Елена Кротова - Основы конструирования и технологии производства РЭС Страница 2

4. Наличием тепловых связей, что требует принятия мер защиты термочувствительных элементов.

5. Слабой связью внутренней структуры конструкции с ее внешним оформлением.

Конструирование РЭС – это процесс выбора структуры пространственных энергетических связей внутри и вне РЭС, приводящий к установлению норм и правил его изготовления и эксплуатации. Целью конструирования (его результатом) является разработка комплекта проектных и рабочих конструкторских документов (КД) (ГОСТ 2.101-68 и 2.109-68), на основе которых осуществляется технологическая подготовка производства, разработка технологической документации (ТД), изготовление РЭС, его испытания и эксплуатация, конструирование – определение формы, материала, покрытий, способа соединений, состава (перечня составных частей).

Конструирование и конструкторская документация определяют, какой объект должен быть изготовлен, его основные функции и параметры, условия эксплуатации.

Технология – совокупность методов, процессов и материалов, используемых в какой-либо отрасли деятельности.

Технологическая документация описывает основные операции для изготовления объекта, описанного в КД на РЭС [11].

1.2. Системный анализ РЭС

Конструкция РЭС является сложной сборочной единицей, отвечающей трем главным условиям системности [11], [3]:

1. Наличие иерархического порядка в структуре.

2. Возможность композиции и декомпозиции (составление структуры из отдельных элементов и разделение конструкции на отдельные элементы).

3. Образование при композиции новых качеств, не равных сумме свойств исходных частей. Иерархия построения РЭС относится к ветвящемуся типу, где структурные уровни располагаются по рангам сложности.

Система любого структурного уровня характеризуется набором параметров. Эти параметры определяются системой верхнего ранга и в свою очередь служат исходными данными для системы, расположенной рангом ниже.

Снизить затраты на разработку, подготовку производства и освоение РЭА, обеспечить совместимость и преемственность аппаратурных решений с одновременным улучшением качества, увеличением надежности и срока службы аппаратуры в эксплуатации позволяет модульный принцип конструирования изделий. Наглядное представление данного определения приведено на рис. 1 [3].

Рис. 1. Ранжирование системных параметров построения РЭС

На рис. 1 S обозначает ранг системы (S состоит из совокупности изделий Si1, Si2, Si3), D – совокупность функциональных и материальных параметров.

Второе и третье условия системности означают, что в результате процесса конструирования (композиции) должно быть найдено и отражено в конструкторской документации (КД) новое структурное образование – конструкция РЭС (или его части), составленное из входящих в него готовых (покупных) и вновь спроектированных частей, причем это структурное образование должно обладать новыми качествами, не равными сумме свойств входящих в него частей (рис. 2).

Рис. 2. Принцип системности в процессе конструирования

1.3. Классификация параметров РЭС

Для оценки свойств конструкции ее характеризуют количественными и качественными показателями. Показатели качества изделия принято делить по следующим признакам [4], [6]:

– по отношению к системе и подсистеме: внешние и внутренние,

– по физическому содержанию: функциональные и материальные,

– по числу отраженных свойств в конструкции: абсолютные, относительные и комплексные.

Внешние параметры определяют тактико-технические возможности изделия (что может изделие, какие функции оно выполняет).

Внутренние параметры характеризуют средства, с помощью которых обеспечиваются внешние параметры.

Применительно к радиостанции внешними параметрами являются (дальность действия, масса, надежность), а внутренними параметрами – мощность передатчика, чувствительность, параметры антенны). Приемные устройства характеризуются внешними параметрами (чувствительностью, избирательностью, диапазоном частот, способом перестройки, выходной мощностью) и внутренними параметрами (коэффициентом передачи тракта, характеристиками частотно-избирательных устройств). Внутренние параметры системы верхнего ранга – радиостанции – являются внешними для системы более низкого ранга – передатчика или приемника [5], [7].

К функциональным относятся все электрические параметры: чувствительность, избирательность, выходная мощность, дальность и т. п.

К материальным параметрам относится масса, габариты, стоимость и производные от этих параметров.

Между функциональными и материальными параметрами существует тесная взаимосвязь. Реализация любой РЭС требует материальных затрат. Чем большие значения имеют материальные параметры, тем выше сложность изделия [3], [8],[9].

Однако всегда нужно находить разумный компромисс между высоким качеством и важностью технического решения и сложностью реализации и себестоимостью.

1. Перечислите основные понятия конструирования.

2. Дайте определение основных документов и объектов конструирования.

3. Перечислите основные подходы системного анализа РЭС.

4. Какие виды параметров являются системными?

5. Дайте классификацию параметров РЭС.

Глава 2. Этапы системного подхода при проектировании конструкций и технологий РЭС

2.1. Основные принципы системного подхода к проектированию РЭС

Несмотря на то что РЭС – технический объект, в общефилософском плане ее рассмотрение невозможно в отрыве от человека – разработчика, оператора. При применении системного подхода в проектировании происходит взаимное влияние разработчика и объекта разработки друг на друга, правильнее сказать, своеобразный «диалог».

В основу системного подхода положены следующие главные принципы [3], [10], [11].

1. Учет всех этапов «жизненного цикла» разрабатываемой РЭС: проектирования, производства, эксплуатации, утилизации. При несоблюдении этого принципа проекты многих РЭС, в основу которых были заложены прогрессивные принципы их действия, остались нереализованными либо потому, что оказались недостаточно технологичными в производстве, слишком трудоемкими и, следовательно, дорогими и непригодными с точки зрения их производства, либо потому, что эксплуатация таких систем неоправданно сложна и выпуск такой продукции нецелесообразен.

2. Учет истории и перспектив развития РЭС данного и близкого классов.

Историю нужно знать потому, что некоторые РЭС, в прошлом признанные либо негодными, либо устаревшими, в новых условиях развития науки и техники могут стать хорошими и перспективными.

Учет при проектировании прогноза развития РЭС необходим потому, что в противном случае разрабатываемая система может оказаться морально устаревшей вскоре после разработки или до ее завершения.

3. Учет всестороннего взаимодействия РЭС с внешней средой. Оно включает в себя следующее [11]:

– взаимодействие с природой и обществом в целом (учет экологических, экономических, социальных, политических, военных и других факторов);

– обмен полезной информацией (получение и выдача полезной информации);

– обмен энергией и веществом (распределение ресурсов);

– обмен радиопомехами (т. е. помехами от радиоизлучения);

– внешние воздействия на РЭС температуры, влажности, давления, механических нагрузок, радиации и т. п.;

– взаимодействие с другими РЭС, входящими в систему более высокого иерархического уровня, в процессе решения общей задачи.

4. Учет основных видов взаимодействия внутри РЭС (между ее частями): функционального, информационного, энергетического и др.

5. Учет взаимодействия между элементарной базой и системотехникой. Создание новой элементной базы вызывает развитие системотехники.

Развитие элементной базы приводит к улучшению показателей качества и надежности РЭС. Применение гибридных электронных схем (ГИС), функциональных микросхем, программируемых логических интегральных схем (ПЛИС) и др. способствует значительному снижению энергозатрат, массы и габаритов.

Развитие нанотехнологий требует от разработчика углубленных знаний физики, математики, информационных технологий. Инженер не может отказаться от математического моделирования, а программист, работающий в радиотехнической промышленности, обязан знать физические основы работы электронных устройств.

6. Учет возможности изменения исходных данных и решаемой задаче в процессе проектирования, производства и эксплуатации РЭС. Этот учет выражается в создании более «гибкой» и универсальной РЭС. При этом следует необходимость:

– вариации исходных данных, включая критерии качества, в процессе проектирования РЭС для оценки степени их критичности на работу системы и получения более надежных результатов проектирования;