Проблемы принятия инновационных решений для освоения перспективных рынков (на примере российского гражданского вертолетостроения)

Несмотря на многообразие требований, которые предъявляются к летательным аппаратам на рассмотренных рынках авиационных работ и услуг, можно выделить почти однородные группы потенциальных изделий, обладающих сходными «внешними», летно-техническими и технико-экономическими характеристиками - платформы. На основе кластеризации сформулированных в ходе проведенной работы требований к ВС для различных рынков были выделены следующие основные платформы для ВКЛА Подразумевается, что все ВС - вертикального взлета и посадки..

1. Малоскоростное ВС - для рынков пассажирских перевозок на местных воздушных линиях, офшорных перевозок, грузовых перевозок в малонаселенных местностях, городских и пригородных перевозок в агломерациях, мониторинга и патрулирования (с десантом или аварийной бригадой на борту), экстренных служб, пожаротушения, а также в качестве частных и корпоративных ВС.

Крейсерская скорость до 300 км/ч, дальность полета 500-1000 км, высота полета до 2000-3000 м (с возможным расширением до 6000-8000 м для использования в высокогорных районах), требования по автономности эксплуатации, безопасная эксплуатация при низкой квалификации экипажа, расширение диапазонов применимости природно-климатических параметров, возможен режим висения.

Требования к стоимости пассажиро-километра для рынков МВЛ:

- не более 30-40 руб./пасс.-км при грузоподъемности ВС 0,5-1 т;

- не более 14-17 руб./пасс.-км при грузоподъемности ВС 1-2 т;

- не более 8-12 руб./пасс.-км при грузоподъемности ВС 2-4 т.

1. Скоростное дальнее ВС - для рынков пассажирских перевозок на местных воздушных линиях (в дальней зоне - от 500 до 1500 км от региональных центров), офшорных (т.е. морских) перевозок, экстренных служб, а также в качестве частных и корпоративных ВС.

Крейсерская скорость от 500 км/ч, дальность полета 1000-2000 км, высота полета 2000-3000 м, требования по безопасности полетов над водной поверхностью и арктических зона РФ, грузоподъемность от 1 до 4 т.

Для использования на МВЛ в дальней зоне стоимость перевозок при грузоподъемности от 1 до 2 т не более 20 -25 руб./пасс.-км.

2. Городское ВС - для рынков городских и пригородных перевозок, а также экстренных служб в агломерациях, в качестве частных и корпоративных ВС.

Крейсерская скорость 100-200 км/ч, дальность полета 100-300 км, высота полета до 500 м, прецизионное пилотирование в плотной городской застройке, беспилотный или высокоавтоматизированный летательный аппарат с возможностью полета по автономным маршрутам, грузоподъемность от 0,2 до 0,5, стоимость перевозок не выше 60 руб./пасс. -км.

3. Сверхлегкое беспилотное ВС - для рынков мониторинга и патрулирования, авиасельхозработ, а также строительно -монтажных работ (в части инспектирования объектов), экстренных служб и пожаротушения (в части разведки и освещения обстановки).

Крейсерская скорость 100-300 км/ч, требуемая дальность полета в диапазоне 100-500 км, грузоподъемность в диапазоне от 10 до 100 кг, беспилотный летательный аппарат, режим висения, режим полета с огибанием местности, высота полета от 1 до 8000 м, стоимость эксплуатации - не более 1 руб./кг-км.

4. Грузовая платформа - для рынков грузовых перевозок в малонаселенных местностях, авиасельхозработ, строительно-монтажных работ, пожаротушения в малонаселенных местностях.

Крейсерская скорость от 150 км/ч, дальность полета 1000-2000 км, высота полета от 2000 до 3000 м, беспилотный летательный аппарат, режим полета с огибанием местности. Требования к стоимости кг -км:

- не более 0,45-0,55 руб./кг.-км при грузоподъемности ВС 0,1-0,5 т;

- не более 0,25-0,3 руб./кг.-км при грузоподъемности ВС 0,5-1,5 т;

- не более 0,15-0,2 руб./кг.-км при грузоподъемности ВС 1,5-4 т.

5. Тяжелая грузовая платформа - подъемный кран - для рынков строительно-монтажных работ (и, возможно, перевозок тяжелых и негабаритных грузов в малонаселенных местностях).

Крейсерская скорость от 100 км/ч, дальность полета от 300 км, прецизионное пилотирование в режиме висения, повышение автоматизации управления полетом для упрощения решения основных задач, грузоподъемность от 4 т.

Риски при разработке технологий и их взаимоувязанных комплексов в рамках перечисленных платформ снижаются благодаря диверсификации, поскольку каждая платформа объединяет несколько рынков авиационных работ и услуг, в т.ч. таких, что факторы риска, влияющие на их емкости, независимы или разнонаправленны. Также риск создания научно -технического задела (НТЗ) для гражданской продукции вертолетостроения снижается благодаря характерной для этой подотрасли военно -гражданской интеграции - как технологий, так и требований.

Перечисленные платформы, за исключением первой, не совпадают с традиционной специализацией вертолетостроения (не только российского, но и мирового). Однако происходящие качественные изменения требуют от отрасли освоения соответствующих рыночных ниш во избежание тотальной утраты рынков. Пример из другой отрасли: автозавод ГАЗ традиционно специализировался на выпуске среднетоннажных грузовиков. Однако смена хозяйственного уклада привела к резкому сокращению потребности в них, к коллапсу соответствующего рынка, и выживание предприятия потребовало радикальной смены основного сегмента. Принятое решение (ориентироваться на малотоннажные грузовики, чрезвычайно востребованные уже в новой структуре экономики, логистики, торговли и т.п.) было успешным как с точки зрения коммерческих интересов автозавода, так и с точки зрения потребностей национальной экономики. Разработанный и выпускаемый уже во втором поколении автомобиль «Газель» стал одним из самых коммерчески успешных продуктов российского автопрома. При этом другой российский автозавод, также специализировавшийся на выпуске среднетоннажных грузовиков, прекратил свою деятельность Разумеется, на это повлияло и расположение на дорогостоящей московской земле. Однако спад спроса и выпуска наступил задолго до освобождения занимаемой территории..

Анализ тенденций технологического развития вертолетостроения В современном вертолетостроении преобладают технические концепции традиционных вертолетов различных схем (одновинтовой с рулевым винтом, соосной, еще реже - продольной, и т.п.). Однако они имеют ограничения по скорости полета (до 300 -400 км/ч), высоте полета (как правило, до 2000-3000 м), дальности полета с полной нагрузкой (как правило, менее 1000 км). Себестоимость их эксплуатации и удельный расход топлива (в расчете на пасс.-км или т-км), приблизительно на порядок выше, чем у самолетов аналогичной грузоподъемности. Показатели безопасности полетов у вертолетов, как правило, хуже, чем у самолетов аналогичных классов, в силу сложности их конструкции и управления ими (а также объективно более сложных условий эксплуатации, по сравнению с ВС других видов). Эти ограничения сужают применение ВКЛА в гражданской сфере:

- на рынках местных авиаперевозок - в труднодоступных районах, причем, как правило, вблизи региональных центров или аэродромов;

- в отраслях народного хозяйства - также в труднодоступных районах (при условии, что их применение все-таки эффективно), в силу дороговизны их эксплуатации;

- в качестве персонального и корпоративного транспорта - по аналогичным причинам;

- в экстренных службах - в городских агломерациях и вблизи региональных центров, в силу малой дальности и скорости полета;

- а в будущем угрожают их вытеснением самолетами и ВС других видов, в т.ч. с расширенными условиями базирования, а также неавиационными средствами решения аналогичных целевых задач.

При этом возможности дальнейшего улучшения летно -технических и технико-экономических характеристик традиционных пилотируемых вертолетов с газотурбинными или поршневыми двигателями (ГТД или ПД) практически исчерпаны. Для преодоления этого технологического тупика необходимо развитие новых технических концепций ВКЛА, а также комплексная оптимизация надсистемы, в которой ВС будут эксплуатироваться (авиатранспортной системы, авиационной инфраструктуры отраслей национальной экономики, государственных служб и т.п.).

В настоящее время в мировом вертолетостроении определилось два основных тренда создания перспективной винтокрылой авиационной техники:

- эволюционное развитие и совершенствование традиционных вертолетов различных схем;

- создание принципиально новых схем ВКЛА - винтокрылов (с несущими винтами для создания подъемной силы и пропульсивными движителями для создания тяги в крейсерском полете), преобразуемых летательных аппаратов (конвертопланов с поворотными винтомоторными группами, крылом и т.п., т.е. с изменяемым вектором тяги на взлетно -посадочных и крейсерском режимах; иных преобразуемых ЛА - например, с останавливаемым винтом-крылом и т.д.); многовинтовых, мультикоптерных ЛА, и др.

Эти тренды не альтернативны, а, напротив, взаимно дополняют друг друга. Фактически, традиционные вертолеты могут выполнять функции и соответствовать требованиям к низкоскоростным ВС вертикального взлета и посадки. При этом винтокрылы и конвертопланы претендуют, прежде всего, на ниши скоростных и дальних ВС. Мультикоптерные ЛА в будущем могут применяться не только в нишах сверхлегких беспилотных ВС (где они уже используются), но также в качестве аэротакси (при условии обеспечения безопасности полетов), грузовых платформ, подъемных кранов (вытесняя традиционные вертолеты) и т.д.

Развитие и совершенствование традиционных вертолетов различных схем является актуальным и востребованным:

- в связи с существенными в настоящее время и растущими спектром и объемом целевых задач, решаемых вертолетами как в государственной, так и в коммерческой сферах;

- по причине усиления конкуренции, которое испытывают вертолеты со стороны других видов летательных аппаратов и даже неавиационных средств решения целевых задач.

Совершенствование традиционных вертолетов российского производства должно быть направлено, прежде всего, на расширение диапазона природно-климатических условий применения вертолетной техники, улучшение эксплуатационных и технико -экономических характеристик, повышение безопасности полетов.

Потребность в создании принципиально новых концепций ВКЛА определяется, в первую очередь, необходимостью расширения области их применения в части дальности полета, скорости, диапазона грузоподъемности, улучшения иных летно-технических и эксплуатационных характеристик для решения расширенного набора задач.

Однако научно-технический задел, необходимый для выполнения вышеописанных требований, к настоящему времени еще не сформирован. Для обеих групп технических концепций ВКЛА актуально развитие ряда новых технологий, прежде всего:

- электрических и гибридных силовых установок;

- интеллектуализации управления (движением и функционированием систем ВС).

Принципы принятия инновационных решений для освоения перспективных рынков

В соответствии с современными тенденциями технологического развития и технического регулирования, в т.ч. на международном уровне, сложная продукция авиастроения реализуется лишь как элемент надсистем (авиатранспортных систем, авиационной инфраструктуры отраслей экономики, государственных органов и т.п.). Во всех перспективных областях применения ВКЛА (а также и в традиционных, при значительных изменениях роли авиации и качественных требований к ВС в этих сферах) на начальном этапе их развития будут востребованы не ВС как таковые, а интегрированные организационно -технические системы, обеспечивающие комплексные решения соответствующих конечных задач потребителей - например, оказания услуг городской аэромобильности (аэротакси), патрулирования и мониторинга, экстренной помощи и ликвидации чрезвычайных ситуаций, и т.д.

Таким образом, на начальном этапе освоения вышеописанных новых областей применения продукции вертолетостроения (а также традиционных областей, претерпевающих качественные изменения) собственно рынков ВКЛА, как и их емкости, может не быть. Могут возникать рынки комплексных решений (транспортно-логистических, мониторинговых, аварийно-спасательных и т.д.). Но для их освоения российскому авиастроению необходимо обладать еще одной пока отсутствующей ключевой технологией - формирования интегрированных систем с авиационными компонентами. Она включает в себя, в частности, моделирование и виртуальную оптимизацию будущей системы, включая целевое применение ВС, техническую эксплуатацию парка ВС (т.е. техническое обслуживание и ремонт, ТОиР, и т.п.), и др. аспекты.

Вместо попыток - заведомо необоснованных для горизонтов планирования 20-30 лет - оценить емкости рынков, как правило, еще несуществующих на данный момент (или претерпевающих качественные изменения), в таких случаях целесообразно ограничиться оценками масштабов областей применения. Приведем несколько примеров.

Как отмечено выше, в настоящее время рынки местных авиаперевозок и соответствующих ВС в России очень узки. В то же время такое положение дел не является вечным, и соответствующие рынки имеют значительный потенциал роста - при условии целенаправленной государственной политики (см. [1]). Оценим масштабы соответствующей области применения ВКЛА. На основе анализа «Перечня районов Крайнего Севера и местностей, приравненных к ним» (утв. Постановлением Совмина СССР от 3 января 1983 г. № 12, последнее изменение Пост. Правительства РФ от 27.02.2018 № 201) было определено, что в районах Крайнего Севера и приравненных к ним в радиусе далее 100 км (по ортодромии) от железных дорог находится около 1000 сельских и городских поселений, в которых проживает около 2,9 млн. человек. Дальше 300 км по ортодромии от железных дорог находится 586 (2,9% от суммарного количества) поселений с населением 1,7 млн. чел., см. рис. 1 (светло-серые точки - поселения, отнесенные к районам Крайнего Севера, темно-серые - прочие).

Следует отметить, что автодорожная и железнодорожная магистральные сети в соответствующих регионах России в значительной степени дублируют друг друга, поэтому учет автодорог не уменьшит порядок приведенной оценки.

На территориях РФ, отнесенных к районам Крайнего Севера и приравненных к ним, расположено около 1,7 тыс. городских и сельских поселения (8,5%), с суммарной численностью около 8,4 млн. чел. (5,7% от всего населения). Они отображены точками на рис. 2.

Рис. 1 Расположение поселений, удаленных от ЖД более чем на 100 км по ортодромии

Рис. 2 Расположение поселений, отнесенных к районам Крайнего Севера и приравненных к ним

Эти цифры косвенно характеризуют потенциальные масштабы рынков местных пассажирских авиаперевозок (поскольку нынешние их показатели явно неудовлетворительны и не обеспечивают транспортной связанности территории страны). Также они отражают и масштабы проблемы обеспечения грузоперевозок в малонаселенных местностях.

Т.н. «северный завоз» осуществляется в районы Крайнего Севера и приравненные к ним местности с ограниченными сроками доставки грузов, расположенные на территории 25 субъектов Российской Федерации где проживают 3 млн человек Зворыкина Ю. Северный завоз: назрели перемены / Транспорт Российской федерации [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.rostransport.com/article/17938/.. Сложность, дороговизна и длительность доставки промышленных грузов практически исключают эти территории и их население из технологических цепочек обрабатывающей промышленности, блокируя их экономическое развитие и снижая уровень экономической безопасности населенных пунктов (остаются лишь моногорода и поселки при добывающих предприятиях). Проблемой для описанных регионов является также доставка продовольствия и других товаров для населения. Причем, если грузы наподобие энергоносителей, леса и т.п., в основном доставляются водным транспортом, то меньшие на порядок грузопотоки потребительских товаров, легкие и, как правило, срочные грузы доставляются преимущественно не по воде (а более скоростными видами транспорта, в первую очередь воздушным), что приводит к их многократному удорожанию. Среднедушевой ВРП в рассматриваемых субъектах РФ составляет 600 - 700 тыс. руб. в год (на основе данных Росстата). Конкретно в поселениях, отнесенных к районам Крайнего Севера и приравненных к ним, аналогичный показатель может быть в несколько раз ниже. Для оценки рынка потребительских товаров по порядку величины примем значение показателя на уровне 200 тыс. руб. в год, тогда валовый продукт по выделенным населенным пунктам составляет 1,68 трлн. руб. Пусть половина валового продукта приходится на конечное потребление (по пессимистическим оценкам для рассматриваемых регионов). В данных населенных пунктах жители при низких доходах вынуждены тратить их большую часть, примем ее за 80%. В таком случае даже при малой транспортной надбавке к цене потребительских товаров, равной 10%, на данную отрасль (в первую очередь посредством выполнения операций с помощью воздушного транспорта) приходится около 60-70 (т.е. порядка нескольких десятков) млрд. руб. в год. Полученные оценки (причем даже пессимистические) совместно с планируемой существенной государственной поддержкой рассмотренных регионов и населенных пунктов показывают, что рынок применения ВКЛА для грузоперевозок в ОТДМР (пока несуществующий) - один из самых емких и перспективных для российского вертолетостроения.

В РФ есть потенциально емкие рынки авиационных работ, связанных с мониторингом и дистанционным зондированием Земли (ДЗЗ). В настоящее время эти работы уже выполняются с помощью тяжелой авиационной техники, в т.ч. на вертолетах семейства Ми-8/17 (значительную долю этого рынка занимают крупные компании «Газпромавиа» и «Ютэйр»). Однако уже в среднесрочной перспективе на данных рынках возможны структурные изменения в пользу эксплуатации существенно более легких беспилотных ВС, в т.ч. и ВКЛА. Данная ситуация со стороны отечественного вертолетостроения может восприниматься как угроза, однако при условии своевременного изменения производственной программы она представляет собой, скорее, благоприятную возможность освоения новых рынков авиационной техники. По меньшей мере, при этом можно занять относительно емкий российский рынок.

Потенциальный масштаб этой области применения авиации в РФ характеризуют следующие цифры. Протяженность магистральных газопроводов в России превышает 180 тыс. км и является первой в мире, протяженность нефтепроводов больше 50 тыс. км [9]. Частотность зарегистрированных аварий (по данным за период с 2009 по 2018 годы) составляет 0,08 (кол- во за год на участке в 1000 км). Наиболее крупная по своим последствиям авария в 2018 году произошла 18 января на 413 км магистрального нефтепровода «Куйбышев-Тихорецк» АО «Транснефть-Приволга». В процессе транспортировки нефти в рабочем режиме произошло нарушение целостности нефтепровода с выходом 900 м³ нефти и попаданием ее на территорию с. Красноармейское с последующим возгоранием. Экономический ущерб от аварии составил 70 млн. 586 тыс. руб., экологический ущерб - 1 млн. 796 тыс. руб. [9]. Заметим, что даже для такой серьезной аварии в денежном выражении экологический ущерб составляет лишь около 2,5% от общих потерь в связи с инцидентом. Однако уже в среднесрочной перспективе в мире ожидается резкое увеличение штрафов за ущерб окружающей среде (более чем на порядок), которое будет стимулировать предприятия в т.ч. более тщательно осуществлять мониторинг состояния трубопроводов. Отметим, что серьезный экономический ущерб предприятиям наносят не только аварии, но и дефекты различной степени выраженности.

Приведенные данные являются предпосылками для роста рынка услуг по мониторингу объектов. В свою очередь, на этих рынках вероятны структурные изменения в пользу более массового применения более легких ВКЛА, даже несмотря на общий тренд к снижению частоты аварий.

Емкости соответствующих объединенных сегментов рынков ВКЛА (удовлетворяющих однородным требованиям описанных выше платформ) могут, в благоприятных для этих сегментов сценариях, составлять несколько млрд. долл. в год и обеспечивать рентабельность соответствующих авиастроительных программ. Более точные прогнозы спроса на продукцию российского вертолетостроения, особенно в новых рыночных нишах, не будут достоверными. В то же время положительной оценки потенциальной емкости рынков в благоприятных сценариях достаточно для принятия решений о создании научно-технического задела (НТЗ). При наличии такого опережающего НТЗ, а также благоприятной конъюнктуры в средне- и краткосрочной перспективе, можно будет принять решение о создании соответствующих серийных изделий. Однако НТЗ должен быть избыточным по отношению к будущему модельному ряду - для того, чтобы у лиц, принимающих решения о создании новых образцов, был выбор.

Заключение