Тривимірні магістралі замість заторів: Дубай масово інтегрує БПЛА в міську інфраструктуру

Як працюватиме інтелектуальна система управління повітряним простором?

Стрімкий розвиток технологій безпілотних літальних апаратів ставить перед сучасними мегаполісами нові виклики. Очікується, що до 2025 року комерційний флот дронів лише у Сполучених Штатах Америки перевищить 800 000 одиниць, що на 70% більше порівняно з 2020 роком. Європейський Союз прогнозує, що до 2050 року кількість цивільних безпілотників сягне 400 000 одиниць, а щорічна вартість цього ринку перевищить 10 мільярдів євро. В Україні після війни слід також очікувати на появу дронів на вулицях, якщо не буде прямої заборони. У таких умовах низьковисотний повітряний простір потребує чіткого регулювання, щоб уникнути ризиків для людей, будівель та іншого авіаційного трафіку, пише Tech Xplore.

Нещодавнє дослідження, опубліковане в науковому журналі Annals of Operations Research, пропонує революційну концепцію для міст із щільною висотною забудовою, обравши головним полігоном Дубай. Міжнародна група вчених з Університету Шарджі (ОАЕ), Університету Лінчепінга (Швеція), Бангорського університету (Велика Британія) та компанії Dar AlSinah розробила інтегровану структуру, яка поєднує дизайн повітряного простору, маршрутизацію та балансування навантаження.

В основі дослідження лежить новий спосіб структурування міського повітряного простору з використанням сітчастої конструкції, вирівняної з міською інфраструктурою, такою як дорожні мережі та планування будівель,
– прокоментував провідний автор дослідження Алі Чейту, який обіймає посаду професора з управління ланцюгами поставок, авіації та транспорту в Університеті Шарджі.

Головні правила

Запропонована модель розділяє небо над Дубаєм на два основні рівні залежно від висоти будівель:

• Перший, "червоний" шар, призначений для зон із хмарочосами заввишки понад 72 метри. Тут дрони мають рухатися виключно над головними дорожніми магістралями.
• Другий, "жовтий" шар, охоплює зони з забудовою нижче 72 метрів, де апарати можуть літати як над дорогами, так і над дахами будівель.
• Максимальна дозволена висота операцій становить 122 метри.

Для забезпечення безпеки розроблені чіткі стандарти дистанцій "залишатися осторонь" (Remain Well Clear – RWC). Між безпілотниками, що не перевозять людей, горизонтальна відстань має становити не менше 61 метра, а вертикальна – 46 метрів. Від фіксованих об'єктів та перешкод дрони повинні триматися на відстані 30 метрів по горизонталі та 50 метрів по вертикалі.

Дубай є унікальним і складним випробувальним полігоном, де щільність висотної забудови та швидкий розвиток міста вимагають інноваційних підходів до структурування та управління повітряною мобільністю,
– зазначив професор кафедри надійності та якості Університету Шарджі та співавтор роботи Імад Альсьюф.

Математика та алгоритми приходять на допомогу

Ключовим елементом системи є використання складних математичних моделей та штучного інтелекту для оптимізації маршрутів. Дослідники порівняли кілька методів, включаючи генетичний алгоритм (GA), пошук Табу (TS), імітацію відпалу (SA) та адаптивний пошук у великих околицях (ALNS).

Результати показали, що генетичний алгоритм є найбільш ефективним для великих сценаріїв, забезпечуючи на 9% вищий прибуток для операторів логістики порівняно з іншими методами, при цьому скорочуючи час обчислень на дві третини.

Удосконалена оптимізація, евристика та алгоритми штучного інтелекту необхідні для перетворення складних проблем міської аеромобільності в дієві рішення в режимі реального часу,
– каже Алі Чейту.

Кращий трафік для дронів

Окрім планування шляху від точки до точки, система містить механізм балансування трафіку. Він запобігає надмірній концентрації дронів в окремих сегментах сітки, рівномірно розподіляючи навантаження по всій мережі.

Це критично важливо для уникнення заторів у повітрі та забезпечення рівного доступу до ресурсів для різних операторів.

Залучені всі

Проєкт реалізовано за принципом "потрійної спіралі", що передбачає тісну співпрацю між академічними колами, промисловістю та урядом. До розробки та валідації долучилися такі організації, як Управління аеронавігації Дубая (DANS), Генеральне управління цивільної авіації ОАЕ (GCAA), а також шведські партнери – компанія SAAB та провайдер аеронавігаційних послуг LFV.

"Сильні сторони цієї роботи полягають не лише в її технічному внеску, а й у співпраці між академічними колами, промисловістю та урядом через кордони, що дозволяє знайти рішення, засновані на реальних операційних потребах", – підкреслив Імад Альсьюф.

Що не так із цим задумом

Попри успішні симуляції з використанням реальних карт та висот будівель Дубая, розробники визнають певні обмеження. Наразі модель не враховує динамічні зміни погоди, такі як сильний вітер, та не моделює процеси заряджання батарей у реальному часі.

Майбутні дослідження будуть зосереджені на інтеграції мережі станцій підзарядки та впровадженні інструментів прогнозування на основі штучного інтелекту.

Вам також буде цікава дізнатися: як дрони інтегруються в міське життя по всьому світу

Міста по всьому світу поступово переходять до епохи "низьковисотної авіації", де дрони та інші безпілотні системи стають частиною повсякденного життя. Якщо ще десять років тому безпілотники асоціювалися переважно з військовими технологіями або аматорською зйомкою, то тепер вони дедалі активніше інтегруються в логістику, транспорт, будівництво, інфраструктуру, безпеку та медицину.

У багатьох країнах уже тестують або частково використовують доставку товарів дронами. Компанія Amazon, наприклад, у 2026 році розширила сервіс Prime Air у США, де безпілотники здійснюють понад сотню доставок щодня, пише Axios. Дрони перевозять невеликі посилки, медикаменти, їжу та інші товари. Такі системи особливо цікавлять мегаполіси, де автомобільні затори стали хронічною проблемою.

Безпілотники вже використовуються для моніторингу трафіку, інспекції мостів, ліній електропередач та будівель. У деяких містах дрони допомагають поліції та рятувальним службам швидше реагувати на аварії, пожежі чи пошук людей. Китай активно інтегрує безпілотні системи у концепцію "розумного міста", а в країнах Перської затоки дрони розглядають як важливий елемент майбутньої транспортної системи.

Найамбітнішим напрямком стали повітряні таксі – електричні апарати вертикального зльоту та посадки, відомі як eVTOL. Це щось середнє між гелікоптером і великим дроном. Такі апарати мають кілька електромоторів, здатні вертикально злітати з дахів будівель або спеціальних платформ і перевозити пасажирів над заторами. На відміну від гелікоптерів, вони значно тихіші та дешевші в експлуатації.

Над такими системами працюють десятки компаній – серед них Joby Aviation, Archer Aviation, Volocopter, EHang, Lilium та Wisk Aero. У Китаї компанія EHang уже проводить комерційні польоти автономних eVTOL для туристичних маршрутів, пише eVTOL.Travel. У США та ОАЕ компанії Joby та Archer планують запустити перші сервіси повітряного таксі у 2026 році.

Дубай став одним із головних полігонів для цієї індустрії. Там уже будують "вертипорти" – спеціальні майданчики для вертикальної посадки повітряних таксі. Подібні проєкти запускають також у Нью-Йорку, Абу-Дабі, Сінгапурі та Тель-Авіві. Частина маршрутів орієнтована на трансфери між аеропортами та центрами міст, де поїздка автомобілем може займати годину, а eVTOL здатен подолати маршрут за 10 – 15 хвилин.

Яка небезпека чекає на наші міста, якщо дрони будуть безконтрольно літати в небі?

Попри оптимізм компаній, головною проблемою залишається регулювання повітряного простору. Якщо в містах масово з'являться тисячі безпілотників, це створить новий тип транспортного хаосу – уже не на дорогах, а в небі, аналізує 24 Канал.

• Без централізованого управління дрони можуть почати заважати один одному, створювати затори у повітрі та провокувати аварії. Особливо небезпечними стануть райони біля хмарочосів, аеропортів, лікарень та густонаселених кварталів. На відміну від автомобілів, аварія повітряного апарата загрожує не лише пасажирам, а й людям унизу.
• Ситуацію ускладнюють погодні умови. Дощ, сильний вітер, сніг, туман чи обледеніння можуть критично впливати на стабільність польоту. Для великих eVTOL це особливо важливо, адже йдеться вже про людські життя. Крім того, навіть електричні повітряні таксі створюють шум. Якщо таких апаратів стане багато, міста можуть зіткнутися з новим типом шумового забруднення, яке й без того в мегаполісах є чималим.
• Окремою проблемою стане кібербезпека. Безпілотні системи сильно залежать від GPS, датчиків, зв'язку та програмного забезпечення. Теоретично хакерська атака або збій системи управління можуть призвести до падіння апарата чи втрати контролю над транспортом, який можуть навмисно спрямувати в будинок чи на людину.

Саме тому країни вже створюють системи UTM – Unmanned Traffic Management. Це своєрідний "диспетчерський центр" для дронів, який автоматично контролюватиме маршрути, висоту, пріоритет польотів і запобігатиме зіткненням. Фактично, людство намагається побудувати аналог автомобільного дорожнього руху, але у тривимірному просторі.

Коли повітряні дрони почнуть перевозити людей як таксі?

Більшість експертів сходяться на тому, що масові польоти повітряних таксі почнуться не раніше другої половини 2020-х років, помітив 24 Канал. Першими будуть дорогі преміальні маршрути в окремих містах. Повноцінна інтеграція в громадський транспорт, де повітряне таксі стане доступним для широкого населення, може розтягнутися до 2030-х років.

Головними бар'єрами залишаються сертифікація, безпека, будівництво інфраструктури та висока вартість. Навіть у США Федеральне управління цивільної авіації лише нещодавно завершило створення правил сертифікації eVTOL. Компанії також мають побудувати мережу посадкових платформ, зарядних станцій і центрів управління повітряним рухом.

Попри це, індустрія вже перейшла зі стадії футуристичних концептів до реальних випробувань. У багатьох містах світу eVTOL більше не сприймаються як фантастика. Вони поступово стають новим типом міського транспорту, який може змінити саму архітектуру мегаполісів і уявлення про пересування містом.