Поэтому в течение 2016-2017 гг. в НИЦ «Институт имени Н.Е. Жуковского» были проведены исследования по формированию научно обоснованного перечня вызовов научно-технологического развития авиастроения до 2040 года (такой горизонт задан нам Министерством промышленности и торговли Российской Федерации и соответствует срокам отраслевых прогнозов). Основные результаты были включены в данную книгу (https://yadi.sk/i/iDknwcXU3NtZVn).

Прежде чем перейти непосредственно к «большим вызовам», необходимо разобраться с самим термином. Анализ российских и зарубежных стратегических документов в области развития науки и технологий показал, что устоявшегося определения нет. Множественность и нечеткость трактовок грозит тем, что у каждого субъекта будет свое видение, что в дальнейшем негативно отразится на качестве руководящих документов. Это хорошо заметно на примере термина «инновации», который до сих пор часто используется ошибочно и не к месту. Поэтому мы решили посмотреть на имеющиеся определения, подвести их под общий знаменатель и внести важные, на наш взгляд, дополнения. Например, Центр стратегических разработок в экспертно-аналитическом докладе «Новая технологическая революция: вызовы и возможности для России» называет большими вызовами «совокупность проблем и возможностей, реакция на которые признается обществом и государством на данный период времени главной задачей своего развития». В самой СНТР они определены как «объективно требующая реакции со стороны государства совокупность проблем, угроз и возможностей, сложность и масштаб которых таковы, что они не могут быть решены, устранены или реализованы исключительно за счет увеличения ресурсов».

Мы считаем, что, во-первых, целесообразно ограничить круг «больших вызовов» исключительно масштабными внешними факторами, то есть угрозами и благоприятными возможностями, по классификации SWOT-анализа. Во-вторых, как верно указано в СНТР, нужно выделить такие факторы, на которые невозможно адекватно отреагировать путем простого увеличения выделяемых ресурсов (либо их недостаточно, либо затраты превосходят ожидаемый эффект), и потребуются качественные технологические изменения. Таким образом, вызовы определяют приоритеты развития технологий.

В ходе исследования были определены «большие вызовы» отдельно для гражданской авиации, авиастроения в целом и прикладной авиационной науки в частности. Россия обладает страновой спецификой, имеет свои национальные интересы. Поэтому были выделены как глобальные, так и национальные вызовы, характерные для России. Сразу оговоримся, что данный перечень не является окончательным и требует регулярной актуализации в зависимости от изменения внешних и внутренних условий.

Обратим особое внимание на специфические национальные вызовы в области авиации.

Доступность авиаперевозок и связность территорий

Первые два «больших вызова» для отечественной гражданской авиации непосредственно связаны с приоритетами СНТР, одним из которых является эффективное освоение и использование пространства. В данном случае роль авиации – ключевая, так как две трети территории России приходится на труднодоступные и малонаселенные территории, где практически отсутствует наземная инфраструктура. Ситуацию усугубляет деградация маршрутной сети авиалиний. Говорить о высоком качестве авиатранспортного обслуживания, когда значительная часть перевозок между регионами страны осуществляется через Московский и еще несколько крупнейших авиаузлов не приходится.

Чтобы это изменить, с учетом реальной и прогнозируемой социально-экономической ситуации, требуется радикально (в 2-3 раза) снизить стоимость перевозок. Иначе, как видно из рис. 1, невозможно повысить доступность услуг воздушного транспорта с нынешнего уровня, составляющего 20-30% населения, хотя бы приблизиться к уровню развитых стран мира (85-90%). Это критически важно для нашей страны как самой протяженной в мире.

Рис. 1. Зависимость доступности авиаперевозок в России от себестоимости пассажиро-километра (по данным модельных расчетов)

Внутренний рынок авиационных перевозок должен стать одним из драйверов для кардинального повышения мобильности населения и, как следствие, экономической активности. Кроме того, российская специфика диктует особые требования к перспективной авиационной технике:

- для воздушных судов местных линий пассажировместимостью 9-19 мест: расширенные условия базирования (возможность использования грунтовых посадочных площадок; возможность безопасной круглогодичной и круглосуточной эксплуатации в высоких широтах; возможность автономного технического обслуживания; по возможности – минимизация потребления авиакеросина, чрезвычайно дорогостоящего в соответствующих регионах из-за необходимости «северного завоза») и высокие показатели скорости, комфорта и топливной экономичности в крейсерском полете;

- для региональных воздушных судов: высокие показатели скорости, комфорта и топливной экономичности в крейсерском полете, а также дальности полета, приближающиеся к уровню среднемагистральных воздушных судов, но при меньшей пассажировместимости (порядка 30-70 мест) и взлетно-посадочных характеристиках, позволяющих использовать аэродромы 3-го класса.

Такие противоречивые требования невозможно выполнить исключительно субсидиями для авиакомпаний. Они выполнимы только при разработке новых технологий и новых воздушных судов, а в краткосрочной перспективе – всесторонней поддержке таких проектов, как создаваемый СибНИА ТВС-2ДТС, чтобы в короткие сроки заменить устаревающие Ан-2.

Комплексный ответ на эти «большие вызовы» окажет колоссальный позитивный эффект на экономику страны и развитие северных регионов и Дальнего Востока.

Проблемы выхода на рынки и преодоления технологического разрыва

Несмотря на существенное улучшение послепродажного обслуживания, техническое перевооружение производства и разработку новых образцов, находящихся на мировом уровне по своим технико-экономическим, экологическим и другим показателям, российское авиастроение испытывает проблемы с обеспечением рентабельных объемов производства. Выход на мировой рынок для этого необходим, так как емкости внутреннего рынка (тем более с учетом его насыщения импортными моделями) недостаточно для обеспечения рентабельности разработки и производства современных образцов авиационной техники. Малая серийность означает значительные постоянные издержки, связанные с созданием технологий, разработкой образца и технологической подготовкой производства. Кроме того, не проявляются в достаточной степени эффекты обучения, позволяющие уменьшить себестоимость производства при увеличении объема выпуска.

На рис. 2 показана зависимость средних издержек на производство единицы авиационной техники от накопленного объема ее выпуска на примере магистрального самолета, полученная на основе математического моделирования. При этом для широкофюзеляжных ВС внутренний спрос в России за весь жизненный цикл может не превысить 100-200 единиц, что соответствует левой части графика и обусловливает 1,5-2-кратный проигрыш в себестоимости зарубежным конкурентам, работающим на глобальном рынке.

Рис. 2. Зависимость средней себестоимости разработки и производства единицы авиационной техники от накопленного объема выпуска этой техники (пример)

В то же время, затруднения с проникновением российского авиастроения на новые рынки или возвращением на ранее утраченные рынки обусловлены объективными экономическими факторами. Авиационная техника относится к изделиям длительного пользования, период эксплуатации коммерческих воздушных судов (ВС) составляет 20 и более лет. Кроме того, их эксплуатация обеспечивается развитой сервисной и логистической инфраструктурой, системой подготовки персонала, и т.п. Все это обуславливает сильную инерцию заказчиков при выборе поставщиков. Поэтому недостаточно достаточно достичь простого паритета с мировыми лидерами в уровне технико-экономических, экологических и других показателей. Необходим прорывной уровень превосходства отечественных изделий, при котором потребители были бы заинтересованы в их приобретении, т.е. в досрочной замене на него имеющихся типов. Для этого полная стоимость летного часа нового типа изделий (включающая затраты на приобретение изделия) должна быть ниже текущих операционных затрат изделий старого поколения, поскольку затраты на приобретение последнего понесены авиакомпанией ранее и не играют роли в настоящем.

Специфика текущего момента технологического развития мирового авиастроения состоит в том, что достичь такого прорывного превосходства в рамках традиционных технологических и конструктивных решений практически невозможно. Тренды развития основных технико-экономических, экологических и других показателей свидетельствуют о том, что пределы совершенствования современных технологий в гражданском авиастроении близки к исчерпанию. Все менее значимые улучшения требуют все больших вложений. Поэтому создать действительно прорывный тип самолета (который заставил бы авиакомпании быстро заменить им имеющийся парк) в настоящее время почти невозможно. Авиакомпании будут приобретать воздушные суда новых типов только при необходимости увеличения провозных мощностей или для замены списанных по причине износа изделий (что неактуально для компаний, недавно обновивших парк).

Сегодня лидирующие авиастроительные гиганты заинтересованы в сохранении статуса-кво. Имея значительную серийность и налаженную систему послепродажного обслуживания в условиях технологического разрыва они фактически на корню пресекают возможности занятия существенной доли рынка другими игроками в традиционных нишах – прежде всего, на рынке магистральных самолетов. В условиях исчерпания возможностей достижения прорывного превосходства в части экономических характеристик, ведущими факторами конкурентной борьбы становятся экологические ограничения и технологии, направленные на повышение безопасности полетов. Причем вклад авиации в общий объем вредных выбросов и другие виды вредного экологического воздействия на окружающую среду не превышает нескольких процентов и пренебрежимо мал на фоне прочих отраслей экономики. Однако необходимость экологических улучшений декларируется ведущими авиастроительными державами и соответствующими авиационными властями с целью стимулирования спроса на новую авиационную технику и усиления конкурентных позиций. При этом активно используются политические инструменты, наднациональные международные институты.

Выходу или возвращению на рынок новых производителей гражданских воздушных судов может препятствовать и то, что авиакомпании предпочитают приобретать изделия, уже освоенные в эксплуатации, для которых приобретены средства наземного обслуживания, запчасти, обучен персонал. В традиционных и наиболее емких нишах рынка гражданской авиационной техники можно рассчитывать разве что на политические решения, например, КНР может принять протекционистские меры для поддержки совместного проекта широкофюзеляжного дальнемагистистрального самолета.

Но в долгосрочной перспективе лучше рассчитывать на открытие новых емких рыночных ниш: интеллектуальных сетей перевозок грузов различной номенклатуры, прямых межрегиональных и местных перевозок, а в отдаленном будущем, возможно, ежедневных поездок на работу с использованием авиатранспорта (и условия возникновения такого рынка нами проанализированы). Развитие этих рынков позволит не только избежать прямой конкуренции с нынешними мировыми лидерами, но и удовлетворить новые потребности в услугах авиации либо потребности новых категорий потребителей. Однако для решения таких задач также требуется создание научно-технического задела, позволяющего эффективно и безопасно освоить новые ниши рынков авиационной техники и производимых с ее помощью услуг.

В гражданском авиастроении сложилась ситуация так называемого технологического разрыва, когда возможности совершенствования известных технологий практически исчерпаны, а кардинально новые технологии еще не определены достоверно – имеется лишь ряд технологий-кандидатов, эффективность которых еще не известна достоверно. И это вызов как для российского, так и зарубежного авиастроения. Динамика развития технологий нового технологического уклада будет противоположной: несмотря на первоначально низкие темпы прироста характеристик и, возможно, высокие вложения, в дальнейшем отдача от их использования будет расти, а доработка становиться дешевле. И тот, кто сможет верно распознать, а затем разработать и освоить комплекс принципиально новых технологий, получит колоссальные преимущества на рынке. Это тем более актуально с учетом увеличения сложности техники и длительных сроков создания и отработки новых технологий. Риски и цена ошибок повышаются многократно, но самое главное – теряется время и утрачиваются потенциальные «окна возможностей» на рынке.

Наука – главный ответ на «большие вызовы»

Перечисленные выше «большие вызовы» четко указывают на необходимость создания новых технологий. Именно поэтому от того, что сможет предложить авиационная наука, зависит будущее отечественного авиастроения и всех отраслей,

Основной потенциал здесь связан с активным развитием и внедрением достижений фундаментальной науки, а также применением новых технологий из тех областей науки и техники, которые традиционно не относились к авиации. К ним, например, относятся новые источники энергии и средства ее хранения и преобразования; системы управления с использованием искусственного интеллекта, новые конструкционные материалы и методы их производства и обработки, новые методы математического моделирования, расчетов и проектирования сложных систем. 

Однако использовать этот потенциал возможно лишь при условии более активного и системно организованного взаимодействия фундаментальной и прикладной науки.

И здесь проявляются «большие вызовы» уже для научной сферы. Это не только низкий уровень финансирования, направленного на разработку новых технологий (по причине сокращения возможностей государственного бюджета), но и неопределенность долгосрочной стратегии развития российской авиационной промышленности (в частности, перспективных модельных рядов интегрированных структур), существенная подверженность стратегий и планов политическим рискам. На это накладываются правовая неопределенность, связанная с ролью и местом прикладной науки в жизненном цикле технологий и наукоемкой продукции, полномочий и ответственности по отношению к организациям промышленности и фундаментальной науки.

Угрозу воспроизводству материально-технической базы российской авиационной науки (экспериментальной, стендовой, полигонной базы) создает напряженная внешнеполитическая ситуация, в частности, введение санкций и эмбарго на поставку высокотехнологичного оборудования (в особенности, двойного назначения), ослабление рубля по отношению к зарубежным валютам и сокращение покупательной способности научных организаций.

В то же время, специфические национальные угрозы развитию науки и технологий в российском авиастроении часто связаны со слабыми сторонами отечественной авиационной науки в ее сложившемся состоянии. Российские научные организации зачастую неспособны по причине методологической и организационной слабости:

• количественно обосновать эффективность разрабатываемых технологий, их вклад в достижение генеральных целей государства в области авиационной деятельности;
• оценить достигнутый уровень готовности технологий, риск их применения, уровень их интеграции, временные и другие ресурсы, необходимые для завершения разработки технологий;
• сформировать интегрированный научно-технический задел, пригодный к применению при создании новых образцов авиационной техники с приемлемым уровнем инновационного и технического риска,

Все это приводит к снижению устойчивости финансирования авиационной науки, а также к низкой эффективности соответствующих затрат со стороны государства (для частных инвесторов данная сфера тем более остается категорически непривлекательной).

Этими же слабыми сторонами российской авиационной науки обусловлена и еще одна существенная угроза ее развитию. Сложившаяся в последнее время в российском авиастроении тенденция к возобновлению (а в силу утраты компетенций – фактически, к освоению) производства ранее разработанных образцов авиационной техники, как в гражданском, так и в военном сегментах сокращает востребованность новых технологий в отечественном авиастроении. При этом решения о возобновлении производства ранее разработанных образцов вместо создания принципиально новых принимаются по причине высокого риска недостижения целевого уровня характеристик в заданные сроки, недостаточности научно-технического задела.

Именно эти системные проблемы российской авиационной науки и решает НИЦ «Институт имени Н.Е. Жуковского», проводя методологические исследования и разработки.