Смогут ли беспилотники заменить традиционную авиацию

У беспилотных летательных аппаратов, применяемых в сельском хозяйстве, масса преимуществ: упрощённая конструкция, удалённость людей от зоны применения агрохимикатов. Кроме того, БПЛА не нужны специальные аэродромы. Однако широкого распространения беспилотники в России пока не получили. О том, с чем это связано, и о перспективах применения БПЛА на российских полях рассуждали эксперты и участники рынка.

Для беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) характерно отсутствие на борту человека, управляющего полётом, то есть пилота, объясняет Владимир Зобнин, сооснователь и главный конструктор стартапа «АСГА – Альтернативные Системы Гражданской Авиации».

По его словам, к БПЛА относятся, во-первых, дистанционно-пилотируемые летательные аппараты (ДПЛА), управление которыми осуществляется оператором («внешним пилотом»), находящимся вне управляемого средства (например, на земле, на другом ЛА, на корабле). Во-вторых, роботизированные ЛА, полёт которых происходит под управлением автоматических систем. И, в-третьих, БПЛА с комбинированным управлением.

«В более широком понимании термина, к беспилотной (транспортной) технике относятся любые транспортные средства, на борту которых отсутствует человек для целей управления (лётчик, водитель, оператор)», — отмечает Владимир Зобнин. При этом он подчёркивает, что именно отсутствие человека на борту обеспечивает конкурентоспособность беспилотной техники по сравнению с традиционной.

Это свойство, по словам Владимира Зобнина, при прочих равных условиях обуславливает основные преимущества данного вида техники, в том числе повышение целевой эффективности благодаря упрощению конструкции и снижению потребления энергии за счёт устранения таких элементов, как кабины, органы и проводка управления, системы жизнеобеспечения, приборное оборудование, некоторые системы электрооборудования.

Также он относит к ключевым преимуществам беспилотной техники повышение безопасности труда за счёт отдаления человека от зоны непосредственного применения агрохимикатов и снижение степени влияния человеческого фактора на качество работ и безопасность эксплуатации.

Традиционная авиация сельскохозяйственного назначения представлена многочисленными образцами, например, самолётами типа Ан-2, СП-30/32, вертолётами типа Ми-2, Ка-26, дельталётами. По сравнению с ними беспилотная авиацион­ная техника, в дополнение к основным преимуществам, позволяет обеспечить: снижение требований к авиационному персоналу (на фоне сокращения численности лётчиков при высоком потенциальном спросе на авиационно-химические работы); повышение безопасности полётов (ежегодно при выполнении авиационно-химических работ происходят многочисленные происшествия, в том числе катастрофы); повышение доступности авиационного способа внесения СЗР и удобрений для фермерских хозяйств, перечисляет Владимир Зобнин.

В свою очередь, руководитель проекта Grom компании «Арго 21» Кирилл Левчук отмечает, что лёгкие самолеты (типа Ан-2) требуют аэродромной сети, которая недостаточно развита и каждый год сокращается. «Между тем беспилотники работают с неподготовленных площадок рядом с полем, не требуют взлётно-посадочной полосы, так как осуществляют вертикальные взлёт и посадку», — подчёркивает специалист. Кроме того, производство «кукурузников» прекращено, а аналогичный самолёт находится в процессе разработки уже долгие годы, добавляет он.

Сравнивая беспилотную авиационную технику с самоходными опрыскивателями, Владимир Зобнин обращает внимание, что она способна обеспечить высокую эффективность и производительность, независимость эксплуатации от состояния грунта и высоты растений, а также отсутствие потерь урожая в результате повреждения растений движителем (колёсами или гусеницами).

«Основные преимущества беспилотных воздушных судов (БВС) перед пилотируемой авиацией — эффективность при обработке относительно малых площадей, вплоть до точечных работ, возможность выполнения работ на пересечённой местности и при наличии препятствий, а также удаление пилота из зоны внесения вредных веществ», — замечает Виктор Осипков, специалист Инфраструктурного центра «Аэронет».

Он уверен, что невысокая цена, снижение проблем с хранением и транспортировкой, упрощённые требования по пилотированию и допуску в воздушное пространство делают сверхлёгкие (с максимальной взлётной массой до 30 кг) БВС привлекательными для малого бизнеса и индивидуальных предпринимателей, что является предпосылкой формирования массового спроса.

Возможности дронов в сельском хозяйстве, как отмечает Владимир Зобнин, определяются рамками и особенностями технологий, используемых в отрасли. С его точки зрения, в настоящий момент актуальными являются задачи визуального и инструментального контроля, в том числе за развитием растений посредством определения индекса NDVI и расположением животных на пастбищах; применения средств защиты растений и минеральных удобрений; оперативной борьбы с быстро развивающимися вредителями.

Владимир Зобнин не исключает, что по мере совершенствования беспилотных технологий они могут в будущем активно влиять на технологический облик сельского хозяйства, определяя новые методы агротехники.

По его мнению, из разработанных в России аппаратов обращает на себя внимание БПЛА ИД-400А от компании «Индустриальные Дроны» с заявленной грузоподъёмностью 200 кг, который ориентирован на разнообразные рыночные сегменты, в том числе сельское хозяйство. «На данный момент этот перспективный беспилотник в наибольшей степени соответствует облику эффективного БПЛА сельскохозяйственного назначения», — уверен Зобнин.

Одним из направлений развития сельскохозяйственной техники является создание беспилотных тракторов. Так, в начале 2020 года японская Kubota представила гусеничный трактор X-concept. Как сообщают разработчики, в зависимости от типа культуры, платформа может подниматься или опускаться относительно гусеничных траков. Трактор приводится в действие от ионно-литиевых аккумуляторов. Часть энергии аккумуляторов восполняется за счёт солнечных батарей, расположенных в верхней части платформы. У каждой гусеницы есть собственный двигатель, которыми можно управлять по отдельности. Например, управляя их работой определённым образом, можно развернуть трактор на месте.

Аналогичные технологии развивает компания John Deere. Проект носит название Joker. Трактор управляется при помощи сенсорного экрана в командном центре. Он оборудован множеством камер и других датчиков, которые следят за местоположением трактора и прицепного агрегата. Движется трактор за счёт электрической тяги, но на борту нет аккумулятора — электричество подаётся через внешний кабель.

Кроме того, компания «ОКБ Авиарешения» разработала и продемонстрировала в полете сельскохозяйственный БВС «СКИФ», прозванный за свои размеры и вес «летающим трактором», добавляет Виктор Осипков.

Как отмечает специалист ИЦ «Аэронет», многообразие способов применения БВС в сельском хозяйстве можно разделить на две большие категории: дистанционное зондирование Земли (ДЗЗ), а также авиационные работы (в основном это внесение веществ, обычно относимое к авиационно-химическим работам — АХР).

В свою очередь, Кирилл Левчук из компании «Арго 21» поясняет, что ко второй категории причисляют ультрамало­объёмное опрыскивание (внесение пестицидов, минеральных удобрений и т.д.), внесение семян и других твёрдых фракций, а также использование специализированных дронов для борьбы с грызунами путём точного внесения отравы в норки.

Среди дистанционно пилотируемых воздушных судов для АХР, представленных на российском рынке, Виктор Осипков выделяет разработки компании AeroGlobe, в частности А–10 и А–40, предназначенные для выполнения АХР.

Как заявляют разработчики, беспилотная платформа А–10 грузоподъёмностью до 10 кг и возможным временем в полёте до 60 минут предназначена для выполнения широкого спектра услуг: опрыскивания полей активными веществами (гербицидами, пестицидами, фунгицидами), внесения удобрений и семян, проведения десикации, дезинфекции больших помещений и фумигации и даже доставки грузов. Данная платформа состоит из рамы, складных лучей и сменного шасси, оборудованного универсальным креплением модуля полезной нагрузки.

А модель А–40, по утверждению разработчиков, отличается от представленных на рынке аналогов. Её грузоподъёмность увеличена до 40 кг, а период времени, проводимый без зарядки в воздухе, стал дольше на 30 %. Эта беспилотная платформа состоит из рамы, складных лучей и модуля полезной нагрузки. Кроме того, в комплектацию входят кейс для хранения, наземная базовая станцию для создания миссий полётов и управления БПЛА, комплект радиоаппаратуры для связи с БПЛА и пульт ручного управления

«Достаточно давно появились беспилотники от Группы компании “Геоскан”, которые в основном предназначены для дистанционного зондирования. К настоящему времени они прочно завоевали своё место на рынке, в том числе за пределами России», — продолжает Виктор Осипков. А из зарубежных аппаратов, по его словам, наиболее распространены дроны компании DJI (Китай) и группы компаний Parrot со штаб-квартирой в Париже.

На разработки компании DJI также обращает внимание Кирилл Левчук. Он уточняет, что наиболее распространённая модель для внесения удобрений и химикатов — DJI Agras T10 (полезная нагрузка — 10 кг, время полёта — 8 минут) и XAG XPlanet (полезная нагрузка — 20 кг, время полёта — 9 минут).

Среди российских производителей, по его мнению, нужно отметить «ДронстройСК», AeroGlobe и компанию «Арго 21», которая предлагает агродрон Grom. Их аппараты обладают улучшенными лётно-техническими характеристиками: полезная нагрузка составляет 10 кг, а время полёта — 30–35 минут, обращает внимание Кирилл Левчук. Он также добавляет, что дронов для дистанционного зондирования земли на российском рынке много, при этом их лётно-технические характеристики не сильно различаются.

Владимир Зобнин уверен: говорить о российском рынке сельскохозяйственных дронов преждевременно — в настоящий момент речь может идти о незначительном количестве экспериментальных и опытных работ по внедрению беспилотников в деятельность фермерских хозяйств.

Он полагает, что использование дронов российскими хозяйствами можно оценить как находящееся в зачаточном состоянии по нескольким причинам. Первая причина, по мнению Владимира Зобнина, заключается в ограниченных возможностях предлагаемых БПЛА. На текущий момент дроны, доведённые до товарного состояния, обеспечивают визуальный/инструментальный контроль и точечное или малопроизводительное внесение СЗР.

Вторая причина — отсутствие производства высокопроизводительных дронов в достаточном для формирования рынка количестве, продолжает Зобнин. И, наконец, третьей причиной является недостаточная развитость сегмента услуг В2В для сельского хозяйства. «Без решения этой проблемы в условиях действующего авиационного законодательства применение высокопроизводительных БПЛА в сельском хозяйстве не представляется возможным», — подчёркивает Владимир Зобнин.

С его точки зрения, применение беспилотников в сельском хозяйстве станет экономически обоснованным, если они по показателям производительности и эффективности будут по крайней мере сопоставимы с существующими образцами сельскохозяйственной техники. «Для уверенного проникновения БПЛА в сельское хозяйство они должны минимум в два раза превышать по эффективности существующую технику», — считает Владимир Зобнин.

Использование беспилотников российскими аграриями пока нельзя назвать широко или повсеместно распространённым, соглашается Виктор Осипков. Однако связывает он это прежде всего с консерватизмом аграриев. «Для принятия новых технологий им необходимы надёжные доказательства эффективности, лучше всего — успешный пример соседа», — отмечает он.

С другой стороны, пока нельзя говорить об общедоступности БВС, поскольку есть пробелы и проблемы в нормативном регулировании их применения, отмечает специалист ИЦ «Аэронет». Кроме того, по его мнению, на ситуацию влияет относительно низкий уровень оплаты ручного труда в сельском хозяйстве и необходимость в квалифицированных специалистах для управления дронами. Дополнительные требования предъявляются и к квалификации агронома, так как экономическая эффективность достигается методами точного (координатного) земледелия, обеспечивающими повышение урожайности и качества сельхозпродукции, а также снижение затрат на закупку вносимых веществ, напоминает Виктор Осипков.

«Агротехнологии несколько тысячелетий развивались без применения БВС, поэтому говорить об их незаменимости в растениеводстве будет преувеличением: всё, на что способны беспилотники, можно сделать ручным трудом, в том числе, обрабатывать виноградники на горных склонах или деревья в садах, брать пробы на содержание веществ», — добавляет Виктор Осипков.

Специалист полагает, что более активное внедрение беспилотников следует ожидать в хозяйствах, где принимают решения молодые специалисты-энтузиасты с современным образованием и инновационным мышлением. «Наиболее эффективными БВС будут при совместном внедрении с “умной” (в перспективе — автоматической) наземной техникой и с интеллектуальными системами поддержки принятия агротехнических решений», — уверен Виктор Осипков.

При этом он отмечает, что предпосылки опережающего внедрения новых технологий могут сформироваться как в крупных агрохолдингах, так и в индивидуальных фермерских хозяйствах. По словам Осипкова, дополнительным фактором, поддерживающим опережающее внедрение, является наличие в регионе компании, предоставляющей услуги с применением БВС (трёхмерная съёмка полей, мониторинг развития растений, рекомендации по дифференциальному внесению веществ, АХР).

Как замечает Кирилл Левчук, активное внедрение БПЛА на сегодняшний день затруднено, поскольку для этого нет ни инфраструктуры, ни центров подготовки пилотов, ни законодательной и нормативной базы их эксплуатации. Кроме того, пока ещё не очевидна экономическая целесообразность применения беспилотников. «Использовать дроны экономически выгодно, если вносить пестициды только на сорняки», — отмечает он.

По мнению Левчука, методику использования дронов в сельском хозяйстве ещё предстоит дорабатывать — в зависимости от сельхозкультуры, вида пестицида, метеоусловий региона и т.д. «Дроны прежде всего нужны там, где не может быть использована наземная техника, которая может повредить всходы. Например, для десекации, — считает он. — Незаменимы дроны и при борьбе с борщевиком на пересечённой местности».

Однако на текущем этапе развития дроны имеют незначительный потенциал применения в сельском хозяйстве, подтверждает Владимир Зобнин. «По мере совершенствования БПЛА и повышения их производительности применение беспилотной авиационной техники может представлять значительный интерес в первую очередь для хозяйств, которые возделывают виноград и высокорослые культуры, имеют поля с проблемным рельефом, планируют выводить из своего парка узкоспециализированную технику, либо рассматривают перспективы повышения эффективной площади полей путём устранения технологической колеи или проездов», — замечает Зобнин.

Среди стран, наиболее активно использующих дроны в сельском хозяйстве, специалисты выделяют Китай. Так, по информации официального сайта DJI, в 2019 году с помощью дронов Agras от DJI в Китае было обработано более 13 млн га сельскохозяйственных угодий.

С точки зрения Кирилла Левчука, если России и стоит перенимать опыт других стран, то начать стоит с организации работы дронов — разрешения на проведение авиахимработ, отбор и одобрение Роспотребнадзором пестицидов для возможного применения и т.д. В перспективе дроны могут эффективно дополнять работу наземной техники и постепенно заменять её, уверен специалист.

Росстат отмечает, что с 1992 года площади сельхозкультур в России сократились в два раза. Кирилл Левчук уверен: чтобы обеспечить продовольственную безопасность, стране необходима интенсификация сельского хозяйства, в том числе при помощи дронов.

«Европа ориентирована на “зелёную экономику”, сокращение использования пестицидов. При помощи дронов мы можем вносить пестициды только на засоренные участки, что позволит в 4–5 раз сократить применение ХСЗР российскими аграриями», — обращает внимание Левчук.

По словам Владимира Зобнина, использование беспилотной техники в российском АПК имеет вполне благоприятные перспективы. Только оценка годового объёма работ по защите виноградников, по его данным, составляет около 760 млн руб.

Вместе с тем Зобнин замечает, что имеющийся мировой опыт как таковой не представляет для нас практического интереса в качестве предмета заимствования — в России сегодня представлены все имеющиеся технологии и практики. «Нашей стране необходимо разрабатывать высокопроизводительные роботизированные комплексы и формировать свой собственный опыт с потенциалом его экспорта», — утверждает он.

Между тем, Виктор Осипков полагает, что нам стоит перенимать опыт СССР. Он рассказал, что во времена господства плановой экономики были проведены (и во многом забыты) исследования, касавшиеся оптимизации растениеводства и эффективных способов применения авиации в сельском хозяйстве, благодаря чему была практически подтверждена эффективность соответствующих агропромышленных технологий. По мнению Осипкова, в современной эпохе сформировались технические предпосылки (сенсорика, автоматизация, робототехника, «интернет вещей», «большие данные») для внедрения этого задела. Эффективный переход к эпохе цифровой экономики, по его словам, обеспечивает возможность «второй жизни» научно-технологического задела эпохи плановой экономики. При этом внедрение дронов (автоматических аппаратов) будет не менее стремительным, чем внедрение смартфонов и роботов-пылесосов, предполагает Виктор Осипков.

Согласно его прогнозам, если не произойдёт технологической катастрофы, через 20–50 лет в АПК почти не останется пилотируемой (управляемой непосредственно вручную) техники — ни наземной, ни воздушной. Вероятнее всего, как отмечает специалист, даже в приусадебных хозяйствах будут повсеместно применяться потомки уже появившихся в продаже автоматических газонокосилок.

«Ручное выращивание, внесение веществ “на глаз” и ручной сбор урожая останется развлечением для фанатов-натуралистов и музейно-практической иллюстрацией для школьников по теме “Как жили наши деды”, то есть примерно такой же занятной и не вполне понятной диковинкой, как дисковый телефон для детей поколения Z», — продолжает специалист ИЦ «Аэронет».

Дополнительно он предлагает учитывать мультипликативный мировой тренд роста населения при полном исчерпании резервов посевных площадей в Юго-Восточной Азии, Африке и Европе. «У России с её огромной территорией и крайне низкой плотностью населения появляется уникальный шанс обеспечить доминирование на мировом рынке продовольствия, в свете чего должно быть сформировано новое понимание перспектив технологий “Индустрии 4.0” в отечественном сельском хозяйстве», — заключает Виктор Осипков.