Лекция №1

Основные понятия производства ракетно-космической техники.

Производство техники (машин, устройств, приспособлений, приборов и т. д.) является одним из направлений деятельности человека, призванных расширить его физические возможности, повысить производительность труда и создать благоприятные условия для жизни.

Понятие «производство техники»в широком смысле включает в себя все виды деятельности, связанные с ее разработкой и изготовлением.

Производственным процессомпринято называть все виды деятельности, связанные с выпуском техники на отдельном предприятии, результат этого процесса (выпускаемую технику) называютпродукцией.

Необходимыми условиями производства техники являются:

– наличие потенциального потребителя техники;

– наличие финансовых ресурсов для технической подготовки и производства создаваемого образца техники;

– приемлемая прибыль от реализации техники или решение общегосударственной проблемы с помощью этой техники.

Часть производственного процесса, направленную на формирование свойств конструктивных элементов техники при изготовлении, называют технологическим процессом. Для осуществления технологического процесса используют различное технологическое оборудование, инструмент и приспособления, которые объединяются понятиемтехнологическое оснащение. Совокупность технологических процессов изготовления машин называюттехнологиейпроизводства машин

Область науки (совокупность знаний), изучающую закономерности производства машин в заданном количестве, с требуемыми свойствами и при минимальных затратах, называют технологией машиностроения.

Успешное производство техники во многом достигается благодаря взаимодействию трех типов технических систем: ракетно-космической системы (РКС), технологического процесса и производственной системы.

Ракетно-космическая система предназначена для доставки полезного груза в определенную точку Земли, околоземного пространства.В процессе разработки РКС формируется ее структура: определяются элементы конструкции, составные части, способы их соединения и принципы совместной работы.

Технологический процесскак совокупность способов воздействия на объект производства следует рассматривать в качестве технической системы, предназначенной для того, чтобы формировать у элементов РКС требуемые свойства.

Производственная система предназначена для реализации технологического процесса и имеет в своей структуре основные и вспомогательные производственные подразделения, складское и транспортное хозяйство, инженерно-технические и административно-хозяйственные службы.

Триперечисленные технические системы связаны между собой и находятся в непрерывном взаимодействии. Так облик элементов РКС во многом зависит от возможностей существующих производственных и технологических систем.

Подводя итог сказанному, можно сделать вывод, что базой для изучения разнообразных вопросов технологии ракетно-космического машиностроения является теория технических систем.

1.1. Основные понятия теории технических систем

Технической системой называют множество элементов, которые находятся в определенных связях друг с другом и образуют целостность, единство.

Каждая техническая система обладает структурой. Элементомтехнической системы является предельная единица ее расчленения, позволяющая решить конкретную задачу, которая возникает в процессе функционирования этой системы. Расчленить техническую систему на элементы можно различными способами в зависимости от цели ее функционирования.

Система может быть расчленена на иерархически связанные элементы, вступающие друг с другом во взаимодействие и выполняющие определенные функции при достижении системой заданных целей. В зависимости от степени влияния на функциональные характеристики системы ее элементы образуют первый, второй, третий и т. д. иерархические уровни.

В понятии связи между элементами технической системы отражено возникновение и сохранение структуры и свойств системы. Это понятие одновременно характеризует и структуру, и особенности функционирования системы.

Под состоянием технической системы понимают совокупность важных свойств, которыми система обладает в определенный момент времени.

Если техническая система способна переходить из одного состояния в другое, то говорят, что она обладает поведением.

Под внешней средой понимают множество элементов, которые не входят в техническую систему, но изменение состояния которых влияет на ее поведение.

Понятие технической системы может применяться к отдельным узлам и механизмам (гироскоп, двигатель, система подачи топлива к двигателю), к машинам (станок, трактор, самолет, ракета), к системам машин (производственный участок, цех, машиностроительный завод, ремонтные станции машин).

Техническая система в целом и ее отдельные элементы характеризуются набором параметров, отражающих их состояние.

Параметры, от которых зависит выполнение технической системой функций в соответствии с ее служебным назначением, а также взаимодействие (соединение) системы с элементами внешней среды, называются выходными параметрами.

Эти параметры обозначают символом Y_j, где индекс j = 1, 2, 3…m характеризует порядковый номер параметра. Параметры X_i (i = 1, 2, 3…n) элементов системы, образующие более низкий иерархический уровень и влияющие на выходные параметры Y_j, называются входными параметрами ближайшего иерархического уровня.

Под понятием «модель технической системы» понимают описание системы, отображающее определенную группу ее свойств. Модель системы позволяет предсказывать ее поведение в определенном диапазоне условий.

Поведение системы описывается совокупностью функций

Y_j (t)= Y_j[X_i (t), q_n(t)] , (1.1)

где q_n – параметры внешней среды, влияющие на функционирование системы; t – текущее время функционирование технической системы; i=1, 2, 3…, j=1, 2, 3…, n=1, 2, 3… .

Между элементами разных иерархических уровней могут существовать различные функциональные связи, описываемые аналитическими, алгоритмическими, корреляционными зависимостями типа

, (1.2)

где F_i ^k –i-я функция k-го иерархического уровня; X_m – m-й входной параметр элемента системы; q _n^k – n-й параметр внешней среды k-го иерархического уровня.

Математические модели (1.1) и (1.2) поведения технической системы могут быть получены на основании теоретического описания физических процессов, либо экспериментальных статистических исследований физических процессов по принципу «черного ящика».

Достоинства первого способа формирования моделей таковы:

– возможность построения модели до экспериментального исследования систем;

– возможность совершенствования разработанной модели в процессе экспериментально–теоретического исследования поведения технической системы.

Недостатком первого способа формирования моделей является необходимость проверки того, насколько адекватна модель реальному объекту анализа при большом числе переменных параметров и широком диапазоне их изменения.

При втором способе формирования моделей требуется значительные объемы экспериментов на натурных образцах, разработанных и изготовленных с учетом критериев подобия и воспроизводящих техническую систему в том или ином масштабе. Эти модели выражаются эмпирическими зависимостями, полученными методами корреляционного и регрессионного анализа.

К достоинствам моделей, построенных на основе эксперимента, следует отнести:

– адекватность исследуемому объекту;

– наличие стандартных методик планирования эксперимента и обработки результатов его проведения.

Недостатки моделей этого типа – невозможность уверенной экстраполяции полученных эмпирических зависимостей в область, выходящую за пределы экспериментально установленных диапазонов изменения входных параметров, и неизбежная неполнота в учете всех факторов, влияющих на точность полученной модели.