Студенты собрали свой беспилотник Tailsitter уже на втором курсе
В «Архипелаге 2023» участвовала молодая компания MiracleSky, основанная студентами Томского политехнического университета. Инженеры разрабатывают беспилотник по технологии Tailsitter, который будет собирать данные при низких температурах. Проект выходит за рамки вузовских испытаний и уже грядущей зимой может стать пилотом в «Газпром нефти». Как развить стартап в вузе и чем так примечателен тейлситтер, разобрались вместе с лидером проекта Григорием Матлаховым.
Предпринимателем можно стать еще в вузе
В российских университетах проводят акселераторы, конкурсы, лаборатории, которые помогают студентам уже в 20 лет начать свой бизнес в сфере технологий. Главное — проявлять инициативу и пользоваться возможностями.
Команда проекта MiracleSky — студенты Инженерной школы информационных технологий ТПУ. На втором семестре первого курса они пошли на дополнительную специальность — «Элитное техническое образование в сфере предпринимательства». Такие углубленные направления есть также по физике, математике и химии. Но предпринимательство показалось ребятам самым интересным и актуальным.
Григорий Матлахов и Никита Якушев со второй версией прототипа тейлситтера
На одном из занятий им предложили экскурсию в бизнес-инкубатор ТПУ. Полгода Григорий ходил туда, общался с другими студентами и экспертами, работал на оборудовании, смотрел, как все устроено. Так появилась идея создать что-то свое.
А причина того, что они занялись именно беспилотником, — в конкурсе «Кибердром 2022». Это очень подробная программа, после которой нельзя не влюбиться в тему: за девять месяцев участников сначала обучают управлять дронами, затем разбираться в их устройстве, а потом программировать.
Одним из треков был предпринимательский проект, в котором новоиспеченная команда MiracleSky впервые вынесла идею создать свой беспилотник по технологии Tailsitter. В Геленджике студенты презентовали ее представителям ГК «Геоскан» и других крупных компаний. Обратная связь была позитивной, поэтому решили запускать разработку.
Упаковать идею помогла вторая волна федерального конкурса «Студенческий стартап», который проводит ФСИ. Потом были акселераторы других вузов.
Первый прототип тейлситтера с настроенной электроникой и протестированными моторами
Необязательно изобретать велосипед
Эталон аппарата MiracleSky — тейлситтер компании Wingtra, работающей при Швейцарской технической школе Цюриха. Ребята изучили их опыт и решили двигаться в той же концепции. Тем более что на российском рынке подобных разработок пока нет.
Григорий Матлахов, генеральный директор ООО «МираклСкай»:
Это успешный проект, потому что команда смогла правильно понять боль клиентов и адаптировать под них свой беспилотник. Ребята делают не только качественные решения, но и дополнительные программы для упрощения и эффективности процесса аэросъемки.
Тейлситтер — популярное решение среди авиамоделистов, которые собирают модели у себя в гараже. В промышленном масштабе это сложная задача, которой занимаются всего несколько стартапов в мире. В нашей команде два человека — Алексей Лащенов и Егор Шергин — рассчитывают и моделируют конструкции. Они изучают аналоги, чтобы не изобретать велосипед, но сделать что-то более новое и эффективное.
Тейлситтер vs другие VTOL
Мы освещаем разные виды беспилотников, которые проектируют и собирают в России. Один из видов беспилотника вертикального взлета и посадки (VTOL) — винтокрыл новосибирской компании ООО «Оптиплейн Аэродинамика». Это гибрид коптера и самолета с четырьмя крыльями.
Трикоптер — интересная конструкция, но он ближе к мультироторным дронам, чем к самолетам, поэтому не обладает достаточным временем и дальностью полета. Он не меняет своего положения во время полета: взлетел, слегка наклонился — и полетел. Тейлситтер же совсем другой беспилотник. Он переходит из вертикального положения в горизонтальное под углом 90 градусов.
Есть и другие VTOL, где один мотор задействован на горизонтальное передвижение (практически всегда это двигатель внутреннего сгорания) и четыре мотора на подъем. Они весят больше и стоят дороже.
Мы писали про конвертопланы компании «Клеверкоптер» с гибридной установкой с прямым приводом. Такие аппараты вертикально взлетают за счет электричества, потом запускается маршевый двигатель на бензине, который позволяет коптеру разогнаться. Когда беспилотник встает на крыло, у него отключаются электрические двигатели, работающие напрямую от маршевого бензинового двигателя.
Тейлситтер для Севера
Тейлситтер подходит для аэросъемки технологических объектов протяженностью до 150 километров. Это могут быть трубопроводы, нефтеперерабатывающие заводы, строительные площадки, поля, месторождения полезных ископаемых — любая сфера, где нужны качественные снимки, данные об утечках, износе оборудования и особенностях рельефа. Зачастую такие объекты находятся на территориях с трудным доступом и логистикой, поэтому там так нужны БПЛА.
Основная идея проекта в том, чтобы решить проблему использования беспилотников на предприятиях в северных регионах.
Чтобы беспилотник не терпел крушение при пониженных температурах, на нем устанавливают систему терморегуляции для поддержания оптимальных условий работы электроники. В корпус вплетают дополнительные нити обогрева. А морозостойкие покрытия препятствуют обледенению.
Самая главная задача — не перегрузить беспилотник, потому что это резко снизит дальность полета.
На технологию системы терморегуляции команда планирует получить патент.
Как разрабатывают тейлситтер MiracleSky
Команда MiracleSky решила сделать конструкцию, в которой все максимально скомпоновано и нет лишних элементов, — такой аппарат проще изготовить.
Тейлситтер вертикально взлетает и садится, как квадрокоптер, а летает — как планер. Ему не нужна большая площадка и долгая сборка
Студенты активно работали в лаборатории бизнес-инкубатора. Создали резчик для пенопласта, стенд для тестирования моторов и аэродинамики крыла. Моторы крепили на детали, которые печатали на 3D-принтере, и для надежности фиксировали винтами.
Не все получилось с первого раза: первая модель была слишком тяжелой и массивной для эффективного управления; второй вариант не позволял разместить необходимую полезную нагрузку. Вот как ее тестировали:
В новом учебном году команда создает третью версию тейлситтера на основе переработанной конструкции. Это будет промышленный образец из композитных материалов с дорогими широкоугольными камерами, мощными моторами и электроникой.
Композиты позволят усилить и одновременно облегчить конструкцию корпуса и крыльев, — это даст возможность увеличить массу полезной нагрузки.
Чтобы осуществить задумку, ребята продолжают искать меры поддержки. Например, на интенсиве «Архипелаг 2023» они участвовали в Акселераторе НТИ, а прямо сейчас проходят акселератор проектов в области разведки и добычи INDUSTRIX «Газпрома». В «послужном списке» — Акселератор ТУСУРа «Стартап-полигон», «Физтех.Аэро» МФТИ, Томсхаб томской компании «Рубис», акселератор «Кибердром».
В общей сложности программы «Умник», «Студенческий стартап» и «Стартап-полигон» принесли команде 1,65 миллионов рублей.
Студенты ищут информацию в интернете, закупают материалы и обязательно берут запасные варианты — на случай, если что-то пойдет не так. Один раз, например, когда им еще не хватало опыта подключения тока, в беспилотнике сгорела электроника. Пришлось учиться контролировать и страховаться. На «Архипелаге 2023» ребята собрали пять контактов компаний, которые занимаются композитами и один по электронике. Моторами и аккумуляторами занимаются команды из их вуза.
Григорий Матлахов, генеральный директор ООО «МираклСкай»:
К тому моменту, когда у нас все готово, решения станут доступными. Все начнут их активно перенимать друг у друга — будет кооперация стартапов. Потому что только таким образом можно достичь общих целей.
Собранный корпус второй версии прототипа с протестированными моторами
Модульная полезная нагрузка
На самолет крепят фотокамеру, тепловизор или лидар. Можно буквально за 2–3 минуты поменять модуль и получать другой тип данных. Так компаниям не придется покупать три разных беспилотника с неизменной нагрузкой. И не придется долго обучать специалистов. Хватит одного дрона с массой вариаций полезной нагрузки, — это эталон будущих беспилотников.
Варьироваться будет точность и настройка — в зависимости от специфики самого беспилотника. Это тонкая работа.
На рынке уже есть камеры нужного формата для подключения к летному контроллеру. Он будет все вычислять, подавать сигнал на этот лидар или камеру и анализировать данные. Эти данные будут записываться на карту памяти и переноситься на компьютер.
На данном этапе разработки важно определиться с размерами полезной нагрузки, как подключить ее к полетному контроллеру и настроить их взаимодействие.
Презентация второй версии прототипа
Не за горой пилоты и заказы
ООО «Газпром трансгаз Томск» может стать первым заказчиком MiracleSky. Компания дала техническое задание с описанием характеристик беспилотника и задач, которые он должен выполнять. «Газпром нефть» по итогу Акселератора INDUSTRIX предлагает платный пилот ближе к зиме 2023–2024 гг.
Компания готова оплатить все выполненные работы и заключить контракт на будущее. Кроме того, этот акселератор инженеры выделяют из других из-за опытных экспертов с большой насмотренностью и практичным взглядом.
Помимо нефтедобывающих и перерабатывающих заводов проект может быть полезным для лесного и сельского хозяйства. В Томске мониторинг с беспилотников — актуальная тема: большие площади с низкой плотностью населения, много лесов и полей. Еще одно направление, в которое может метить команда, — геодезия и картография для строительства.
Григорий Матлахов, генеральный директор ООО «МираклСкай»:
На «Архипелаге 2023» обсуждалось, что одна модель беспилотника не может быть универсальной для всех задач. Есть тенденция для больших территорий использовать крупные дорогие беспилотники на двигателе внутреннего сгорания, которые будут летать на 300–400 километров по 7–8 часов. Для малых и средних дистанций — вспомогательные беспилотники, а для облета буквально на квадратный километр — маленькие коптеры.
Тейлситтер MiracleSky сможет исполнять роль как вспомогательного беспилотника, так и маленького коптера.
В 2024 году команда собирается собрать новую улучшенную версию самолета:
- Время полета — до 1,5 ч
- Скорость полета — 65–120 км/ч
- Дальность полета — 100–120 км
- Грузоподъемность — до 1,5 кг
- Диапазон температур — от –45 до +45 °С
- Скорость ветра — до 12 м/с
Новый вариант самолета с улучшенными характеристиками