ОКБ Сухого исследует облик самолета для системы беспилотной аэродоставки грузов
Проект «Беспилотный транспортный самолет внеаэродромного базирования» (БТС-ВАБ) появился в ОКБ Сухого благодаря заместителю начальника отдела силовых установок Евгению Рубцову. Его идея победила в конкурсе программы «Вектор», попала в бизнес-акселератор госкорпорации «Ростех» и получила финансирование от ОАК для постройки полноразмерного демонстратора и отработки режимов вертикального взлета и посадки.
«БТС-ВАБ – один из самых интересных проектов акселератора и по замыслу и по истории его развития, – говорит руководитель программы “Вектор” Академии “Ростеха” Андрей Батрименко. – Во время проработки проекта, его лидер на практике применил ряд инструментов продуктового подхода, которым мы учим в рамках программы. Он смог изменить идею таким образом, чтобы найти отклик у потенциальных клиентов. Изначально это была идея пилотируемого самолета. Но, благодаря плотному общению с целевой аудитории и изучению ее потребностей, Евгений Рубцов пришел к идее грузового беспилотного самолета с вертикальным взлетом и посадкой». На финале программы «Вектор» присутствовали потенциальные клиенты и партнеры из Почты России. Они высказались в поддержку проекта БТС-ВАБ. «Команда смогла дойти до демонстратора за полтора года. Это сильно быстрее, чем в целом по отрасли», – отмечает Андрей Батрименко.
Предпосылки создания
«Если бы пять лет назад мне сказали, что в ОКБ Сухого будет реализовываться инициативный гражданский проект, я бы в это не поверил, – комментирует возникновение проекта его руководитель Евгений Рубцов. – Еще больше я был удивлен, когда проект нашел поддержку как у директора ОКБ Сухого, так и у руководства ОАК. Стало понятно, что на нашем предприятии возможно невозможное, нужно только приложить к этому должное усилие».
Низкая транспортная доступность части территорий России и высокая стоимость авиационной доставки грузов стали отправными точками при создании концепции БТС-ВАБ (изделие С-76). Требовалось создать новый беспилотник, не требовавший специально подготовленных площадок и аэродромной инфраструктуры для взлета и посадки. Он должен был решать транспортно-логистические задачи − доставлять грузы самого различного назначения в труднодоступные населенные пункты, где плохо развита транспортная сеть или отсутствуют аэродромы. Объемная кабина должна была позволить размещать широкий спектр грузов и полностью реализовать потенциал по грузоподъемности. Важное условие – экономичность. Его решили обеспечить за счет низких затрат на летный персонал и отсутствие сложной инфраструктуры.
«В ходе более 30 интервью с потенциальными пользователями услуг мы подтвердили свои гипотезы о проблемах беспилотной доставки небольших грузов», – рассказывает инженер-конструктор 1-й категории отдела проектов, ведущий инженер проекта БТС-ВАБ Наталья Чистякова. Целевые характеристики БТС-ВАБ были выбраны с учетом требований к беспилотной авиационной системе, отвечающей запросам конкретных компаний. Объем его грузового отсека составил 2 м3, расчетная масса груза – 200 кг, радиус полета с расчетной массой груза без дозаправки в точке посадки – 500 км, крейсерская скорость полета – 180 км/ч.
«Наше беспилотное воздушное судно совмещает в себе преимущества самолета и возможности вертолета, − поясняет Евгений Рубцов. – Гибридная силовая установка включает электрическую подъемную силовую установку и поршневой маршевый двигатель. Вертикальные взлет и посадка выполняются за счет подъемных электродвигателей, размещенных на крыльевых балках. После взлета в работу вступает бензиновый двигатель. Крыло повышает топливную эффективность, а благодаря возможности вертикального взлета не требуется постройка дорогостоящей аэродромной инфраструктуры и взлетно-посадочных полос».
Взлет, полет по маршруту, посадка выполняются полностью в автоматическом режиме, без непосредственного участия оператора. Однако в случае экстренной ситуации оператор имеет возможность изменить маршрут. Проект ориентирован на государственные и частные структуры на рынке транспортных услуг. Беспилотник сможет выполнять логистические, исследовательские и другие задачи любой сложности в различных регионах России, включая наиболее труднодоступные места.
Белая ворона
БТС-ВАБ отличается от привычных для ОКБ Сухого тематик. Необходимо было реализовать подходы к разработке коммерческого транспорта и создать непривычно легкий, но все же беспилотник тяжелого класса с электрической подъемной силовой установкой. «Не все отделы КБ смогли сразу переключиться на решение непривычных для себя задач, – комментирует Евгений Рубцов. – Однако, затем и нужен демонстратор – попробовать новые направления и подходы. Значительную часть новых решений получилось реализовать благодаря поддержке заместителя директора ОКБ Сухого по перспективным проектам Виктора Попика. Он взял на себя роль куратора проекта и помог справиться со многими бюрократическими и финансовыми вопросами».
Поиск решений
Вокруг новой темы собралась боевая команда высокомотивированных профессионалов, креативных людей из разных отделов и служб: проектировщики, аэродинамики, прочнисты, конструкторы, специалисты по самолетным системам и бортовому оборудованию, технологи и многие другие.
«Было решено разрабатывать демонстратор сразу большой размерности, что недостижимо для других отечественных компаний на сегодняшний день, – рассказывает заместитель руководителя проекта БТС-ВАБ, ведущий конструктор отдела проектов Олег Шевелев. – Проанализировав различные варианты, мы остановились на гибридной схеме летательного аппарата – восемь подъемных электродвигателей, расположенных на крыльевых балках, и маршевый двигатель с толкающим винтом». Такая схема обеспечивала высокую топливную экономичность при полетах на дальние расстояния. Впервые в практике отечественного самолетостроения была применена полностью электрическая подъемная силовая установка высокого напряжения.
Непрофильная задача по созданию высокомощных аккумуляторных батарей была решена отделом силовых установок во главе с Иваном Пудовкиным. «Для обеспечения потребной мощности силовой установки впервые в ОКБ Сухого произошел переход на напряжение 400 вольт, – поясняет заместитель начальника отдела силовых установок Никита Павликов. – В дальнейшем планируется переход на напряжение до 700 вольт».
«При проработке вариантов исполнения системы управления для сокращения сроков разработки демонстратора было решено использовать готовый блок автопилота, прошедший этап “детских болезней” на другом проекте, – рассказывает первый заместитель начальника отдела систем управления Юрий Федоров. – Но ФПО – функциональное программное обеспечение – для него, все же, требовалось писать заново. Для обеспечения оперативной и управляемой корректировки ФПО впервые для ОКБ Сухого программирование вычислителей выполняется силами собственных специалистов».
«Это – сказка!»
Андрей Супряга, заместитель начальника отдела систем управления по алгоритмам управления:
«Шесть лет назад, в 2018 году в беседе с коллегой, я делился мыслями, что хочу приложить руку к созданию персонального летающего электротранспорта. И когда в августе 2021 года Юрий [Федоров] рассказал нам про новый проект, я даже не сразу осознал, что судьба мне благоволит. Куча тем и текущих вопросов. А тут – проект по созданию аппарата несвойственного для ОКБ назначения и размерности. Но, когда я вник, что надо сделать по сути, я понял – это первый шаг к тому, о чем я говорил за три года до этого. А сейчас мы начали летать. Это – сказка! Мне нравится то, что мы уже сделали и собираемся делать. Хочется идти дальше».
Куда без приключений?
История постройки изделия С-76(Д)-КЛС – демонстратора БТС-ВАБ заслуживает отдельного рассказа. На момент начала проекта в связи с высокой загруженностью опытного производства ОКБ Сухого решили изготовить планер силами контрагента. Но когда в декабре 2022 года было принято решение выставить БТС-ВАБ на аэрокосмическом салоне МАКС-2023, контрагент сообщил о невозможности выполнить взятую на себя работу в нужный срок.
Волевым решением директора ОКБ Сухого Михаила Стрельца изготовление планера демонстратора было перенесено на опытное производство ОКБ Сухого. В условиях сменившегося производителя и крайне сжатых сроков специалисты ОКБ во главе с заместителем руководителя проекта по каркасу и планеру Антоном Бакушкиным в режиме круглосуточной работы перевыпустили конструкторскую документацию на детали и агрегаты планера.
«Когда Евгений [Рубцов] предложил мне принять участие в проекте, были сомнения. Но желание работать над созданием нового для ОКБ и страны самолета пересилило их, – вспоминает Антон Бакушкин. – Да и энтузиазм команды, уже занятой в проекте, оказался заразительным. Самым сложным оказалось адаптироваться к постоянно меняющимся условиям: смена предприятия-изготовителя и сопутствующие конструктивные изменения, новые, не применявшиеся ранее в ОКБ материалы и технологии. И все это в условиях крайне сжатых сроков, при необходимости изучать новые для меня производственные и организационные процессы».
Первая проба – КЛС
Отдельным витком развития проекта стало создание комплексного летного стенда (КЛС). Он дал возможность на раннем этапе устранить «детские болезни».
«Всего за 6 месяцев было разработано и изготовлено изделие С-76(Д)-КЛС, которое дало возможность приступить к отработкам бортового оборудования, силовой установки и алгоритмов управления. Это произошло на полгода раньше завершения изготовления основного демонстратора, – поделился руководитель комплексной бригады по наземным отработкам систем, инженер-конструктор 1-й категории отдела силовых установок Глеб Зиничев. – Безопасно и быстро были пройдены все сложные этапы подъема самолета. Что особенно важно – в рамках этой работы был сформирован костяк технической команды, способный поднять машину такого рода в воздух».
После переноса изготовления планера на опытное производство ОКБ Сухого производственный процесс взял в свои руки начальник лабораторно-экспериментального комплекса Сергей Коротков. Понимая, что у руля проекта стоит молодая и активная команда, он взял на себя роль куратора проекта по производству. «Каждый день мы получали ценные уроки, – рассказывает заместитель руководителя проекта по организационным вопросам, инженер-конструктор 2-й категории отдела силовых установок Наталья Диганова. – Не было ни одной задачи, с которой Сергей Алексеевич не помог бы разобраться. Отдельной “болью” команды проекта стал дефицит материалов, нормалей и покупных комплектующих изделий, в связи с длительными сроками согласования договоров поставки. Благодаря полученным урокам мы смогли выстроить систему устранения дефицита даже в таких трудных условиях».
Пилот «летающей рамы»
Летные эксперименты по программе решено было проводить на «домашней площадке» – летно-испытательной и доводочной базе (ЛИиДБ) в городе Жуковском. «Беспилотные летательные аппараты представляют новую эру в авиации. Однако, даже с передовыми технологиями и автономными системами, ничто не заменит важный этап летных испытаний, – уверен заместитель директора ОКБ Сухого по летным испытаниям – начальник ЛИиДБ Юрий Поликарпов. – На этом этапе куется безопасность и оттачиваются характеристики любого летательного аппарата. Уверен, что наш труд и усилия позволят нам преодолеть любые трудности и достичь новых вершин в развитии беспилотных технологий».
Комплексный летный стенд С-76(Д)-КЛС, он же «летающая рама» – изделие, пронизанное инженерной мыслью в своей простоте. Оно стало по-настоящему любимым для конструкторов. Но для испытателей ЛИиДБ это был настоящий сюрприз. «Про предстоящую работу на “непонятном летательном аппарате” я узнал от коллег, когда вышел из отпуска, – рассказывает летчик-испытатель 1-го класса ОКБ Сухого Андрей Шендрик. – Звучало примерно так: “Ну, у тебя же есть квадрокоптер. Там – почти то же самое. Короче говоря, назначили тебя”. Когда я начал погружаться в технические особенности аппарата, а позже увидел вживую “раму”, ее размеры меня впечатлили. Возник некий азарт. Интересно было эту штуку поднять в воздух. Инструкция предусматривала экипаж из двух человек, и на помощь пришел мой друг и коллега Тарас Арцебарский. В целом подход ОКБ к испытаниям данного аппарата был последовательным и методичным. Но не обошлось без приключений».
Участь экипажа любого опытного самолета непростая, особенно когда создается новый, доселе не опробованный тип воздушного судна. Однако наградой являются неподдельные чувства и эмоции. «Во время первого полета КЛС все мы испытали детский восторг и гордость за то, что приложили руку к этому событию. Считаю, что ферменная конструкция планера без обшивок – это верх эксплуатационной технологичности», – шутит первый техник изделий С-76(Д) и С-76(Д)-КЛС Антон Порошин.
Создать будущее
Успешные первые летные испытания системы управления вертикальным взлетом позволили продолжить работу над проектом и обеспечить возможность функционирования принципиально новой транспортно-логистической системы. Новый проект дал возможность многим сотрудникам испытать себя в новой роли. «У меня за плечами более 10 лет работы в ОКБ Сухого в сопровождении испытаний, – говорит заместитель руководителя проекта по летным испытаниям Николай Горчаков. – Не так давно мне поступило предложение изменить свою роль, возглавив направление летных испытаний на теме БТС-ВАБ. Ознакомившись с проектом, я решил принять этот вызов – прикоснутся к новому этапу развития российской авиации».
Пока проект БТС-ВАБ находится на этапе испытаний ключевых технологий и базовых технических решений. Но его создатели верят, что совсем близко тот день, когда полеты беспилотных транспортных самолетов станут такой же обыденностью для людей, как пробки на Садовом кольце в Москве. Летающий робот будет забирать груз в пункте А, оператор на смартфоне выберет точку доставки, а работ в автоматическом режиме доставит посылку в пункт Б.
Текст: Евгений Рубцов (ОКБ Сухого)