Курьер, связист и фермер. Как мирные беспилотники помогают в жизни

Беспилотные летательные аппараты активно применяются в гражданских целях уже не первое десятилетие. С их помощью спасают деревья от вредителей, ищут пропавших без вести, охраняют территории, снимают кино и даже устраивают перформансы — световые шоу. Как еще используют дроны в повседневной жизни, рассказал заведующий Лабораторией беспилотных авиационных систем Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники (ТУСУР) Евгений Макаров.

Беспилотники могут выступать в качестве вышек связи во время чрезвычайных ситуаций, утверждают эксперты. Например, в результате аварии на газопроводе или нефтепроводе и других объектах, где группам быстрого реагирования требуется оперативное обеспечение связью.

"Как показывает практика наших партнеров, в таких ситуациях обычно возникают проблемы с быстрым развертыванием связи. Даже если есть мобильные вышки, то зачастую люди, которые должны ими заниматься, не понимают, что нужно делать, или просто забывают, потому что редко их используют. Получается, что связь либо отсутствует, либо она недостаточна по своему качеству", — прокомментировал Макаров.

Специалисты ТУСУРа предложили использовать вместо дорогих и сложных вышек мобильной связи гексакоптер (прим. ред. — дрон с шестью моторами). Такой летательный аппарат может поднимать нагрузку порядка 5 кг, в данном случае — ретранслятор, на заданную высоту. По сути, коптер будет выступать вышкой для ретрансляции, например, DMR или аналогового сигналов, а также для обеспечения сотовой связи и видеомониторинга.

"Коптер должен просто висеть над точкой взлета. Питается он с земли по кабелю от бензогенератора, пока бензин есть — коптер летает. Такая конструкция эффективна и может работать часами, а то и днями при необходимости. Если бы коптер питался от аккумуляторов, приходилось бы постоянно приземляться и менять аккумуляторы буквально через каждые 20-30 минут, а в морозы, наверное, и чаще", — объяснил специалист.

По его словам, самое сложное в системе такого дрона — это электропитание. Дело в том, что в авиации каждый грамм имеет значение. Поэтому блок преобразователя напряжения должен быть легкий и компактный. Такие блоки производит буквально одна фирма в мире — американская.

"Потому первоначальный вариант нам пришлось переработать, и сейчас мы в Томске делаем свою систему электропитания на других компонентах — китайских и тайваньских радиодеталях", — рассказал Макаров.

Помимо этого, специалисты вуза работают над аэроплатформой в стационарном исполнении – это большой вагон связи, внутри которого будут установлены два гексакоптера. Они могут в любой момент подняться и обеспечить связь. Преимущество такой разработки в том, что с запуском дронов справится любой человек.

"Мобильная аэроплатформа подразумевает, что абсолютно неквалифицированный сотрудник может запустить этот дрон. То есть у нас есть щит управления, где всего несколько команд: развернуть платформу, запустить/приземлить дрон, свернуть платформу. Все остальное делает компьютер — следит за состоянием дрона, за ветром, за напряжением и прочее", — подчеркнул эксперт.

На разработку такого вагона связи понадобится около четырех лет. Однако гексакоптеры можно установить на любую большую машину или использовать как переносные уже сейчас, добавили в вузе.

Почти треть общей площади России занимают территории Крайнего Севера. Из-за особых погодных условий в этих регионах есть сложности, связанные с транспортной доступностью и логистикой.

Например, в Томской области есть город Колпашево, связь с которым возможна только через паромную переправу. Осенью и весной паром останавливается. Поэтому организовать доставку чего-либо становится сложно и соответственно дорого.

Специалисты ТУСУРа предлагают решить эту проблему с помощью грузовых беспилотников или, как их еще называют, "грузовиков". Сейчас ученые разрабатывают дрон массой до 30 кг, который сможет поднимать груз до 5 кг и перевозить его на расстояние до 300 км.

"Мы пока придерживаемся концепции, что это будет полностью электронный аппарат. Сам корпус беспилотника будем делать в Томске по своей технологии. Задачка такая: корпус должен быть достаточно дешевый, потому что нам придется конкурировать по доставке с автомобилями. Поэтому наша беспилотная система должна быть максимально дешевая при возможности осуществлять доставку на заданные расстояния", — сообщил заведующий Лабораторией беспилотных авиационных систем ТУСУР.

Дрон не будет строить маршрут через дороги общего пользования, как отметили разработчики, он сможет пролететь напрямую, соответственно по более короткому пути. В среднем скорость такого "летающего курьера" составляет около 80-100 км/ч.

Что касается самого груза, то специалисты вуза пока ориентируются на доставку лекарств и анализов крови.

"Некоторые отдаленные населенные пункты не охвачены не только лабораториями, но даже пунктами забора крови. Потому что есть проблема с ее доставкой. И вот мы хотим эту проблему логистики решить. Ведь сами анализы и пробирки легкие — их можно и нужно оперативно доставлять на исследование. Мы планируем начать в Томской области, а потом можно масштабироваться на весь Дальний Восток, там необъятные, малозаселенные территории", — прокомментировал Макаров.

Сейчас студенты и преподаватели вуза изготовили первый макет беспилотника размером 1:2. Размах крыла образца дрона – 2,4 м, в реальности же он будет достигать порядка 4 м. В ближайшее время в вузе планируют провести испытания прототипа, а презентация самого беспилотника – весной.

Еще одна перспективная область применения дронов – это сельское хозяйство. Эксперты предлагают использовать беспилотники для обработки зерновых культур. По их словам, такой метод гораздо эффективнее традиционных – с помощью трактора, дельтаплана или "кукурузника".

"Трактор мнет посевы, бывает такое, что он просто не может заехать на поле из-за грязи. Кукурузники и дельтапланы – это не так эффективно. Потому что у них скорость выше, чем у дронов, и капля больше (прим. ред. – раствора, которым опрыскивают поля). Поэтому если есть легкий ветер, то он может эти капли сдувать", – рассказал Макаров.

По его словам, дрон же летает низко, и за счет потока воздуха, который создается пропеллерами, капля раствора расщепляется в очень мелкодисперсную структуру и окутывает растения сверху и снизу. Таким образом, беспилотники абсолютно равномерно покрывают поле раствором в нужной дозировке.

Кроме того, такой способ обработки является более экологичным, так как требует меньшее количество воды.

"На Алтае проводили эксперименты. Поле разделили и обработали с помощью трактора, дельтаплана и дрона. В традиционном способе концентрат разбавляют водой в больших пропорциях. Например, норма внесения вещества для обработки одного гектара земли – 5 л, когда в трактор нужно внести 200 л", – рассказал Макаров.

Эксперимент с десикацией показал, что после обработки поля дроном эффект достигается уже в течение 8 часов. Более того, на гектар земли можно вносить и 1 л концентрата, а результат получится одинаковый – с задержкой всего лишь на несколько часов по высыханию листвы, сообщили в вузе.

Помимо самого дрона, специалисты ТУСУРа разработали программное обеспечение и метод подготовки полетного задания для "летающих опрыскивателей". Дело в том, что поля имеют сложный контур, а традиционные средства планирования маршрутов не предполагают таких трудных объектов для опрыскивания.

"У нас внутри леса пытаются что-то выращивать: здесь деревья, там деревья, внутри поля еще встречаются околки (прим.ред. – небольшой лес). Все это надо учитывать при планировании маршрута, чтобы дрон не врезался. Поэтому мы заранее делаем "миссию", по которой он знает, куда ему двигаться. То есть дрону не нужно постоянно принимать решения в какую сторону облетать деревья", – прокомментировал эксперт.

Таким образом, разработанные специалистами конверторы позволяют конвертировать стандартные форматы векторных слоев в полетные задания для дронов-опрыскивателей.

В следующем году вуз планирует применить такие дроны в трех хозяйствах Томской области. По словам разработчиков продукта, использование беспилотников-опрыскивателей в этом регионе будет впервые.