КОНСТРУИРОВАНИЕ РЭА
Методические указания к лабораторному практикуму
Часть I
Ленинград
канд.техн.наук Калашников B.C.
Под редакцией д-ра техн. наук А.Г.Варжапетяна
Рецензенты: кафедра технологии радиоаппаратостроения ЛИАП;
доцент кафедры № 22 Шаталов А. А.
Предназначены для выполнения лабораторного практикума по курсу "Конструирование РЭА" студентами специальности "Конструирование в технология производства радиоэлектронной аппаратуры".
Подготовлены к публикации кафедрой конструирования и управления качеством РЭА ЛИАП по рекомендации методической комиссии радиотехнического факультета.
Ленинградский институт.
© авиационного приборостроения
ЛИАП (I984)
Подписано к печати 17. 12. 84. формат 60х84 1/16
Объем 2,0 п.л. Уч.изд. л. 2,0 Тираж 150 экз.
Заказ № 690 Печать плоская Бесплатно
Ротапринт ЛИАП 190 000, Ленинград ул. Герцена, 67
РАБОТА №1: АНАЛИЗ ИСХОДНЫХ ДАННЫХ ПРИ КОНСТРУИРОВАНИИ РЭА
ЦЕЛЬ РАБОТЫ: научить студентов самостоятельно разбираться в сложных исходных данных на разработку и конструирование при проведении НИР и ОКР; выработать практические навыки разработки обоснованного технического задания на конструирование заданного изделия и составления перечня необходимой КД.
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
В процессе конструирования решается задача синтеза РЭА, т.е. отыскания оптимальной или наилучшей системы S удовлетворяющей исходным данным и имеющей наилучшие значения её характеристик.
Являясь частью общей системы, современная РЭА и сама представляет собой сложную систему, при своем создании зависящую как от систем более высокого уровня, так к от систем низших рангов. Здесь РЭА служит для обмена информацией между объектами системы или для управления ими, или для тою и другого, так как является неотъемлемой частью объекта, системы. Такой объект в этом случае можно рассматривать в виде "Объект = РЭА+ носитель" или "система = РЭА + носитель" [ 1, 2, 5].
Системную иерархию бортовой РЭА, например, можно представить в виде схемы рис.1, выбрав для конкретности в качестве носителя самолет.
Индекс для S - условный уровень иерархии системы, Di или Dij - совокупностьмногих функциональных и материальных параметров и характеристик.
Совокупность исходных данных D ={ D1... Dn} можно разделить на подгруппы (табл.1).
y = {y1... уk} - условия, определяющие назначение системы и воздействие внешней среды;
0s = {Оs1... Оse} - ограничения на структуру системы;
К = {K1 ... Km} - показатели качества системы;
Ок= {Ok1…Okn} - ограничения на показатели качества системы;
S11 D11S12 D12 S13 D13 S14 D14
Обозначения: S - система;
D - данные, характеризующие качество системы.
Рис. I. Схема системной иерархии бортового комплекса РЭА самолета.
т.е. для каждой S каждое D={ y, Os, K, OK }
Таблица I Совокупность исходных данных
| Подгруппа | Определение |
| y | Назначение (область применения): авиационная техника, промышленная электроника, бытовая техника; тип устройства: РЛС, линия связи, условия эксплуатации, внешняя среда, помехи. |
| Os | Ограничения в выборе типа сигнала, антенной системы (зеркальная или АФАР); ограничения по элементной базе, например, всё устройство должно быть выполнено на МСБ. |
| K | Заданные энергоинформационные характеристики: дальность действия, точность, быстродействие и материальные характеристики: масса, объем, надежность, стоимость. Показатели качества, "например, функциональные показатели: мощность передатчика (Р26), площадь антенны (Sа26), характеристики приемника (P201 ,Kус 21 ), материальные показатели, например передатчика и приемника. |
| OK | Ограничения, накладываемые на показатели качества; кроме того, ограничения типа технико-экономических и организационно-производственных (срок разработки, размер партии, оснащенность предприятия). |
Из всего набора альтернативных решений, удовлетворяющих y, Os , OK, система, обладающая наилучшим комплексным (общим) показателем качества К, будет оптимальной, наилучшей. При этом предварительно выбирается критерий предпочтения, т.е. критерий оптимальности, на основании которого можно считать, какое значение К будет лучшим и какое худшим в сравнении с другим его значением.
Из puc.I ясно, что эффективность всей системы зависит от эффективности систем низшего ранга. Так, например, при недостаточной эффективности самолета и система в целом будет недостаточно аффективна. Эффективность самолета S5 зависит не только от параметров подсистем "планер S42 - двигатели S43 - топливо S44 ", но и от качества D4, бортового оборудования (аппаратуры) комплекса S41, а оно в конечном счете зависит от качества микросхем, микросборок и других элементов по пути "вниз".
Из структурных схем видно, что исходные данные для конструирования системы данного ранга задаются системой верхнего ранга; в свою очередь, внутренние параметры данной системы служат исходными (выходными) данными для системы, расположенной рангом ниже.
Здесь S1, S2, S3 представляют собой совокупность изделий, образующую бортовую часть S41 РТС.
Следовательно, первая группа данных (исходные данные) определяет назначение устройства и отвечает на вопрос, какие внешние функции оно выполняет, обладая при этом определенными внешними характеристиками. Вторая группа (внутренние параметры) отвечает на вопрос, какими средствами обеспечивается функционирование устройства и его внесшие характеристики.
Отсюда порядок проведения проектно-конструкторских работ укрупненно может быть представлен двумя этапами:
- этап внешнего проектирования устройства (например, S3), заключающийся в обосновании исходных данных D3;
- этап внутреннего проектирования, заключающийся в выборе и отработке характеристик (D21... D26) составных частей устройства, обеспечивающих выходные данные (параметры) D3.
Внешние (выходные) параметры изделия (устройства) при его достаточно высоком ранге (S3, S4, S5) называют тактическими, а внутренние - техническими. Их совокупность называют тактико-техническими требованиями (ТТТ), а при разработке задания на конструирование -тактико-техническими заданиями (ТТЗ).
Этап внешнего проектирования конструкции заключается в обосновании исходных данных для ее разработки.
Недостаточно тщательно обоснованные исходные данные и тем более назначенные произвольно приводят либо к неоправданным излишкам в параметрах изделия, в т.ч. л его стоимости, либо к тому, что изделие не будет в состоянии выполнять возложенные на него функции. Можно
проследить процесс и методы обоснования исходных данных по системной иерархической цепочке S5 … S1, т.е. от самолёта до микросборки.
Для этого рассмотрим связь функциональных и материальных показателей на примере одного из важнейших материальных показателей - массы изделия (другие показатели токе вписываются в эту методику).
Пусть Ф1... Фa суть совокупность функциональна показателей качества проектируемой конструкции (изделия). Обеспечение каждого из них требует овеществления в соответствующих массах, m1 … ma, следовательно, общая масса конструкции будет
m = m1 + m2 … ma
Это уравнение называют балансом масс (или для других уравнений -баланс стоимости, интенсивности отказов и т.д.).
Связывая каждую из слагаемых масс с соответствующими функциональными параметрами изделия через функции f1... fa получим
m= f1(F1) + f2(F2) + … + fa(Fa)
Это уравнение, заимствованное из авиационной техники, называют уравнением существования изделия. Его можно использовать при проектировании РЭА, в т.ч. МЭА, для подвижных объектов, для которых масса является одним из главных показателей и ее минимизация является критерием предпочтения, т.е. предметом оптимизации при проектирован изделия.
В применении к МЭA, например, уравнение существования отвечает на вопрос о возможности овеществления электродинамических параметров в конкретном изделии при заданных требованиях к его массе.
Определение f1... fa задача трудная, так как эти функции могут выражаться сложными функциональными зависимостями не всегда имеющимися в распоряжении конструктора. Они определяются либо эмпирическим путем на основе обобщения и анализа предшествующих разработок, либо расчетным путем, исходя из уровня и перспектив развития элементной базы и технологии.
Первый путь нежелателен, так как может приводить к созданию устаревших конструкций и развитию психологической инерции, которая является препятствием для роста творчества и изобретательства.
В общем виде задача определения f1... fa формулируется так: найти некоторую функцию f, связывающую функциональный параметр Fi данного изделия с его материальным параметром, в рассматриваемом случае массой mi, т.е.
mi = f (Fi)
Эти функции могут быть линейными и нелинейными.
Для установления таких связей пользуются коэффициентами связи или удельными коэффициентами
mi = K0 (Fi) Fi
Здесь K0 (Fi) - удельный коэффициент параметра Фi, имеющего размерность кг / Фi. Например, для передающего устройства, мощность которого измеряется в ваттах, размерность будет кг / Вт.
Можно считать, что K0 (Fi) для каждого значения Fi известна или связь между mi и Fi - линейная.
m = K0 • Fi
Абсолютная величина удельного коэффициента K0 определяется выбранной элементной базой и уровнем конструирования.
Для пленарных конструкций в решении задач оптимизации компоновки целесообразно пользоваться удельными коэффициентами использования площади конструкции (S), т.е.
Kso = S/F,
а уравнение существования записывается в виде
S = fs1 (Fi) + fs2 (Fi) + … + fsa (Fa)
Выражение Si = Ks0 (Fi) Fi показывает связь параметра с затраченной площадью Si конструкции через удельный коэффициент Кs0, имеющий размерность м2 / Fi
Перейти к массообъемным характеристикам несложно; полученные значения Si нужно умножить на высоту конструкции и удельную плотность материала.
В качестве примера, показывающего тесную связь радиоэлектронной аппаратуры с летно-техническими характеристиками самолета и использования уравнений существования, рассмотрим систему S5... S4
Для проверки соответствия летно-технических характеристик самолета S5 его конструктивным данным составляется уравнение существования путем расчета удельных масс его составных частей: (система S4)
1 = mрэа + mпл +mду +mт +mпн
где m удельные массы соответственно комплекса РЭА, планера, двигательной установки, топлива, полезной нагрузки.
Это уравнение указывает на тесную связь радиоэлектронного комплекса с характеристиками самолета, и, если сумма всех удельных масс оказывается по каким-либо причинам больше единицы, то самолет не взлетит, так как не будут обеспечены заданные летно-технические характеристики.
Такой же подход можно использовать и при проектировании микросборок, БИС и других конструкций РЭА.
Масса m41 бортового комплекса S41 является одним из важных исходных показателей для всей системы S5. Обоснование этого параметра проводится путем установления связи между массой и характеристиками самолета S5.
Можно показать, как величина этих связей при неизменной конструкции самолета влияет на характеристики самолета, например по влиянию изменения массы m41 на дальность L полета. Используем уравнение существования самолета и предположим, что для достигнутого уровня техники mт = k0т L, где k0т - удельный коэффициент, характеризующий расход топлива (кг/км). Тогда
1 = mрэа + mп +mду +mпн + k0т L
полагая, что величины mп , mду, mпн, k0т постоянны, а характеристики самолета заданы, модно сделать следующие выводы: если относительная масса комплекса mрэасоответствует этому равенству, то можно считать, что абсолютная масса m41 обоснована, если mрэа превышает эту величину, то лётные характеристики не могут быть выполнены. При невозможности установить равенство единице правой части уравнения за счет других членов уравнения необходимо исследовать возможности дальнейшей микроминиатюризации комплексов. Таких примеров обоснования исходных данных можно привести много, они могут относиться к выбору передатчика РЛС, так как характеристики этого устройства влияют и на дальность действия РЛС и существенно на массу РЭА, а значит, на систем S5, к выбору микросборок приемоусилительного тракта и т.п.
Таким образом, обоснование исходных данных или внешнее проектирование является важным этапом анализа ТЗ, так как при этом устанавливается взаимозависимость показателей, характеристик npoeктируемого узла, устройства РЭА со всей системой, для которой он предназначен. Сказанное можно представить в виде рис.2.
исходные данные
Рис.2. Схема сквозного процесса внешнего проектирования
системы на уровнях S5 … S1.
Другим важным этапом анализа исходных данных является этап анализа при внутреннем проектирования.
Исходные данные для внутреннего проектирования, например, микросборок выдаются в виде технического задания (ТЗ) на проектирование и функциональной электрической схемы. В ТЗ указывается совокупность внешних параметров, которые определяются на этапе внешнего проектирования, далее - обоснование и выбор внутренних параметров, при которых удовлетворяются требования к внешним параметрам.
ТЗ устанавливает назначение, область применения, основные технические характеристики, условия эксплуатации, требования к конструкции, технико-экономические требования и организационно-производственные факторы, требования к комплекту конструкторской документации.
Техническое задание является основным документом для проведения всех НИР и ОКР. Порядок его составления, согласования и утверждения на все виды изделий определяется ГОСТ I5.IOI-73, ГОСТ I5.IOI-80, отраслевыми cтaндapтaми, стандартами предприятия и другими регламентирующими документами, действующими на предприятии (например, инструкцией по составлению ТЗ и т.п.).
Основанием для разработки ТЗ могут служить директивные документы, результаты предыдущих работ, перспективный тематический план предприятия, комплексная целевая программа, тематическая карточка постановления Правительства и др. Такие работы могут быть госбюджетными и хоздоговорными. Согласование, утверждение и изменение ТЗ на НИР и ОКР зависят от сметной стоимости работ.
ТЗ на части НИР, ОКР в общем случае разрабатываются аналогично ТЗ на НИР, ОКР.
ТЗ на стандарты разрабатываются в соответствии с ГОСТ4 ГО.000.206.
Порядок построения и изложения TЗ по созданию отраслевых автоматических систем управления, автоматических систем управления производственными объединениями, автоматических систем управления предприятиями (АСУП) должен.соответствовать ГОСТ 20914-80 и другим действующим стандартам по АСУ.
ТЗ на разработку микросборок разрабатывается, согласовывается и
утверждается по ГОСТ 4 ГС.005.206.
Порядок составления, согласования и утверждения ТЗ на выполнение HИP и ОКР и их составных частей, а также ТЗ, выдаваемых подразделениям внутри предприятия определяется ГОСТ В I5.IOI-79, ГОСТ В 2.907-75, ГОСТ 15.001-73, отраслевыми стандартами и др.
ТЗ является основным техническим документом, устанавливающим исходный комплекс требований к содержанию,
объему, срокам выполнения работ.
ТЗ, выдаваемые подразделениям внутри предприятия, устанавлива-ют конкретное содержания, задачи, ТТ и конечные результаты работ, а также состав документов, предъявляемых по окончании работы.
ТЗ, выдаваемые подразделениям предприятия, разрабатываются научным руководителем или главным конструктором ОКР совместно с подрез-
делением предприятия, возглавляющим выполнение НИР, ОКР, а также с
подразделением предприятия, участвующим в проведении составной части
этой работы.
При разработке РЭА обычно назначается зам. главного конструкто-ра - заместитель руководителя разработки по конструкторской части
непосредственно.
ТЗ, выдаваемые подразделениям предприятия, разрабатываются на основании ТЗ на БР, ОКР.
ТЗ на НИР, СЕР разрабатывают па основе научного прогнозирования развития техники, результатов выполнения проблемных исследований,
технических требований и технико-экономических требований заказчика,
научно-исследовательских экспериментальных работ, технического пред-ложения, исследований патентной итехнической документации, анализа
информационных материалов, новейших достижений и перспектив развития
отечественной и зарубежной науки и техники, а также опыта предыдущих разработок и эксплуатации аналогичной продукции исходя из условий на-иболее эффективного ее применения.
Т3 на НИР, ОKP и их составные части должны предусматривать со-
здание надежной и качественной продукции на основе использования прогрессивных принципов конструирования, технологии, применения перспек-тивной компонентной базы, позволяющих реализовать заданные требова-ния при наименьших затратах на разработку„ изготовление, эксплуатацию и ремонт. Формируемые требования должны обеспечивать перспективность развития отечественной науки и техники с учетом требований государст-венных, отраслевых стандартов и других технических документов, распространяющихся на данную область науки, техники, а также на разра-батываемую продукцию. В ТЗ, как правило, включают прогнозируемые по-казатели качества продукции,
НИР и ОКР должны сопровождаться проведением патентных исследо-ваний, изучением и анализом отечественных и зарубежных технических решений, защищенных авторскими свидетельствами или патентами, что является одним из важных критериев качества и научно-технического
уровня НИР и ОКР.
Все виды ТЗ долины быть оформлены в соответствии с общин тре-
бованиями к текстовом документам по ГОСТ 2.1О5-79.
Для изделий общей техники ТЗ разрабатываются в соответствии с
ГОСТ В I5.IOI-79, ГОСТ В 2 9О7-75, ГОСТ В 20.IO1-76 и другими государственными стандартами комплексной системы ОТТТ (КCOTТ).
Порядок построения и изложения ТЗ на разработку документации по
организации и совершенствованию технической подготовки производства
должен соответствовать ГОСТ 14.103-73.
Изменение утвержденного ТЗ производится с согласия тех инст-
анций, которые его утверждали, путём выпуска дополнения к ТЗ.
Заявки и исходные технические требования на разработку должны
соответствовать требованиям ГОСТ 15.001-73 и содержать
- обоснованные технико-экономические требования;
- общем потребности в разрабатываемых изделиях;
- обоснованную лимитную цену;
- комплексные требования к изделию.
Разногласия по содержанию ТЗ меру конструкторскими и технологи-
ческими подразделениями внутри предприятия решаются инженером-
предприятия.
Утвержденное ТЗ на работу является основанием для выдачи Т3 на
части темы другим подразделениям, участвующим в выполнении работы.
ТЗ на ОКР по созданию изделия общей техники должно содержать сле-
дующие разделы:
- назначение;
- состав (комплектность);
- требования по назначению, живучести и стойкости к внешним воз-
действиям;
- конструктивные требования по технологичности (предусматривают,
в частности, ознакомление с производственной базой для формирования требований к возможности обеспечения; например, если в
машиностроении возможно по ряду причин производство на автоматах, то в радиоаппаратостроении из-за многономенклатурности жесткие автоматы не делают, а исполбзуютгибкие производственные системы (ГПС) с применением роботов-манипуляторов и микро-
процессоров, что влечет за собой необходимость формирования опреде-
ленных требований к конструируемому объекту);
надежности, эффективности, качеству;
методам контроля показателей надежности, качества;
экономичности;
удобству технического обслуживания, ремонта;
безопасности;
эргономике и технической эстетике;
стандартизации и унификации;
обеспечению габаритов и массы изделия;
сборке, монтажу;
ТЗ на автоматизированное проектирование;
разработке текстовых и эксплуатационных документов, КТУ;
патентным исследованиям;
метрологическому обеспечению;
упаковке, маркировке, хранение, транспортировке;
применению комплектующих изделий и материалов;
специальным требованиям;
исходньм и справочным материалам;
видам испытаний, порядку их проведения и приемки образцов;
объему КД (ведомость КД);
материалам, разрабатываемым и предъявляемым по окончанию работы;
сроку выполнения работы; приложениям.
Некоторые требования рассмотрены несколько подробнее.
В разделе "Назначение" указывают основное функциональное назна-
чение изделия, его функциональные или конструктивные связи, место
установки и др.
Раздел "Состав (комплектность)" заполняется в тех случаях,
когда изделие состоит из нескольких сборочных единиц, в том числе
комплектов сменных частей и ЗИП.
Требования по назначению — это требования к изделию, обеспечи-
вающие выполнение возложенных на него задач (функций): показатели,
характеризующие точность работы, чувствительность, входные и выход-
ные параметры (аплитуда, частота, форма импульса) и др. Для каждого
параметра указывают номинальное значение, допуск, размерность.
В разделе "Требования по живучести и стойкости к внешним воз-
действиям" указывают условия эксплуатации (рабочие и предельные), во время и после которых изделие не должно разрушаться и должно нор-
мально функционировать, а отклонение величин, определяющих техничес-
кие показатели изделия, не должно превышать заданных.
В зависимости от вида и назначения изделия устанавливаются тре-
бования к нему в части климатических воздействий (диапазон колебаний
температуры, влажности, атмосферного давления; солнечная радиация,
иней, дождь, роса, морской туман, агрессивные среды, запущенность от
пыли, воды, брызг и т.д.), механических воздействий (вибрационных,
ударных, транспортных, ветровых), устойчивости к влиянию внешних физических полей (гравитационного, магнитного, электрического, электро–магнитного излучения, электромагнитного импульса ядерного взрыва) и др.
Номенклатуру и характеристики внешних воздействий устанавливают
по ГОСТ 2I.964-76, условия эксплуатации — по ГОСТ В 20.29304-76, тре-бования по стойкости к внешний воздействиям — по ГОСТ В 20.393О4-76.
Конструктивные требования — это конкретные конструктивно-компо-новочные решения и структурные свойства изделия, обеспечивающие целе-вое назначение и рациональность его конструкции при изготовлении и эксплуатации в соответствии с принятыми критериями назначения, технологичности, эксплуатационной безопасности и т.д.
Общие конструктивные требования должны быть конкретными и содер-
жать требования к компоновке (характер исполнения, способы установки, установочные
размеры и т.д.);
- массе, габаритам, форме;
- способам крепления разъемных и неразъемных элементов составных
частей, необходимость компенсирующих центрирующих, фиксирующих устройств;
- способам присоединения, присоединительным размерам и средствам присоединения (воды и типы присоединительных элементов, обеспечивающих внутренние и внешние связи изделия, посадочные размеры, номенклатуру резьб и т.д.);
- прочности, жесткости (необходимость применения рёбер жесткости,
рам, опор; величина сечений и профиль несущих элементов, а также возможность использования технологических приемов упрочнения для заданных видов конструкционных материалов);
- конструкционным материалам и покрытиям;
- виду и составу ЗИП;
В зависимости от вида и назначения изделия указывают и специальные требования к конструктивным решениям по взаимозаменяемости и
унификации, обеспечению эксплуатационной технологичности (единство
сборки и монтажа при техническом обслуживании и ремонте); конструк
тивным решениям по обеспечению помехозащищенности, электромагнитной
совместимости (способы и виды защиты изделия и его составных частей
от внутренних взаимных помех и от внешних естественных и промышлен-
ных помех); конструктивным решениям по обеспечению транспортабельности (способы перевода изделия в рабочее и транспортируемое положение, наличие специальных кронштейнов, крюков. упоров, разъемных элементов и т.д.). Номенклатуру конструктивных требований устанавливают в соответствии с ГОСТ В 20.39102-77, конструктивно-технические требования - в соответствии с ГОСТ В 20.39308-76.
"Требования по технологичности" предусматривают требования по максимальному использованию прогрессивных технологических процессов при производстве изделия, применению унифицированного оборудования, технологической оснастке и при необходимости нормативные значения показателей технологичности.
В разделе "Требования по надежности" указывают требования и количественные показатели надежности изделия и составных его частей, характеризующие его способность сохранять значения эксплуатационных показателей на определенном уровне в заданном интервале времени (наработка) при установленных условиях применения. Номенклатура основных показателей надёжности устанавливается в соответствии с ГОСТ 27.002-83, требования - по ГОСТ В 20.39303-76.
Требования к уровню унификации и стандартизации изделий задаются в ТЗ в виде системы количественных и качественных показателей в соответствии с ГОСТ 23945.2-80. В общем случае это -
- коэффициент применяемостиКпр;
- коэффициент повторяемости Kп;
- коэффициент межпроектной унификацииКму;
- уровень конструктивной сложности и др. Качественные требования по унификации и стандартизации в общем случае задаются в виде следующих требований:
- по обеспечению взаимной унификации
- по применению базовых конструкции и элементном базы;
- по разработке изделия в качестве базового;
- по обеспечению уровня совместимости
- по применению ограничительных перечней;
- по применению технологических процессов, оборудования оснастки инструмента;
- по использованию методов и средств испытаний и контроля;
- по использованию параметрических и типоразмерных рядов;
- по разработке руководящих документов и т.д.
В ТЗ указывается срок выполнения работы, за который несет от-
ветственность конструкторское подразделение, ведущий конструктор.
Часто приложениями к ТЗ на конструирование являются схемы электрические, схемы соединений, эскизы и т.п. Анализ схем с позиций конструктора предусматривает
- принятие решения об элементной базе;
- разделение электрической и принципиальной схемы на функционально или конструктивно законченные части;
- выбор конструктивного исполнения составных частей изделия к их эскизная компоновка;
- выявление компонентов тепловыводящих, теплочувствительных;
паразитных электромагнитных связей;
- ориентировочную оценку габаритных размеров;
- составление необходимых документов по комплектующим и др. По результатам анализа полученного ТЗ конструктор составляет сначала ориентировочный перечень КД, а затем и уточненный. При этом учитывается вид изделия, этапы работы, все требования ТЗ.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Содержание работы заключается в изучении настоящих методических указаний по анализу исходных данных при проектировании РЭА, обосновании исходных данных, разработке ТТЗ и перечня КД на заданную преподавателем тему.
ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТЫ
До выполнения конкретного задания по разработке ТЗ и перечня КД необходимо изучить настоящие методические указания к работе. Затем получить у преподавателя контрольную тему разработки (например, передающий блок РЛС; микросборка СВЧ; механизм разворота антенны;
усилитель промежуточной частоты приемника РЛС; автоматизированный измерительный комплекс и т.д.) и выполнить этап внешнего проектирования, т.е. обосновать исходные данные на проектирование.
Разработать техническое задание на конструирование и перечень КД, необходимой для изготовления изделияпо заданной теме разработки.
СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА
В отчете должны быть приведены:
- краткие записи результатов изучения исходных материалов и анализа полученного задания;
- разработанное ТТЗ;
- обоснование исходных данных;
- эскиз или технический рисунок проектируемого изделия, выполненный от руки мягким карандашом на миллиметровой бумаге с соблюдением основных пропорций и согласованный с преподавателем;
- перечень КД в виде таблицы;
- ответы на вопросы (устно).
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. От чего зависит эффективность проектируемой системы?
2. Чем определяются (задаются) исходные данные для конструирования системы данного ранга?
3. Что такое внутренние параметры РЭА?
4. Назовите основные этапы проектирования и поясните их суть на конкретных примерах.
5. Что такое уравнение существования изделия? Приведите примеры.
6. Что такое ТТЗ и из каких разделов оно должно состоять?
7. Поясните, порядок составления, согласования и утверждения ТЗ, его изменений.
8. Назовите содержание одного из разделов ТЗ.
9. Какие конструктивные требования должны быть отражены в ТЗ?
10. Для чего нужна конструктору схема электрическая иди другие схемы?
11. Как составляется перечень КД?
РАБОТА №2: ИССЛЕДОВАНИЕ ВАРИАНТОВ КОНСТРУКЦИИ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ ЯЧЕЙКЙ МЭА
ЦЕЛЬ РАБОТЫ: изучение уровней и методов компоновки МЭА, разработка двух вариантов конструкции функциональной ячейки (ФЯ) одинакового назначения (одинаковая функциональная сложность) на различной элементной базе и сравнительный анализ разработанных вариантов по заданному комплексу критериев.
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
На современном этапе развития важными задачами являются улучшение качества работы радиоэлектронных устройств с одновременным повышением их надежности, уменьшением массы, габаритных размеров и потребляемой энергии при минимальных сроках и затратах на этапах проектирования и производства аппаратуры.
Процесс развития МЭА обусловлен требованиями постоянного усложнения выполняемых функциональных задач и расширением областей применения. При этом функциональная сложность МЭА в свою очередь определяет аппаратурную сложность к обычно оценивается числом схемных или активных элементов.
Основные особенности МЭА - ото планарность конструкций, малые масса и габариты, высокая надежность и др.
Одной из важнейших задач конструирования МЭA является: компоновка. Под компоновкой в общем случае понимают взаимную ориентацию из делий относительно друг друга в ограниченном пространстве. Установление основных геометрических форм изделий и расстоянии между ниш! отражает компоновочная схема. Компоновочная схема может быть выполнена детально в виде сборочного чертеже, либо упрощенно в виде компоновочного эскиза.
При проектировании МЭА компоновочные эскизы обязательно составляют уже на этапе разработки функциональной и принципиальной электрической схемы МЭА, так как они позволяют провести ориентировочный расчет теплового режима, паразитных связей, надёжности и т.д. При выполнении компоновочных работ радиоконструктор имеет дело с геометрическими моделями элементов электрической принципиальной схемы, которые вместе с деталями несущих конструкции нужно разместить в ограниченном пространстве с учетом функциональных, механических и иных видов связей между ними.
Из современных методов компоновки МЭА можно выделить: модульный метод компоновки. Он отражает один из общих принципов конструирования РЭА и представляет собой совокупность таких принципов конструирования и проектирования, в основе которых заложено одно общее требование: так расчленить электрическую схему устройств на модули, чтобы они были как функционально, так и конструктивно законченными и чтобы при атом их конструктивные размеры либо повторяли друг друга, либо были кратны одним базовым размерам, т.е. были унифицированными. Общий признак модульной компоновки - прямоугольность объема и его частей, что упрощает стандартизацию модулей, позволяет установить закономерные соотношения и типовые сопряжения между целыми и отдельными его частями.
Частные принципы пространственной (объемной) и поверхностной (планарной) компоновки устройств и их частей реализуются соответственно в блочном методе компоновки и в функционально-узловом методе. Первый из методов был характерен еще для аппаратуры первого поколения; второй - для современной и перспективной. Основная особенность последнего состоит в том, что практически все элементы конструкций оказалось возможный размещать на одной плоскости при соизмеримых высотах комплектующих изделий. Кроме того, этот метод позволил унифицировать некоторые комплектующие изделия, а также обеспечил возможность автоматизации как самого процесса конструирования микроэлектронных устройств, так и процесс их изготовления. Для бортовых комплексов специального назначения, к которым предъявляются особенно жесткие требования к объему, массе и надежности, в настоящее время можно рассматривать два принципа компоновки: блочный и моноблочный.
При блочном принципе компоновки каждое МЭУ оформляется в виде нескольких блоков с защитным корпусом или без него, которые могут устанавливаться в объеме рассредоточено, например, в рамах рэдиоотсеков.
При моноблочном принципе компоновки МЭУ компонуется в одном герметичном кожухе, т.е. сосредоточенно, а его датчики и индикаторы располагаются по корпусу объекта ели в кабине.
Конструкция МЭУ, как правило, выполняется с соблюдением иерархического принципа, т.е. подразделяется на ряд конструктивных уровней каждый из которых характеризуется специфическими методами компоновки. На низшем структурном уровне конструкции МЭУ находятся ИС, МСБ и навесные ЭРЭ. Следующий уровень составляют функциональные
ячейки (ФЯ). Затем следуют блоки и, наконец, МЭУ вцелом. Таким обра-зом можно выделить следующую цепочку конструктивных уровней МЭУ:
МСБ, ИС, ЭРЭ — » ФЯ — » Блок — » Комплекс
Наиболее трудоемкой в процессе проектирования и изготовления
МЭА является ФЯ.
Ячейка — это конструктивно законченная сборочная единица, состо-
ящая из микросхем, микросборок, навесных ЭРЭ и элементов коммутации
и контроля, установленных на одну или несколько печатных плат. Ячей-
ка, как правило, не имеет самостоятельного эксплуатационного назна-
чения [ 3 ]
К ячейкам относят узел печатный по ГОСТ 20406-75, типовой эле-