Может ли лайнер лететь самостоятельно

Полвека назад экипаж пассажирского самолета состоял из четырех человек. Кроме двух пилотов в него входили штурман и бортинженер. Штурман отвечал за прокладку маршрута, а бортинженер следил за показателями на приборной доске. Высота, скорость, обороты двигателя, температура, давление – информации было так много, что пилоты не могли за всем уследить.

К концу XX века отпала потребность в штурмане – его заменила инерциальная и GPS-навигация. Одновременно в самолетах появилась так называемая стеклянная кабина - появились ЖК-дисплеи. Мешанина из механических указателей и разноцветных лампочек ушла в прошлое. Вместо них установили компактные экраны, находящиеся в поле зрения пилота.  Бортинженер оказался не нужен.

Сегодня на плечи пилотов ложится все меньше рутинных операций. «Командир может не отслеживать все цифры поминутно: если что-то пойдет не так, система даст голосовую подсказку, – рассказывает главный редактор портала Avia.ru Роман Гусаров. – Не требуется и вручную поддерживать работу всех узлов. Можно задать скорость, и самолет будет ее контролировать, прибавляя или снижая тягу двигателя».

В результате отраслевым стандартом стал экипаж из двух пилотов. Более того, они не ведут самолет одновременно. Как правило, один пилотирует, а второй помогает, страхует и ведет радиообмен с землей.

Кроме того, можно целиком поручить управление автопилоту. Эта технология постарше ЖК-дисплеев. Прообраз автопилота был представлен в 1912 году: в самолете авиаконструктора Лоуренса Сперри гироскоп с помощью гидравлических поршней подавал команды на руль направления, а высотометр – на руль высоты. Систему в шутку прозвали «Джорджем» – постепенно это прозвище закрепилось за любым бортовым компьютером. Уже в 1947-м военный самолет США Douglas C-54 Skymaster прошел в автоматическом режиме весь полет – от старта до посадки. В нашей стране первым самолетом-беспилотником был разведывательный Ту-123 (1961 год).

Сейчас автопилоту работать еще проще: гражданские воздушные коридоры размечены на земле радиомаяками, вдоль них стоят диспетчерские станции, а взлетно-посадочные полосы оснащены системой ILS, позволяющей сажать самолет «по приборам», без визуального контроля.

Тем не менее весь полет компьютеру не отдают. «Принято, что экипаж возвращает себе управление при посадке, а также вручную выполняет наземное руление, – говорит исполнительный директор агентства «Авиапорт» Олег Пантелеев. – А вот следование по маршруту доверяют бортовой системе. Экипаж вводит координаты, через которые нужно пройти, высоту, которую нужно занять, и дальше может просто наблюдать».

Фактически пилот превратился в оператора информационной системы, замечает Роман Гусаров: «Авиакомпании уже сталкиваются с тем, что пилоты в полете бездельничают, скучают и просто спят, не отвечая на вызовы с земли. В итоге они теряют навыки пилотирования. Сегодня авиакомпаниям рекомендовано хотя бы 30% рейса проходить в ручном режиме, чтобы экипаж поддерживал квалификацию». Хотя необходимости в этом нет – автоматика все равно надежнее человека, признает Гусаров: «Человеку свойственно ошибаться, у него может быть плохое самочувствие, настроение. В последние 10–15 лет преимущество цифровых систем стало очевидным».

По данным Международной ассоциации воздушного транспорта, на заре гражданской авиации (1903 год) 80% катастроф происходило по вине техники и 20% – по вине человека. Спустя век соотношение изменилось: человеческий фактор повинен в 80% крушений самолетов.

В этом контексте часто вспоминают трагедию 2015 года, когда пилот Germanwings Андреас Любиц умышленно направил в землю самолет со 150 пассажирами на борту. Но есть и более тонкие случаи. Так, по словам Гусарова, мозг иногда обманывает пилотов. Дело в том, что человек ориентируется на силу притяжения Земли, но в воздухе перегрузка может идти под другим углом.

«Отсюда известная проблема – потеря пространственной ориентации, – объясняет эксперт. – Зато бортовая система точно знает, где что находится. Разработчики рекомендуют доверять ее показаниям, если пилот сомневается в своих ощущениях. В идеале компьютер вообще не допустит попадания самолета в критические режимы полета. Если пилот захочет сделать «бочку», система заблокирует его действия».

Второго пилота сократят

По мнению Олега Пантелеева, расширение функционала бортовых систем продолжится. «Будут созданы новые, более точные интерфейсы «человек–машина», – прогнозирует он. – В итоге мы придем к одночленному экипажу, когда управляет автопилот, а человек лишь контролирует его».

Второй пилот скоро будет упразднен, соглашается Гусаров. «Сейчас у самолета фактически три пилота: один цифровой и два реальных. Это избыточно, – подчеркивает собеседник. – Более того, некоторые катастрофы случаются только потому, что два пилота не могут договориться между собой или пытаются одновременно управлять воздушным судном. Это надо исключить».

Но что делать, если единственный оставшийся пилот утратит дееспособность в полете? По словам Пантелеева, возможен вариант с «полуторачленным» экипажем: командира будет страховать старший бортпроводник, который предварительно получит навыки пилотирования. В критический момент он сможет считать показатели приборов и ввести в систему данные для автоматической посадки. Самое главное, отмечают собеседники «Профиля», что разрабатывать новые самолеты не нужно: для выполнения рейсов с одним пилотом подойдет существующий парк моделей.

О том, какой апгрейд им потребуется, можно судить из тендера Минпромторга России, размещенного 9 августа в системе госзакупок. Ведомство заказало разработку «виртуального второго пилота» до конца 2024 года за 2,9 млрд рублей. По версии госзаказчика, для перехода к одночленному экипажу нужно модернизировать кабину путем «эргономической перекомпоновки с использованием визуальных, тактильных и звуковых человеко-машинных интерфейсов».

«На выполнение заказа дается всего два года. Это говорит о том, что каких-либо технологических барьеров в этой задаче нет, – комментирует Гусаров. – Нужно лишь немного обновить ПО и разработать логику совместной работы: в каких случаях приоритет у электроники, а в каких у человека».

Олег Пантелеев считает тендер Минпромторга своевременным. По его словам, сейчас у отечественной авиаотрасли много насущных проблем: обслуживание иностранных судов, поиск запчастей. «Но нашим отраслевым институтам все равно нужно двигаться вперед, создавать научный задел для будущих поколений техники. Ни при каких обстоятельствах нельзя отказываться от научно-исследовательских работ», – убежден эксперт.

Кстати, похожий проект есть у НАСА. С 2007 года агентство разрабатывало концепцию Single-Pilot Operations, сделав ставку на помощь единственному пилоту с земли. Предполагается, что авиадиспетчеры возьмут на себя роль ассистента командира корабля.

«Так называемый внешний пилот – уже сложившаяся профессия в авиации, – говорит Пантелеев. – Вообще, когда говорят о беспилотных летательных аппаратах, подразумевается, что они все-таки управляются, но с земли». Это вопрос конкретных сценариев: когда внешний пилот руководит полетом в режиме реального времени, а когда лишь наблюдает, как аппарат выполняет свою программу, уточняет он.

Какая технология запустит революцию

Наземный беспилотный транспорт стал возможен благодаря искусственному интеллекту (ИИ). Только самообучаемые нейросети могут вести автомобиль по трассе общего пользования, где набор дорожных ситуаций неисчерпаем и все реакции на них нельзя запрограммировать.

В воздухе проще: здесь нет такого количества препятствий на пути, а возможности для маневра шире (не только влево-вправо, но и вверх-вниз). Тем не менее, чтобы полноценно заменить пилотов, нужно научить самолет «видеть» – распознавать окружающие предметы.

Разработки в этой области есть. В 2013 году в рамках проекта Astraea (Великобритания) беспилотный 19-местный бизнес-джет пролетел 800 км, ориентируясь на показания HD-камер. Они сканировали атмосферу, чтобы самолет мог обходить зоны турбулентности. Выявились несовершенства системы: например, она не могла отличить воздушный шар от облака. Работа над системой продолжается в британской компании BAE Systems.

С тех пор появилось несколько новых инициатив. В США компания Aurora Flight Sciences разработала двухместный самолет Centaur, которым можно управлять как из кабины, так и с земли. Еще один беспилотный джет создает компания Merlin Labs: за последний год она получила $130 млн инвестиций и сертифицировала в Новой Зеландии систему автоматического взлета и посадки. В Японии над созданием дистанционно управляемых самолетов работают авиакомпания Japan Airlines и телеком-гигант KDDI.

Не остались в стороне и два гиганта авиаотрасли. Boeing еще в 2017 году сообщил, что «основные составные элементы» беспилотных лайнеров у него имеются. Airbus в 2019-м отчитался об успешных тестах беспилотной версии A350 и лоббировал идею автоматизированной авиации на Парижском авиасалоне. «В технологическом плане мы не видим препятствий», – подчеркнул коммерческий директор концерна Кристиан Шерер. Известно, что для беспилотной посадки Airbus использует именно компьютерное зрение, а не систему ILS.

Зачем авиарынку эксперименты

По оценке Bureau of Labor Statistics, средняя зарплата пилота в США – $160 тыс. в год. В структуре расходов авиакомпаний крупнейшей статьей является именно оплата труда (32,3%), а не топливо (17,7%) или лизинг судов (11,7%; данные Airlines for America). При этом в течение следующих 20 лет мировой авиации потребуется 800 тыс. новых пилотов, подсчитал Boeing. Если вовремя их не подготовить, авиарынку грозит кризис.

«Каждые 20–25 лет объемы пассажирских авиаперевозок удваиваются, и уже сегодня на рынке остро ощущается дефицит пилотов, – соглашается Роман Гусаров. – В итоге за штурвалом оказываются все менее опытные пилоты. Выпускники летных училищ просто не успевают пройти все этапы подготовки».

Согласно отчету аналитиков банка UBS, если все самолеты станут беспилотными, мировая авиация сможет экономить $35 млрд в год. Если же останется только один пилот, экономия составит $15 млрд. В 2017-м в UBS спрогнозировали, что беспилотные джеты появятся в 2025 году. А с одночленным экипажем самолеты начнут летать уже в 2022-м.

Очевидно, этот прогноз устарел. В 2020-м началась пандемия COVID-19, больно ударившая по авиарынку (в том году его убытки составили $168 млрд, подсчитали в McKinsey). Судя по тому, как настойчиво перевозчики пытались срезать зарплату своему летному составу во время простоев, потребность в автоматизации пилотирования лишь усилилась. С другой стороны, многим авиакомпаниям пришлось свернуть долгосрочные инвестиционные проекты, сосредоточившись на выживании.

Что мешает перейти на беспилотники сегодня

Главный риск – примет ли инновации широкая публика. По данным опроса UBS (2017 год), только 17% пассажиров готовы подняться на борт беспилотника. А 54% откажутся, даже если им предложат билет со скидкой.

Любопытно, что рельсовый транспорт без машиниста уже стал обыденностью. А не сегодня-завтра на улицах городов появятся беспилотные автомобили… Но убедит ли это скептиков? Ведь небо – особая епархия: здесь малейшая ошибка чревата летальным исходом. Тем более что устанавливаемое на самолеты ПО отнюдь не безгрешно. В 2015 году надзорные органы США обнаружили, что программный сбой в системе электроснабжения Boeing 787 Dreamliner грозит потерей управления судном. А в мае этого года на Airbus A350 выявили баги в настройках авионики.

Отдельная тема – кибербезопасность. Раньше авиационным террористам требовалось физически проникнуть на рейс и нейтрализовать экипаж. «Умный» же самолет можно захватить дистанционно. В 2017 году команда профессионалов смогла взломать радиоэлектронную систему Boeing 757. В 2019-м была найдена аналогичная уязвимость в Boeing 787 Dreamliner. Оказалось, что можно попасть в командный центр самолета через мультимедийную систему.

Еще больший резонанс в отрасли вызвали два крушения Boeing 737 Max в Эфиопии и Индонезии, жертвами которых стали 350 человек. В ходе расследования выяснилось, что катастрофу спровоцировали неправильные сигналы автоматики. Эти события заставили «акцентировать внимание на необходимости абсолютной, бескомпромиссной безопасности в отрасли», признает Кристиан Шерер из Airbus.

Все это затрудняет правовое признание беспилотных самолетов. Сейчас их использование на коммерческих рейсах невозможно, и без снятия этих ограничений нет смысла говорить о перспективах. «Нормативную базу придется менять не в отдельных государствах, а на международном уровне, – уверен Роман Гусаров. – В части легализации полетов с одним пилотом на это уйдет лет 10. Лично я такой технологии вполне доверяю. А вот полностью беспилотные рейсы жду не раньше середины века».

Где перемены уже начались

Автоматизация гражданской авиации стартует с аппаратов, не предназначенных для перевозки пассажиров, говорится в прогнозе UBS. Собеседники «Профиля» с ним согласны. Без человека на борту уровень ответственности априори ниже, констатирует Олег Пантелеев. «В ряде воздушных работ беспилотники могут заменить специальную авиацию и вертолеты, – считает он. – Это мониторинг наземных объектов, аэрофотосъемка, геологические изыскания, обработка сельскохозяйственных земель. С доставкой грузов сложнее. Ведь они, как правило, доставляются в населенные пункты. То есть аппарат будет летать вблизи людей, что небезопасно».

Впрочем, доставкой дронами уже никого не удивишь: они зарекомендовали себя во время ковидных локдаунов. И это не только стереотипный образ квадрокоптера, несущего «в когтях» коробку с пиццей. На рынок стремятся вполне серьезные аппараты. Так, в Китае уже два года коммерческие рейсы осуществляет беспилотный Feihong 98 – не что иное, как перестроенный и оснащенный автоматикой Y-5 (китайская реплика нашего Ан-2). Его грузоподъемность – полторы тонны, дальность полета – до 1200 км. Еще более внушительные характеристики у других подобных самолетов – китайского АТ200 (1,5 тонны, 2100 км) и американского Natilus (3,5 тонны, 1500 км). Они пока находятся на стадии испытаний.

Существенно изменить положение дел в отрасли может появление нового класса устройств – пассажирских дронов, конвертопланов и мини-вертолетов, объединяемых общим термином eVTOL (electric vertical take-off and landing, вертикальный взлет и посадка на электрической тяге). Проще говоря, воздушных такси. Здесь разработок еще больше. Свои проекты есть у Airbus, Boeing, автомобильных концернов (Volkswagen, Rolls-Royce, Hyundai, Toyota), ИТ-гиганта Uber. Диапазон вместимости создаваемых аппаратов – от 1 до 5 человек, дальность полета – от 16 до 300 км.

Ряд стран одобрили испытания eVTOL-аппаратов, а Китай близок к запуску сервиса коммерческих перевозок: в феврале компания EHang получила необходимые разрешения. Власти Токио недавно анонсировали старт городского аэротакси в 2025 году.