Ukrajina opouští čínské komponenty pro FPV drony. Jaký byl proces lokalizace výroby?

Přední ukrajinští výrobci pocítili čínská omezení už před rokem. Podle informací agentury Bloomberg jsou kroky čínské vlády pouze předzvěstí širších exportních restrikcí na součástky pro drony, které by mohly vstoupit v platnost ještě letos.

V reakci na tato rizika začali ukrajinští výrobci vyvíjet vlastní komponenty pro drony, což vyústilo ke konci minulého roku v montáž prvního FPV dronu (viz úvodní foto) kompletně ze součástek ukrajinské výroby.

Z čeho se skládá FPV dron?

Základem každého FPV kopteru je rám, který slouží jako platforma pro všechny ostatní prvky systému: motory s vrtulemi, kameru, antény, vysílač a přijímač signálu, letový řídicí modul (flight controller) a regulátor otáček ESC (Electronic Speed Controller).

Letový řídicí modul představuje „mozek“ dronu, plní příkazy operátora a udržuje kopter ve vzduchu. Díky vestavěnému barometru a akcelerometru určuje jeho polohu, reaguje na změny způsobené atmosférickými jevy a kompenzuje jejich vliv stabilizací pomocí regulace otáček každého motoru.

Řízení dronu funguje díky koordinované práci jednotlivých modulů: rádiový signál z ovladače je zachycen přijímací anténou, která předá pokyn řídicímu modulu, ten jej pošle regulátoru otáček, jenž signál převede na změnu napětí pro motory.

Videozáznam z kamery prochází skrz řídicí jednotku (která přidává údaje o výšce letu a stavu baterie) do videosignálového vysílače, jenž obraz přenáší prostřednictvím antény zpět k operátorovi.

Většina těchto komponent je v současnosti stále dodávána z Číny, ale ukrajinský trh nezůstává pozadu – vstupuje do konkurenčního boje, postupně navyšuje nabídku i objem dodávek.

Klíčové komponenty FPV dronu. Zleva dolů: Letový kontrolér, Regulátor otáček, Přijímač signálů a anténa; Zprava dolů: Kamera, Elektromotor, Vysílač signálů a anténa; větší foto / Militarnyi

Lokalizace výroby

V březnu letošního roku předala ukrajinská firma Vyriy Drone ozbrojeným silám první sériovou várku tisíce lokalizovaných kopterů (viz úvodní obrázek) – modelů vycházejících z prototypu sestaveného na konci loňského roku.

Proces lokalizace začal na jaře 2023 objednávkou karbonových rámů – jedné z nejsnáze vyrobitelných součástí – od domácího výrobce. Zakázková výroba se ukázala jako optimální řešení, neboť umožnila využít existující kapacity a zkušené odborníky bez nutnosti nákladného budování vlastní infrastruktury.

Postupně firma zadala výrobu vrtulí – šlo o jednodušší komponenty vyráběné na vstřikovacích lisech (termoplastických automatech) pro výrobu plastových dílů. Výroba vyžadovala jen dvoudílnou formu s přesným vyvážením vrtulí.

„Výroba vrtulí je technologicky nenáročná, ale vyžaduje přesnost – forma musí být dokonalá a lopatky vyvážené. Dnes na Ukrajině funguje přes deset, možná i několik desítek výrobců,“ říká zakladatel firmy Oleksij Babenko.

Ukrajinská výroba byla dražší než čínské alternativy, ale zajišťovala konzistentní kvalitu. To se potvrdilo, když jedna z čínských dodávek vrtulí měla 90 % vadných kusů. Díky lokalizované výrobě bylo možné závadu rychle eliminovat.

Ukrajinské řídicí jednotky VYRIY F405V2. Každá z nich má národní symboly.

Vývoj vlastní elektroniky

Zásadním krokem bylo zahájení vývoje a výroby vlastní elektroniky. Vyriy Drone se zaměřila na letové řídicí moduly a regulátory, které nejsou tak náchylné na rychlý pokrok v technologiích jako přijímače elektronického rádiového lokalizačního systému ERLS (Electronic Radio Location System). Výsledkem byla technická dokumentace a návrh „flight stacku“ – konstrukce složené ze dvou propojených tištěných spojů.

Flight stack (nebo letový stack) je soubor elektronických a softwarových komponent, které společně zajišťují řízení a stabilitu dronu během letu. V podstatě se jedná o kombinaci hardwaru a softwaru, který umožňuje dronu vykonávat různé funkce, jako je stabilizace, navigace, řízení motorů a další.

Na podzim 2023 firma objednala několik stovek zkušebních vzorků pro odladění designu. Na začátku roku 2024 již byla dodána první sériová várka 5000 sad.

„Vlastní přijímače nám uvolnily ruce. Čínské fungují standardně jen na 900 MHz a přechod na vlastní řešení nám umožnil pružně měnit frekvence podle situace na frontě,“ uvádějí vývojáři Vyriy Drone.

Díky vlastní výrobě lze během jediného dne změnit pracovní frekvenci nových dronů – důležitá výhoda proti ruským systémům elektronického boje. Vyriy Drone tak jako první začala dodávat drony na frekvenci 500 MHz, když byly masivně rušeny rozsahy 700 až 1000 MHz.

Zpočátku byla vlastní elektronika výrazně dražší než čínské moduly, ale díky optimalizaci se podařilo cenu snížit – například letový stack dnes stojí cca 40 USD.

Čip STM32F405 používaný v řídicích jednotkách FPV dronů. / Militarnyi

Kompletní lokalizace a strategická soběstačnost

Zároveň se firmě podařilo držet zmetkovitost na úrovni 1–3 %, zatímco čínské dodávky se vyznačovaly častými výpadky a nekvalitou – zejména během čínského nového roku.

Momentálně je na Ukrajině přibližně pět podniků schopných vyrábět elektroniku odpovídajících rozměrů a parametrů. Používají sice v Číně vyráběné mikročipy a základní elektronické součástky (např. tranzistory), ale ty jsou natolik rozšířené, že je nelze efektivně sankcionovat. Typickým příkladem je globálně vyráběný (mimo jiné v Číně) čip STM32F405 od švýcarsko-francouzské firmy STMicroelectronics používaný i v domácích spotřebičích, hračkách a dalších zařízeních.

Vyriy Drone se nicméně nadále potýká se závislostí na čínských elektromotorech, komunikačních modulech a kamerách. Pomohla spolupráce s dalšími ukrajinskými vývojáři – první plně lokalizovaný prototyp využíval termokameru „Kurbas-256“ od Odd Systems, video-přenosový modul od Dec-1 a motory Motor-G.

Ukrajinská linka na výrobu kontrolérů pro drony Wild Hornets.

Termokamery a elektromotory: slabiny a perspektivy

Motory Motor-G mají 70% lokalizaci – klíčovým nedostatkem zůstávají neodymové magnety, na jejichž produkci má Čína světový monopol. Ty však nejsou kritickým rizikem, protože jsou běžné i v civilním průmyslu.

Složitější je situace s kamerami – dva hlavní ukrajinští výrobci SeekUAV a Odd Systems sice vyvíjejí vlastní řešení, ale jsou závislí na čínských čočkách a senzorech. Jde o levné, ale kvalitní komponenty, jejichž vývoz může Čína v případě globálních sankcí omezit nebo zastavit.

Odd Systems se odlišuje vlastním firmwarem a ovládáním kalibrační clony, která v jiných kamerách způsobuje zamrzání obrazu. Díky vlastnímu softwaru může pilot ovládat kontrast obrazu i během letu – zásadní výhoda při zaměřování cíle.

Ceny ukrajinských kamer jsou již nyní konkurenceschopné: „Kurbas-256“ stojí 10 000 UAH (240 USD), při větším odběru 150 až 225 USD. SeekUAV-256 má podobné ceny.

Přesto kapacity ukrajinských výrobců pokryjí pouze cca 10 000 kusů měsíčně, zatímco poptávka dosahuje 20–60 tisíc.

SeekUAV plánuje přechod na americké senzory s vyšším rozlišením 320×240 px, což zvýší cenu o 50 %, ale umožní diverzifikaci dodávek a výrazné zlepšení kvality.

Zdroj: Militarnyi, 2
Redakčně upraveno