к организациям - участникам и экспертам Технологической платформы с просьбой рассмотреть данные материалы и направить свои комментарии и предложения по данным вопросам.
Контактные лица для решения организационных и оперативных вопросов – Ким Алексей Анатольевич, Попов Алексей Викторович (тел. +7 (495) 980-04-23, e-mail: Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.).