История компании Yamaha Motor у большинства ассоциируется с быстрыми мотоциклами, гидроциклами или, на худой конец, лодочными моторами. Но в начале 1980-х инженеры бренда замахнулись на то, что тогда казалось чистой фантастикой — на авиацию. Причём не простую, а беспилотную.

Это история о том, как амбициозное заявление в прессе запустило технологическую гонку длиною в десятилетия, и как обычные рисовые поля превратились в полигон для испытания новых систем автоматического управления.

Сегодня агродроны чаще всего ассоциируются с мультикоптерами. Однако история сельскохозяйственных БПЛА началась с беспилотных вертолётов Yamaha.
В январе 1982 года руководство Yamaha сделало официальное заявление, которое застало рынок врасплох:

На следующий день японские газеты вышли с громкими заголовками: «Yamaha реализует стратегию трёх стихий: на земле, на воде и в воздухе». В воздухе пахло революцией, и заказчики не заставили себя ждать.

Уже в 1983 году Японская ассоциация сельскохозяйственной авиации, действовавшая под эгидой Министерства сельского хозяйства Японии, обратилась к Yamaha с техническим заданием. Стране требовался дистанционно управляемый аппарат для обработки полей агрохимикатами. Проект получил название RCASS (Remote Control Aerial Spraying System).

Изначально от Yamaha ожидали только двигатель. Но инженеры быстро поняли: создать хороший мотор мало, необходимо проектировать весь комплекс целиком, чтобы он работал как единая система. Так родился амбициозный прототип Aero Robot RCASS.

Изначально от Yamaha ожидали только двигатель. Но инженеры быстро поняли: создать хороший мотор мало, необходимо проектировать весь комплекс целиком, чтобы он работал как единая система. Так родился амбициозный прототип Aero Robot RCASS.

Одним из требований заказчика было использование противовращающихся роторов — соосной схемы, где два винта на одной оси вращаются в противоположных направлениях. У такого решения был важный плюс: вертолёту не требовался хвостовой винт, а значит, конструкцию можно было сделать компактнее.

Однако инженеры столкнулись с серьёзной технической проблемой. Управление тангажом, креном и рысканием в такой схеме требовало очень сложной механики и точной настройки.

Для испытаний был построен специальный лётный стенд. На прототип установили двухтактный одноцилиндровый двигатель жидкостного охлаждения объёмом 292 см³. Но управлять аппаратом вручную оказалось крайне сложно: возможности сервомеханизмов того времени были ограничены.

Тогда команда решила использовать гироскопические датчики — передовую технологию середины 1980-х годов. Испытания перевели в полностью автоматизированный режим. Именно тогда Yamaha сделала первый шаг к созданию электронной системы управления беспилотными летательными аппаратами.

Однако аппарат всё ещё весил более 100 килограммов, поэтому до практического применения было далеко.

Параллельно с проектом RCASS инженеры разрабатывали более традиционный беспилотный вертолёт — R-50 с несущим и хвостовым винтами. На него установили двухтактный двухцилиндровый двигатель объёмом 98 см³.
В 1987 году R-50 поступил в ограниченную эксплуатацию. Это был первый в мире беспилотный вертолёт для сельскохозяйственного опрыскивания, способный нести около 20 килограммов полезной нагрузки.
По современным меркам аппарат был достаточно простым. Оператору приходилось вручную управлять вертолётом практически на всех этапах полёта. Но именно R-50 доказал жизнеспособность идеи беспилотной авиации для сельского хозяйства.
Вскоре операторы столкнулись с новой проблемой. Удерживать вертолёт на постоянной высоте и одновременно следить за качеством обработки поля было крайне непросто.

Начались эксперименты с автоматизацией.

Сначала инженеры испытали ультразвуковые датчики высоты, однако их эффективность в условиях рисовых полей оказалась недостаточной для практической эксплуатации.

Затем был протестирован лазерный дальномер. На его основе появилась система поддержки оператора YOSS (Yamaha Operator Support System). Она хорошо работала на ровной местности, однако оказалась слишком чувствительной к особенностям рельефа и впоследствии была снята с производства.

Настоящий прорыв произошёл в 1995 году. Инженеры использовали волоконно-оптические гироскопы, которые тогда начали применяться в навигационных системах. На их основе была создана система управления ориентацией Yamaha YACS (Yamaha Attitude Control System).

Три гироскопа и акселерометр автоматически стабилизировали аппарат по всем осям. Система брала на себя значительную часть работы по управлению полётом и заметно снижала нагрузку на оператора.

Популярность R-50 резко выросла. Всего было продано около тысячи таких машин, что способствовало расширению применения беспилотных вертолётов в сельском хозяйстве.

В 1997 году Yamaha представила новую модель — RMAX. Она получила более мощный двигатель и расширенные возможности управления.
Уже в 2000 году одна из версий RMAX с автоматическим режимом полёта использовалась для исследования вулкана Усу на острове Хоккайдо, где работа человека была связана с повышенным риском.
Развитие продолжалось:
1997 год — RMAX с новым двигателем;
2000 год — версия с автоматическим режимом полёта;
2003 год — RMAX Type II и Type II G с функциями упрощённого управления;
2006 год — RMAX G1 с автоматическим режимом полёта для промышленного применения;
2013 год — FAZER с четырёхтактным двигателем;
2016 год — FAZER R.

По состоянию на середину 2010-х годов в Японии было зарегистрировано около 2800 промышленных беспилотных вертолётов Yamaha. Они обрабатывали более миллиона гектаров посевов, что составляло около 36% площади рисовых полей страны.

Со временем область применения значительно расширилась. Беспилотники работали не только на рисовых чеках, но и на посевах пшеницы, сои, редьки дайкон, а также в садах и каштановых рощах.

Модели вроде RMAX G1 могли многократно выполнять один и тот же запрограммированный маршрут с высокой повторяемостью. Благодаря этому их начали использовать не только в сельском хозяйстве, но и для мониторинга прибрежных экосистем, топографической съёмки и контроля радиационного фона.

То, что в 1982 году выглядело как смелая идея, за несколько десятилетий превратилось в одно из важнейших направлений развития сельскохозяйственной беспилотной авиации. А рисовые поля Японии стали местом, где зародились технологии, которые сегодня используются аграриями по всему миру.