Исследователи Политеха Петра Великого описали настоящее и будущее российских беспилотников.
В России отрасль беспилотных авиационных систем (БАС) находится в стадии своего становления: формируется спрос, нормативная база. Но при этом всё равно получается эдакий киберпанк — технологии развиваются неравномерно. В таких условиях крайне важно иметь системный взгляд на происходящее, оценивать перспективу и грамотно планировать развитие индустрии. Именно эти задачи пытались решить специалисты петербургского Политехнического университета Петра Великого в подготовленном по заказу НТИ "Технет" исследовании российского и мирового рынков беспилотных авиационных систем. Основная цель — сформировать единую базу отраслевых знаний, выявить технологические барьеры и сценарии развития, а также обосновать необходимость нормативных и институциональных решений, способных ускорить внедрение отечественных БАС.
Объём и динамика рынка
Экспертно–аналитический доклад под названием "Обзор цифровых технологий обеспечения эксплуатации композитных и гибридных конструкций БВС" подготовлен группой авторов под руководством главного конструктора ключевого научно–технологического направления "Системный цифровой инжиниринг" СПбПУ Алексея Боровкова. Исследование базируется на опросах участников рынка, включает данные из открытых и профессиональных источников и содержит подробный анализ ключевых вызовов и перспектив развития БАС в России.
По словам Боровкова, документ задуман как основа для регулярного мониторинга отрасли. "Мы планируем регулярную актуализацию данных, отслеживание технологических и рыночных изменений, а также интеграцию новых технологий в единую цифровую платформу разработки и применения цифровых двойников БАС", — рассказал он "ДП".
Согласно представленным в докладе данным, рынок БАС в России, включая как гражданский, так и специальный сегмент, по состоянию на конец 2024 года оценивается в 335,9 млрд рублей. При этом в рамках оптимистичного сценария рост к 2030 году может составить до 1,3 раза. Это включает как сами беспилотники, так и сопутствующую инфраструктуру.
Что касается более узкого сегмента собственно беспилотных воздушных судов (БВС), то по результатам опроса участников рынка, проведённого "Технетом", на 2024 год объём рынка оценивается преимущественно в пределах от $0,08 млрд до $0,4 млрд. В количественном выражении — 40–100 тыс. единиц техники. Большинство экспертов предполагают, что к 2030 году объём рынка БВС в России может достичь $5 млрд и 200–350 тыс. единиц.
На глобальном уровне рынок БВС характеризуется устойчивой, хотя и не взрывной динамикой. "Мы представили оценку мирового рынка в горизонте 2022–2030 годов. Согласно расчётам, его объём вырастет до $54,6 млрд при среднегодовом приросте на уровне 7,1%", — уточняет Алексей Боровков. При этом, по его словам, такой темп нельзя считать высоким. Обычно значения до 10% характерны для стабильных, зрелых отраслей. БВС в этом плане демонстрируют умеренное, но устойчивое развитие.
Сферы применения
Если говорить о сферах применения, то на мировом рынке наибольший спрос на БВС фиксируется в области картографии и геодезии — 34% компаний оказывают такие услуги, 31% используют беспилотники для решения собственных задач. Далее следуют инспектирование территорий и инфраструктурных объектов (31 и 26% соответственно), аэрофото– и видеосъёмка (22–25%), внесение веществ (как правило, аграрные работы; 5–9%), доставка (1–4%) и использование дронов для поиска людей, мониторинга и локализации (2%). Прочие направления использования БВС занимают от 1 до 6%.
В России, по данным опроса, в контексте применения БВС лидируют направления, связанные с топливно–энергетическим комплексом, включая трубопроводы (20% ответов), с поиском и спасением (16%), мониторингом промышленной и транспортной инфраструктуры (также 16%), лесопользованием (14%), кадастровыми работами (13%). Замыкают список направлений логистика (7%), агросектор (5%), городская среда и развлекательные шоу (по 4%).
"Сегодня на рынке формируется специализация, — подчёркивает Боровков. — Кто–то делает электродвигатели, а кто–то занимается системами управления. Это позволяет сформировать гибкую, распределённую отрасль". В числе лидеров, по его словам, остаются "Радар ММС", СТЦ и компания "Геоскан", которые играют системообразующую роль в петербургском сегменте рынка БАС.
"“Геоскан” предоставляет услуги с БАС уже более 14 лет. Некоторым организациям для разовых работ действительно не нужно иметь собственный дрон. Однако модель DaaS (drone–as–a–service — возможность использовать арендованный дрон, без приобретения. — Ред.) неприменима в случаях, когда необходим оперативный видеомониторинг или регулярная съёмка", — рассказал "ДП" директор по продажам ГК "Геоскан" Павел Круглов.
Цифровые двойники и сертификация
Особое внимание в исследовании уделено применению композиционных и гибридных материалов для изготовления корпусов. Российские производители в первую очередь используют стеклопластики и углепластики. Это связано как с необходимостью повысить манёвренность аппаратов, так и с задачей снизить радиолокационную заметность. "Композиционные материалы дают высокую удельную прочность и жёсткость при меньшей массе, но характеризуются сложностью проектирования и имеют более высокую стоимость. Следовательно, имеются две траектории развития", — говорит Боровков.
В мире при проектировании БВС преимущественно используют полимерные композиционные материалы (62% ответов в рамках исследования). На горизонте до 2030 года вырастет использование металлических и керамических композиционных материалов.
Боровков добавляет, что сейчас активно формируются гибридные конструкции.
"Для силовых элементов используют дорогие качественные композиты, а для не несущих конструкций — материалы вторичной переработки. Так можно соблюсти баланс между прочностью, стоимостью и технологичностью", — объясняет специалист.
Одним из приоритетов при проектировании и изготовлении беспилотников становится внедрение технологий цифровых двойников и цифровых (виртуальных) испытаний.
"Применение цифровых двойников очень важно на этапе разработки для балансировки требований и учёта ресурсных ограничений. Проведение цифровых (виртуальных) испытаний позволяет заранее спрогнозировать, как аппарат поведёт себя в реальных условиях. Это минимизирует затраты на натурные испытания и позволяет быстрее выйти на рынок", — подчёркивает Боровков.
В докладе приведены примеры моделирования разрушений, усталостных повреждений и ударных нагрузок с учётом микроструктуры материалов.
Также важное значение имеет цифровая сертификация. "Сегодня сертификация беспилотника массой более 30 килограммов стоит в 3 раза дороже его разработки. Это 150 млн рублей против 50 млн", — приводит пример Алексей Боровков.
По его мнению, разработка цифровых (виртуальных) испытательных стендов и полигонов, а также полученные по результатам испытаний валидированные и верифицированные цифровые модели, обладающие высоким уровнем адекватности, позволят пройти испытания с первого раза, сэкономив время и ресурсы.
Среди наиболее значимых барьеров для развития отрасли в мире в докладе выделены регуляторные ограничения (75% ответов), проблемы связи (40%), высокие расходы, в том числе стоимость создания и сертификации (также 40%), сложности с рыночной адаптацией и выбором ниши (35%).
Также указывались проблемы с системами обнаружения препятствий, ограниченностью аппаратного и программного обеспечения, а также обеспечением навигации.
"Сертификация — это барьер номер один, — настаивает Боровков. — У нас разработан стандарт, есть математические модели, но нет механизма внедрения. Мы отстаём от Китая не по науке, а по скорости институциональных решений".
СПбПУ совместно с ФГУП "РФЯЦ–ВНИИЭФ" разработал национальный стандарт, определяющий общие положения разработки и применения цифровых двойников изделий, который действует с 2022 года. Стандарт устанавливает единые определения терминов "цифровой двойник изделия", "цифровые (виртуальные) испытания", "цифровой (виртуальный) испытательный стенд", "цифровой (виртуальный) испытательный полигон". В 2023 году он был официально признан КНР.
"Китай оценил наш стандарт как уникальный. И уже применяет его при сертификации беспилотников, в том числе аэротакси. А мы всё ещё ведём переговоры с регуляторами", — с сожалением констатирует Боровков.
Ограничения и перспективы
Конечно же, никуда не делись санкции, который особо ощутимо ударили именно по электронике. Но на рынок БАС повлиял и другой фактор — постоянные ограничения по использованию дронов в связи с обеспечением безопасности.
"“Геоскан” значительно снизил стоимость собственной продукции и предоставил заказчикам скидку за счёт массового заказа, однако в условиях санкций и отсутствия в стране необходимой микроэлектроники для производства БАС мы ещё не скоро сможем конкурировать с китайцами", — говорит Круглов.
По его словам, нацпроект БАС подтолкнул отрасль к развитию, но для следующего скачка необходимо найти частного заказчика. Пока бизнес не торопится закупать беспилотники из–за регуляторных ограничений и более высокой стоимости российской продукции по сравнению с иностранными аналогами. Такие барьеры действительно сдерживают рынок, по мнению Круглова, однако он считает их временной мерой, призванной обеспечить безопасность. При этом, несмотря на ограничения, "Геоскан" уже реализовал ряд масштабных проектов, включая крупнейший в мире кейс по аэрофотосъёмке в Подмосковье.
Особняком стоит проблема инфраструктуры. Поэтому особое внимание в исследовании Политеха уделяется её развитию: от дронопортов и ангаров до цифровых платформ и испытательных зон. "Если беспилотник — это изделие, то БАС — это система, где есть база, зарядка, обслуживание. Нельзя рассматривать это изолированно", — подчёркивает Боровков.
"Геоскан", как разработчик и производитель БАС, также отмечает нехватку инфраструктуры для тестирования. В Петербурге у компании есть доступ к трём аэродромам, но их недостаточно: действуют средства РЭБ, а очередь на полёты формируется заранее.
"Мы сами разрабатываем и производим БАС, регулярно представляем новые продукты. Поэтому для нас критично наличие аэродромов для тестирования технологий. В Санкт–Петербурге, где находится производство компании, три такие площадки, но и их не хватает для наших потребностей из–за действия средств РЭБ. Более того, на аэродромах есть очереди в связи с большим количеством других разработчиков БАС", — рассказывает Павел Круглов.
В рамках реализации Стратегии развития беспилотной авиации до 2030 года в Москве создан Федеральный центр "БАС", предусмотрено создание региональных научно–производственных центров. В Петербурге тоже создан региональный центр, который объединяет десятки резидентов и предоставляет им доступ к производственной и инженерной инфраструктуре. "Петербург — один из немногих регионов, где уже есть полноценная экосистема. И это заслуга в том числе сильных вузов и системных компаний", — подчёркивает Боровков.
По оценкам "Технета", в России в ближайшие годы региональные научно–производственные центры смогут объединить более 2,5 тыс. компаний, работающих в отрасли БАС. "Не все идут в резиденты, и не все из них делают дроны. Кто–то специализируется на навигации, кто–то — на полезной нагрузке или программируемых логических интегральных схемах", — добавляет он.
Университет и БАС
Подготовленный аналитический доклад станет основой для последующей работы: он будет регулярно дополняться и обновляться. Также предполагается использование его результатов при наполнении цифровой платформы разработки и применения цифровых двойников БАС, создаваемой на базе Политеха.
"Этот документ — не отчёт ради отчёта. Мы формируем живую базу знаний, которая будет работать на отрасль и обновляться по мере появления новых данных", — резюмирует Алексей Боровков.
Документ должен стать важным шагом к консолидации усилий участников отрасли: от академического и инженерного сообществ до бизнеса и регуляторов. На фоне технологических вызовов и институциональной фрагментации такая инициатива позволяет выстроить общую карту отрасли и обозначить точки роста. Документ может стать основой для новых мер поддержки, внутриотраслевых партнёрств и обоснования финансирования ключевых направлений. Авторы доклада рассчитывают, что представленный материал поможет компаниям быстрее ориентироваться в рынке, а государственным структурам — эффективнее выстраивать политику поддержки и нормативного сопровождения.
СПбПУ — один из старейших и крупнейших технических университетов России, активно участвует в развитии национальных технологических инициатив. Сегодня в рамках НТИ "Технет" университет выступает ведущим аналитическим и научно–инжиниринговым центром, объединяющим усилия промышленных партнёров, разработчиков программного обеспечения и исследовательских коллективов. Создание цифровых двойников, инженерных платформ и стандартов нового поколения — ключевые векторы работы вуза, в том числе в сфере беспилотных авиационных систем.
В числе реализуемых проектов — цифровые полигоны, межвузовские инженерные центры, участие в транснациональных программах по интеллектуальным системам. Политех регулярно входит в топ научно–образовательных организаций России по количеству патентов и масштабам НИОКР. В сфере БАС вуз формирует не только научную повестку, но и кадровую инфраструктуру, участвуя в подготовке специалистов для быстрорастущей отрасли.
