Интервью с руководителем проектной группы физико-технического направления Фонда перспективных исследований Яном Чибисовым

Как скоро тяжелый монотонный труд сельского работника на ниве станет только фитнесом и будет продолжаться по желанию? Какова бюрократическая ситуация вокруг инициативы заменить рутинную работу на программу для робота? Наконец, кто на всем этом будет летать?

— Кто и когда стал инициатором проекта «Циклолет» в СССР (России)?

— Из имеющихся источников известно, что в 1909 году российский военный инженер Евгений Павлович Сверчков построил первый в истории циклолет, назвав его очень символично — «самолет». В воздух машина не поднялась, потому что уровень развития зарождающейся на тот момент авиационной промышленности не позволял обеспечить полноценные исследования и проектирование столь сложных аэродинамических компоновок с высокой интерференцией входящих в нее элементов.

В 2017 году Фонд перспективных исследований (ФПИ) организовал открытый конкурс «Свободный взлет», задачей которого являлось отыскание лучшего научно-технического и технико-экономического предложения по транспортному опционально пилотируемому летательному аппарату вертикального или сверхкороткого взлета и посадки. Цель конкурса состояла в поиске нового по отношению к существующей винтокрылой авиации решения для обеспечения аэромобильности.

Одну из заявок на конкурс подала организация ООО «Флэш-М» (Красноярск), включавшая представителей творческой группы «Арей» и ученых из Института теплофизики Сибирского отделения РАН (ИТ СО РАН). В конкурсной работе были представлены результаты многолетней работы по численным и экспериментальным исследованиям конструкций циклических движителей в виде технического предложения по новому типу летательного аппарата с циклическими движителями — циклолету. Также был продемонстрирован экспериментальный образец циклического движителя. Результаты его испытаний подтвердили заявленные в конкурсной работе характеристики.

По результатам конкурса в мае 2017 года ООО «Флэш-М» была объявлена призером. Творческий коллектив получил возможность проведения работ по обоснованию технического облика демонстратора малогабаритного грузопассажирского летательного аппарата вертикального взлета и посадки с циклическими движителями в рамках аванпроекта ФПИ. Аванпроект был успешно выполнен в мае 2018 года. Были представлены обоснованный технический облик циклолета грузоподъемностью 250 кг и новый стендовый образец циклоротора, который позволил валидировать численные расчеты ИТ СО РАН.

По результатам аванпроекта ИТ СО РАН подал в ФПИ заявку на реализацию проекта по созданию демонстратора малогабаритного беспилотного летательного аппарата вертикального взлета и посадки с циклическими движителями, получившего шифр «Циклон», который успешно выполняется в настоящее время.

— Какие концепции были рассмотрены и отвергнуты?

— В процессе подготовки проекта и его выполнения были рассмотрены различные схемы компоновки летательных аппаратов с циклическими движителями.

За рубежом разрабатываются концепции летательного аппарата с двумя циклическими движителями и дополнительным винтом, компенсирующим

вращательный момент (современные вертолеты, используют подобный принцип компенсации вращательного момента рулевым винтом). Данный тип летательного аппарата хоть и достаточно прост в управлении, однако для получения необходимой тяги требует либо использования роторов больших размеров, либо увеличения скорости вращения роторов, что приводит к снижению энергетической эффективности и увеличению уровня шума. Кроме того, такой вариант обладает меньшей надежностью и безопасностью.

Конструкция летательного аппарата, изначально представленная на конкурс ФПИ «Свободный взлет», включала три циклических движителя. Такая схема требует создания более сложной системы управления и ограничивает функционал летательного аппарата.

В ходе реализации аванпроекта и в проекте «Циклон» разработчики пришли к использованию симметричной четырехроторной компоновочной схемы аппарата. В целом схема конструкции циклолета обеспечивает летательным аппаратам ряд преимуществ для выполнения специализированных задач в городских условиях: компактность, низкий уровень шума, высокая маневренность, возможность причаливания к стенам, посадка на наклонные поверхности и т. п.

Также было рассмотрено и исследовано в аэродинамических трубах множество различных конфигураций самого циклического движителя, отличающихся количеством лопастей, их аэродинамическим профилем, геометрией лопастей в плане и удлинением движителя. Роторы российского циклолета проекта «Циклон» — это результат обширных расчетных и экспериментальных исследований в области аэродинамики, конструкции и прочности.

— Каковы конструктивные особенности прототипа, представленного на форуме «Армия-2020»?

— По результатам проведенных расчетных и экспериментальных исследований был сформирован облик аппарата, а также спроектирован и построен первый летный прототип демонстратора проекта «Циклон», содержащий четыре циклических движителя. Роторы представляют собой пять лопастей с управлением по общему и циклическому шагу, заключенных в непроницаемые боковые диски. Движители с такими параметрами обеспечивают требуемую тягу для взлета, посадки и маневрирования циклолета массой 50 кг. Силовая установка прототипа демонстратора состоит из четырех электродвигателей и аккумуляторной батареи.

На демонстраторе отработана система автоматического управления полетом, позволяющая аппарату осуществлять повороты по курсу, горизонтальные низкоскоростные полеты, полеты со скольжением, зависание с тангажом до 45°, а также вертикальные взлет-посадку как с горизонтальных, так и с наклонных поверхностей.

— Какие структуры или заказчики демонстрируют надежный спрос на циклолет?

— Циклолеты планируется разрабатывать и выводить на рынок в трех последовательных типоразмерах: беспилотный «Циклодрон» взлетной массой 60 кг и грузоподъемностью до 20 кг, опционально пилотируемый «Циклокар» взлетной массой 2000 кг и грузоподъемностью до 600 кг и в самой отдаленной перспективе транспортный «Циклотрак» взлетной массой около 10 000 кг и грузоподъемностью до 4000 кг.

Циклодрон планируется использовать для оказания дрон-сервисов в сельском хозяйстве, аэромониторинге и транспортных перевозках, где аппарат будет успешно конкурировать с беспилотными вертолетными и мультикоптерными комплексами.

Большие преимущества у циклодрона на формируемом рынке срочной доставки в городах благодаря сочетанию стоимости, компактности, вертикальных взлета-посадки и высокой скорости полета, однако пока существуют законодательные ограничения на применение дронов массой более 30 кг.

В беспилотных аппаратах с летными качествами, которые демонстрируют циклодроны, заинтересовано МЧС России. Циклолеты демонстрировались на прошедшей еще в 2019 году выставке «Комплексная безопасность-2019». Спасатели рассматривают циклолеты прежде всего как средство эвакуации и борьбы с пожарами в высотных зданиях.

Циклокар может стать основой отечественного рынка аэромобильности. На мировом рынке аппарат имеет высокие конкурентные преимущества, поскольку обладает уникальным сочетанием технических и экономических качеств по сравнению с вертолетной техникой и разрабатываемыми в настоящее время средствами аэромобильности (CityAirbus, CityHawk и др.): при цене в четыре-шесть раз меньше, чем вертолет той же взлетной массы, циклокар обладает скоростью до 250 км/ч и дальностью полета более 500 км, вмещает до шесть пассажиров или 600 кг груза и при этом занимает всего два парковочных машино-места. Кроме того, этот летательный аппарат будет обладать высокой безопасностью полета, так как он сможет удерживаться в воздухе при повреждении двух из четырех роторов, а также будет оснащен парашютной системой спасения.

Важно заметить, что циклодроны и циклокары будут, как сейчас принято говорить, дружественными для людей. Это выражается прежде всего в периферийной защите каждого циклического движителя, что исключает травмирование находящихся в непосредственной близости с роторами циклолета людей. Вместе с тем аэродинамика циклического движителя обеспечивает более низкий уровень шума по сравнению с воздушным винтом той же тяги, следовательно, комфортное сосуществование жителей российских городов и множества циклолетов, перевозящих над их головами грузы и людей. Так, на летающем в проекте «Циклон» циклолете уровень звукового давления на расстоянии 1 м от висящего в воздухе аппарата не превышает 86 дБ. Это соответствует показателям современного скутера или автомобиля.

В настоящий момент разработан бизнес-план по созданию и развитию специализированного предприятия — российского инновационного центра циклолетной техники «Циклон», призванного разрабатывать и выводить циклолеты на рынки дрон-сервисов и перспективный рынок аэромобильности. Имеется группа инвесторов, заинтересованных в участии в этом инновационном бизнесе, но называть их пока преждевременно.

— Где планируется наладить производство комплектующих и сборку?

— При изготовлении циклодронов и циклокаров широко применяются полимерные композитные материалы, токарная и фрезерная металлообработка. Возможно применение аддитивных технологий при изготовлении легких конструкций элементов движителя, шасси, фюзеляжа.

В бизнес-плане рассматривается несколько критериев выбора места производства. С одной стороны, важны близость к потребителям услуг, логистика. С другой — интересуют экономические преференции, действующие в ряде регионов России. Производство аппаратов планируется организовать либо в Московской области, либо в одной из зон опережающего экономического развития в регионах страны, в которых уже действуют предприятия заинтересованных в проекте потенциальных инвесторов.

— Кем, где и как планируется обучать циклолетчиков?

— Методики обучения пилотов-диспетчеров беспилотных систем планируется отработать в ходе опытного применения циклодронов в Томском опытном районе применения беспилотных авиационных систем, который организуется в настоящее время на территории Томской области. Для этого готовится к запуску специальный проект ФПИ, цель которого — отработать технические детали и обеспечение полетов новой беспилотной циклолетной системы, а в будущем и опционально пилотируемого циклокара. Вопрос штатного обучения управлению циклолетами будет решаться по итогам данного проекта.

Циклолетчиком сможет стать каждый из нас, поскольку и циклодроны и, главное, циклокары имеют систему автоматического управления с режимом директорного управления. По аналогии с потребительскими и коммерческими дронами вы просто задаете направление и скорость полета, занимая место оператора циклодрона или сидя в комфортабельном кресле циклокара. Управлять циклокаром будет проще, чем автомобилем.

— Как видится организация небесной циклоинспекции (или как это называется) для безопасности движения?

— В ближайшее время апробация и развитие организации воздушного движения беспилотников массой более 30 кг планируется в уже упомянутом Томском опытном районе применения беспилотных авиационных систем в рамках реализации «регуляторной песочницы» — экспериментального правового района — в соответствии с федеральным законом №258-ФЗ от 31 июля 2020 года. При этом должен быть отработан режим совместного использования воздушного пространства беспилотниками, самолетами и вертолетами авиации общего назначения, санитарной авиации. Фондом перспективных исследований организована и финансируется работа по созданию системы управления воздушным движением дронов в Томском опытном районе.

На стадии развитого рынка аэромобильности безопасность движения тысяч циклодронов, циклокаров и циклотраков в небе над мегаполисами Земли должна будет обеспечиваться с использованием технологий искусственного интеллекта. Это будет осуществляться посредством контроля воздушного движения с непосредственным использованием автоматических систем управления его участников. Подобная система контроля движения исключит фактор человеческой ошибки управления. Такой подход предоставит более детерминированные условия для безопасного скоростного передвижения, чем существующая автомобильная инфраструктура.

Подготовил Владимир Тесленко