Чи змінять літаки без пілотів повітряний простір?

• Опубліковано

Над полем люцерни в долині Сан-Хоакін, штат Каліфорнія, невеликий літак для обприскування сільськогосподарських культур летить лякаюче низько над землею. Однак ризику для людей майже немає, оскільки літак безпілотний.

«Ми можемо летіти нижче, ніж пілот-людина», — каже Расс Маротцке, поки літак ковзає над посівами.

Політ нижче означає менше розсіювання розчину, а отже, потрібно менше хімікатів, ніж при традиційному пілотованому обприскуванні, каже він.

Безпілотний літак належить Pyka, де Маротцке працює інженером-випробувачем польотів.

Компанія, розташована в переобладнаному ангарі часів Другої світової війни з видом на затоку Сан-Франциско, створює самолітаючі літаки без кабін, призначені для обприскування посівів або доставки вантажів.

Вона входить до невеликої групи компаній, які змагаються за введення в комерційну експлуатацію автономних літаків з фіксованим крилом.

Міські повітряні таксі, так звані літаки з електричним вертикальним зльотом і посадкою (eVTOL), привернули значну частину уваги до автономної авіації.

Але також триває тихіша гонка за розгортання самолітаючих літаків, спочатку для таких завдань, як обприскування посівів і доставка вантажів, а згодом, як сподіваються багато їхніх виробників, і для перевезення пасажирів.

«Повномасштабна, всюдисуща пасажирська експлуатація — це Святий Грааль», — каже Майкл Норсія, співзасновник і генеральний директор Pyka, який передбачає великий флот літаків Pyka місткістю як мінівен, що перевозитимуть пасажирів уздовж східного та західного узбережжя США.

«Є непоганий шанс, що ми досягнемо цієї точки раніше, ніж галузь eVTOL».

Я прибув на один з випробувальних майданчиків обприскувачів Pyka, приблизно за 80 км (50 миль) на схід від заводу компанії, до якого веде вибоїста ґрунтова дорога.

Сьогодні Маротцке та його колега тестують оновлення програмного забезпечення на демонстраційному літаку.

Близько дюжини літаків Pyka вже працюють у Бразилії, де вони використовуються для обприскування таких культур, як бавовна та соя, робота, яку раніше виконували пілоти-люди.

Літак для обприскування посівів повністю електричний, з акумулятором у носовій частині. Він може літати близько 35 хвилин і перевозити до 300 л розчину в баку посередині.

Літаки Pyka іноді називають великими дронами, але це здається недооцінкою: розмах їхніх крил становить 11,5 м.

У контейнері поруч із полем інженери на комп'ютері виділяють ділянку, яку хоче обприскати літак. Потім програмне забезпечення планує маршрут, враховуючи перешкоди, такі як сусідні лінії електропередач, які вже були нанесені на карту.

Зліт по злітній смузі поруч із полем проходить бездоганно. Приблизно через 15 хвилин, після того, як літак виявив низький рівень розчину — сьогодні це вода — він самостійно приземляється для ручного поповнення та демонстративної заміни акумулятора. Потім він знову піднімається в повітря, щоб продовжити обприскування точно з того місця, де зупинився.

Автономний політ відрізняється від автопілота.

Автопілот допомагає, подібно до круїз-контролю та функцій утримання в смузі руху в автомобілі.

Автономні системи мають на меті керувати всім польотом, включаючи зліт і посадку, з мінімальним втручанням людини або без нього, використовуючи алгоритми для обробки даних датчиків і керування літаком.

Самолітаючі літаки з'являються повільніше, ніж самокеровані автомобілі, незважаючи на те, що вони працюють у середовищі, яке загалом вважається більш структурованим і передбачуваним.

Це частково тому, що великі технологічні компанії «подвоїли ставки» на автомобілі, вливаючи величезні кошти в цю технологію, каже Майкел Кочендерфер, експерт з безпечної автономії в авіації Стенфордського університету.

Але це також тому, що до літаків застосовуються суворіші стандарти безпеки, ніж до автомобілів, що створює набагато вищу планку для впровадження.

«Наслідки авіаційних аварій можуть бути надзвичайно серйозними», — каже Кочендерфер.

Військовий інтерес допомагає просувати цю технологію. Багато компаній мають оборонні контракти на демонстрацію та випробування своїх систем, часто з меншими регуляторними перешкодами, ніж у цивільному секторі, а деякі вже постачають військових клієнтів, зовнішні.

У США найбільшим автономним літаком з фіксованим крилом, схваленим для комерційного цивільного використання на сьогодні, є обприскувач Pyka, який отримав дозвіл минулого року.

Хоча операції обмежені чітко визначеним сільськогосподарським середовищем і вимагають наземного оператора та візуального спостерігача. Раніше компанія отримала подібний дозвіл у Бразилії, де правила більш дозвільні.

Pyka має намір збільшити виробництво з приблизно двох десятків літаків на рік до 1000 до 2030 року. Кожен продається за 550 000 доларів США, а клієнти проходять навчання для їх експлуатації.

Великобританія ще не схвалила жодних подібних довгострокових операцій, хоча британська компанія Windracers домагається дозволу на запуск автономної служби доставки вантажів на Шетландських та Оркнейських островах. Її літаки, призначені для доставки товарів у віддалені райони, також виконують місії в Україні.

«Це буде перша служба важких вантажних авіаперевезень за допомогою дронів, безумовно, у Великобританії і, ймовірно, будь-де», — каже Стівен Райт, засновник і голова Windracers.

Прихильники стверджують, що автономні літаки можуть вирішити проблему нестачі пілотів, усунути людей від небезпечної роботи, такої як обприскування посівів, підвищити ефективність — наприклад, дозволивши літакам перевозити більше вантажів — і скоротити витрати, якщо один оператор зможе контролювати багато літаків.

Вони також стверджують, що автоматизація може зробити польоти безпечнішими, посилаючись на минуле зниження кількості аварій з впровадженням більш автоматизованих систем.

Профспілки пілотів залишаються настороженими.

Асоціація пілотів авіаліній США (ALPA) називає усунення пілотів «серйозним ризиком для безпеки та кроком занадто далеко».

Національна асоціація авіації сільського господарства США, яка представляє пілотів обприскувачів, стверджує, що невеликі безпілотні літальні апарати важко побачити її авіаторам. Пілотовані літаки, додає вона, можуть обприскувати значно більшу площу швидше.

Pyka та Windracers будують літаки з нуля, стверджуючи, що це дозволяє інтегрувати автономність з самого початку та адаптувати літак до завдання.

Інші модернізують існуючі більші літаки.

Компанія Reliable Robotics зі США, підтримана інвестиційним підрозділом Boeing, наразі тестує свою систему на Cessna 208B Grand Caravan, однопілотному вантажному літаку, який може перевозити близько 1360 кг корисного навантаження на сотні кілометрів.

Модернізація сертифікованих літаків дозволяє компанії зосередитися виключно на доведенні безпеки автономної системи, а не на отриманні дозволу на новий літак, каже Роберт Роуз, її співзасновник і генеральний директор.

Merlin Labs, також розташована в США, поступово вдосконалювала свої системи на все більших військових літаках і тепер застосовує свою систему до двопілотного військово-транспортного літака Lockheed Martin C-130J, а наступними будуть комерційні багатоцільові вантажні літаки.

«Це спільний мозок автономності, який може переходити між різними літаками», — пояснює Метт Джордж, засновник і генеральний директор Merlin.

Компанії також відрізняються своїм підходом до AI.

Reliable взагалі уникає його, стверджуючи, що це ускладнить сертифікацію.

Merlin, тим часом, займає набагато більш орієнтований на AI підхід.

Цей розкол очевидний у так званих системах виявлення та уникнення.

Одним із найбільших викликів автономного польоту є відтворення здатності пілота помічати та безпечно маневрувати навколо інших літаків та перешкод, і тут майже немає права на помилку.

Оскільки ідеального рішення ще немає, компанії додають різні системи датчиків, а також дублюють ті, що вже є стандартними, для забезпечення додаткового резерву.

Reliable додала передній радар повітря-повітря для виявлення інших літаків на відстані понад вісім кілометрів, з програмним забезпеченням, яке дотримується фіксованих правил для прийняття рішень щодо реакції літака.

«Це краще, ніж очі пілота», — каже Роуз.

Merlin, тим часом, використовує камери з підтримкою AI для виявлення та класифікації об'єктів.

Pyka з самого початку використовувала лідар для виявлення дерев, транспортних засобів, великих птахів і рельєфу місцевості. Але його дальність дії невелика, тому компанія також планує додати камери з підтримкою AI, що стане першим реальним використанням AI на борту.

«Для багатьох речей немає потреби використовувати AI... але для визначення того, що шість пікселів на відстані є літаком, а не якимось іншим розмиттям, це ідеальна територія», — каже Норсія.

Дилема AI також поширюється на спілкування з авіадиспетчерською службою.

У спільному повітряному просторі літаки повинні мати можливість отримувати, інтерпретувати та реагувати на радіоінструкції, зазвичай від авіадиспетчерів.

Рішення Reliable полягає в тому, щоб мати віддаленого пілота на землі, спочатку повністю навченого, для обробки комунікацій та прийняття критично важливих для безпеки рішень.

Merlin планує використовувати генеративний AI, навчений на тисячах годин записаних обмінів, для інтерпретації інструкцій та самостійного реагування.

«Наша проблема складніша... але ми хочемо вийти за межі дистанційного пілотування», — каже Джордж.

Merlin планує поступово скорочувати кількість пілотів: з двох до одного, а згодом і до нуля.

Pyka, каже Норсія, задоволена тим, що дозволить іншим «прокладати шлях» у пошуку найкращого способу роботи в спільному повітряному просторі.

Тим часом, навіть якщо повністю автономний пасажирський політ залишиться невловимим, багато хто очікує, що технологія, яка зараз розробляється, поступово проникне в комерційну авіацію, потенційно роблячи пілотовані польоти безпечнішими.

Це, зазначає ALPA, асоціація пілотів США, було б бажаним розвитком.