Где собирают первый в России беспилотный винтокрыл и что он умеет

Продолжаем изучать беспилотники, которые выпускают в России. Новосибирская компания ООО «Оптиплейн Аэродинамика» разрабатывает винтокрылы. В отрасли добычи и геодезии они справляются с задачами лучше более привычных планеров и коптеров. А что же это за аппараты и чем они так хороши, узнали у гендиректора компании Андрея Тимофеева, который сам рассчитывал аэродинамические характеристики винтокрыла, а потом стал технологическим предпринимателем.

Винтокрыл — это летательный аппарат, который сочетает преимущества коптеров и самолетов. Он вертикально взлетает и садится, как классический мультикоптер — то есть аппарат, построенный по вертолетной схеме, с тремя и более несущими винтами.

От самолетов винтокрыл взял крылья, они позволяют ему летать на бóльшие расстояния, чем коптер. В горизонтальном полете он движется как беспилотник самолетного типа.

Конечно, можно сделать проще — взять планер и установить на крылья две перекладины с моторами на концах. Такой гибрид квадрокоптера и планера называется «квадплэйн». Но есть у него ряд проблем: с парусностью, с торможением и разгоном. Поэтому мы от этой схемы сознательно отказались и сделали трикоптер с рядом конструктивных особенностей, которые впоследствии запатентовали: под какими углами крылья, как расположены моторы, как меняется вектор тяги.

Так мы пришли к универсальному решению — создали и наладили серийный выпуск оптимального компактного промышленного винтокрыла.

Их часто путают, но это не одно и то же. Конвертоплан — это летательный аппарат, у которого есть режим конвертации. То есть во время полета его винты из перпендикулярного положения относительно земли поворачиваются в параллельное положение. У нас же винты сразу стоят под определенным углом и никак свое положение не меняют.

Изначально мы планировали сделать конвертоплан, опираясь на американский Osprey, но отказались от такой сложной механики. Она уменьшает возможность аппарата работать в случае выхода из строя частей конструкции — это называется отказоустойчивость. Наша задача была сделать беспилотник более надежным.

Optiplane S2 в оптимальном режиме полета работает 60 минут от одной подзарядки. Если заставить его просто висеть на месте, то это полчаса. А если он будет лететь с крейсерской скоростью в идеальных погодных условиях, то на выполнение полетной миссии будет час.

Транспортируют его в разобранном виде и собирают перед полетом. К корпусу присоединяют передние и задние крылья, а также полезную нагрузку. Дальше аппарат выполняет полетное задание, возвращается, и его снова разбирают. Элементы компактно укладывают в кейс и удобно транспортируют.

Следующая модель выглядит почти так же. Но характеристики у него отличаются за счет изменения расположения крыльев, винтомоторной группы и аккумуляторных батарей. И по размерам он чуть больше.

Дальность будет увеличена примерно в полтора раза — до 70 км. Время полета тоже больше. И при этом себестоимость снижена на 200–300 тысяч рублей за счет изменения технологии производства, материалов и сроков сборки. Сейчас опытная модель проходит летные испытания.

Новая модель винтокрыла будет одним из самых дальних eVTOL-дронов с вертикальным взлетом и посадкой для геодезии и маркшейдерии в своём классе.

История компании началась в 2015 году. В то время сооснователь компании Кирилл Яковченко пришел в нанотехнологический центр «СИГМА.Новосибирск». На базе наноцентра родилась компания «Оптиплейн Беспилотные Системы», которая на текущий момент существует как компания-разработчик дронов-винтокрылов.

Я пришел в компанию в 2017 году в качестве инженера по расчетам аэродинамики. Занимался математическим моделированием, гидроаэромеханикой. Сначала был инженером, затем техническим директором.

Некоторое время спустя в качестве продуктового спин-оффа наноцентр «СИГМА.Новосибирск» создал продуктовую компанию «Оптиплейн Аэродинамика», которую возглавил я.

До работы в компании «Оптиплейн БС» я учился в межвузовской магистратуре, которая была сформирована как трехстороннее партнерство между Новосибирским государственным университетом, Академпарком Новосибирска и профильным предприятием. Действующие предприятия запрашивали, какие специалисты им нужны и на какие задачи. На одну из таких задач вызвался я — с обязательной трехлетней отработкой на предприятии, заключением договора о дополнительном образовании и обучении в классической магистратуре НГУ.

В итоге два года я учился в классической магистратуре и одновременно посещал дополнительные образовательные семинары и лекции, которые развивали меня в трехвекторном направлении: как предпринимателя, инженера и управленца. А я потом мог сам выбрать, в каком из этих трех направлений мне работать.

В 2018 году мы сделали первую поставку. Пока дроны производят в малой серии — десятками — и поставляют по всей России. В 2023 году БПЛА стали главной технологической темой, поэтому у нас большие планы на расширение.

Сейчас у «Оптиплейна» одна модель в серийном производстве. И уже есть следующая улучшенная версия с увеличенной дальностью полета и временем нахождения в воздухе.

Цель наноцентра «СИГМА.Новосибирск» — создание фокусированных бизнесов. Поэтому, чтобы собирать винтокрылы, была создана отдельная компания, которая специализируется именно на контрактном производстве дронов. Мы отрабатывали качество производства своими силами, понимая, что в какой-то момент рынок начнет расти и мы будем не только собирать там наш винтокрыл Optiplane, но и получать внешние заказы на контрактное производство. Сейчас это и происходит.

Комплектующие — это сейчас одна из самых больных тем для всей отечественной отрасли. Есть поставщики деталей из России и Беларуси. Но большая часть это всё же Китай. В частности, воздушные винты, моторы, автопилот, а также полезная нагрузка. Но сейчас отрасль активно поддерживают, поэтому мы надеемся, что ситуация в ближайшее время изменится.

В основном их берут на задачи, где требуется совмещение режима полета коптера и самолета. Например, в задачах, где нужно просто висеть, как коптер, его использование менее эффективно. А вот для съемок ЛЭП он подходит идеально, потому что может кружить вокруг опор, а между опорами перемещаться в самолетном режиме. Про один из таких видов обследований мы смонтировали видео:

Винтокрылы «Оптиплейн» внедрены на крупнейшем месторождении коксующегося угля «Эльгауголь» в Якутии с площадью разреза около 8 км2. В условиях рельефа карьера запускать самолеты очень сложно и дорого. А коптеры нужно с разных краев запускать десятки раз, чтобы объять все месторождение, что невозможно на таком разрезе.

Мы предоставили винтокрыл в аренду вместе с умным ПО для автоматического подсчета объемов выработки. Наша бригада выезжала на разрез всего один раз, проложила все маршруты и обучила маркшейдеров.

Кроме того, винтокрылы используют для мониторинга трубопроводов, нефтепроводов и линий электропередач. Есть задачи по определению границ участков, маркшейдерии, картографии, магнитометрии и поиску полезных ископаемых. Это то, что сейчас активно развивается.

О применении аппаратов на карьерах есть отдельный видеоролик:

Мы изначально понимали, что у наших клиентов не будет обученных пилотов. Поэтому наш дрон летает в автономном режиме. Большинство аварий происходит на взлете и посадке по вине человека. Устранив человеческий фактор из процесса управления, мы значительно снизили число аварийных случаев.

Мы обучаем клиента собирать дрон и создавать полетное задание. А дальше после составления полетного задания по нажатию кнопки дрон взлетает и в автономном режиме выполняет работу.

Внутри аппарата есть автопилот, который позволяет ему выполнять запрограммированное полетное задание. Мы используем лицензированный софт, написанный специально для нашего продукта, где хранится полетное задание. Беспилотник выполняет его в автономном режиме.

На беспилотнике установлена полезная нагрузка: камера или лидар. Они записывают данные на носитель, установленный на борту, то есть на флеш-карту.

С одной стороны, мы увеличили свою коммерческую активность, а с другой стороны, — отрасли в которых применение беспилотников осмысленно экономически, начинают просыпаться, и к нам оттуда приходят клиенты. Но в целом рост прослеживается у всех компаний, которые занимаются БПЛА. Рынок растет, и это радует.

В этом году ждем клиентов из сферы энергетики, газо- и нефтедобычи — в этих секторах применение дронов растет с каждым годом.

Для увеличения производства мы наладили сотрудничество с дилерами геодезического оборудования и партнерами, которые производят необходимые комплектующие для винтокрылов.

Некоторые компании заявляют, что уже делают полностью отечественные модели. Я не знаю, насколько это правда и как правильно считать. Если самим собрать мотор из комплектующих китайского производства и говорить, что это наш отечественный мотор, — считается ли это? Вопрос дискуссионный.

Сейчас для беспилотника Optiplane S2 мы используем китайские комплектующие, скоро будем тестировать моторы и полезную нагрузку российских производителей.

Возможно, в России действительно все уже есть, но информированность из-за слабого маркетинга низкая. Наверняка какой-нибудь завод под Ростовом уже выпускает что нужно. Просто мы не знаем, но надеемся выстроить индустриальную кооперацию для обеспечения производства полностью внутри РФ.

С полезной нагрузкой сложнее: в России очень мало кто может сказать, что производит полетные контроллеры или GNSS-приемники. А если и производит, то у них пока нет достоверной оценки рынка.