Смогут ли самолёты летать без второго пилота: цифровые технологии в авионике

На заре авиации пилотам приходилось применять компас, карту и полагаться в управлении самолётом исключительно на своё зрение. Сейчас же специалисты уже исследуют возможность применения в авиалайнерах программных комплексов с элементами искусственного интеллекта. ИИ может помочь в анализе физических данных и повысить точность предсказания погодных условий, а на основе прогноза оптимизировать маршрут с учётом времени, стоимости и других критериев. Более того, Минпромторг России заявил о планах заменить второго пилота на борту гражданских самолётов на виртуального к 2030 году.

К каким ещё изменениям приведёт развитие цифровых технологий в области бортовых систем, объяснил ведущий инженер Центра «Авионика» Московского авиационного института Глеб Боярский.

С чего всё началось

Элементы автоматических бортовых систем управления (АБСУ) начали активно разрабатываться после Второй мировой войны, что позволило существенно снизить физическую и психофизиологическую нагрузку на экипаж. Это, в свою очередь, дало возможность уменьшить его численность. Если раньше он состоял из пяти-шести членов (пилотов, бортинженера, радиста, штурмана), то сейчас летательными аппаратами в зависимости от их класса управляют от одного до трёх человек. Эти изменения обусловлены автоматизацией выполнения существенной части задач на борту и, конечно, развитием технических средств на земле.

1970-е годы ознаменовались активным развитием микроэлектроники. Именно это во многом определило функциональный прогресс авионики. В отрасли началась новая цифровая эра, которая продолжается до сих пор.

Главными российскими гражданскими проектами являются самолёты Sukhoi Superjet New и МС-21. Они оснащены продвинутыми системами, которые обеспечивают безопасные и эффективные полёты. Во многом модернизация комплекса авионики этих воздушных судов связана с внешнеполитической обстановкой.

— В настоящий момент основной задачей является разработка российского комплекса авионики для гражданских самолётов и вертолётов, не зависящего от иностранных технологий и компонентов, — рассказал Боярский.

Внедрение технологий

Цифровые технологии сегодня выходят на первый план в развитии авионики. Часть из них позволяет самолётам обмениваться данными между собой в реальном времени. Другие обеспечивают сбор, накопление и анализ информации о работе бортовых систем и внешней обстановки. Активно развиваются системы навигации и управления, благодаря которым полёты становятся безопаснее.

Интеграция искусственного интеллекта также меняет подход к авионике. Новые системы предиктивной аналитики с применением ИИ способны предсказывать потенциальные неисправности оборудования, что даёт возможность не только повысить безопасность, но и снизить затраты на обслуживание.

Искусственный интеллект помогает разрабатывать более точные системы прогнозирования погоды, что имеет большое значение на этапе подготовки полётов.

Однако, как пояснил эксперт, в составе бортового комплекса искусственный интеллект пока не применяется, так как нормы разработки и сертификации этого не позволяют.

— Основным приоритетом в гражданской авиации является безопасность, а применение ИИ может дать непредсказуемый результат, если ранее систему не обучали действиям в той или иной ситуации. Вместе с тем ИИ и модели машинного обучения активно используются в наземной работе: в предсказании спроса на рейс, числа пассажиров, которые опоздают на посадку, количества багажа и так далее. Этот аспект не менее важен, так как позволяет оптимизировать затраты на авиаперевозки, — уточнил Боярский.

Возможная непредсказуемость систем с ИИ и забота о пассажирах — причины, которые на данный момент осложняют замену реального, даже второго пилота, виртуальным. Учитывая данные факторы, говорить о создании беспилотных пассажирских летательных аппаратов можно будет только тогда, когда системы управления разовьются до необходимого уровня надёжности и безопасности. Это произойдёт не раньше 2050–2060-х годов, полагают эксперты.

Для создания пассажирских беспилотников важно выполнить и ряд других условий — в частности, преодолеть психологический барьер пассажиров, которые привыкли полагаться на профессиональный экипаж, а не «бездушную» машину.

Тренды развития авионики

Главным трендом развития авионики сейчас является цифровизация летательных аппаратов — передача части второстепенных функций экипажа электронным системам.

Ещё одно не менее важное направление развития — повышение безопасности полётов. Так, в Центре «Авионика» Московского авиационного института разрабатывается система объективного контроля поведения пилотов гражданских самолётов. Она представляет собой совокупность камер, измерителей и вычислителей и отслеживает распределение внимания пилота, положение его тела в кабине, анализирует переговоры экипажа и многое другое.

На основе собранных данных система оценивает адекватность экипажа и его способность безопасно управлять воздушным судном. Если она зафиксирует, что поведение пилота угрожает безопасности пассажиров, в самолёте сработает «режим предотвращения авиационного происшествия». Он предполагает изменение вклада действий экипажа в процесс управления летательным аппаратом и направление самолёта в безопасную зону для принятия решения о продолжении полёта или совершении посадки, возможной в том числе в автоматическом режиме.

Также в развитии авионики наметилась тенденция к повышению энергоэффективности и экологичности воздушного судна. Новые системы управления позволяют снизить потребление топлива и выбросы углекислого газа, что соответствует мировым трендам на сокращение углеродного следа. Умные алгоритмы помогают выбирать наиболее экономичные маршруты, что уменьшает нагрузку на окружающую среду.

— Часть перспективной авионики должна будет обеспечить доступ в интернет в полёте по разумным ценам. Другая — возьмёт на себя развлечение пассажиров на время рейса. Третья будет отвечать за высокую точность навигации, четвёртая — создавать оптимальную рабочую нагрузку на экипаж и так далее. Нерешённых и перспективных задач неимоверное множество: от систем активного шумоподавления в салоне без применения индивидуальных наушников, исследования возможности замены иллюминаторов на мониторы до систем дополненной реальности для пилотов, обеспечивающих возможность безопасной посадки летательного аппарата при нулевой дальности видимости, — добавил Боярский.

Решить упомянутые вопросы в будущем смогут помочь, в том числе, технологии искусственного интеллекта, если удастся расширить их применение и достичь необходимого уровня безопасности в использовании.

Материал подготовлен при поддержке Минобрнауки России