Агрономы с пропеллером: как создаются отечественные беспилотники для обработки земли

Поначалу это была просто большая радиоуправляемая модель классической схемы с автоматом перекоса, которая могла перемещаться только в пределах прямой видимости оператора, но потом к аппарату добавили элементы автопилота, и дрон начал летать по проложенному маршруту. Цена на R-MAX стартовала со 100 тысяч долларов, но он неплохо продавался: к 2014 году по всему миру использовалось 2600 вертолетов Yamaha, при этом только в Японии с их помощью ежегодно обрабатывалось 2,4 млн акров сельскохозяйственных угодий. Доля компании на рынке распыления химикатов на рисовых плантациях в Стране восходящего солнца достигала 42,5%; можно было увидеть R-MAX и в Южной Корее, США, Австралии, Новой Зеландии, Таиланде.

Может быть, со временем мы увидели бы Yamaha и над нашими полями, но в 2015 году китайская компания DJI, прежде занимавшаяся производством мультикоптеров для аэросъемки, выпустила свой первый сельскохозяйственный беспилотник Agras MG-1. Он мог взять на борт 10 л химикатов, обрабатывал до 6 га за 10 минут в автоматическом режиме, а управлять им мог даже ребенок. При этом стоил «китаец» почти в 10 раз дешевле «японца». Это была победа нокаутом. В один день DJI стал законодателем мод в мире сельхоздронов.

Agras MG-1 был сделан по схеме октокоптера с восемью электрическими бесколлекторными двигателями, которые позволяли развивать максимальную скорость 40 км/ч при автономном полете в 30 минут. Модель была максимально автоматизирована: в частности, расход реагентов зависел от скорости и высоты перемещения, что повышало эффективность.

Дрон обладал способностью запоминать маршрут: если заканчивались реагенты или заряд аккумуляторов, то после дозаправки аппарат начинал работу с последней зарегистрированной точки. А складная конструкция позволяла легко разместить беспилотник в кузове пикапа. Сейчас DJI выпускает целую линейку БПЛА Agras: T10, T30, T40 и T50; каждый может взять на борт от 10 до 50 л химикатов. В 2023 году на одних только китайских полях работало 160 тысяч агродронов. А всего беспилотниками сегодня обрабатывается 220 млн га — пятая часть мировых посевных площадей. Большая часть аппаратов выпускается тремя китайскими производителями: DJI, XAG и Jtilep. Но с началом спецоперации их поставки в Россию прекратились.

По данным DJI, в прошлом году в нашей стране эксплуатировалось порядка 12 тысяч агродронов, причем в некоторых областях их невозможно заменить наземными аналогами. Решить возникшую проблему взялся «Транспорт будущего». Эта компания не новичок на рынке беспилотников, наш журнал писал о ней еще в 2022 году. Первоначально предприятие ориентировалось на создание летающих такси и грузовых дронов и достигло в этой области хороших результатов с уровнем локализации 80%: «Транспорт будущего» сам производил двигатели, аккумуляторы, силовую электронику, пропеллеры и корпуса.

Год назад в компании было принято решение заняться агродронами. С ключевыми моментами и компоновкой инженеры определились быстро — от идеи до первого полета прошло меньше двух месяцев. Разрабатывали сразу три модели: S-60, S-80 и S-120 с объемом бака 30, 40 и 200 л соответственно. От выпуска S-60 вскоре отказались: модель не дотягивала до мирового уровня. Сейчас все усилия компания сосредоточила на S-80. Исследования показали, что 40 л — оптимальный объем бака для опыления: больший груз дрону тяжело нести.

Лучей у роторов сделали четыре. Идея спаренных двигателей с двойным ротором себя не оправдала: плюс у этой схемы только один — меньший диаметр винтов. Зато минусов хоть отбавляй: и вдвое большее количество двигателей, и большая сложность, и потеря мощности от 20 до 30% за счет того, что нижние винты находятся в области действия верхних. Проблема надежности S-80 тоже была решена: при отказе одного двигателя борт сохраняется.

Из сенсоров на S-80 имеются курсовая и посадочная (направленная вниз) видеокамеры. Последняя обеспечивает посадку аппарата по метке с QR-кодом — достаточно ткнуть пальцем в планшет, и машина сама найдет площадку с меткой в заданном районе. Еще у S-80 есть курсовой радар, радар, направленный вниз, и высотомер. Специалисты компании сейчас обсуждают идею поставить на дрон небольшой тепловизор, чтобы точно знать, что внизу нет никаких живых существ, и мультиспектральную камеру — она пригодится для оценки состояния посевов.

S-80 способен обработать 4 га за вылет или 18 за час. Модель может использоваться над любыми полями, но есть места, где она просто необходима. Например, в плотные посадки подсолнечника и кукурузы даже на специализированной высококлиренсовой технике не заедешь: повредишь посевы. С рисом тоже все понятно: после того как поля залили водой, к ним можно только подлететь. На БПЛА не влияет состояние почвы, территорию можно обрабатывать сразу после дождя, от них нет механических повреждений.

В «Транспорте будущего» в 2025 году планируют выпустить 300–500 серийных машин, а потом выйти на проектную мощность в 1500 штук в год. Предполагается, что через три-пять лет 25–30% посевных площадей в России будут обрабатываться беспилотниками, для чего потребуется 16–19 тыс. новых агродронов.

Исследовательский центр компании «Транспорт будущего» расположен в НЦ «Бирюч» в Воронежской области, но основные производственные площадки находятся в НПЦ «Беспилотные авиационные системы» в особой экономической зоне «Тольятти», где предприятие является якорным резидентом. На сегодняшний день там уже построены все производственные корпуса, ведется установка и наладка оборудования.

Я иду мимо термопластавтоматов, на полках рядом с ними — ряды готовых винтов. Их два вида: целиком пластиковые и с добавкой углеволокна. Первые более гибкие, вторые — жесткие, и ведут они себя по-разному. При одной геометрии КПД выше у гибких, при другой — у жестких. Причем точной теории на этот счет нет, лучшее соотношение выбирается эмпирическим путем.

Напротив — цех автоматизированной сборки электродвигателей, который будет выпускать до 450 тыс. единиц различной мощности. Это не лицензия: инженеры «Транспорта будущего» изучили десятки лучших полетных электромоторов и на их основе создали собственные. Еще два года назад, когда мы ездили на опытное производство компании, двигатели там наматывались вручную, теперь это будут делать роботы. Через стену расположен цех электроники, где тоже ведутся наладочные работы. Чуть подальше — корпус для сборки аккумуляторов. Станков там пока немного, но недостающее оборудование скоро появится.

«Подобного центра в России нет: мы совместили разработку, опытное и серийное производство, — говорит генеральный директор ООО "Транспорт будущего Самара" Юрий Козаренко. — Утром можно составить план эксперимента, в обед провести испытания, затем вернуться на рабочее место, чтобы исправить недочеты, а вечером снова запустить модель в небо».

Не секрет, что в связи с СВО на использование дронов в России наложены серьезные ограничения. В Самарской области введен экспериментально-правовой режим, оператором которого и является компания «Транспорт будущего». «Мы не просто отрабатываем типовые модели, которые есть на федеральном уровне, но и создаем свои, — продолжает Козаренко. — Безопасные транспортные коридоры, которые мы разворачиваем на территории Самарской области, уже сегодня позволяют летать сотням аппаратов. В стране существует более десятка экспериментально-правовых режимов, но у нас только во втором квартале 2024 года было 5200 полетов, а в остальных ЭПР — всего 200. Еще на этапе разворачивания производства мы обходим по полетам остальные зоны более чем в 20 раз».

НПЦ «Беспилотные авиационные системы» находится внутри особой экономической зоны «Тольятти», и там действуют все положенные преференции: нулевые таможенные пошлины, освобождение от уплаты НДС и налога на прибыль, минимальные имущественный и земельный налоги. Плюс подведение инженерных сетей и коммуникаций за счет региона. Руководство планирует привлекать в ОЭЗ компании и стартапы, работающие с беспилотным транспортом: здесь можно придумать концепт, собрать и испытать прототипы и сразу запустить серийное производство.

Я выхожу из производственного корпуса. Вечер, солнце клонится к горизонту, а над испытательным полем все еще летают агродроны. И не только там: десяток S-80 уже вовсю опыляет опытные поля области. В детстве я о таком даже не мечтал.