НИЦ Институт им. Жуковского разработал новый подход к формированию сценариев технологического развития авиастроения

В рамках выполнения Государственного задания в 2017 году НИЦ «Институт имени Н.Е. Жуковского» выполнил научно-исследовательскую работу по формированию базовых сценариев и сценарных условий технологического развития авиастроения. Разработанная в рамках данного исследования методология и математические модели являются одним из инструментов для долгосрочного прогнозирования и планирования создания новых технологий и воздушных судов.

«На развитие авиастроения и авиации влияет множество внешних и внутренних неопределенных факторов – социально-экономическая и геополитическая ситуация, развитие других видов транспорта, топливно-энергетического комплекса, успех или неудача в разработке тех или иных технологий. И точно предсказать различные варианты развития событий крайне затруднительно. Однако можно выявить так называемые «технологические развилки», границы внешних и внутренних условий, при которых становится целесообразным создание тех или иных классов летательных аппаратов, выбор тех или иных перспективных технологий», – отметил директор департамента стратегии и методологии управления созданием научно-технического задела НИЦ «Институт имени Н.Е. Жуковского» Владислав Клочков.

Базовые сценарии технологического развития авиастроения включают в себя:

• внешние (социально-экономические, геополитические и т.п.) предпосылки для развития авиации и авиастроения, и соответствующие им роли авиации в экономике, обеспечении обороноспособности и жизни общества;
• цели создания научно-технического задела в авиастроении (связанные с ролью авиации в том или ином «образе будущего») и целевые значения количественных показателей их достижения;
• отвечающие этим целям наборы перспективных платформ (т.е. классов авиационной техники, удовлетворяющих определённым требованиям к функционалу – например, воздушное судно с вертикальным или укороченными взлётом и посадкой и т.п.) и их характеристики.

При определении возможных вариантов развития страны, создающих предпосылки для развития авиации и авиастроения, экспертным образом выбирались крайние, экстремальные варианты социально-экономического и пространственного развития. Было определено несколько вариантов формирования новых рынков авиационных услуг и авиационной техники – от весьма консервативных до радикально инновационных, которые могут реализоваться лишь в отдалённой перспективе.

В результате было сформировано два крайних базовых сценария. В зависимости от дальнейшего развития страны их комбинация позволит создавать более реалистичные сценарии, которые станут основой для прогнозирования и планирования создания новых технологий и воздушных судов.

Сценарий А (инновационное развитие)

Реализуется при следующих внешних предпосылках:

• в социально-экономической сфере развиваются многоотраслевая, в том числе высокотехнологичная промышленность, высокотехнологичное сельское и лесное хозяйство (требующие, в т.ч., разнообразных видов новых авиационных работ и услуг), другие отрасли экономики, что сопровождается появлением значительной доли высокооплачиваемых рабочих мест и ростом реальных доходов населения;
• реализуется стратегия сбалансированного развития регионов, включая оживление внутреннего туризма, развитие распределённых производственно-логистических систем, развитие как крупнейших мегаполисов и агломераций, так и малых, средних городов и сельских населённых пунктов;
• складывается сетевая организационная структура промышленности с многочисленными кооперационными связями между предприятиями, требующая развитой системы грузовых сообщений;
• сохраняется стабильное состояние национальной безопасности.

Примерные количественные характеристики базовых сценарных условий:

• не менее 1% населения имеет производительность труда от 5000 руб./час, при этом их деятельность может иметь выездной характер (в силу особенностей профессии);
• межрегиональные связи обеспечивают устойчивые пассажиропотоки между крупными и средними городами: спрос на перевозки между парами «миллионных» городов составляет не менее 100 чел./сутки, между парами остальных центров субъектов Федерации – не менее 10 чел./сутки;
• на территориях Российской Федерации с низкой плотностью населения (0,1 – 1 чел./кв. км) проживает порядка нескольких сотен тысяч или даже млн. человек, причём это население мобильно, пользуется современными бытовыми, культурными, медицинскими, образовательными услугами.

При таких внешних предпосылках возникает потребность:

• в перевозках на местных (внутрирегиональных) воздушных линиях с высоким качеством (на уровне 300-500 км за 10-12 часов), и с затратами, позволяющими совершать такие поездки большинству населения соответствующих регионов ежемесячно или даже еженедельно;
• в прямых межрегиональных перелётах, как с деловыми целями (включая практически ежедневные рабочие поездки представителей ряда профессий), так и с личными, туристическими и рекреационными;
• в услугах авиатакси или персональном воздушном транспорте в пригородном, местном и, в перспективе, в городском сообщении;
• в перевозке грузов между предприятиями в распределённых производственно-логистических системах, в том числе малых партий (от нескольких килограмм до нескольких тонн), с высокой средней скоростью, 200-300 км/ч, высокой оперативностью (порядка суток с момента возникновения потребности до момента доставки груза) и с себестоимостью, сопоставимой с доставкой автомобильным транспортом;
• в продукции авиастроения, обеспечивающей все перечисленные виды авиаперевозок и авиационных работ, причём, решающую роль играет именно внутренний спрос. Он достаточен для обеспечения окупаемости соответствующих авиастроительных программ, исследований и разработок.

Были разработаны оригинальные математические модели предполагаемых новых рынков авиационных услуг и авиационной техники.

Что касается воздушных судов для магистрального воздушного сообщения, потребность в них не будет значительно возрастать – и, возможно, даже сократится благодаря «переключению» пассажиров с полётов через крупнейшие хабы (прежде всего, Московский авиаузел) на прямые межрегиональные маршруты.

Авиация играет важную роль в обеспечении реализуемости описанного оптимистического сценария развития России, обеспечивая новые возможности в перемещении пассажиров и грузов. Поэтому данный сценарий реализуем лишь при условии успешной разработки соответствующего комплекса технологий, а для этого требуется полная обеспеченность ресурсами.

Описанный базовый сценарий А может сочетаться с одним из альтернативных сценариев развития топливно-энергетического комплекса:

• освоение способов дешёвой и экологичной генерации электроэнергии из возобновляемых источников;
• освоение и достижение рентабельности производства биотоплива, аналогичного используемому в настоящее время топливу из ископаемых углеводородов;
• преобладание ископаемых углеводородов в топливном балансе благодаря освоению новых ёмких месторождений, позволяющих значительно снизить цену энергоносителей.

Эти сценарии определяют выбор альтернативных путей технологического развития силовых установок воздушных судов и их конструкций в целом. В первом приближении, их можно считать независимыми от базового сценария социально-экономического и пространственного развития Российской Федерации. Развилки между перечисленными альтернативами определяются ценами соответствующих энергоресурсов.

Также проанализированы возможные эффекты разработки интеллектуальных систем управления летательными аппаратами и воздушным движением, позволяющих автоматизировать процессы управления. Исследованы технологические развилки, т.е. условия «переключения» между полной автоматизацией управления летательными аппаратами и управлением воздушным движением, частичной автоматизацией, снижающей сложность и трудоёмкость управления, и отсутствием дальнейшей автоматизации, по сравнению с современным уровнем. «Переключение» между перечисленными вариантами технологического развития в области управления движением воздушных судов и функционированием их систем происходит, по мере роста пассажирооборота.

Сценарий Б (стагнация)

Реализуется при следующих внешних предпосылках:

• сужение отраслевой структуры российской экономики с концентрацией на добыче природных ресурсов и первичных переделах;
• концентрация населения и хозяйственной активности в небольшом количестве крупнейших агломераций, прекращение освоения территорий и регионов;
• сокращение населения и занятости, депопуляция большей части территории страны;
• усиление расслоения населения по доходам и уровню жизни, снижение благосостояния большинства населения;
• нестабильное состояние национальной безопасности.

В данном сценарии нет социально-экономических предпосылок для развития новых сегментов рынков авиаперевозок и авиационных работ, описанных в Сценарии А. Соответствующие классы воздушных судов останутся в России невостребованными, а развитие необходимых для их создания технологий может быть оправдано лишь возможностью экспорта такой продукции.

При этом магистральные авиаперевозки в их современном виде останутся преобладающими в России. В то же время перспективы конкуренции с зарубежными лидерами в этом сегменте мирового рынка гражданских самолётов – особенно в рамках описанного сценария социально-экономического развития страны – пессимистичны, однако при обострении внешнеполитических противоречий может возникнуть необходимость в самостоятельном обеспечении России магистральными воздушными судами. Однако в этом случае повышение их технико-экономического совершенства не будет приоритетным, что ставит под сомнение целесообразность масштабных исследований и разработок в данном направлении.

В сценарии Б неактуально развитие новых рынков авиационных услуг и работ, авиационной техники, описанных в сценарии А. Соответственно, ресурсное обеспечение научно-технологического развития авиастроения может ограничиваться поддержанием компетенций в области создания изделий авиационной техники, обеспечивающих национальную безопасность.

В обоих сценариях безусловным приоритетом для российского авиастроения является технологическое развитие авиационной техники военного и специального назначения для обеспечения обороноспособности страны.

Материал предоставлен пресс-службой НИЦ «Институт им. Жуковского»