Очень малая авиация: кто создает беспилотные летательные аппараты

Беспилотная авиация совсем недавно вышла за пределы военного применения, но сейчас ее коммерческий сегмент задает тренд развития всей отрасли. Рассказываем о том, кто создает беспилотники и где этому научиться. Кто такой инженер беспилотной авиации

Инженерная деятельность - очень широкое понятие. В самом общем смысле это практическое применение научных знаний на пользу человека. Это одна из самых древних профессий и в то же время она всегда ультрасовременная. В основании египетских пирамид и космических кораблей лежит инженерная мысль.

Беспилотные летательные аппараты (БПЛА, БЛА) представляют собой единство двух больших слагаемых - программной и аппаратной частей. Исходя из этого, инженеров беспилотной авиации можно разделить на две группы: инженеры-программисты и инженеры-техники. В идеальной ситуации эти две группы должны работать в очень тесной связке и понимать принципы работы друг друга.

Инженер-программист БЛА занимается проектированием программного обеспечения интерфейсов и машин под конкретные задачи и с учетом конструктивных особенностей летательного аппарата.

Задача инженера-техника - собрать летательный аппарат и систему управления им так, чтобы он мог выполнять поставленные задачи, отвечал необходимым требованиям эксплуатации, а управление им было ясным и понятным. Кто важнее, программист или техник, - проблема курицы и яйца.

И те, и другие инженеры нуждаются в знаниях по авиации, электронике, электротехнике, механике и робототехнике.

Оператор роботизированных систем - одна из профессий будущего.

Тренды и направления в профессии

Область применения БЛА очень широка. Изначально дроны разрабатывались для военных нужд, но сейчас они применяются в гражданских и коммерческих целях.

Кроме потребительских дронов, которые каждый покупатель использует согласно собственным предпочтениям, БЛА используются в народном хозяйстве (например, для оценки ущерба после стихийных бедствий, для разметки участков при строительстве и создании планов по развитию местности, для мониторинга экологической обстановки), кинематографе, службах доставки, журналистике, в страховом бизнесе и разработке офшорных месторождений газа и нефти. Дроны использует полиция, береговые, таможенные, пограничные и пожарные службы.

Разумеется, крупнейшим рынком БЛА остается оборонная отрасль. Из этих трех сегментов рынка: военного, гражданского и коммерческого - складываются области применения инженеров и профессиональные требования к ним.

Современные БЛА превзошли пилотируемые самолеты с точки зрения дальности автономного полета, безопасности и экономической эффективности. Но никто не станет утверждать, что они достигли потолка своего развития. Каждое новое поколение дронов увеличивает разрыв между пилотируемыми и беспилотными летательными аппаратами. Основные направления совершенствования БЛА - увеличение дальности полета и полезной нагрузки, автономности, а также развитие скрытности полета (что важно не только для разведки, но и для того, чтобы не тревожить естественную среду), способности дронов собирать информацию, анализировать ее и в соответствии с актуальными условиями среды принимать решения. По мере увеличения дальности полета встают задачи развития связи дрона с модулем управления.

Откуда пришла профессия

Для военных целей беспилотники разрабатываются с середины XIX века. Тогда это были аэростаты с часовым механизмом.

Открытие электричества и изобретение радио дали толчок для развития беспилотной авиации. В разное время к строительству беспилотников приложили руку Томас Эдисон, Никола Тесла, Элмер Сперри и даже Мерилин Монро (до карьеры в Голливуде она работала на фабрике Radioplane). Это не считая менее известных и подчас засекреченных фамилий, входивших в коллективы конструкторских бюро Лавочкина, Туполева, Королева.

Чем занимается инженер беспилотной авиации

Беспилотники чаще всего состоят из двух частей: собственно летательный аппарат и модуль управления. Впрочем, бывают и полностью автономные аппараты, действующие на автопилоте в соответствии с заданной программой и не нуждающиеся в операторах.

В отличие от радиоуправляемых игрушек, сигнал между БЛА и модулем управления идет в обе стороны. Поскольку летательный аппарат в большинстве случаев находится вне зоны видимости оператора, для управления полетом очень важно в режиме реального времени собирать как визуальную информацию, так и различные данные об условиях полета. А если речь идет о дронах-курьерах, то такие машины должны быть совершенно самостоятельны: их надо наделить умением распознавать объекты и оценивать расстояние, отличать движущиеся объекты от статичных, ориентироваться не только по карте, но и находить нужную точку в трехмерном пространстве (например, окно заказчика) и аккуратно произвести доставку.

Если говорить об управляемых машинах, инженеры БЛА кроме заботы об аэродинамике, автономности, максимальной высоте и дальности полета разрабатывают модули управления, которые были бы удобны, давали возможность собирать и оперировать всей необходимой информацией и были бы интуитивно понятны.

Сигнал, идущий между передатчиком и приемником, должен быть защищен от помех и постороннего вмешательства, то есть должен быть зашифрован. Это уже сфера деятельности проектировщика интерфейсов БЛА. Этот человек разрабатывает программный технологический пакет для управления дронами и отвечает за программирование и работу систем навигации, обеспечения и безопасности.

Обычно рабочий день инженера БЛА проходит в помещении, но возможны выезды в поле для испытаний и обслуживания. Поскольку индустрия (за исключением военного крыла) достаточно молода, часто вакансии операторов БЛА содержат требования, схожие с профессиональными обязанностями инженеров, и подразумевают похожий набор знаний и навыков, так что инженер, которому надоело работать в четырех стенах, вполне может переквалифицироваться в операторы и уйти работать в поле.

Сфера применения беспилотников сейчас расширяется, поэтому спектр задач, которые будут стоять перед инженерами, очень широк. От все более новых и совершенных пользовательских дронов - легковесных и при этом рассчитанных на длительные полеты или дронов-курьеров, способных брать несколько килограммов полезной нагрузки, - до крупных автономных машин для бизнеса и государства, способных пролетать тысячи километров.

Ключевые навыки инженера беспилотной авиации

Инженер должен обладать знаниями основ конструкции и эксплуатации уже разработанных БЛА - это не всегда так называемые мультироторные (многовинтовые) дроны, как продукция компании DJI или их конкурентов, но также и беспилотники самолетного типа. Самое важное - это знания в области аэродинамики для инженеров-техников и умение работать с программным кодом для инженеров-программистов. Но и тем, и другим желательно иметь представление о возможностях и ограничениях, которые накладывает на их работу и работу коллег и та, и другая область знаний. Необходимо иметь знакомство с основами воздушной навигации, радиотехники, метеорологии, геодезии и картографии. Часто не лишними окажутся и знания основ аэрофотосъемки.

Разумеется, каждый инженер (не только БЛА) должен уметь составлять и читать техническую документацию (в том числе и на английском языке) и работать с чертежами.

Когда появится профессия инженера беспилотной авиации

На данный момент представителей профессии не так уж и много. Потребительский рынок в значительной степени захвачен несколькими брендами - DJI, Autel Robotics, Syma. Это значит, что ассортимент будет расширяться и, скорее всего, на рынок выйдут новые бренды - не только под эгидой крупных корпораций, но и независимые стартапы.

Согласно исследованию, проведенному Международной ассоциацией беспилотных транспортных систем, к 2025 году только в США прогнозируется создание более 100 тыс. рабочих мест в области беспилотных летательных аппаратов. Экономический эффект этого роста составит $82 млрд. Исследование включает военную, государственную, энергетическую, транспортную, телекоммуникационную и даже развлекательную отрасли. Экономическое влияние в глобальных масштабах пока не оценивалось.

Наибольшее количество рабочих мест будет создано в США. Но отрасль развивается очень стремительно, и количество производителей растет.

Как стать инженером беспилотной авиации

В России несколько вузов могут подготовить по данному направлению. Часто можно встретить разные обозначения беспилотников в названиях программ - БПЛА (в данном случае слово "беспилотный" сокращено до двух букв) и ДПЛА (дистанционно пилотируемый летальный аппарат).

Главным авиационным вузом России считается Московский авиационный институт (НИУ МАИ). Там подготовка профессионалов беспилотной авиации ведется на 602-й кафедре. Когда кафедра была основана в 1952 году, она получила название "Конструкция беспилотных летательных аппаратов". Сейчас она называется "Проектирование и прочность авиационно-ракетных и космических изделий".

Но специализироваться на беспилотниках можно и обучаясь по более широкому направлению - "Авиационный инженер". В этом случае предложение гораздо шире - обучение по этой специальности предлагают не только в МАИ, но и в МФТИ, МГТУ им. Баумана, МГТУГА, Санкт-Петербургском политехническом университете и многих других вузах.

Есть и более узкие специальности, в которых подразумевается работа с беспилотными летательными аппаратами. Например, инженер по двигателям воздушных судов, инженер по авиационному и радиоэлектронному оборудованию, инженер по приборам ориентации, навигации и стабилизации летательных аппаратов. Из вузов можно добавить СПбГУ аэрокосмического приборостроения, Новосибирский государственный технический университет, Южно-Уральский государственный университет, Омский государственный технический университет.

Если же речь идет о дальнейшей работе с информационной составляющей беспилотной авиации, то здесь выбор шире: можно получить, например, степень бакалавра по системному программированию, а в магистратуре специализироваться уже по беспилотникам. Такой вариант оставляет возможность сменить профессию, если по какой-то причине беспилотная авиация окажется неверным выбором.

Камиль Айсин