Введение. Обеспечение надёжности и экологической безопасности магистральных нефте- и газопроводов является приоритетной задачей для топливно-энергетического комплекса Российской Федерации. Протяжённость отечественной трубопроводной сети превышает 250 тысяч километров, причём значительная часть трасс проложена в удалённых, труднодоступных и климатически неблагоприятных регионах. По данным исследований, добыча и транспортировка нефти и газа в 70 % случаев происходит в труднодоступных районах, зачастую с суровыми климатическими условиями, что кратно повышает риск техногенных аварий [1].

Традиционные методы обследования – пешие обходы, вертолётное патрулирование и спутниковый мониторинг – имеют существенные ограничения: высокую стоимость лётного часа, низкую периодичность наблюдений, зависимость от метеоусловий и недостаточное пространственное разрешение данных. В этих условиях технологии беспилотной авиации выступают эффективной альтернативой, позволяющей радикально повысить оперативность, детальность и регулярность диагностики линейной части трубопроводов [3].

Беспилотные авиационные системы позволяют оперативно решать задачи мониторинга состояния трасс магистральных газопроводов, выявления утечек углеводородов, контроля охранных зон и оценки масштабов подтоплений в паводковый период. Экономическая эффективность применения БПЛА по сравнению с вертолётным обследованием подтверждена расчётами, выполненными для объектов ООО «Газпром трансгаз Уфа», где использование беспилотного комплекса Supercam S450 позволило существенно сократить эксплуатационные затраты при сохранении необходимого качества получаемой информации [2, 3].

Современные дроны оснащаются тепловизионными камерами, лидарами, газоанализаторами и мультиспектральными сенсорами, а их интеграция с технологиями искусственного интеллекта повышает точность и скорость анализа данных. В России накоплен значительный опыт применения беспилотных авиационных систем для обследования трубопроводов: компания ZALA за последние десять лет выполнила аэромониторинг свыше 50 миллионов километров трубопроводов и сопутствующих объектов [4].

Особую актуальность беспилотные технологии приобретают при работе в экстремальных климатических условиях. В сентябре 2025 года компания ZALA успешно испытала комплекс воздушного лазерного сканирования (ВЛС) для мониторинга трубопроводов в условиях Крайнего Севера, в ходе которых было обследовано свыше 180 километров трасс. По итогам работ создана точная цифровая 3D-модель трубопровода для анализа его состояния и планирования ремонтных работ. Применение БПЛА особенно эффективно при проведении воздушного патрулирования в сложных природных условиях, в условиях отдалённости объектов и ограниченности людских ресурсов[5].

Дистанционный мониторинг магистральных трубопроводов в труднодоступных районах с применением БПЛА предполагает сбор данных от различных систем мониторинга технического состояния и окружающей среды с последующей аккумуляцией информации в специализированных устройствах. Выполнена успешная апробация системы дистанционного мониторинга на основе решений АО «ТСТ» с использованием беспилотных летательных аппаратов квадрокоптерного типа, что даёт возможность периодического сбора и анализа данных мониторинга на участках трассы, где отсутствует возможность использования традиционных средств связи [4].

В практике мониторинга магистральных трубопроводов применяются три основных конструктивных типа беспилотных летательных аппаратов: мультироторный (квадрокоптерный), самолётный и гибридный с вертикальным взлётом и посадкой (VTOL)[6]. Каждый тип характеризуется специфическим набором лётно-технических характеристик, определяющих область его рационального применения.

Мультироторный тип БПЛА обладает способностью к вертикальному взлёту и посадке, зависанию в заданной точке и прецизионному маневрированию в ограниченном пространстве [7]. Однако время полёта мультироторных дронов ограничено 25–45 минутами вследствие высокого энергопотребления, что существенно ограничивает дальность маршрута на одном комплекте батарей..

Самолётный тип [8]. Беспилотники с неподвижным крылом обладают существенно более высокими показателями аэродинамической эффективности: время полёта достигает 60–180+ минут, а площадь покрытия за один вылет составляет сотни гектаров. Ключевым ограничением является потребность в оборудованной взлётно-посадочной полосе или использовании катапульты для запуска.

Гибридный тип [9, 10]. Технология VTOL объединяет преимущества обеих вышеописанных конструкций. Гибридные дроны взлетают и садятся вертикально, как мультироторные аппараты, а на маршруте переходят в экономичный горизонтальный полёт в самолётном режиме. Такая конфигурация позволяет работать с неподготовленных площадок и одновременно обеспечивает высокую дальность и производительность съёмки. Современные гибридные модели способны обеспечивать дальность полёта до 150 км и продолжительность миссии до 12 часов в VTOL-конфигурации.

Выбор оптимального типа БПЛА определяется комплексом факторов, важнейшими из которых являются:

1. протяжённость участка трубопровода;

2. пространственная доступность.

Влияние протяжённости трубопровода. Для коротких участков и локальных объектов наиболее эффективны мультироторные БПЛА, обеспечивающие высокую детализацию съёмки и возможность точечного обследования элементов инфраструктуры. Для протяжённых магистральных участков предпочтительны самолётные и гибридные платформы, позволяющие за один вылет обследовать значительные расстояния без промежуточных посадок.

Влияние доступности территории. В труднодоступных районах с отсутствием оборудованных взлётно-посадочных полос, а также в горной и лесистой местности, мультироторные и гибридные БПЛА имеют неоспоримое преимущество перед самолётными платформами. Если вокруг лес, овраги или плотная застройка, целесообразно использовать мультикоптер или VTOL. В условиях Крайнего Севера, где трубопроводы проходят над землёй и ежегодно подвергаются деформациям из-за морозного пучения грунтов, применение технологий воздушного лазерного сканирования с БПЛА признано наиболее эффективным решением для отслеживания состояния линейных объектов.

Для формализованного выбора типа БПЛА предложена интегральная оценка эффективности, рассчитываемая по формуле:

где: – протяжённость обследуемого участка трубопровода, км; – максимальная дальность полёта БПЛА, км; – относительная стоимость эксплуатации; – время развёртывания комплекса, мин; – коэффициент сложности рельефа (от 0 для равнинной местности до 1 для горной/лесистой); – весовой коэффициент значимости фактора доступности = 0,3.

Для наглядного представления взаимосвязи между эффективностью применения БПЛА и изменяющимися параметрами трубопровода сформирована таблица 1, содержащая нормированные показатели эффективности для различных комбинаций протяжённости обследуемого участка и категории доступности местности.

Таблица 2 — Зависимость показателя эффективности (E) от параметров трубопровода

Анализ данных таблицы 2 и проведённые численные расчёты позволяют сформулировать следующие научно-практические выводы:

1. Для участков малой протяжённости (до 10–15 км) вне зависимости от доступности местности максимальную эффективность демонстрируют мультироторные БПЛА;

2. Для протяжённых магистральных участков (50–200 км) в условиях равнинной местности с наличием оборудованных взлётно-посадочных полос абсолютное преимущество сохраняется за самолётными БПЛА;

3. Для протяжённых участков в труднодоступной местности гибридные VTOL-платформы являются единственным технологически обоснованным выбором;

4. С ростом протяжённости обследуемого участка эффективность мультироторных БПЛА экспоненциально снижается, достигая нулевых значений при протяжённостях свыше 50 км, что делает их применение для мониторинга протяжённых магистральных трубопроводов экономически и технологически нецелесообразным;

5. Гибридные VTOL-платформы демонстрируют наиболее стабильные показатели эффективности во всём диапазоне параметров трубопровода, что подтверждает их универсальность и перспективность

Таким образом, выбор типа БПЛА для мониторинга магистральных трубопроводов должен осуществляться на основе комплексного анализа протяжённости обследуемого участка, категории доступности территории и требуемой детализации получаемых данных. Предложенная в работе методика количественной оценки эффективности позволяет формализовать данный выбор и обосновать оптимальную конфигурацию беспилотной авиационной системы.