"3" Уровень
Шкафы, стойки, пульты
Несущие
конструкции
"3" уровня
В Х О Д И М О С Т Ь
Р А З У К Р У П Н Е Н И Е
А Н А Л И З
"2" уровень
Блоки
Несущие
конструкции
"2" уровня
С И Н Т Е З
"1" уровень
Функциональные узлы
Несущие
конструкции
"1" уровня
"0" уровень
Навесные компоненты, ЭРИ, микроузлы, детали и др.
Рис.2.4. Типовая обобщенная структура приборной системы
|
Базовые методы конструирования приборного оборудования |
|
|
Классы и группы объектов |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Технологическое контрольно-испытательное оборудование |
|
|
|
|
заводов-изготовителей авиационно-технических баз |
|
|
|
|
|
|
Функционально-узловой и функционально-модульный |
|
|
Исследовательские центры, полигоны, контрольно-испытательные станции и стенды |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Учебно-тренировочные центры, лаборатории и тренажерные |
|
|
|
|
классы |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Самолеты гражданской авиации |
|
|
|
|
|
|
Функционально-модульный (частично функционально- |
|
|
Самолеты транспортной и стратегической авиации |
|
узловой) и |
|
|
|
|
функционально-блочный |
|
|
Самолеты боевой авиации (истребители, штурмовики и др.) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вертолеты, экранопланы и др. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Палубная авиация |
|
|
|
|
|
|
Функционально- |
|
|
Орбитальные станции, |
|
узловой |
|
|
пилотируемые космические аппараты |
|
|
|
|
|
|
Функционально-блочный |
|
|
Автоматические космические аппараты, искусственные |
|
(Моноблочный) |
|
|
спутники и т.п. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ракеты-носители |
Рис. 2.5. Базовые методы конструирования авиационной приборной аппаратуры
2010 Лекция 4
2.2. Системный подход к конструированию авиационной приборной аппаратуры
Метод оптимального решения задачи проектирования системы, основанный на всестороннем целостном ее рассмотрении и изменении в процессе взаимодействия со средой, называется системным подходом. Каждый субъект системы является частью системы высшего ранга («большой системы»), но в то же время он может быть и большой системой для подсистем низшего ранга.
На рис. 2.1 приведена укрупненная схема структурного представления системы. Все субъекты низшего ранга наследуют системные принципы и конструкторско-технологические факторы от субъектов высшего ранга.
Представленная схема иллюстрирует основные принципы системности (системного подхода): принцип целостности, принцип структурности, принцип иерархичности и принцип взаимодействия с окружающей средой.
Принцип целостности опирается на определение системы как множества элементов (субъектов), находящихся в отношениях и связях друг с другом для функционирования с определенной целью. Целостность системы определяется как результат взаимодействия элементов целого при зависимости свойств и отношений между элементами от свойств целого. Другими словами, свойства целого наследуются его составными частями – элементами, взаимодействующими между собой и обеспечивающими функциональную и конструктивную законченность для реализации заданной цели.
Принцип структурности означает возможность описания системы (целого) через установление ее структуры, то есть сети связей и отношений системы,
отражающих функционирование системы как результат поведения и состояния ее элементов.
Принцип иерархичности означает, что каждый элемент (часть) целой системы, в свою очередь, может рассматриваться как система, а исследуемая система представляет собой элемент системы более высокого уровня.
Принцип взаимодействия системы и среды отражает роль окружающей среды как условия существования и функционирования системы.
Перечисленные системные принципы используются начиная с формирования облика системы (стадия технического предложения) и до детальных разработок технического проекта. Системный подход необходим для решения задач формализации, разработки моделей, оптимизации. Целостное представление системы служит средством формирования области существования вариантов ее реализации. Совокупность функциональных свойств системы, определяемых техническим заданием, передается ее элементам в виде системных принципов построения и взаимодействия. Помимо этого элементы системы наделяются «приобретенными» свойствами целого (системы), получаемыми при проведении анализа путей реализации конструкторско-технологических, надежностных и других требований. Это свойства надежности, массогабаритные, защиты от внешних воздействующих факторов, технологичности и др.
Принцип иерархичности построения авиационной приборной системы иллюстрируется рис. 2.2, где показан фрагмент системной иерархии летательного аппарата. Здесь уровни иерархии и их звенья (элементы) разбиты по функциональной значимости решаемых задач, обеспечивающих выполнение основной целевой функции летательного аппарата и основных функций подсистем низшего ранга. Каждый уровень иерархии имеет свое обозначение St и группу данных Dl, где
l = 0, 1, 2, 3 ... – уровень иерархии, начиная с нулевого, соответствующего функциям элементной базы приборной аппаратуры. Представленная схема не является функциональной или конструктивной иерархией приборной аппаратуры, которые будут рассмотрены в последующих разделах. Группа данных l-го уровня иерархии состоит из совокупности данных на каждое j-ое звено уровня.
Одной из основных операций системного анализа является определение границ системы и структурных составляющих. Цель, вытекающая из постановки проблемы, дает ориентир для отбора того, что должно войти в систему и что образует окружающую среду. В систему включают конечное число элементов, которые необходимы для выполнения целевой задачи и элементы, необходимые для обеспечения качественного функционирования системы в целом.
Исходя из этого, можно представить границу между разрабатываемой системой и окружающей средой. Например, рассматривая конструкцию бортового приборного оборудования как систему, следует принять, что внешней средой будут с позиции эксплуатации внешние влияющие факторы (механические, климатические и др.), а с позиции изготовления – условия производства (технологические факторы). Следовательно, при определении границ системы необходимо учитывать факторы, воздействующие на нее [2,6,27].
Границы структурных составляющих определяются сложностью системы, функциональными задачами, принципами функционально-модульного подхода к конструированию, а также входами от окружающей среды.
Описанные возможности системного подхода как методологического приема, используемого при проектировании системы, исследовании ее свойств, на этом не исчерпываются. Наряду с проблемами построения системы, определения ее структуры и связей важной является проблема исследования функционирования. В эту область исследования входят такие понятия, как функция, состояние (и его производные – стабильность, устойчивость, равновесие), поведение и управление системой.