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.
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.
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.
Тейлситтер vs другие VTOL
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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