Студенты института № 1 «Авиационная техника» МАИ Георгий Брезгин и Павел Андреев работают над уникальным беспилотным самолётом для сельскохозяйственных нужд, по ряду характеристик не имеющим аналогов в мире. Основное назначение самолёта — распыление химикатов над посевами для борьбы с сорняками и вредителями. По мнению авторов, новый беспилотник сможет занять пустующую нишу между квадрокоптерами и сверхлёгкими пилотируемыми самолётами благодаря важным преимуществам.
Идея проекта
Идея создать беспилотный самолёт возникла у Георгия Брезгина ещё до поступления в МАИ. «Темой беспилотников я увлёкся в средних классах. В 10 классе появилось желание создать что-то действительно уникальное, но так как уже тогда рынок был перенасыщен квадрокоптерами, умеющими лишь летать с камерой, не было никакой нужды разрабатывать ещё один. С другой стороны, проводя много времени в сельской местности, я видел острую нехватку аппаратов для улучшения качества урожая. Именно поэтому я и выбрал нишу беспилотных летательных аппаратов для авиационных химических работ».
Изначально самолёт был задуман как средство для орошения небольших земельных участков, однако вскоре Георгий отказался от этой идеи из-за низкой эффективности такого аппарата. Так появилась цель создать самолёт для ультрамалообъёмного внесения химикатов.
Работа над аппаратом
Первый вариант самолёта имел бак для химикатов ёмкостью 20 литров. После поступления в МАИ и знакомства с Павлом Андреевым Георгий переосмыслил проект. Павел оптимизировал конструкцию аппарата в программе КОМПАС-3D. Вместимость бака была увеличена до 70 литров. Кроме того, Павел разработал специальную систему для микрокапельного опрыскивания.
В настоящий момент ребята продолжают заниматься проектированием конструкции второй версии самолёта. Параллельно в мастерской Георгия ведётся изготовление первой версии для проведения лётных испытаний и внесения поправок во второй вариант. К настоящему времени из древесины изготовлены фюзеляж, хвостовое оперение, частично — крыло.
«На данный момент проделан анализ рынка сельскохозяйственной авиации и беспилотных летательных аппаратов и построена 3D-модель второй версии будущего самолёта, - говорит Павел. - Её мы используем для более точной компоновки агрегатов, а также при уточнении геометрической информации для аэродинамических расчётов. Также визуализация нашей разработки и вносимых изменений позволяет избежать многих проблем на этапе проектирования планера второй версии самолёта».
Преимущества беспилотного самолёта
Беспилотник сможет обрабатывать участки поля в полностью автономном режиме в соответствии с программой, загружаемой в полётный контроллер. Взлёт и посадка будут осуществляться автоматически на заранее подготовленный участок. Также оператор сможет осуществлять управление самолётом по протоколу Fly-by-Wire, то есть его действия будут ограничены в рамках допустимых значений по каналам крена и тангажа. При этом по некоторым характеристикам разработка превосходит существующие аппараты, способные выполнять те же задачи.
«Все аппараты, выполняющие авиахимические работы, можно поделить на три группы, — объясняет Георгий. — Это коптеры, сверхлёгкая авиация и «тяжёлая» авиация, например Ан-2 и Air Tractor. Коптеры зарекомендовали себя как безотказные и простые в управлении машины, но они существенно ограничены в массе полезной нагрузки и полётном времени - объём бака для химикатов составляет всего 20–40 литров, а время полёта коптеров 15 минут с полной загрузкой. Но, несмотря на недостатки коптеров, их распылительные системы обладают самым малым размером капли среди всех аппаратов - 0,1 микрон, поэтому дроны успешно выполняют задачи ультрамалообъёмного опрыскивания. При таком малом размере капли во время пролёта коптера над растениями создаётся мелкодисперсное облако, которое длительное время «висит» в воздухе, обволакивая листья. У сверхлёгких самолётов размер капли больше, как минимум, в 100 раз — от 10 до 60 микрон».
Летательный аппарат студентов занимает нишу между коптерами и сверхлёгкой авиацией. Размер капли у него больше, чем у коптеров, в 10–15 раз, однако он выигрывает в скорости обработки и объёме бака. Таким образом, разработка сопоставима по характеристикам со сверхлёгкими самолётами, но в то же время не нуждается в пилоте.
«Мы предлагаем рынку совершенно новое решение, - продолжает Георгий. - Агрохолдингу больше не нужно нанимать квалифицированных пилотов и обслуживать дорогостоящие сверхлёгкие самолеты. С поставленной задачей отлично справится неприхотливый и дешёвый в обслуживании беспилотный самолёт».
На самолёте будет применена задняя центровка, которая существенно улучшит его скоростные характеристики. При такой схеме центр тяжести находится за центром давления, а горизонтальное оперение участвует в создании подъёмной силы.
Использование разработки актуально на полях малых размеров - не более 200 гектаров. Норма внесения химикатов для рентабельной работы самолёта составляет 3–5 л/га, что соответствует применению пестицидов, гербицидов, инсектицидов или десикантов.
