Что нужно знать для управления БПЛА?

Для управления беспилотными летательными аппаратами (БПЛА) нужно обладать рядом знаний и умений, а также соблюдать требования, описанных в профессиональном стандарте специалиста по эксплуатации беспилотных авиационных систем.

Первостепенную важность играют предполетный анализ местности и планирование. Например, при подготовке к полету оператор БПЛА должен учитывать погодные условия, аэронавигационную обстановку, знать, какие птицы обитают в районе рабочей зоны, а также их поведение. Еще важнее думать о безопасности совместного использования воздушного пространства, чтобы БПЛА не столкнулся с вертолетом или самолетом.

Также оператор БПЛА должен уметь собирать аппарат и устанавливать на него дополнительное оборудование, проверять все системы, запускать и сажать БПЛА, управлять полетом, выполнять полет в сложных погодных условиях, а также оформлять полетную и техническую документацию.

Как правило, профессиональный оператор БПЛА не работает в одиночку — в команде обычно 2 члена экипажа. Командир экипажа помимо уже указанных требований также должен информировать органы Единой системы организации воздушного движения о проведении полета и любых изменениях полетного плана, а также взаимодействовать с другими участниками воздушного движения. 

Как научиться управлять БПЛА?

Есть три основных этапа подготовки операторов БПЛА — рассказал сертифицированный инструктор и преподаватель авиационных учебных центров, член-корреспондент Российской инженерной академии Максим Кондратьев:

1. Теоретическая подготовка.
2. Практические занятия в учебном классе.
3. Практические занятия на полигоне.

Теоретическая подготовка операторов БПЛА

Обучение начинается с лекций с опытным преподавателем.

"Сейчас таких преподавателей на всю страну единицы, поэтому широко используются онлайн платформы, которые снимают все ограничения классического обучения. Теоретическое обучение включает изучение таких дисциплин, как практическая аэродинамика, авиационная метеорология и навигация, перечень достаточно большой", — сказал Кондратьев.
Важный раздел теоретической части обучения — изучение специального профессионального программного обеспечения по управлению БПЛА и выполнение целого ряда заданий. Их цель — научить будущих специалистов самостоятельно создавать полетные задания для различных типов беспилотных комплексов. Разбирают реальные задачи, поставленные бизнесом и государством перед профессиональными экипажами. 

Как и пилоты большой авиации, операторы БПЛА проходят обучение авиационным стандартным операционным процедурам (SOP) и управлению ресурсами экипажа (CRM) — методике подготовки в таких областях, где ошибка может привести к катастрофе. Данный раздел полностью повторяет программу подготовки профессиональных пилотов.

В рамках теоретического блока специалисты также изучают тему правового обеспечения полета, знакомясь с нормативными документами для получения разрешения на выполнения полетов и правилами взаимодействия экипажа с авиадиспетчерами.

Завершается первый этап обучения аттестацией в дистанционном формате, на которой необходимо за определенное время ответить на вопросы. Сдавшие тест могут приступать ко второму этапу — практическим занятиям.

Практическая подготовка операторов БПЛА

Студенты во время практической подготовки под руководством инструктора учатся сборке/разборке беспилотных комплексов, наземных станций управления, а также работе с периферийным оборудованием — радиостанциями, анемометрами, портативными метеостанциями, аварийно-поисковыми системами.

В подготовку в классе входит авиатренажерная подготовка членов экипажа, которая позволяет получить навыки выполнения полетов в разных погодных условиях, отработать действия при отказах и особых случаях.

Не менее важным элементом подготовки является обучение эксплуатации опасных элементов беспилотного комплекса, например, аккумуляторных батарей большой емкости.

"Четкое выполнение техники безопасности и стандартных операционных процедур является гарантом сохранения жизни и здоровья экипажа, третьих лиц и исключения ущерба вследствие ошибок", — добавил Кондратьев.

По итогам второго этапа обучаемый получает допуск к выполнению полетов на полигоне.

Учебные полеты дронов на полигоне

При выполнении практических заданий на полигоне будущих операторов БПЛА обучают работе с системой взаимодействия с авиадиспетчерами: они получают разрешение на взлет и докладывают о посадке. После этого начинается предполетная подготовка — брифинг членов экипажа, сборка беспилотных комплексов и проверка всех систем в соответствии с чек-листами.

Выполнение полетов происходит с использованием современных типов БПЛА, в том числе самолетного типа с вертикальным взлетом и посадкой (VTOL).

По итогам обучения выпускники получают удостоверение оператора БПЛА, а также персональную летную книжку для учета освоенных типов БПЛА и летных часов. Такая же летная книжка выдается и пилотам обычной авиации, но с указанием освоенных типов воздушных судов.

"Полноценная подготовка оператора БПЛА невозможна без получения практических устойчивых навыков самостоятельного выполнения полетов. Ограничения на полеты мешают ее проводить во многих регионах. Замена выполнения реальных полетов на симулятор не позволяет подготовить квалифицированного специалиста, это просто недопустимо. Но исключить авиатренажерную подготовку из учебного процесса нельзя. Именно она позволяет получить оператору БПЛА навыки выполнения полетов в сложных метеоусловиях, при отказах и других нештатных ситуациях", — рассказал эксперт.

Он отметил, что данный вид подготовки полностью повторяет подготовку пилотов большой авиации, где их обучают выполнять четкую последовательность действий, например, при отказе двигателя. Данные навыки пилоты получают только на авиатренажере, и, если сталкиваются с таким происшествием в воздухе, у них есть все знания и навыки для избежания катастрофы.

Известные типы БПЛА и для чего их используют?

Существует 4 типа беспилотников:

• Мультироторные (квадрокоптеры, гекса- и октокоптеры)
• Самолетные (беспилотники с неподвижным крылом, требующие наличия полосы для запуска, а зачастую и пусковых установок (катапульт, лееров)
• Вертолетного типа
• Беспилотники самолетного типа с вертикальным взлетом и посадкой VTOL (тейлситтеры и конвертопланы)

Находка для будущего профессионала беспилотной авиации

Мультироторные беспилотники представляют собой платформу с различным числом двигателей и винтов, от которых зависит название их вида. У квадрокоптера — 4 двигателя, у октокоптера, соответственно, 8 двигателей.

Плюсы: вертикальный взлет, зависание в воздухе, возможность перемещения в любую сторону, а также достаточно легкое освоение управления, из-за чего именно этот тип беспилотников можно рекомендовать для новичков для первых шагов в беспилотной авиации.

Это наиболее подходящий тип беспилотников для:

• Съемок на малой площади или в ограниченном пространстве, съемок  небольших статичных объектов
• Задач сельского хозяйства — опрыскивание, мониторинг полей, выявление нарушений
• Охоты и противодействия браконьерам — позволяет добиться лучшего обзора, при этом может зависать в воздухе в случае необходимости для слежки
• Доставки грузов
• Других задач, связанных с зависанием в воздухе

Минусы: меньшая, по сравнению с другими типами БПЛА, грузоподъемность, меньший срок эксплуатации в воздухе и небольшая скорость.  Из-за необходимости стабилизировать положение в воздухе и борьбы гравитацией мультироторные беспилотники, как правило, расходуют куда больше энергии и проходят меньшее расстояние, а также летят на меньшей скорости, чем БПЛА самолетного типа.

По версии Книги рекордов Гиннесса, самым быстрым квадрокоптером в мире считается XLR V3 Red, максимальная скорость которого достигает 360,5 км/ч, благодаря чему дрон вполне может соревноваться с болидами Формулы-1, и даже побеждать их, как это произошло уже с другим квадрокоптером во время гонки по прямой с шотландским гонщиком "F-1" Дэвидом Култхардом.

Существуют как профессиональные квадрокоптеры, предназначенные для патрулирования, опрыскивания полей или аэрофотосъемки, так и модели для любительской съемки или гонок. Цены на наиболее распространенные мультироторные беспилотники в России варьируются от 2 тыс. до 1,5 млн рублей.

Беспилотные потомки вертолетов

Беспилотники вертолетного типа конструктивно схожи с настоящими вертолетами, а некоторые из них и вовсе создаются на базе уже существующих воздушных суден.

Плюсы в сравнении с мультироторными БПЛА: дольше период полета, стабильнее в воздухе, а также большая грузоподъемность.

Их используют для:

• геодезических работ
• спасательных операций (поисковые работы, противопожарные мероприятия)
• доставки грузов
• мониторинга

Минусы в сравнении с мультироторными беспилотниками:  более сложная конструкция, более трудное освоение управления аппаратом, высокая стоимость, а также риск нанести смертельную травму человеку за счет более крупных лопастей винта. Все эти факторы делают беспилотники вертолетного типа менее привлекательными для новичков в сфере беспилотной авиации.

Высокоскоростные беспилотники

БПЛА самолетного типа, в свою очередь, требуют от пользователя большей подготовки, чем при использовании мультироторных БПЛА. Один только запуск в воздух этого типа дронов требует определенных навыков, которые можно получить при профессиональном обучении операторов БПЛА.

Обычно их запускают либо при помощи пусковых установок, либо с руки, из-за чего пусковая площадка для самолетного дрона должна иметь достаточное расстояние для его выхода на рабочую высоту, а также для посадки — в зависимости от того, каким образом дрон приземляется — своим ходом или же при помощи парашюта. Нередко для посадки таких беспилотников используют сеть.

Плюсы: отличаются от других типов БПЛА высокой грузоподъемностью, длительным временем полета, а также высокой скоростью. Рекордсмена по скорости среди данного типа беспилотников выявить невозможно, так как наиболее высокие скорости показывают экспериментальные модели. Однако даже печально известный, серийный американский беспилотник MQ-9 Reaper способен развивать скорость до 400 км/ч, что уже превышает результат рекордсмена среди мультироторных БПЛА.

Самолетные беспилотники подходят для:

• Аэрофотосъемки на большой площади с использованием фотокамер различных диапазонов (видимый и мультиспектральный)
• Патрулирования протяженных объектов
• Длительного видеомониторинга (в видимом и инфракрасном спектре)
• Доставки грузов на дальнем расстоянии

Универсальные беспилотные аппараты

Беспилотники самолетного типа с вертикальным взлетом и посадкой можно поделить на тейлситтеры и конвертопланы.

• Тейлситтеры — это беспилотники, которые после вертикального взлета меняют свое положение в воздухе на горизонтальное и продолжают полет в качестве дрона самолетного типа, а затем снова принимают вертикальное положение при посадке или другой необходимости.
• Конвертопланы — это беспилотники, способные менять положение роторных двигателей после вертикального взлета, и пользоваться преимуществами как мультироторных, так и беспилотников самолетного типа в полете.

Плюсы: вертикальный взлет и посадка.

Такие БПЛА все чаще замещают самолетные типы беспилотников с катапультным стартом и парашютной посадкой из-за их большой аварийности при старте и посадке и чувствительности к ударам.  

"Беспилотный комплекс несет по ветру на парашюте с высоты 70 метров, и он может повиснуть на дереве, упасть в водоем или на жилую застройку. Нужно очень внимательно выбирать зону посадки, а это ограничивает возможности. Использование технологии VTOL (вертикальный взлет и посадка) полностью исключает все эти факторы", — подчеркнул Кондратьев.

Минусы: не подходит для выполнения специфических задач в ограниченном пространстве. От квадрокоптеров гибридные беспилотники отличаются более сложной конструкцией, трудностью в освоении и высокой стоимостью, а от БПЛА самолетного типа — большей энергозатратностью, меньшей скоростью и меньшей продолжительностью полета.

Рабочие будни оператора БПЛА

Наиболее востребованные профессии в сфере беспилотной авиации на данный момент это:

• Оператор БПЛА с максимальной взлетной массой 30 кг и менее
• Внешний пилот (максимальная взлетная масса беспилотника — более 30 кг)
• Аналитик данных полученных с использованием БПЛА
• Инструктор по подготовке операторов БПЛА
• Специалист по защите критически важных объектов от атак БПЛА.

Как подчеркивает Кондратьев, больше всего сейчас востребованы инструкторы по подготовке операторов БПЛА и специалисты по защите критически важных объектов от атак БПЛА.

Преимущества и недостатки работы специалистом в сфере беспилотной авиации

Беспилотники все чаще используют вместо авиации из-за меньшей стоимости, большей безопасности и более высокой скорости выполнения работ. Кроме того, пока в отрасли не хватает кадров, поэтому конкуренция не высока.

"Подготовка высококвалифицированных операторов БПЛА занимает от 1 до 3 месяцев, а пилотов — минимум 5 лет. Беспилотные комплексы гораздо дешевле в приобретении и эксплуатации, а многие задачи решают эффективнее", — пояснил Кондратьев.

Санкции, по его словам, также помогают развивать беспилотную авиацию в стране.

Однако минусы тоже есть.

"Работа оператора БПЛА имеет, в основном, разъездной характер и связана с большим количеством командировок. Для кого-то это, возможно, недостаток", — рассказал эксперт.

Он утонил, что выпускники-инструкторы могут претендовать на зарплату от 150 тыс. рублей в месяц.

БПЛА начали использовать в отраслях, где ранее не применялись, например в строительстве. С 1 января 2024 года запущен национальный проект "Беспилотные авиационные системы", определяющий стратегию развития беспилотной авиации в РФ до 2030 года, на его реализацию предусмотрено федеральное финансирование в размере 696 млрд рублей.

Безопасность — превыше всего, даже авиации

Безопасное использование беспилотных авиационных систем достигается одновременным выполнением целого комплекса требований:

• Квалифицированный персонал, прошедший реальную подготовку в специализированном учебном центре и имеющий удостоверение оператора БПЛА.
• Технически исправное оборудование, прошедшее все необходимое регламентное обслуживание.
• Наличие правильной эксплуатационной документации, а именно Стандартных Операционных Процедур (SOP). Это набор пошаговых инструкций, для однотипного выполнения последовательности требуемых действий. Обеспечивает точные и своевременные действия экипажа. Все как у пилотов большой авиации.
• Разрешение на использование воздушного пространства, полученное в соответствии с требованиями законодательства, выполнение требований по ведению оперативной работы с авиадиспетчерами.

В программе подготовки операторов БПЛА уделяется особенное внимание законному использованию воздушного пространства. При этом в законодательство постоянно вносятся изменения, и последнее обновление вступило в силу 1 марта 2024 года.

"Использовать воздушное пространство необходимо только в соответствии с требованиями закона, получать разрешение необходимо на каждый полет, иначе это чревато катастрофой и реальной гибелью людей. Скорость полета беспилотного комплекса самолетного типа порядка 80 км/час, высоты полета совпадают с высотами, которые использует малая авиация. Крейсерская скорость вертолета Robinson R44 — 200 км/час, и при любом сценарии столкновения погибнут все находящиеся на борту, а это 4 человека. Помимо гибели пилота и пассажиров, это приведет в уголовной ответственности членов экипажа беспилотного воздушного судна", — пояснил Кондратьев.

Он также подчеркнул, что для удобства представления плана полета в государственную корпорацию по организации воздушного движения в России используют специальные интернет-сервисы и мобильное приложение.

Специалист по защите от БПЛА как востребованная профессия

Специалисты по защите объектов от угроз, связанных с применением БПЛА, станут востребованнее: с 1 июля 2024 года вводится уголовная ответственность за нарушения требований к антитеррористической защищенности объектов от угроз, связанных с применением БПЛА.

Угрозы для гражданских объектов, связанные с применением беспилотников: 

• Террористические акты, саботаж, диверсия.
• Шпионаж, промышленный шпионаж.
• Перемещение грузов за охраняемый периметр.
• Угроза поражения людей опасными веществами.
• Возникновения паники и давки, попытки срыва массовых и других мероприятий.
• Нарушение работы аэропортов и создание помех воздушному движению.

"Защита гражданских объектов — это серьезная техническая задача и наша страна имеет самые большие в мире компетенции и самые передовые технологии. Оборудование и программное обеспечение, разработанное у нас, востребовано и в других странах", — заявил Кондратьев.

Он отметил, что для обнаружения и классификации используется большой ряд различных технологий: радиочастотное и радиолокационное обнаружение, комплексы оптического обнаружения и сопровождения.

Для подавления используются средства радиоэлектронной борьбы — подавляется спутниковая навигация и радиоканалы управления.

"Нет готового "коробочного" решения, которое можно купить и самостоятельно установить на крыше объекта, как Wi-Fi роутер. Обеспечение безопасности гражданского объекта — это целый комплекс мероприятий по разработке модели угроз и тактики защиты конкретного объекта, выбор необходимого набора оборудования и программного обеспечения, его правильная установка и настройка, обучение персонала, который будет его эксплуатировать", — добавил эксперт.

Ответственный подход к защите от БПЛА

Обучение необходимо проводить с использованием технологии Crew Resource Management (Управление ресурсами персонала) — методике обучения в таких сферах деятельности, в которых человеческая ошибка может привести к катастрофе.

"Важно понимать, что средства подавления нарушают работу мобильной и радиосвязи, Wi-Fi сетей, аварийных и экстренных служб, медицинского оборудования. Поэтому существуют специальные методики исключения и минимизации этого вреда. Помимо этого, электромагнитные поля сверхвысокой частоты и большой мощности, используемые для подавления беспилотников, очень вредны для здоровья человека, это тоже надо учитывать. Приведу самый простой пример. Даже противодронное ружье может быть опасно, если используется не обученным специалистом с нарушением требований по его эксплуатации", — пояснил Кондратьев.

Он также подчеркнул, что установку систем защиты должны производить компетентные и опытные специалисты.

Беспилотный апокалипсис

В фильме "Терминатор 3: Восстание машин" был изображен один из апокалиптических сценариев, при котором искусственный интеллект захватил контроль над боевыми дронами и ядерными пусковыми установками, после чего практически истребил человечество. Насколько подобный исход событий возможен в нашей реальности?

По словам Максима Кондратьева, человечеству не грозит истребление от внедрения искусственного интеллекта в сферу беспилотной авиации.

"Нейросети позволяют лишь принять быстрое решение по поиску самого оптимального варианта действий на базе имеющегося опыта для аналогичных задач в прошлом. Они смогут принимать решения о построении оптимального маршрута полета, помогать распознавать видеоряд для быстрого поиска необходимого объекта и многое другое", — рассказал он.

В то же время, эксперт не исключил, что установленные на военную технику нейросети смогут принимать решения о поражении противника.

"Да, возможно, нейросеть в военной технике будет принимать решение на поражение. Но это поражение будет локальное, без претензий на мировое господство и истребление человечества. Как и раньше, основную угрозу несут люди и их решения, а не нейросети", — заключил эксперт.