Беспилотный самолёт для авиахимработ

Идея сделать такой самолёт у меня появилась уже давненько (лет восемь назад), когда в разговорах с друзьями зашла тема о том, как помочь селянам в их трудах на полях страны, ну и приложить свои руки им в помощь. В авиации я давно: в 1974 году закончил Таганрогский авиатехникум по специальности "самолётостроение", в 1978 году - Балашовское ВВАУЛ. По окончании училища летал на Ил-76. Закончил службу в ВВС (тогда ВКС ещё не было) в 2001 году. Балдея на пенсии по выслуге лет, я пришёл к мысли сделать что-то подобное тем машинам малой авиации, которые уже есть и коих не счесть. Но что-то все время мешало: то не устраивали их характеристики по нагрузке, то в компоновке было что-то не так ... Долго обдумывал "как скрестить ужа и ежа". Пришел к той компоновке, которая описана ниже.

Помогла в этом и беседа с теми селянами, которые уже участвовали в авиахимработах. Они сказали, что нынешние "чайники для сельхозработ" им не в радость – полезной нагрузки мало. Им бы возродить самолёт Ан-2 с его бешеной работоспособностью и возможностями по внесению подкормки посевам (а там расходы удобрений по 100-200 л/га - не чета УМО (ультрамалые объемы), которое реализуют "чайники" с их 20-50 л/га). Мои знания самолёта и основ его постройки привели меня к решению, которое вылилось во внешний вид моего летательного аппарата. Пришлось использовать, если можно сказать, не самый популярный ныне подход к конструкции. Классика уже исчерпала свои возможности в этой теме. Дальше - только вариации с отличием в 5-10% друг от друга.

Почему исчез с полей самолёт Ан-2? Все очень прозаично. Во-первых, он жрал дорогущий авиационный бензин, который было не достать в лихие 90-е. А во-вторых, ресурс: ничто не вечно. В моем предложении – автомобильные движки (авиаконверсия) на автомобильном бензине. Такие движки, например, Toyota уже делали в Иркутске.

Летательный аппарат представляет собой беспилотный комплекс, способный выполнять авиахимработы с такой же производительностью, что и самолёт Ан-2, но с большей рентабельностью.

Конструктивно беспилотник выполнен по аэродинамической схеме «летающее крыло» с четырьмя двигателями, концевыми элеронами, трехстоечным неубираемым в полете шасси с управляемым носовым колесом.

Размах крыла, рабочая скорость и вес полезной нагрузки выбраны из расчета обеспечения заданной дневной производительности аппарата, близкой к производительности самолёта Ан-2 на сельхозработах (до 360 га/день – при подкормке). Значения остальных параметров получены из результатов эскизного проектирования.

Нет ничего на свете, что не имело бы недостатков. Для меня важно было сделать авиахимработы более безопасными для людей и более эффективными - для пользы дела.

Беспилотный летательный аппарат создавался с учетом имеющейся материально-технической базы нынешних сельских хозяйств и их финансовых возможностей.

Исходя из этого, в конструкции максимально использованы материалы, узлы и агрегаты автомобильной техники, а также химаппаратура, применявшаяся на самолёте Ан-2.

Хоть сейчас очень и модно создавать композитные узлы и обшивку, я рассчитываю использовать листы дюралюминия Д16АТ, который в достатке можно найти на любом авиапредприятии или по предложениям в интернете. Ремонт такой обшивки не требует особых условий работы как композиты, и поддается любому умелому слесарю.

Двигатели – это самая большая проблема современной легкой авиации. Их просто нет. Поэтому рассматривается применение автомобильных двигателей фирмы Toyota, зарекомендовавших себя как надежные и неприхотливые. Авиаконверсию этих двигателей уже делают в Иркутске для охотничьих лодок типа «Пиранья». Двигатели имеют ресурс более 250 000 км пробега (в пересчете на наши потребности это составляет около двух лет эксплуатации). Они надежны, и легко форсируются без снижения ресурса. Сами двигатели и их запчасти не дефицитны и недороги, их обслуживание не требует высокой квалификации обслуживающего персонала. К тому же, двигатели используют автобензин марок АИ-95 или АИ-98, которые недефицитны в сельской местности в разгар летней страды (в отличие от керосина, который полностью «выгребает» Аэрофлот для своих самолётов). Расход бензина составляет 40-60 л/час на 4 двигателя (эквивалентно 6-8л/100 км для автомобиля). Выбор двигателя не окончательный, возможны варианты.

Шасси беспилотника сделаны на основе амортизаторов от УАЗ-469 «Iron Man». Колеса – от самолёта Ан-2, полубаллонного типа, имеющие высокую проходимость по нетвердым грунтам (это особенно важно для периода весенних сельхозработ со слабоподготовленных посадочных площадок, в которые обратилось подавляющее большинство некогда хороших сельских аэродромов для Ан-2).

– почти без переделок от самолёта Ан-2. Запасы этого оборудования для авиахимработ и наземной инфраструктуры к нему на селе ещё очень большие. Оборудование показало свою эффективность, и потому я не вижу необходимости «изобретать велосипед». С небольшими доработками по установке на новый самолёт его можно успешно применять и сегодня. Для размещения хим аппаратуры на беспилотном летательном аппарате есть много места в обтекателях шасси и в центроплане. Грузоподъемность беспилотника – больше чем у самолёта Ан-2 (1700 кг против 1200 кг), а производительность по нашим расчетам – не хуже, чем Ан-2. К тому же, эта аппаратура позволяет использовать машину не только по клопу-черепашке, как это делает подавляющее большинство современных самолётов для сельского хозяйства, а значительно шире – для подкормки посевов (кроме Ан-2 никто это не делает), для борьбы с вредителями (нынешние самолёты только это и предлагают), для десекации (отсечки) листьев на стеблях подсолнечника перед сбором урожая (кое-кто это ещё делает).

Управление беспилотником сделано на базе обычного пульта управления авиамоделью, но с высокой степенью автоматизации процесса. На самолёте будет установлена аппаратура управления не только через GPS-GLONASS спутники, но система FPV (т.е. как бы из кабины аппарата). Это позволит оперативно вмешиваться в управление аппаратом автоматикой и реагировать на любые нештатные ситуации, возникающие в полете по маршруту (обход столбов, ЛЭП, одиночных деревьев, машин, не нанесенных на полетную карту, и т.п.). Все это позволит существенно повысить безопасность применения беспилотного летательного аппарата на сельхозработах.

В качестве пульта управления заложено использование авиамодельного автопилота типа ArduPilot v.2.6 на базе процессора Arduino ATMega2560 или более нового и совершенного. Подобное оснащение обеспечивает в полном объеме сопряжение и использование всего бортового оборудования в автоматизированном режиме при выполнении полета.

Помимо работ типичных для самолётов в сельском хозяйстве, беспилотник может выполнять и все другие функции, свойственные больше «чистым» беспилотникам: наблюдение за территорией, обнаружение заданных объектов или явлений, ретрансляция сигналов управления наземных средств связи … И решать массу других задач. Только нужно установить на нем соответствующую аппаратуру. Грузоподъемности у него для этого – хоть отбавляй!

Сколько будет стоить беспилотный летательный аппарат при покупке, и как дорого будет его эксплуатировать? По предварительным оценкам себестоимость, этого летательного аппарата не должна превышать стоимость хорошего автомобиля. Оценки сходятся на цифре 1-1,5 млн. рублей. Годовые расходы на его эксплуатацию оценочно составят около 100 тыс. рублей (без расходов на топливо).

Много это или мало? Сравним. Наиболее популярный среди летчиков сельскохозяйственной авиации самолёт – СП-30, в комплектации 2006-2010 годов – стоил его владельцам как раз около 1,5 млн.рублей. За счет использования самолёта по назначению – авиахимработы, – а также для «покатушек» (прогулочных и развлекательных полетов), хозяева окупали свои приобретения за пару сезонов. Владельцы земельных угодий платили им за работу, за эксплуатацию авиатехники (стоимость обслуживания и ремонта), а так же «командировочные», и, разумеется, за бензин. А работали эти летчики на одном поле, как правило, раз в сезон.

А как долго может служить мой беспилотный летательный аппарат? При правильной эксплуатации ресурс его должен составить как минимум пять лет. Выходит, что за те деньги, которые землевладелец отдаёт пилоту сельскохозяйственной авиации за работу в одном сезоне, он может купить один такой аппарат и уже не зависеть от «графика работ» пилотов, и самостоятельно решать вопросы химобработки полей в нужные для него сроки. Я уверен, что в сельском хозяйстве легко найти куда потратить сэкономленные деньги!

Для проекта уже готовы демонстрационная модель и эскизный проект (этот эскизный проект определяет всю дальнейшую работу над самолётом). Сейчас я двигаюсь к изготовлению динамически подобной модели (планирую к лету 2021 года), которая покажет лётные возможности реального самолёта (в масштабном пересчете).

Для начала производства летательного аппарата нужен рабочий конструкторский проект, где будут сделаны чертежи, по которым будут делаться все детали и сборка. Но это – колоссальный объем работы, а я пока занят проектом в одиночку. Так можно на это всю жизнь положить, и ... опоздать с реализацией. Много нынешних самодельщиков самолётов обходятся без чертежей, т.е. с минимальным их набором. Но это – производство единичных летающих моделей. Если ставить их "на поток" – то без чертежей никак!

Мне в одиночку не сдюжить производство этого беспилотного самолёта: нет производственной базы во всех смыслах. И мне одному он – как попу гармошка. У меня нет ни колхозных угодий, ни самолётостроительного завода ... Нужна помощь практикующего конструктора для проектирования деталей аппарата. Были попытки организовать сотрудничество с КБ местного авиазавода, но перед КБ сейчас другие задачи, и моё предложение их не заинтересовало от слова совсем. Сделать облет модели и оценку результатов полетов – мне по силам.

В сотрудничестве хотелось бы довести летательный аппарат "до неба", или, как ещё говорят, "поставить на крыло". Поконкретнее: нужна производственная база для "материализации" проекта. Это сразу укажет и технологию работ, и масштаб, и стоимость работ. В проекте рассматривались максимально уже готовые узлы и агрегаты из автопрома для облегчения эксплуатации беспилотного летательного аппарата. Авиационных материалов - минимум. Химаппаратура и наземная инфраструктура - имеющаяся от самолёта Ан-2 с минимальными переделками, и новая аппаратура, доработанная для установки на летательный аппарат.

Маркетинговые вопросы не прорабатывались. Но по отдельным прикидкам (см. количество самолётов на авиахимработах), речь может идти о производстве до ста машин. Для большего количества потребуется сертификация, а это - и время, и куча денег, которая непременно скажется на стоимости машины.

Летательный аппарат может масштабироваться и быть не обязательно тех размеров, которые сейчас обозначены. Есть возможности и по его модернизации в сторону увеличения размерностей (но не более,чем в полтора раза - закон "квадрата-куба" неумолим). А можно сделать и меньше, т.е. не километровые поля обрабатывать, а более скромные (но, огороды - навряд ли). Соответственно, и эксплуатационные расходы будут меньше. В любом случае, маркетологи скажут свое окончательное слово. Значения, которые указаны сейчас выбраны исходя из задач, которые ставились для самолёта Ан-2.

Я регулярно посещаю выставки в ЮФО, общаюсь и с коллегами по цеху, и с потенциальными покупателями. Самолёт всем нравится, но дальше слов не идёт. Решение смелое, но и характеристики – прорывные! У моих "коллег по цеху" возможность реализации сомнения не вызывает, хоть и возникают от случая к случаю жаркие споры о целесообразности нового взамен хорошо знакомого старого. Селянам идея тоже нравится, но они не чертежи хотят покупать...

Этот сайт возник в попытке вывести проект беспилотного самолёта за рамки моего круга общения, и найти людей, готовых к сотрудничеству, заинтересованных подобного летательного аппарата. Буду рад любым вопросам и предложениям!