5.1.2.6. Приоритеты научно-технологического развития кластера

Ключевые задачи развития транспортных и космических сетей связаны с повышением их эффективности и безопасности, увеличенной экономичностью перевозок за счет снижения расхода топлива, созданием новых поколений энергоэффективной транспортной техники с меньшим воздействием на экосистему, повышением безопасности эксплуатации транспортных средств, а также пропускной способности.

Сокращение цикла и трудоемкости производства изделий для транспортной и космической промышленности будет основано на переходе к использованию долговечных, экологически чистых, огнестойких, коррозионно-стойких и высокопрочных материалов с заранее заданными свойствами, для транспортного, промышленного и гражданского строительства, повышающих безопасность на производстве, на транспорте и в повседневной жизни, что обеспечит надежное функционирование транспортных комплексов и систем в течение увеличенных сроков эксплуатации.

Новые технологии, направленные на экономию сырьевых запасов углеводородных видов топлива, позволят снизить расход тепловой и электрической энергии, энергетические потери при преобразовании тепловой, химической и электрической энергии в механическую работу, а также сократить выбросы вредных веществ от транспортных средств при их производстве, эксплуатации и утилизации. Космические технологии будут активно применяться в области геологоразведки, навигационного обеспечения, ликвидации чрезвычайных ситуаций, мониторинга окружающей среды, в системах связи.

Наивысшие оценки экспертов по критерию «усиление позиций на мировых и внутренних рынках» относятся к авиационно-космической области. Основные тренды в данной области связаны с созданием ракетно-космической и транспортной техники нового поколения, высокоскоростных транспортных средств и интеллектуальных систем управления новыми видами транспорта.

Будущее авиации и космонавтики в значительной степени зависит от прогресса в сфере материаловедения, разработки более эффективных двигателей и энергетических установок, авионики.

Отечественные разработки в области создания ракетно-космической и транспортной техники характеризуются достаточно высоким уровнем. К перспективным разработкам российских ученых в данной области относятся жидкостные ракетные двигатели, комбинированные энергоустановки, транспортные средства высокой и сверхвысокой проходимости для работы в экстремальных условиях и др.

В области создания высокоскоростных транспортных средств и интеллектуальных систем управления новыми видами транспорта (Таблица 5.1.2.6.1 и 5.1.2.6.2) по некоторым составляющим элементам в России имеются значительные достижения мирового уровня. В частности, это малогабаритные системы навигации для автономных мобильных объектов, универсальные интеллектуальные бортовые системы управления автономными мобильными объектами, а также системы управления на базе ассоциативной памяти. Вместе с тем, имеется значительное отставание от мирового уровня в части автоматизации информационных и управляющих процессов, а также отображения информации для приложений комбинированной и виртуальной реальности.

Таблица 5.1.2.6.1 - Тематическая область «Технологии создания высокоскоростных транспортных средств и интеллектуальных систем управления новыми видами транспорта»

Технологические группы	Продукты
Технологии создания автоматизированной системы управления всеми видами транспорта.	Интеллектуальная система управления единым транспортным комплексом России. Системы управления воздушным движением, не зависящие от погодных условий Системы управления движением и позиционированием судов. Системы распознавания трехмерных сцен и принятия решений, достаточно точных, чтобы обеспечить безопасное автоматическое управление транспортным средством на определенных участках дороги. Высокоскоростная перевозка грузов и пассажиров на большие расстояния. Система предварительного обслуживания пассажиров, обеспечивающая существенное снижение потерь времени перед полетом и после его завершения. Системы управления средств выведения на основе использования бортовых навигационных комплексов, включая командные приборы платформенного и бесплатформенного типов. Система ориентации на основе комплексирования унифицированной бортовой системы определения углового положения космического аппарата по сигналам аппаратуры спутниковой навигации и традиционных измерителей. Быстродействующие малоинерционные органы управления, позволяющие существенно снизить циклические нагрузки на летательные аппараты Перспективные интегрированные комплексы авионики и бортовых информационных систем с возможностями комплексирования разнородной информации
Технологии создания автоматизированной системы транспортной информации (в том числе подсистему информации для контроля, планирования и управления и подсистему информации для участников движения).	АСУ пассажирских транспортных предприятий, обеспечивающих автоматизацию составления помаршрутных расписаний, закрепления подвижного состава за маршрутами. Системы электронных платежей на всех видах транспорта. Системы информирования пассажиров о работе ГПТ. Информационные табло переменной информации. Системы электронной навигации, картографии и определения местоположения объектов. Унифицированные информационно-измерительные системы на основе комплексирования оптикоэлектронных, гироскопических, радиотехнических и других приборов, обеспечивающие улучшенные тактико-технические характеристики систем управления движением и навигации. Мобильная электромеханическая установка для оперативного автоматического контроля фрикционных свойств поверхности взлетно-посадочных полос в экстремальных погодных условиях Параметрические ряды интеллектуализированных оптико-электронных и радиолокационных модульных систем и приборов наблюдения.
Технологии создания тренажеров пилотов и диспетчеров на рабочих местах и аэродромные диспетчерские системы, не зависящие от погодных условий и времени суток.	Специализированные тренажеры для гражданской авиации. Тренажеры для обучения авиадиспетчеров. Тренажеры для пилотажного обучения пилотов Тренажеры для совместного обучения пилотов и авиадиспетчеров Тренажеры для железнодорожного, водного и автотранспорта для обучения персонала, управляющего подвижными объектами на рабочем месте. Создание комплексных систем моделирования, испытаний и экспериментальных полигонов. Система измерения распределенных параметров потока при проведении испытаний моделей в аэродинамических трубах и в натурных условиях.

Таблица 5.1.2.6.2 - Тематическая область «Технологии создания ракетно-космической и транспортной техники нового поколения»

Технологические группы	Продукты
Методы проектирования летательных аппаратов нетрадиционных компоновочных схем.	Новое поколение пилотируемых и дистанционно пилотируемых воздушных судов для применения в труднодоступной местности для решения специфических задач. Самолеты с двигателями, работающими на криогенном топливе, и вертолеты с двигателями, работающими на сжиженном нефтяном газе. Отдельные типы авиационных летательных аппаратов, в т.ч. тяжелые коммерческие самолеты с нагрузкой 75-100 т и более и дальностью полета порядка 13000 км. Самолеты-барражировщики для поддержания мобильной связи в труднодоступной местности. Аэростатические и гибридные летательные аппараты для перевозки негабаритных грузов с невысокими требованиями к аэродромам. Двигатели нового поколения для воздушных судов с улучшенными экологическими параметрами. Слоистые звукопоглощающие и звукоизолирующие конструкции фюзеляжа с меньшим весом и высотой. Конструкции, обладающие высокой степенью адаптации к условиям полета (интеллектуальные конструкции). Беспилотный летательный аппарат для выполнения авиационных работ и специальных задач (в том числе распыления сыпучих и жидких веществ для нужд сельского и лесного хозяйства, мониторинга нефте- и газопроводов). Гиперзвуковые двигатели и летательные аппараты.
Технологии создания экологически чистых двигателей.	Системы быстродействующего контроля промышленных выбросов и состояния окружающей среды. Ракеты-носители и транспортные средства на экологически чистых топливах (кл.1 и 2). Двигатели внутреннего сгорания с наддувом на природном газе, обеспечивающие выполнение норм по вредным выбросам Евро-5 (кл.1). Дизели двойного назначения моделей КАМАЗ и ЯМЗ, обеспечивающие выполнение норм по вредным выбросам Евро-5. Гибкие электроуправляемые топливные системы, обеспечивающие возможность создания современных дизелей с минимальными вредными выбросами.
Технологии создания жидкостных ракетных двигателей.	Ракетные двигатели на экологических компонентах топлива и энергетические установки, в том числе с ядерными источниками энергии. Элементы конструкции ракетных двигателей (сопла, сопловые насадки, корпуса ракетных двигателей твердого топлива, элементы тепловой защиты). Жидкостные ракетные двигатели. Высокотемпературная пайка конструкционной керамики с керамикой и керамики с жаропрочными сплавами легированных сталей и сплавов применительно к узлам перспективных жидкостных двигательных установок.
Технологии создания ракет-носителей и разгонных блоков.	Элементы конструкции ракет-носителей и авиационной техники (баки, баллоны, фермы, рамы, корпуса, обтекатели, элементы тепловой защиты, воздухозаборники). Создание комплексных космических систем на основе интеграции дистанционного зондирования Земли, глобальных навигационных спутниковых систем и космической связи и развитой инфраструктуры пространственных данных. Средства выведения, в том числе авиационно-космические системы. Космические системы на базе малоразмерных космических аппаратов (микро-, нано- и пико- спутники) в интересах развития науки и образования. Авиационно-космические системы, выводящие на орбиту Земли многоразовые транспортные аппараты, в том числе для освоения в ближнем космическом пространстве высокотехнологичных производственных циклов в условиях невесомости. Межорбитальные буксиры Земля-Луна-Земля. Универсальная высокоточная система управления движением ракет-носителей, разгонных блоков и КА на основе бесплатформенной инерциальной навигационной системы.
Технологии комплексного создания базовых элементов на основе композиционных материалов.	Материалы с новыми свойствами, включая наноструктурные материалы. Многослойные металлические и композитные звукопоглощающие конструкции нового типа (градиентных и резонансных) для снижения уровней шума в каналах силовых установок самолета Бескаркасные композитные конструкции, соответствующие материалы и оборудование. Полимерные композиционные материалы для высоконагруженных конструкций, слоистых металлополимерных материалов и высокопрочных сверхлегких и свариваемых алюминиевых сплавов. Деформирование металлов в сверхпластическом состоянии в сочетании с диффузионной сваркой для изготовления многослойных элементов конструкций высокой жесткости и прочности. Супержаропрочные материалы для изготовления узлов авиационных двигателей и элементов конструкций гиперзвуковых летательных аппаратов
Технологии и методы создания двигателей и автотранспортных средств на альтернативных топливах и источниках энергии.	Двигатели и автотранспортные средства на альтернативных топливах и источниках энергии

Кроме данных технологий, перспективными в авиационно-космическом кластере являются следующие:

• Методы проектирования летательных аппаратов нетрадиционных компоновочных схем.

• Технологии создания жидкостных ракетных двигателей.

• Технологии создания ракет-носителей и разгонных блоков.

• Технологии комплексного создания базовых элементов на основе композиционных материалов.

• Технологии изготовления и обработки изделий и конструкций для получения повышенной водонепроницаемости, морозостойкости и трещиностойкости.

При создании перспективных продуктов в рамках кластера должны также активно использоваться решения, отвечающие следующим технологиям: технологии создания высокоскоростных транспортных средств и интеллектуальных систем управления новыми видами транспорта, технологии получения и обработки супержаропрочных материалов для авиационных двигателей и гиперзвуковых летательных аппаратов, компьютерное моделирование наноматериалов, наноустройств и нанотехнологий., технологии диагностики наноматериалов и наноустройств, технологии наноустройств и микросистемной техники, технологии получения и обработки конструкционных наноматериалов, технологии получения и обработки функциональных наноматериалов.

Наиболее характерные примеры важнейших инновационных продуктов для научно-технологических групп, отвечающих базовому направлению, приведены в Таблице 5.1.2.6.3.

Таблица 5.1.2.6.3 - Критическая технология: Технологии создания ракетно-космической и транспортной техники нового поколения

Научно-технологические группы	Основные инновационные продукты
Методы проектирования летательных аппаратов нетрадиционных компоновочных схем.	Пилотируемые и дистанционно управляемые летательные аппараты, применяемые в труднодоступной местности для решения специальных задач. Самолеты с двигателями, работающими на криогенном топливе, Вертолеты с двигателями, использующими сжиженный нефтяной газ. Аэростатические и гибридные летательные аппараты для перевозки негабаритных грузов с пониженными требованиями к аэродромам. Конструкции с высокой степенью адаптации к условиям полета (интеллектуальные конструкции). Гиперзвуковые летательные аппараты и двигатели.
Технологии создания жидкостных ракетных двигателей	Ракетные двигатели на экологических компонентах топлива и энергетические установки, в том числе с ядерными источниками энергии. Конструкции перспективных ЖРД- в т.ч. реализуемые с использованием высокотемпературной пайки конструкционной керамики с керамикой и керамики с жаропрочными сплавами.
Технологии создания ракет-носителей и разгонных блоков.	Элементы конструкции ракет-носителей. Средства выведения, в том числе авиационно-космические системы. Авиационно-космические системы, выводящие на орбиту Земли многоразовые транспортные аппараты. Межорбитальные буксиры Земля-Луна-Земля. Система управления движением ракет-носителей, разгонных блоков и КА на основе бесплатформенной инерциальной навигационной системы.
Технологии комплексного создания базовых элементов на основе композиционных материалов.	Многослойные металлические и композитные звукопоглощающие конструкции для снижения уровней шума силовых установок самолета. Бескаркасные композитные конструкции. Полимерные композиционные материалы для высоконагруженных конструкций, слоистых металлополимерных материалов и высокопрочных сверхлегких и свариваемых алюминиевых сплавов. Оборудование для деформирования металлов в сверхпластичном состоянии в сочетании с диффузионной сваркой для изготовления многослойных элементов конструкций высокой жесткости и прочности.
Технология изготовления изделий для получения повышенной водонепроницаемости, морозостойкости и трещиностойкости.	Герметичные корпуса приборов на основе би-триметаллов и алюминиевых сплавов с редкими металлами.

В среднесрочной перспективе, по данным экспертного анализа, к инновационным видам продукции для авиационно-космического кластера относятся следующие ее виды (распределенные по пяти сегментам):

Сегмент космических аппаратов и средств выведения:

- элементы конструкции ракетных двигателей;

- элементы конструкции ракет-носителей;

- малогабаритные многофункциональные космические аппараты;

- ракеты-носители и транспортные средства на экологически чистых топливах;

- долговременные орбитальные станции многомодульного построения, предназначенные к существованию в условиях космического пространства более десяти лет;

- космические системы на базе малоразмерных космических аппаратов (микро-, нано- и пико- спутники), а также средства их запуска и поддержания на целевых орбитах;

- космические комплексы тяжелого и среднего классов, космические аппараты повышенной грузоподъемности;

- робототехнические средства для выполнения орбитальных операций и технического обслуживания в автоматическом и адаптивном режимах без выхода человека в открытый космос;

- системы информационного обеспечения разработки и производства изделий ракетно-космической техники на базе ИПИ-технологий;

- системы хранения и транспортировки компонентов топлива и сжатых газов (трубопроводы, баки, баллоны).

Сегмент летательных аппаратов и их компонентов:

- самолеты с полезной нагрузкой порядка 100 т и дальностью полета 13000 км;

- самолеты с двигателями, работающими на криогенном топливе, и вертолеты с двигателями, работающими на сжиженном нефтяном газе;

- самолеты-барражировщики для поддержания мобильной связи в труднодоступной местности;

- аэростатические и гибридные летательные аппараты для перевозки негабаритных грузов с невысокими требованиями к аэродромам;

- конструкции, обладающие высокой степенью адаптации к условиям полета (интеллектуальные конструкции);

- слоистые звукопоглощающие и звукоизолирующие конструкции фюзеляжа.

Сегмент двигателей и энергетических установок:

- авиационные и ракетные двигателей нового поколения, в том числе многоразового использования и многократного запуска;

- двигатели нового поколения для воздушных судов с улучшенными экологическими характеристиками;

- перспективные гиперзвуковые прямоточные воздушно-реактивные двигатели для широкого диапазона чисел М полета (М = 3 - 17).

Сегмент систем управления и диагностики:

- гибридные навигационные системы на основе объединения инерциальных измерительных блоков на базе волоконнооптических, лазерных, динамически настраиваемых и других гироскопов среднего класса точности и навигационной аппаратуры;

- СВЧ-радиоэлектроника и системы управления, обеспечивающие создание нового поколения аппаратуры с применением кремниевых СВЧ транзисторов L- и S-частотных диапазонов, СВЧ-микросхем на гетероструктурах, СВЧ-модулей;

- герметичные корпуса приборов с улучшенными массогабаритными, тепловыми и защитными характеристиками на основе би-триметаллов и алюминиевых сплавов с редкими металлами, обеспечивающих повышенный срок функционирования;

- новые системы ранней диагностики (вибрационные, оптические, электрофизические);

- датчики «быстропеременных процессов» (пульсации давления, электромагнитное излучение, перепады температуры);

- системы быстродействующего контроля промышленных выбросов и состояния окружающей среды.

Сегмент новых материалов:

- полимерные композиционные материалы для высоконагруженных конструкций, слоистых металлополимерных материалов и высокопрочных сверхлегких и свариваемых алюминиевых сплавов;

- бескаркасные композитные конструкции, соответствующие материалы и оборудование;

- оборудование для деформирования металлов в сверхпластическом состоянии в сочетании с диффузионной сваркой для изготовления многослойных элементов конструкций высокой жесткости и прочности;

- аппараты для высокотемпературной пайки конструкционной керамики с керамикой и керамики с жаропрочными сплавами легированных сталей и сплавов применительно к узлам перспективных жидкостных двигательных установок;

- многослойные металлические и композитные звукопоглощающие конструкции нового типа (градиентных и резонансных) для снижения уровней шума в каналах силовых установок самолета.

На рынках собственно авиакосмической продукции, при условии применения передовых технологий, в долгосрочной перспективе наиболее востребованы будут летательные аппараты с существенно улучшенными характеристиками: «экологически чистый» пассажирский самолет с уменьшенным в 2-4 раза уровнем шума на местности и на 60-70% – эмиссией вредных веществ, имеющий расход топлива на пассажирокилометр в 1,5-2 раза ниже обычного и сокращенные вдвое операционные расходы; беспилотный летательный аппарат для выполнения авиационных работ и специальных задач (распыления сыпучих и жидких веществ для нужд сельского и лесного хозяйства, мониторинга нефте- и газопроводов и др.); автоматические космические аппараты (коммуникационные, навигационные, для фундаментальных космических исследований и т. п.); космические комплексы нового поколения тяжелого и среднего классов космических аппаратов повышенной грузоподъемности; космический комплекс системы подвижной спутниковой связи и многофункциональной системы ретрансляции.

На рынках услуг, которые могут оказывать предприятия АКК, наиболее востребованными будут: космические телекоммуникационные и навигационные услуги; навигационное обеспечение управления космическими аппаратами различного целевого назначения на основе использования информации космической навигационной системы ГЛОНАСС; дистанционное зондирование Земли; космические системы оптико-электронного и радиолокационного наблюдения для исследования природных ресурсов, рационального природопользования, картографирования; спутниковые системы быстродействующего контроля промышленных выбросов и состояния окружающей среды; гибридные навигационные системы на основе объединения перспективных инерциальных измерительных блоков на базе волоконнооптических, лазерных, динамически настраиваемых и других гироскопов среднего класса точности и навигационной аппаратуры.

В целом, перспективный ассортимент продукции в авиационно-космическом кластере включает в себя:

• Двигатели, гибридные энергетические установки и транспортные средства, в том числе на альтернативных видах топлива (2020-2025 гг.).

• Новое поколение пилотируемых и дистанционно пилотируемых воздушных судов для применения в труднодоступной местности для решения специфических задач (2015-2020 гг.).

• Ракетные двигатели на экологических компонентах топлива и энергетические установки (2020-2025 гг.).

• Материалы с новыми свойствами, включая наноструктурные материалы (2015-2030 гг.).

• Интеллектуальная система управления единым транспортным комплексом России (2025-2030 гг.).

• Высокоскоростные подвижные средства и системы управления, обеспечения безопасности движения (2015-2020 гг.).

• Комплексные многоуровневые системы транспортной безопасности (2020-2025 гг.).

• Малогабаритные многофункциональные космические аппараты (2020-2030 гг.).

• Транспортные средства на экологически чистых топливах (2015-2020 гг.).

Данные направления имеют многочисленные «ниши», встраивание в которые может быть осуществлено на уровне области. Для определения таких ниш необходима оценка имеющейся в регионе научно-исследовательской и производственной базы, ее возможностей обеспечить успех в условиях усиливающейся конкурентной борьбы за перспективные рынки.