УДК 621.376.222

Инновации в электротехническом обеспечении работы пилотов авиации

Батищев Денис Евгеньевич – студент Санкт-Петербургского государственного университета гражданской авиации имени А. А. Новикова.

Пасюк Анатолий Михайлович – студент Санкт-Петербургского государственного университета гражданской авиации имени А. А. Новикова.

Журбенко Никита Александрович – студент Санкт-Петербургского государственного университета гражданской авиации имени А. А. Новикова.

Сагитов Дамир Ильдарович – кандидат технических наук, доцент кафедры Систем автоматизированного управления Санкт-Петербургского государственного университета гражданской авиации имени А. А. Новикова.

Аннотация: В статье рассматриваются различные инновации в авиации с точки зрения электротехники; указаны последние инженерные прорывы и решения, приведенные примеры введения инновация в работу пилотов.

Ключевые слова: инновации, пилот, авиация, электротехника, БЛА, безопасность, прибор, наноматериалы, искусственный интеллект, системы связи.

Актуальность темы исследования состоит в том, что обеспечение работы пилотов авиации инновационными электротехническими приборами и оборудованием оставляет основу обеспечения безопасности полета, пассажиров и перевозимого багажа. Пилотам авиации приходится работать в сложных погодных условиях, сам характер работы отличается повышенной ответственностью за жизни и безопасность других людей, поэтому внедрение инноваций в области электротехнического оснащения работы пилотов призвано обеспечить условия для бесперебойной работы и безопасности работы пилота и воздушного судна.

Авиация – это одна из самых динамично развивающихся отраслей в мире [5]. Каждый год тысячи людей путешествуют по всему миру на самолетах, а грузовые перевозки через воздушное пространство становятся все более популярными. Стремительный рост этой отрасли не был бы возможен без использования передовых технологий и постоянного поиска новых решений для улучшения процессов и обеспечения безопасности полетов.

Инновации представляют собой внедрённое или внедряемое новшество, обеспечивающее повышение эффективности процессов и (или) улучшение качества продукции, востребованное рынком. Вместе с тем, для своего внедрения инновация должна соответствовать актуальным социально-экономическим и культурным потребностям.

Технологические инновации – это процесс творческой деятельности, направленный на внедрение нового либо совершенствование имеющегося процесса или способа производства продукта, используемого в практической деятельности; · технические инновации – это инновации, связанные с освоением новых видов технологического оборудования и новых конструкторских решений деталей, сборочных единиц и прочей технологической оснастки.

Технологические инновации играют огромную роль в развитии авиационной отрасли. Они улучшают безопасность полетов, снижают затраты и повышают эффективность работы. Будущее авиации – это постоянное внедрение новых технологий и поиск инновационных решений для улучшения процессов.

Современные требования к электротехническому обеспечению пилотажных операций включают ряд аспектов, связанных с безопасностью, надежностью и эффективностью полетов.

Безопасность является основным приоритетом в авиации, и электротехническое обеспечение играет важную роль в этом аспекте. Системы электропитания, автоматического управления, связи и навигации должны быть надежными и обеспечивать бесперебойную работу в самых экстремальных условиях. Отказ электротехнических систем может серьезно повлиять на безопасность полетов, поэтому требуется высокая степень надежности и резервирования систем.

Эффективность полетов также является важным аспектом современного электротехнического обеспечения. Современные технологии позволяют улучшить производительность, точность и автоматизацию полетных операций. Например, использование инерциальных систем навигации, автоматических систем управления полетом и систем предупреждения о сближении может существенно повысить эффективность и безопасность полетов.

Технологии также играют важную роль в новых требованиях к электротехническому обеспечению. Развитие беспилотных систем, электромобильной авиации и использование более эффективных и экологически чистых источников питания становятся все более значимыми. Электротехническое оборудование должно быть способно поддерживать новые технологические решения и соответствовать требованиям энергетической эффективности и стандартам экологической устойчивости.

Одним из самых интересных направлений в авиации является разработка электрических самолетов. Эти летательные аппараты, работающие на электрической энергии, обещают значительно снизить выбросы углекислого газа и шум при полетах. В настоящее время существуют прототипы электрических самолетов небольшого размера, предназначенные для краткосрочных региональных полетов. Однако, благодаря постоянному развитию батарейных технологий, в будущем можно ожидать появления электрических самолетов большой вместимости, способных выполнять межконтинентальные перелеты [6].

Инженеры уверены, что сегодня надо делать ставку на электросамолеты, они позволят сделать перелеты намного дешевле. 27 сентября 2022 года свой первый полет совершил созданный с нуля электрический самолет, сконструированный в Израиле – «Авиэйшн Алис». Разработчики обещают, что самолет начнет совершать первые коммерческие рейсы уже через пять лет [1].

Разработчикам удалось найти оптимальные пропорции цены, качества, дальности полета и пассажировместимости. На данный момент он считается лучшим самолетом с электропроводом. Максимальное расстояние, которое преодолевает «Авиэйшн Алис» – 500 километров. Самолет может вместить десять человек [1].

У шведского самолета ИС-19 пассажировместимость в два раза больше, а вот дальность полета – 400 километров. Скорость электроавиации в среднем составляет 300 км/ч [6].

Другим важным достижением является использование беспилотных летательных аппаратов (БЛА) в гражданской авиации. БЛА могут выполнять рутинные задачи, такие как аэромониторинг, грузоперевозки и даже пассажирские перевозки. Это открывает новые возможности для пилотов, которые могут переключиться на управление и контроль БЛА, а также на разработку новых миссий и стратегий [4].

Беспилотные летательные аппараты также предлагают новые возможности для пилотов. Вместо того чтобы сосредоточиться на физическом управлении самолетом, пилоты могут стать операторами БЛА и работать в команде с ними. Это открывает двери для новых ролей в авиации и может привести к более гибким и эффективным операциям.

В национальное воздушное пространство Российской Федерации интегрируют беспилотные авиационные системы. За выполнение данной задачи взялись компания «Беспилотные авиационные системы» («БАС») при участии Университета Иннополис и ОЭЗ «Иннополис» [3].

Соответствующее соглашение было подписано в сентябре 2023 года на международном форуме Kazan Digital Week.

Создателями компании «БАС» являются ведущие участники рынка беспилотной авиации России – АО «Государственная транспортная лизинговая компания» и Фонд поддержки проектов Национальной технологической инициативы [3].

ООО «БАС» специализируется на интеграции беспилотных технологий в социально-экономическую сферу российских регионов и, заключив трехстороннее соглашение с Университетом и ОЭЗ «Иннополис», будет заниматься реализацией инновационных актуальных проектов цифровой трансформации в отрасли беспилотной авиации. Новые разработки станут катализатором для развития потенциала сферы беспилотных авиационных систем в Российской Федерации. Например, в Татарстане планируется открыть центр подготовки внешних пилотов беспилотных воздушных судов. Полеты беспилотников необходимо интегрировать в городскую среду и отладить автоматизацию процессов, чтобы обеспечить полную безопасность в данной сфере [3].

С развитием интернета и облачных технологий появилось понятие «интернет воздуха» – системы, которая связывает все компоненты авиационного процесса. Она позволяет операторам отслеживать местоположение самолетов в режиме реального времени, получать информацию о состоянии двигателей и других систем, а также проводить удаленную диагностику и предупреждать о возможных поломках. Введение «интернета воздуха» может сократить затраты на техническое обслуживание самолетов до 10%. Эта технология повышает эффективность работы авиакомпаний и безопасность полетов, а также помогает предотвращать задержки рейсов из-за технических проблем [2].

В России в помощь летным экипажам внедрят системы искусственного интеллекта. После тестирования такие системы смогут заменить второго пилота. Внедрение позволит снизить критические ошибки экипажа, в особенности в условиях отказов систем, а также ситуациях, приводящих к усложнению пилотирования. Но пока речь не идет о полной замене второго пилота средствами интеллектуализации. Сначала предполагается исследовать особенности управления с расширенными интеллектуальными функциями, выявить ограничения, правила и нормы перехода. Только после этого можно реализовывать концепцию управления с одночленным экипажем при обязательном выдерживании требуемого уровня безопасности полетов [2].

Проект направлен на повышение уровня безопасности и снижение количества ошибок экипажа, которые приводят к катастрофам. Он должен уменьшить загруженность экипажа и упростить управление самолетом. Полученные в результате исследований результаты должны стать основой для подготовки изменений в нормативную базу, определяющую особенности эксплуатации самолетов.

Авиационная индустрия продолжает расти и эволюционировать так же и в области систем связи, играющих важную роль в безопасности и эффективности полетов. Инновации в этой сфере не только улучшают обмен информацией между воздушными судами и землей, но и обеспечивают новые возможности для развития авиации.

С развитием технологий, авиационные компании стремятся улучшить свои системы связи для оптимизации процессов. Одной из ключевых инноваций является переход от аналоговых к цифровым системам, что позволяет передавать и обрабатывать больше данных в реальном времени. Это способствует повышению точности и скорости обмена информацией между самолетами и диспетчерскими центрами.

Системы связи следующего поколения (NextGen) - это одна из наиболее значимых инноваций в авиации. Они включают в себя передовые технологии, такие как автоматизированные системы диспетчерского управления, сенсорные сети и беспилотные воздушные системы (БПВС). NextGen позволяет создать более эффективные маршруты полетов, минимизируя задержки и экономя топливо.

Использование спутниковых технологий также революционизирует связь в авиации. Системы связи через спутники обеспечивают более широкий охват и более надежную связь даже в удаленных регионах или над открытыми водами. Это позволяет авиационным компаниям поддерживать постоянный контакт с самолетами в любой точке мира, обеспечивая безопасность и оперативное реагирование на любые изменения в полетных условиях.

Развитие беспроводных технологий также имеет большое значение для систем связи в авиации. Они позволяют улучшить передачу данных между самолетами и наземными станциями, а также между различными системами в самом воздушном судне. Это способствует улучшению коммуникации, повышению безопасности и снижению времени на обработку информации.

Одним из новых важных аспектов, влияющих на безопасность и эффективность полетов, является система освещения воздушных судов. В последние годы наблюдается уникальный виток инноваций в этой области, открывающий новые перспективы в обеспечении безопасности и комфорта для пассажиров и экипажа.

Одним из последних трендов в области освещения воздушных судов является внедрение смарт-технологий. Системы смарт-освещения воздушных судов оснащены датчиками, алгоритмами искусственного интеллекта, которые реагируют на различные условия полета. Например, они могут автоматически регулировать яркость освещения в зависимости от времени суток, погодных условий и фазы полета, что способствует созданию оптимального рабочего и отдыхающего окружения.

Аварийное освещение играет решающую роль в безопасности воздушных судов. Современные инновации в этой области включают в себя использование светодиодов высокой интенсивности и долговечности. Благодаря автоматическим системам мониторинга, эти светодиоды могут обнаруживать неисправности и автоматически переключаться на резервные источники, обеспечивая надежность и стабильность в критических ситуациях.

Системы освещения воздушных судов теперь также уделяют внимание эргономике и комфорту. Использование технологий регулирования цветовой температуры позволяет создавать приятное освещение, способствующее улучшению работоспособности экипажа и комфорта пассажиров в течение полета. Эти инновации способствуют снижению стресса и усталости, повышая общее качество полетного опыта.

Необходимо также добавить о роли искусственного интеллекта в работе пилотов. Системы искусственного интеллекта (ИИ) играют ключевую роль в трансформации электротехнического обеспечения для пилотов авиации. Применение ИИ в этой области направлено на повышение безопасности и эффективности полетов.

ИИ используется для предсказания возможных сбоев в работе электротехнических систем и автоматической оптимизации решений в реальном времени. Алгоритмы машинного обучения анализируют множество данных, включая состояние оборудования, погодные условия, историю полетов, чтобы выявить потенциальные проблемы еще до их возникновения. Это позволяет предпринимать предупредительные меры и уменьшить вероятность возникновения аварийных ситуаций.

Преимущества автоматизированных систем в контексте работы пилотов становятся особенно заметными. Автоматизация рутины и монотонных задач позволяет пилотам сосредотачиваться на более сложных аспектах управления воздушным судном. ИИ способен анализировать данные с множества источников, предоставляя пилотам более полную картину ситуации и предлагая оптимальные варианты действий. Эффективное внедрение систем ИИ также снижает нагрузку на человека в условиях стресса и экстренных ситуаций. Автоматические системы реагируют на изменения в реальном времени, что особенно важно при быстро меняющихся условиях полета.

Набирает популярность и идея использования наноматериалов в создании легких и эффективных компонентов электротехнического оборудования, что способствует улучшению энергетической эффективности и снижению веса воздушных судов.

Наноматериалы обладают уникальными свойствами, вызванными их наномасштабной структурой. Они могут обеспечить прочность, жесткость и устойчивость к температуре, необходимые для авиационных компонентов. Например, углеродные нанотрубки и нанокристаллические материалы могут быть использованы для создания легких, но прочных крыльев и конструкций фюзеляжа. Кроме того, наноматериалы могут быть применены в электронике и электротехнике воздушных судов. Наноструктуры могут улучшить электропроводность, устойчивость к коррозии и теплопроводность компонентов. Например, использование нанокомпозитных материалов для изготовления проводников и схем позволит снизить вес электротехнического оборудования и улучшить его производительность.

Применение наноматериалов также может способствовать улучшению энергетической эффективности воздушных судов. Например, наноструктуры могут быть использованы для создания более эффективных теплообменных поверхностей, что позволит снизить энергозатраты на кондиционирование и вентиляцию салонов самолетов. Такие технологии сейчас разрабатываются по всему миру: задача в том, чтобы сделать их достаточно надежными. Пилоты - очень дорогостоящий трудовой ресурс, поэтому в интересах авиакомпаний и в конечном счете пассажиров снизить расходы на оплату летчиков.

В заключение, профессия пилота гражданской авиации сталкивается с вызовами и возможностями в эпоху быстрого технологического прогресса. Инновации в авиационной технологии приводят к автоматизации и повышению безопасности полетов. Однако, пилоты должны быть готовы адаптироваться к изменениям и приобретать новые навыки. Будущее профессии пилота гражданской авиации обещает быть перспективным с новыми возможностями инновациями в авиации.

Список литературы

1. Авиация будущего: новые технологии, над которыми работают крупнейшие компании. URL: https://dzen.ru/a/ZLFGl455_nT7j1dP (дата обращения: 16.11.2023).
2. В помощь летным экипажам внедрят системы искусственного интеллекта. URL: https://rg.ru/2022/08/16/poletiat-s-umom.html (дата обращения: 16.11.2023).
3. Инновации в небе: как «БАС» меняет будущее беспилотной авиации в России. URL: https://newstracker.ru/news/2023-09-25/innovatsii-v-nebe-kak-bas-menyaet-buduschee-bespilotnoy-aviatsii-v-rossii-3050549 (дата обращения: 16.11.2023).
4. Кейдалюк О. В., Юленков С. Е. Развитие беспилотных летательных аппаратов // Актуальные проблемы авиации и космонавтики. 2019. №. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/razvitie-bespilotnyh-letatelnyh-apparatov-1 (дата обращения: 16.11.2023).
5. Федотовских А. В. Формирование стратегии развития гражданской авиации России и ее кадрового обеспечения в условиях цифровизации отрасли // Россия: тенденции и перспективы развития. 2022. №17-1. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/formirovanie-strategii-razvitiya-grazhdanskoy-aviatsii-rossii-i-ee-kadrovogo-obespecheniya-v-usloviyah-tsifrovizatsii-otrasli (дата обращения: 16.11.2023).
6. Шевелев А.О., Будаева В.В. Расчет дальности полета электрического самолета // Bестник ПНИПУ. Аэрокосмическая техника. 2021. №65. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/raschet-dalnosti-poleta-elektricheskogo-samoleta (дата обращения: 16.11.2023).