автореферат диссертации по радиотехнике и связи, 05.12.04, диссертация на тему:Модульное построение аппаратуры систем навигации и УВД для гражданской авиации

л •• А ОТМЛТ»*

1 ОСППиО 1ГЗ^ППСП14 П\лиЯ1> .

Ка правах рукспи:;;

НШ1УЛЛИН Альфэр Куроьич

МОДУЛЬНОЕ ПОСТРОЕНИЕ АППАРАТУРЫ СИСТЕМ НАВИГАЦИИ И УВД ДЛЯ ГРАВДАНСКОЯ АВИАЦИИ

05.12.04. -'Радиолокация и радионавигация Диссертация

на соискание ученой степени кандидата технических наук в форме научного доклада

Научный руководитель: кандидат технических наук А. С. Саидов

Цахачкага 1692

-Еабота выполнена в дрочгводственком^оСьздинении "ДЯИМУХ1'

Научный руководитель -

кандидат технических наук А. С. Саидов

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, лауреат Государственной премии, профессор КЛ Г. Шатраков

кандидат технических наук V. А. Талалай

Ведущая организация - ГосНИИ Аэронавигация, г.Ихжва

Защита состоится " 6- " апреля 1992 г. в 10 часов на заседании специализированного Совета К 072. Об. 03 Московского института,инженеров гражданской авиации (КНИГА) по адресу; 125433, Иэсква. Кронвтадский бульвар, 20.

С диссертацией южно ознакомиться в библиотеке ЫИИГА. Автореферат разослан " 0. " Л _<>л Ы? 199_^,г.

Ученый секретарь специализированного Ы. Ы. Шэиаханов Совета К. 072.05. Оа кандидат технических наук

■•■ и- ■

I

4-

■■ --Í

\ • Í лет A a VA t>A tmPDT/HTWV А О Л TWP U

• | иищги A ДЛА ГНИ MWt /Ы1Л 4 iJ

;ссертгцнн f

А щ\ л Л ятя « Г?/"» »■» « »»»»л " »»о ♦ et-i члп^ч 5 '

un a j uymjvi1:wa, iiuocuicnn? rinicnwiiem/L л п сиом; u.nut u

движения, увеличение скоростей полетов и есэ более гаирокоэ применение авиации з народном хозяйстве привели к существенному разнообразии требований по Функциональным возмездное™/!« аппаратуры систем радионавигации и управления газдупкьм движением, точности, быстродействию, многокакальностн, ¡птрсхсполосности, необходимости иметь в составе аппаратуры средства обнаружения и • устранения неисправностей.. Реализация всех этих требований приводит к чрезмерному усложнении аппаратуры, необходимости увеличения числа разработок, номенклатуры и объема выпуска изделий.. РазнооСразие условий . применения аппаратуры радиоэлектроники требувт создания: множества их типов, а увеличение выпуска с миг нимальной стоишстьп - сокращения номенклатуры. Как известна, для устранения этих противоречий в приборостроении широко ^пользуется системный принцип з .проектировании, основанный на научных положениях унификации и стандартизации.

Существенное повышение уровня меяпроектней унификации аппаратуры радионавигации к УВД' иоиег быть получено на основа методов агрегатирования и модульного построения аппаратуры.

Эти методы были положены а основу . при решении проблемы создания аппаратуры маркерных радиомаяков, радиопередающие устройств систем ближней навигации к автоматических -адиопеленга-торов.

Принципы модульного построена аппаратуры в настсяссе время взята на вооружение яри создашь не только отдельных изделий, но и целых систем навигации и УВД.

Целью настоящей работы является:

- создание унифицированного ряда маркерных pa^ncííS^Koa на основа модульного построения для обеспечен;:* различных истребителей и для различных условий применешм и эксплуатация;

- реаениэ проблемы построения вариантов исполнения радиопередающих устройств систем радионавигации, сбесяечяваязпс р га-личные режимы работы;

- разработка с использованием принципа «здравого гсстрэе-

!

ния унифицированного ряда автоматических радиопеленгаторов. ■

•/КаЗоКпЫЭ ПрОиЛЗпПн рсшсЯш в СПоГГпС'*КСпСТрУ1СТ0рСКПХ

работ по М?М-70, МРМ-Б, Окрултость, ¡Ьле-Н, Привод-Б, Пихта и др., заданных постановлениями прааительства, та такгико-техки- • ческим заданиям 4,аж;стер"тва гражданской авиации.

Методы исследований к решения задачи:

При регента задачи использовался сравнительный анализ раз-' лкчнхс технических ратаний, базкруздвйса аз трах этапах: ссдэржательнои исследования, формализации л количественной оценка качественны* признаков. . • '

Сцэхю: вариантов осуществлялись с применением известных положений и принципов стандартизация, унификации и агрегатирования.

Использованы метода - системного проектирования модульной РЭА и компоновки структур указанной аппаратуры на основе набора модулей.

Научная новизна подученных результатов заключается в сле-дутеэм:

- определенны особенности и пути создания. алпара /ры ЫРМ, РПУ и АРП при больотм числе и разнообразии, технических. требова- • ний на основе модульного построения; . ,'

- спрйдглзкы требслагой: и пути создания систем автоматизированного проектирования аппаратуры при бо львом числе вариантов исполнения. ..<

- приманены унифицированные ' базовые нэсушэ конструкции при модульном построении .ЫРМ, РПУ и АРП;

• Автор выносит на защиту следующие положения:

1. сообщение результатов работ автора по модульному построению аппаратуры систем радионавигации и УВД.

2. Система автоматизированного проектирорвания радиоэдект--ронной аппаратуры ча модульном принципе при нескольких вариантах 'построения.

3. Обоснование технических ратаний модульного построения

Практическая ценность работы состоит:

- в ссздашзт унифицированных рядов аппаратуры систем радя-■ онавигации и посадки, построенных по модульному принципу. Такое

построение аппаратуры позволяло повысить основные показатели ' радиомаяков и радиопеленгаторов: технологичность, уровень унификации и стандартизацш;, ремонтопригодность и как следствие, повышение надежности и долговечности, удобства эксплуатации и обслуживания.

- модульное построение позволило значительно снизить затраты на подготовку производства; резко сократить номенклатуру применяем деталей и сборочных единиц, за счет.чего увеличить их применяемость.

- - в резкой • снижении на серийном радиотехническом прока-, чодстве механообрабатывающих операция за счет применения в изделиях модульного построения, унифицированных базовых несущих конструкций, поставляемых специя газированными заводами. .

- в обеспечении эксвлуатирупопс организаций- различных- ведомств вариантами исполнения однотипной аппаратурой.

Это позволяет : упростить обслуживание и ремонт техники, снизить затраты на модернизации и продление срока службы изделий, так как заменять можно только, модули, выр-Зотавппв свой ресурс или имевших низкую надежность в эксплуатации.

- в создании САПР для проектирования радиоаппаратуры для ГА. модульного типа.

Внедрение результатов работа Научные и практические результаты работы, нашли отражение в завершенных опытно-конструк-. торских работах ЦР14-70, МРМ-В, Окружность, Поле-К, Цтаод-3, Пихта и др.

Указанные изделза внедрена в серийное производство п эксплуатации Экономический эффект от внедрения в серии цироваяных рядов маркерных радиомаяков я азтс«атцческих радло-

- Ö -

пл Ля* «ал ОАЛП fitt<4 п «гп ЛЛ m

iic^cmoiwyuc cuuiocrui uwwicc ick.« <o su i.

Разработаны ТТЗ и начаты ОКР по созданию унифицированного ряда автоматических радиопеленгаторов нового поколения. .

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались ' и обсуждались на следухшх конференциях и семинарах:

- Всесоюзных научно-практических конференциях в 1980, 1937, 193°, 1SS9, 1990 И 1991 г. Г.

--Республиканских научно-практических конференциях в 1987, 1933, 1990, 1991 г. Г.

- отраслевых конференциях различных лет;

- на семинарах в г. Пензе 1987, в г. Уоскзе в 1990г.

- на XVI всесоюзной научной сессии, посвященной дно радио, Москва, 1991г. .

Публикации. Ш теме диссертации опубликовано 18 печатных работ, а тага» 17 депонированных рукописей, ' авторских; свидетельств и отчетов по научно-исследовательский и опытно-конструкторским работам.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1. Анализ эксплуатационно .технических характеристик адпа-. - ратуры систем навигации и УЗД. в части маркерных радиомаяков, ' передающих устройств и автоматических радиопеленгаторов...

Аппаратура систем навигации и УВД III поколения характер риаозалась следующими данными: . . ; •

- значительным разнообразием' конструктивного, исполнения изделий одного назначения и имеющих слизкие технические характеристики;

- использованием в аппаратуре элементной базы различного поколения - ламп, полупроводниковых приборов и микросхем;

- относительно низкой надежностью и долговечностью, с лож-. яостыо обеспечения резервирования из-за больших весогабаритных характеристик и энергопотребления;

- упрощенной системой контроля, требугцег высокой квалифи-

Mninm ЧЙП «питчжялял ПППОЛНЧНП (t »«»»Л»*»« НЛ"П»*_

(шиш UUWJÍJ jMtnraMigTt u iiQ(j\.unGuta n uuiuiuutu . (Лшспп iiununa rv:iiuii_

равкостей.

До разработки унифицированного ряда маркерных радиомаяков, передавших устройств и автоьатичесгсгл радиопеленгаторов 2 серийном производстве и эксплуатации находились три вида МРМ CMPU-43, PU-1Í и MPJÍ-70); РПУ систем РСЕК-2Н, РСЕН-6Н, судовых систем ближней навигации и 7 видов АРП-7С, АРП-11, АРП-12, АРП-13, АРП-75, АРП-80, АРП-АС.

Указанные изделия, выполняющие в своем классе, техники одинаковые задачи; имеет различное конструктивное исполнение.

Целью создания унифицированных рядов данных изделий было. . не только преодоление присущих недостатков и значительное улучшение основных технических характеристик, • но и решение задачи создания аппаратуры, единой по своему построению для различных заказчиков.

Пзследняя задача была решена благодаря применении модульного исполнения, аппаратуры, использовании унифицированных базовых несущих конструкций (УЕЫК) и технических решений, позволивших создать унифицированный ряд изделий.

При разработке аппаратуры MPI!, РПУ и АРЛ исходим из предпосылки, что применение принципов стандартизации, унификации и агрегатирования позволяет:

.- использовать специализированное производство стандартных и унифицированных деталей, сборочных единиц-и модулей и центра-, лизованное обеспечение ими серийного завода;

- резко сократить- номенклатуру применяемых .деталей и сборочных единиц, за счет чего увеличить их применяемость;/

- упростить (удешевить) обеспечение, учет, хранение,, расп- • ределение и комплектование, т.е.. улучшить организаций грсиз-' водства;

- исключить разработку нового специального и специализированного оборудования, технологической оснастки для каждого изделия, а также сократить номенклатуру гтего оОор/дпп.тг/л и оснастки;

(

. !

- а - .__

- упростить обслуживание, ремонт и модернизация: изделий в ' эксплуатации, снизить затраты на ЗИП;

- значительно сократить стоимость проектирования и изготовления изделий; •

- повысить основные тетаико-эконсмические показатели изделий, технологичность и качество аппаратуры;

- использовать современные методы проектирования с применением средств вычислительной техники :: систем автоматизации, . что повысит качество документации,: уменьшит время и затраты на документально подготовку производства.

Бее перечисленные преимущества позволяют сделать вывод о необходимости модульного построения аппаратуры и разработки. специальных технических'решений.

2. Выбор и обоснование метода модульного построения, алла- . ратуры систем навигации и УВД, ИРМ,. И1У и АРП в части маркерных " радиомаяков, передающих устройств и автоматических радиопеленгаторов. .

В С 1-6,22,25,17,293 приведены и обоснованыгметоды такого построения аппаратуры ЦРЫ, РПУ и АРЕ Шказано, что в настояире .. время используется три основных направления модульного погтрое- . ния.

Первое, из них связано с применением функциональных модулей: сравнительно малой:сложности - платы и узлы." Эти модули ' уста" навливаотся в конструкцию изделия - шкафы или: контейнер.

_ Второе направление когда, изделие компонуется из крупных функционально-законченных устройств в виде отдельных блоков и из атих блоков компонуется изделие.

Третье направление, когда создаытся иерархическое построение аппаратуры - модули 1 уровня, которые вхидях в состав модулей 2 уровня и вместе с ними в модули 3 уровня. Из модулей 3 уровня компонуется изделие. Автором это направление модульного построения было применено при создании аппаратуры КРИ, РПУ с 1970 годов и наиболее полно воплоцэно в последних разработках АРП и радиопеленгационноя системе РПС-90. На риг. 1 представле-

Модули

I_

И

21

31

(

О □ □ О о

постоянная часть, з т. ч. стандартные модули

О О О.

г.эр*меккзя часть

КОТ

уровня

а)

Постоянная часть

I-1

□ □ □ □

] □ □ □ [

1Щ7ТГА

о

J .„/-„„„ уровня

мОмУЛЛ

уровня

Семейство , Семейство Семейство

изделий 1 изделия 2 изделий 3

Переменная часть

«»эдулп уровня Модули ] уровня 5 Надули уровня

^ - модернизированные код:/л;;

I | - модули замененной б)

Рис.1. Структура изделий при иерархивдскоЛ спстоу? модул? разного уровня: а) одного издал/я ; с) семейства изделий

" т°"

ко построение аппаратуры при иерархической системе модулей. '_ '

В С 25] приведены. результаты и технические характеристики' АРЛ-85, получение которых стало, возможном благодаря применению игр „рхической системы модулей разного уровня третьего направле-.. л/'л («одульного посгрсеК/]"

Возможны различные . варианты модульного разбиения системы. Опыт разработки МРМ, РЛУ и АРП позволяет, .определить основные л ' принципы такого разбиения:.

1) изделия разного назначения. сложные и-.::простые можно ■. представить в виде системы, состоящей:из нескольких- независимых • модулей.

2) модули одного назначения должны образовывать унифицкро-'... ванные ряды с предпочтительными рядамиД значениями) параметров. : .

2) расчленение на ют/ли должно .проводиться-:па определен- ' ному алгоритму и должна. обеспечиваться....конструктивно-техни-. ческая законченность;. При зтом должны, оптимизироваться: основные- • технико-экономические: характеристики 'изделия и модулей.'-." /

4) каждый, модуль. Должен■ выполнять определенную:функции;.. .. которая должна задаваться - конкретными входными, и выходными , характеристиками. .

5) виды сопряжения .модулей и устройств из. них доля а выбит.. .. ратьсгг так, чтобы ;ис. можно ..было'гобрать.в'варианты исполнения г. изделия с заданными, тактико-техническими .- и эксплуатационная : характеристиками.' '

6) функциональное многообразие. вариантов .исполнения, изда- . достигается различным сс^таниза юдулей;

7) должна обеспечиваться .возможность наращивания аппарату- -ры в эксплуатации и ее 0птимат>ная.-мидернизэдкя. -

Разбиение' можно оценить" ■ количественно.-... Если" количество, различных модулей в изделии равно то...их. разнообразие; оцениваемое в логарифмической форме; будет равно 1ое N бит.. •

Зависимость множеств ... модулей . Мр по вертикали можно., представить:в виде" . •

с Мк-< с..... Мр. с. М<

г •

ГДЭ |<>>)К —_ХС1»»Эра УриВКе«. ¿аЛэПСП^^ОСТ п ГСр.*~

зснтали для 1-го уровня иерархия молит бы

Мр Мп

где г =1.,. с! - номера модулей на р- см уровне. Отсюда видно,

соподчинен с вышележащим " и зависит от него. Для определения степени разнообразия модульной аппаратуры

тплят"» »»»»ЛАПКП^

милпи и нипл ; (¿С ЛСил^СДС^СЛПиО 4П ¿«О игк^/и^лнСь

ции по формуле К. Шэккона, дополнительно введя с нее коэффициентные, учитывающие особенности модулей ■

g-ro типоразмера модуля к сумме повторяемости всех типоразмеров модулей;, d - количество типоразмеров модулей;' h - коэффициент пропорциональности; h - количество элементов -го типа; •

= 1 t с ло Time в оЛЗшЭКтез; h - количество связей -го типа;

_ 4 1 . mfn РИ»ГГЛЛ

д г X * tillUd UCIOCU)

.и - коэффициенты, определяющие интенсивность отказов. Из форьулы видно: 1. Когда система состоит из модулей • только одного типоразмера, энтропия разка нулю, т.е. для Р1=1, Р2=0,РЗ=0____Pd=0).

Ни Р log. Р=0 и Н=0. р->0

2. Энтропия модульной системы с S возжжпаги. тппоразчэрами принимает наибольшее значение, когда все кзюрааиеры причиняется один раз, т.е. модули icex уровней является единственными: I

—I

I

Энтропия семейства модульных радиоэлектронных систем К( ) одного функционального назначения ^

гд?/=1,2.3____ Ь - номера системы в семействе модульных

систем.-

Процесс проектирования сложной системы, состоящий из анализа технических требований и исходных данных, проектирования, изготовления и испытаний, эксплуатации, представляет собой сложную процедуру с многочисленными связями между различными этапами. •

В настоящее время определились три основных этапа проектирования; системное, функциональное и техническое проектировав -кие.

При модульном построении изделий меняется как продолжи- • телыюсть этапов, так и содержание работы да этих этапах. Сок-., раидегся время на проектирование, появляется возможность использовать.математические методы, проработать различи э варианты . построения . системы, использовать' итеративный процесс.. .. последовательного чередования анализа и синтеза,/ продолжащз-'; гося до получения оптимального построения: системы.. Возникает , возможность более аргументированного.;! доказательного изменения требований технического задания.

При построении, унифицированных • семей . ^радиоэлектронных. ■ систем целесообразно выполнить два".з-^ала проектирования::.

1. Разбиение унифицированного ряда ка семейства. :

2. Выделение постоянной и переменной частей" унифицированного ряда..

При разбиении унифицированного ряда на семейства, как прат.» . вило, анализируются и классифицируются, изделия- по следующим

.признакам: _ _________________

~ ПО М9СТУ усТаКОНКП (КоЗвМй1и9, , бСрТС^ис)

- по классу аэродрома, т.к.- класс аэродрома определяет "а-кие технические требования кгк точность, дальность действия, ЧИСЛО КсгНоЛС2 'I Т« Д.'

** ПО 29ДС<нС?23'% 2 интересах КОТОрОРи »'СПиЛ^ЗУсТСо КЭДРЛ (МРД, ЕЕС» В!*«*})

.. г» '»«ч ппп^ашчл!* /ТТЛ ■»* г гг ** »» ••л»,

и и и ГЪЬ/Д ирОиШ* ^Ои^АОС 4 Г*ОД*7г<Ш« V Л*»» ¿Г ,ЧС* /1

рабли, система УДД);

- по степени мобильности изделия;.

- по возможности сопряжения изделия с другими РЗС;

- по количеству каналов, реж&яв работы и ■возможности ре-яервированга;

- по электропитании' и зидак питающих напряжений;

- по виду связи изделия с КДП;

~ по дополнительны.» признакам. Еыделекпе постоянной чэлти унифицированного ряда заклача-ется в подборе стандартных модулей, различного уровня сложности. Постоянная часть в основном кэкриткчаа к особенностям изделия и определяется структурной и функциональной.стамой РЗС.

Такое представление унифицированного рада .имеет следукзцне преимущэстза:

- наглядность и всзмсдаость .расширения путем изменения. только переменной части или згутря переданных гзлоз;

- простота определена требований к составным частям;

- возможность организация, параллельного проектирования входящих узлов и устройств;

- возможность использования разработанных устройств з других изделиях предприятия и отрасли;

- упрощение задач;! оптимизации унифицированного ряда изделий;

- возможность применения современных . ¡летодер «атемат«-ческого полунатурного моделирования, систем автоматизированного

ПрО£ КГ #ТрС 2 ЗНИЯ ^

- возможность создания пара^гр ских рядов злелгрояыг:

J

- Т4 -

I-----!

I устройств, поэьоляюши:: резко сократить структурную раэнород- ! нссть функционально одинаковых систем, 'примером такого семейства является АРП "Пихта".

3. Схемно-техкическиэ ~е гения, приманенные- а маркерных радиомаяках, радиопередающее устройствах и автоматических радиопеленгаторах. длй обеспечения модульного принципа, построения.

До разработки унифицированного ряда маркерных радиомаяков в серийном производстве и эксплуатации находились три вида этих мая коз - MF1Î-48, PM-li к MPlf-70, однако ни один из этих 2МД02 л с УДОЗ«ЛЭТ15Срл Л ТроСОЬоКЯлм 2С6Х ЗоКа2ч|!КйЗ> УРИ-43 - не удослегворял требованиям 1САО и был морально устаревшей еде ламповой тэхникой, Fii-Ji - промежуточное изделие, имевдэе в своем соотаье полупроводниковые устройства и ламповый передатчик, UFM-70 не удовлэтворял требованиям. ВВС со высоте индикации.

На базе изложенных выше методов модульного построения было г результате работы £33'разработана семейство маяков, которое. . обеспечивало потребности всех заказчиков. Были выделены .посто- ■ яннь>е и переменные устройства ДОН! Наиболее сложным, было, выполнение требований 2Е0 по получения; высоты . индикации. ".ОООм,. пока не Cm ггокмеяен метод .суммирования диаграмм, направленности. . двух антенн. Причем обе. аптекчы.бшсг одинаковы и эта же антрнна ' использовалась в маломощных вариантах UPU-R В ' работах: [1,5,6,7] излолвны особенности построения UPU-B - и вопросы обеспечения стабильности выходных характеристик в различных условиях эксплуатащш. Обоснованы варианты семейства ШЬВ и выбраны направления ' построении .'входяфх'в'семейство модулей. ; Перемензке модули также нвляптся унифицированными для 3-4 вари-гнгов исполнения МРИ. Тзкое построен;» семайства поаволило снять с производства все виды маяков и заманить их унифициро- • г.а.шш рядом ИРй-В, . обеспечить : высокие технико-экономические . характеристики и потребности всех зайчиков.. Так, наработка на отказ Ш£-В по данным НПО "Езлет", контролирующем изделия; находящиеся в эксплуатации, составила более* 30 тыс. часов при

L_ J

-Тй-

................. ..........~............Г

4 IV! « д . х члл/и '^и ии-^и **А ССЯЯиС ИРМ-__

лие систем навигации я поездки, имеющее такие характеристики по надежности.

Для обеспечения еысоких выходных характеристик радиомаяков мР1«*В были использовзкы системы С'ьобилпзацил мощности и глуонкы модуляции по огибаицгй В7-скгнала, кварцевая стабилизация частоты несутах колебаний и частот модуляции путем деления частоты генератора с помощью специальной схемы делителя с; переменным коэффициентом деления. Контроль работы радиомаяка осуществляется по ЕЧ-сигкадам с контрольной антешш, размещенной . на одной мачте с передающей алтейной системой, специальным контрольным устройством, которое пэрвхлячает на резервный комплект при несоответствии мощности и глубины иодуляции установленным значениям.

В [2,1,33 изложены вопросы построения функциональной схемы, структуры к технические рЭи&кпл. передающих устройств радио— маяков ближней навигации. Для обеспечения модульного ппстрсэ;л!Я были использованы следующие принципы:

"" псслэдсзстггл1поз уп^нс«тс9п1|то хост'оту с1и*нзлз кзг^рц©ви1'0 генератора до значений рабочей частоты зз низком уровне мощности, применение сиь'тегатсров частоты, и последующее усилэн&э мощности, т. е. исключение угжзжггелей частоты на высоком уровне мощности;

г максимальное совмецекие функций угтроЯитг отделг.ных генераторов, в частности, их источников и модуляторов;

- формирование огибающей импульсов ВЧ яа илзком уровне мощности методом катодной модуляции.

В [2,4,8] приведено и обосновано построение отдельных устройств и модулей. Семейство РПУ имеет постоянную п песемяннуи части, причем в переменной части также получена гыссг^ая степень унификации.

Благодаря такому построению РПУ объем' аппаратуру уыекь-шился в 2,4 раза, масса в 2,8 рзза, потребляемая цощяоети в 3,3 раза, а надежность возросла в несколько раз.

Причинение модулей, разработанные для РПУ систем навита-

_ -1ö-

I" •;;*", s srcp5«;;o;c"sropos псзгслило дсполйкть cs^j мейство передатчиков еда пародатчиками отечественного я международного диапазона Р7£ различного назначения и семействами пе-рг^тчлкпв азимутально-дальномерных радиомаяков систем навига-vysA и вторичной радиолокации в судозых СИС79МЕХ.

Пзлучгн значительный экономический эффект (более 200,0 тыс. за 1 год) от серийного освоения этих FI5', особенно учитывая, что все виды этих РПУ ио г 07 osjillbajui ся на одном серийном заводе, т. к. входящие модули можно изготавливать на специализированных участках с применением высокопроизводительного оборудования. Кроме тс-го, все улучшения модуля - конструктивное, техническое - позволяет улучшить все. семейства РПУ.

Значительное снижение' объема и потребляемой мощности позволили впервые применить резервирование мощных РПУ и снять с повестки дня проблему надежности.передавшие устройств в аппарат турэ радионавигации судовых систем..

Еопросам модульного построения АРП посвящены работы С10-29], в которых рассмотрены, как общие, .вопросы £10,12,13,14,22,25,26,27,293 проектирования модульных АРП,. так и обоснованы технические решения для создания унифицированного ряда АРП.

Для создания семейств . АРП, удовлетворявших требованиям различных заказчиков, применен" метод иерархического построения унифицированного ряда АРП, ■ :. -

В [293 показаны этапы'создания различных поколений АРП. Шресй попыткой создания: семейства АРП* обеспечивающих все потребности МГА, была разработка АРП-75.В 2-х вариантах исполнения . - 8 канального и 4-х канального. Его пришлось дополнить. 2-х канальным АРП-80 и многоканальным АРП-АС. . Но примененные принципы > конструирования С 293, не позволили оптимально и полно решить ' все задачи, стоящие перед разработчиками. АРП....

В, ÄPIP-S5 резака следующие задачи:

- созданы 32 Е-рианта исполнения;

- обеспечена возможность наращивания любого числа каналов,-начиная с 2 до 1Q- каналов, в эксплуатации- путем . приобретения

L

rO_W n • ti (V НММТЯ.-.Л, I

Ь- A r\0.rt CkJ^l П » Л »M^viTri,

- обеспечена работа АРП С12] во всем диапазоне частот 100-400 ИГц при использовании простой антенны и единой системы функционального построения;

- в многоканальных АРП используются дзе одинаковые антенны _ для чыпо."нения требований тс подавлению сшибок от переотражэний от местшс предметов коэффиыент подавления более 6 на частотах. ICO МГЦ 111];.

- обеспечено резервирование антенной системы;

- улучшены все основное ТТХ АРП -точность (1 вместо 1,5 ) дальность действия• до 360 км, зона обзора в вертикальной. плоскости (60 вместо 45 ), как следствие всех примененных принципов повышено качество, получен высокий уровень технологичности , унификации и стандартизации. Кпр - 83 9 - 93,4 , Кп=8,7 - 18 , высокая надежность - более 2 тыс. часов наработки на отказ одного канала .

При создания -унифицированного ряда АРП "ГЬгхта" были разработаны и реализованы ряд технических решений.Для обеспечения всей полосы, частот 100 - 400 ЫГц и получения однозначности отсчета пеленга использовались два метода. -• применение двух тг* пов антенн, или. введение в. антенну и АРП режима- диффенцирования. фазы ВЧ сигнала. Оба метода не. позволяли.создал» унифицированный ряд - разные антенны для семейства АРП, работающих в диапазоне 100 - ISO МГц. и в диапазоне .100 - 40Q МГц. В АРП "Пихта" был лримелен • метод дга^фенцирования фазы \ сигнала по низкой • частоте, т.е. уже в канале обработке. ■ Это позволило иметь одну и ту же антенну для всех семейств АРП, а для семейств АРП диапазона 100 - 400 МГц - введение дополнительного устройства -платы диффенцирования сигнала в канале обработки.

Для обеспечения требований по коэффициенту подавления переотражений от местных предметов обычно применяли увеличение базы антенны (до 6 м ), что не позволяло создать унифиырован- . ный ряд семейств АРЕ Как-показано в [11], указанная задача может быть решена применением двух одинаковых антенн, что в 2 раз уменьшает погрешность пеленгования, вызванную переотражениями

L . J

_ . -та- _

\ ОТ мсСТПал ПрёДлвоТСЗ. Талое _дСГ*.ПпрдиУ, ад!" —

поднять требования по коэффициенту подавления, во-вторых, иметь резервирование антенны.

4. Еопрссы обеспечения требований по надежности, контролепригодности и ремонтопригодности при модульном построении аппаратуры.

Для обеспечения высокой надежности аппаратуры МРУ, РПУ и АРП применено резервирование, которое стало возможным благодаря модульному построении изделий,", г. тс.- при этом резервируется те . модули аппаратуры, которые ылеют максимальную, интенсивность отказов. Так, в ШЬВ резервируются передающее устройство и ва-лель питания, в РПУ /.ДРЦ -100Х резерв всех ВЧ каскадов, моду-' ляторов и ЕВ питзние. В АРП "Пихта" резервируется канальная аппаратура.

Бо всех этих изделиях сочетается контроль ' работоспособности аппаратуры с допускоаым контролем .основных параметров и диагностикой составных частей до модуля' 1. уровня.'...'..

При модульном построении аппаратура особое значешге приоб-^. ретают вопросы построения контролепригодной.аппаратуры,.начиная с 1 уровня иерархии. Вопросам контролепригодности модульной ал-, паратуры посвящены С15;16,17,18,15,2СИ, основные результаты которых использованы в разработке унифицированного ряда. ^РП. Как. показано в [20] система контроля 16 канального АРП-85 позволяет., ■ принимать информацию но 22 параллельным каналам, аналоговые и логические сигналы от 22 стыков С2; индицировать результаты контроля по признаку • "норма","ухудшение",-"авария". Контроль осуществляется двумя способами - непрерьшньм и- автоматическим-периодическим-.скользяща!, когда работающие модули канальной ап-" паратуры периодически заменяются резервным, проверятся по всем, параметрам модулем контроля и в зависимости от результатов контроля либо возвращаются в работу, либо выводятся в аварию с. соответствующей сигньлизацкей . на ИДИ и индикацией на модуле кон?], „ля. После проверки модуля канала происходит проверка модуля другого канала и так далее. Модуль контроля АГ^ состоит из

j 16 плат, т.е. »юдулей 1 дюеня.__________

В С18] проанализированы вопросы оптимизации процедур контроля и диагностирования при производстве и эксплуатация ЛРП. Суиественного упрощения системы автоматизированного контроля можно достичь путем предварительного анализа и обеспечения контроле пригодности аппг натуры. Предлагаемый . метод анализа контролепригодности основывается.на сценке показателей управля-. емости, наблюдаемости и устанавливаемости (для элементов памяти).

Указанные показатели рассчитывается по параметрам структурного анализа, на основе которых формируется нечеткие бинарные отношения предпочтения: Синтезированные отношения используй »лея далее для: 1) сравнение разрабатываемой схемы по контролируемости и выбора наилучшего варианта; - 2) си"теза тестон конт^ роля и диагностики. .

При модульной построении.аппаратуры возникает возможность. С19,20,24] конструктивного и идеологического разделения функций контроля и диагностики.. Этот метод был применен в РПУ навигационных систем и в унифицированном рялу APIL В состав аппаратуры последних включен модуль контроля,., который выявляет неисправим модуль. Проверку и диагностику отказа осуществляют с помощью специального модуля - УКА-135Ц, рарработанкои для АРП и РТЕ; который в настоящее время применяется для всех изделий, выпускаемых на предприятии..

5. Выбор конструктивной базы и применение САПР при модульном построении аппаратуры UPli, РПУ и АРП.

Иерархический метод модульного построения аппаратуры наиболее. полно реализуется и обеспечивает максимальные техни-га-зкономические показатели изделий при применении в конструкции изделия унифицированных базовых несущих конструкций. Проведенная в раисаг отрасли ОКР "Единство" позволяет в настоящее время осуществить межвидовую унификацию на уровне плат (модули 1 уровня), блоков (модули 2 уровня) и схафов (модули 3 уровня)

J

ил!! г'л СОСТЗоНоСС КС-пСТруКТИРЧиХ пДМТ___1

ный технологический цикл их изготовления. Проектирование АРП -"Пихта" совпала во времени с выполнением и реализацией результатов ОКР "Единство". •

Опытные образцы АРП - "Пихта" были реализованы на УБНК 3 уровня Ш4-02 по ОСТ 4. ГО. 410.004-81, однако на этапе испытаний был выявлен ряд существенных недостатков этих УБНК, к тому же в это время ряд УБНК "Едгаство" был дополнен УБНК 3 уровня Ш5-01 и 1114-03, которые превосходили-Ш4-02 по многим параметрам. В результате проведенного анализа АРП- "Пихта" был переведен на УБНК . ПЕ-01, что позволило снизить-в 2,5-3 раза объем конструкторской • документации, увеличить в 1,5 раза количество-типов и единиц стандартных деталей, унифицированных конструктивных элементов и' заимствованных частей, в 1,5 раза уменьшить число оригинальных изделий и их типоразмеров. Все это позволило получить Клр= 83,3 - 93,4 вместо 64,0 - 83 X на УБНК Ш1-02, Кп= 8,7 - 18,5 вместо 9.8 - 23,4 к Кму= 98 7. вместо 932.

УБНК 1В5-01 позволяет выполнить.. более гибкое построение, унифицированных рядов аппаратуры,. так как модули 3 и 2 уровня имеют сборнуп каркасную конструкция,/; состоящую из стандартных, узлов и деталей. Данная-конструкции, позволяет, выполнять шкафы с-' различным сочетанием блоков, а блоки;различных размеров -одно-.', рядные, двухрядные - кратными по высоте, и ширине.едшичным мот ' дулям ( Н=200к.;, В=152мм), при этом высота и ширина шкафа назначается конструктором. Корпуса шкафов имеют минимальную глубину 500мм. '

В модулях 2 уровня применяются объединительные печатные, платы .под накрутку; и многослойный печатные платы для однорядного, 2-х рядного и 3-х рядного блока. .

Печатная плата (модуль 1 уровня) размером 170*200 ш с разъемом СНИ-34 является основной для построения УБНК всех'наземных РЭС.

Возможно выполЕ&<ага шкафа в виде"ступенчатой конструкции, конструкция шкафа позволяет разивврть при необходимости в своих объемах блоки и изделия нестандартных типоразмеров.

I С «пт>г» I ту г»»» т, ил««* ПЛЛШПЛЛ1ТМИ »« лп<шл*1лт«1*т ITDUV inii< -fui |

I i-MiOi и^О^/Д »•«J/^Ji yiwn«.<!»>J» _ A l'UCnflW tt li^nxtC ncnnw J Dlii l V Н^пцн '

' рованный ряд АРП "Ш;хта" был в процессе изготовления и заводских испытаний дополнен семейством встраиваемых в PJIC радио* пеленгаторов - "Пихта-5" - 2-х канальных и "Пихта-б" -4-х канальных АРП.

В результате чего .а государственные испытания было представлено 32 варианта APL -"Пихта" для ИГА и 4 варианта исполнения для EEG. В другом случае для этого потребовалось бы 2 -3 года и дополнительные средства - в объеме 0,6-0,8 млн. руб.

Опыт создания аппаратуры с применением САПР, изложенный в [27,293 и обсужденный на конференции , выявил следующие нерешенные задачи при модульном построении аппаратуры:

- нет стройной, законченной САПР, позволяющей оптимизиро- ■ вать модульное построение изделий;

- не" отработанных ППГ для выпуска сводных конструкторских документов при большом числе вариантов исполнения. Практическая попытка создания такого ППП была осуществлена в разработанном на предприятии пакете САП' КД, ориентированном на ЭШ серии СШ420;

- существующие" пакеты построены по принципу решения от дельных задач, а не сквозному проектированию конкретного устг ройства, модуля;

- нет. удобного, перехода от. одного пакета ПЕЙ к другому, без перекодировки*,

большинство ППП отечественного производства.были ориентированы на ЕС ЭЕМ и СМ ЭВМ в то время,: как сейчас на рабочем месте конструктора и разработчика появились персональные ЭЕМ класса IBM-PC, ППП к ним, как правило, импортные, т.е. без текстов и без пзможности лучшей адаптации, к отечественным возможностям.

Предлагается решение следующэй задачи создателям САПР РЭА для реализации модульного 'построения-.изделий: '

а) после моделирования на ЭШ изделий и определения его функциональной схемы осуществить" разбивку на' модули. Разбивка на модули'должна осуществляться с.учетом гаммы критериев: .

L J

Г

ции)

- масса, габариты, металлоемкость и материалоемкость должны быть, минимальными;

- коэффициент заполнения плоавдей модулей 1 уровня и объемов 2 и 3 уровней - максимальный; .

- число электрических связей" (возможность. . применения кросс-платы и ленточны кабелей). между модулями 1 и 2 уровней • минимальны;

- обеспечение тепловых режимов;

- обеспечение заданных, требований по технологичности, уровня унификация! и стандартизации; ,

- обеспечение покпатеяей надежности (даже разбивка требований по надежности "между модулями важная задача);

- ремонтопригодность и контролепригодность;

- стоимость модулей и изделия г целом;

- затраты'разработку изделия и подготовку производства;

- дополнительные критерии разбивки ^делия на модули, б)

после первого этапа разработчики, конструктора и технологи могут работать параллельно, разработчики - отработкой схем модулей, макетированием и испытаниями; конструктора - компоновкой изделия в целом, отработкой деталей конструкции, наиболее сложных и ответственных узлов, макетированием; технологи - отработкой технологических процессов, подготовкой-производства, созданием оснастки, согласованием материалов и т. д. Каждый уве— рен в будущей реализуемости изделия, в целесообразности и полезности своей работы по изделию.

6. Рекомендации по дальнейшему применению разработанных методов и вопросов.

Метод модульного проектирования аппаратуры хотя не является новым, известен и разработан давно, однако его использование г . эальныас изделиях и системах, стало возможным после разработки УБНК И САПР.

*-> ПОА.*иЛ1»|р7 ¿Э|У<5МЛ ССОДС^ТСП CUlHSpSTjpS__ _ _ ^ |

5-го поколения и модульность стала одним из главных требования нэ только для построения отдельных изделий, но особенно при создании систем.

Так, на предприятии создана система "Кива" г радиопеленга-

Цд'ЗНКиЯ Г* г'СТбМЗ СПрЭДЭЛЭп!. I МсСТОПОЛОлСсКЯЛ ЛСТоТЗЛАПоОС ЗЛПЛрс*"*

тов . С 253, построенная по. модульному принципу.. Создано несколько семейств системы, которые "внутри" построены также па модульног му иерархическому принципу унифицированного. ряда.

Еедется разработка р&^лопеленгаторов 5 поколения, которые охватывает в отличие от АРП "Пихта", кроме семейства радиопеленгаторов для UTА, БЕС ецэ и судовые и городские радиопеленгаторы.

ИэдульнЬй принцип стал внедряться в созд тае бытовой техники.

Необходимо дальнейшее развитие методов и методологии модульного построения, создание соответствующих .САПР.

Основные результаты и выроды.

В результате выполненного автором и под руководством авто—, ра комплекса исследований и разработок решены.ц^облеш, имеющие", важное: народно-'-хоаайствекЕоа. апачйние -' создание. ушз5ицирован^, •.,-них рядов аппаратуры для .навигации: и; УВД на модульной принципе . . построения..

Важнейшие- конкретные. результаты. : •

1. Опреде.-чны и, обоснованы-, методы модульного построения :. аппаратуры на щишере- маркерных: радиомаяков, радиопередающих:.' . • устройств и автоматических радиопеленгаторов 4 поколения.- В результате сняты, с. производства различные.-па .построению о«нат!ш-■ . . ные изделия и заменены унифицированными р..дами.

2. Штод модульного построения-с выделением постоянных: и переменных модулей в семействах .изделий позволяет-оптимизиро-

J

осы ч иисдсшнс «1 ^/аоо>и пс ини • см* • _____________-

3. На примерах МРМ, РПУ и АРП показана возможность и необ-" ходимость целенаправленного поиска технических решений, позволяющих реализовать модульный иерархический принцип постиоения аппаратуры.

4. Примененные принципы модульного построения позволили значительно улучшить технические, технологические и экономические показатели издеггй.

5. Наиболее полное использование преимуществ ' модульного построения ' аппаратуры 4 поколения, стало возможным благодаря применению УБНК и САПР.

6. Создана первая САПР, для: решения проблем, возникающих .три большом числе сем йств аппаратуры и при нескольких вариант? тах исполнения внутри семейства.. .

7. Результаты проведенных, исследований находят ~ дальнейшее развитие при создании не только отдельных изделий, но целых систем. Приме ом может служить сеюйство радиолеленгационных систем определения координат РПС-90, создаваемых при участии автора.

8. Примененные - методы модульного построения' унифицированного ряда АРП позволили в ограниченные сроки дополнить этот ряд семейством встраиваемых в РЯЗ автоматическими радиопеленгаторами.

I--—I

I ^niM^M ii^mnnnf МЩГЯЛП ггг\ ялпмия Cfl ni^rm TI mnn minnn nn. I

__ _ ПО) ЧПОД__Ipj^lfJS UU^C^jWII VJU fJ.l'-'U' I J о l\Jt* 4 il^ . AT [tc 1

посредственно по теме диссертации опубликованы следующие _ работы:

1. Материалы отчета по опытно-конструкторской рабг е "Мар-кер-70" , регистр N-0240353 от 13.10.70 г.

2. Материалы отчета п опытно-конструкторской работе "Полз- К" регистр N- 0240352 ov 13.10.70 г.

3. Материалы отчета по опытно-конструкторской работе "Маркер- К' , регистр N- 33568 от 30.07.76 г.

4. Гофман. Е. It, Митроф^юв Е А., Набиуллин А. Е

Принципы-построения функциональной схемы передающих устройств наземных радиомаяков ближней: навигации.' Вопросы радиоэлектроники, серия Обпртехническаяу вып. 3, 1977 г.

5. Ермак 11 И., Набиуллин. А. Е ...

Обес-эченш стабильности • параметров посадочных маркерных радиомаяков в различных-условиях эксплуатации. ,

Тезисы докладов всесоюзной ■научно-практической конференции, Г0СНИИГА,. Изсква, 1980 г. Состояние и перспективы работ по автоматизации посадки воздушных судов и повышение регулярности полетов.

6. Ермак Н. И.,Набиуллин"А.Е

Особенности построения и перспективы , использования маркерных радиомаяков • MPJi-B:. в подразделениях UTA. . Тезисы докладов Всесоюзной научно-практической конференции,' Г0СШШГА, Москва,. 1980 Сслояние и перспективы .работ по автоматизации посадки воздушных судов и повышение регулярности полетов.

7. Набиуллин А.Е RC-генератор. Информационно-справочный ' листок N - 014995.

8. Набиул.пн А. Е Импульсный модулятор для катодной модуляции усилителей СВЧ. Информационно-справочный листок М-0171Б1.

9. Егоров Е А., Ломаев Et Е , Набиуллин А. Е , Павлюшнева Л. В. Прецизионная модуляционная система. Депонированная рукопись, гадаэир, рир, 1973 г.

10. Набиуллин • А. Е , Ракипов Р.Г., СаидовА.С. К вопросу повышения чувствительности квазидопдеровского АРЕ Труды всесоюзной конференции. Проблемы теории чувствительности элект- i

— ронных и электромеханических систем, Москва, 1985 г. —I

чекии точности пеленгования при обработке информации, получав

мой от нескольких разн9секньк в пространстве антенн. Мэжву-зовский научно-тематичэский сборник. "Теория и практика проектирования РЭА", Махачкала, 1987 г.

112. Алиев Н. Ы., ■ Асланов Г. К., Кабиуллин А. К Об одном методе обработки информа-ии, позволяем расширять частотный диапазон радиопеленгатора. Мэжвузовский научно-тематический сборник. "Теория и практика проектирования РЭА", ¡¿ахачкала, 1987 г.

13. Набиуллин А. Н., Ракипов Р. Г., Саидов А. С. Погрешность пеленгования каазидоплеровского АРП при наличии помех. Тезисы докладов риспубликансздй научно-практической конференции. "Научно-технический прогресс и ЭВЫ", Махачкала, 1987 г.

14. Набиуллин А. а , Ракипов Р. Г., Саидов А. С. К вопросу повышения чувствительности и точности пеленгования квазидоплэ-ровских УКВ радиопеленгаторов в сложных условиях размещения. Тезисы докладов всесоюзного совещания. "Проблемы теории чувствительности электронных и электромеханических систем", Москва, 1987 г.

15. Курамагомедов К. Д., Набиуллин А. К , Увайсов С. У., Щгр--паев II и. Использование отношений предпочтения при анализе контролепригодности логических схем. . Иежвузовский сборник. "Вопросы технической диагностики". Ростов-на-Дону, 1987 г.

16. Набиуллин А. К , Увайсов с. У., вролов. С. П. Распределенная микропроцессорная сеть г.р^ехуточкой обработки пеленгацион-ной информации в системах УВД. Тезисы докладов к зональному се- . мшару "кикропроцгссоры в системах контроля и управления", Пенза, 1987 г.

17. Кобашкин-И. В., Вабиудлин А. Е, Соколов Б. Б. "Радиопеленгатор" авторское свидетельство Н- 1500103 от 9 июля 1987 г.

18. Курамагомедов К. Д., Набиуллин А. Е, Увайсов С. У.

Оптимизация процедур контроля и диагностирования при производстве и эксплуатации автоматических радиопеленгаторов.. Тезисы докладов ЕНГК "Конструктивно-технологическое обеспечение

~.........._...................................._____

и производстве." Ижевск, 1988 г.

19. Еланцев А. Е , Курамагомедов К Д., Набиуллин А. Н.

Распараллеливание алгоритмов решения гадач сиктг а тестовых последовательностей и диагностического моделирования цифровых устройств систем уп. авления. Межвузовский научно-тематический сборник. "Проектирование электронной аппаратуры с применением САПР", Махачкала, 1988 г.

20. Кабиуллин А. Е Использование микропроцессоров в аппаратуре контроля и диагносг.лси при издулыгом построении многоканальных АРП. Тезисы докладов межреспубликанской конференции "Методы и средства управления технологическими процессами", Саранск, 1989 г.

21. Гаспарян С. В., Набиуллин А. Е , Фролс"" С. П

Цифровой полосовой -"чиотр. Авторское свидетельство N-1270875. 15 июня 1986 г.

22. Набиуллин А. К - руководитель НИР "Сулак-Д" "Исследование путей соьнания МВ-ДЫВ .радиопеленгаторов, использующих высокоэффективные антенные системы и микро-ЭВМ в канале обра-Сотки информации.

Латериалы отчета, 1988-1989 гг. Регистр Я-

23. Курамагомедов К. Д., Набиуллин А. Е, Щ,,шаев IX М.

Методика анализа контролепригодности дискретных устройств.

Депонированная рукопись .ВИНИТИ Н- 1357-839 от 28.02.'89 г.

24. ^ рамагоыедов К Д., Набиуллин А. Е Обзор и анализ методов и средств автоматизированного контроля дискретных устройств.

Депонированная рукопись ЕИНИТИ г. р. 001870019575 инв. И-' 0289.0.009585.

25. Набиуллин А.Н. -руководитель НИР "Страна-Д". Разработка предлояэний по унификации и совершенствованию тактико-технических параметров подсистемы радиопеленгаторов для , перспективных АС УВД. Иатериалы отчета, 1339 г. Регистр II-

26. Асланов Г. К., Набиуллин А. Е , Саидов А. С. Пути уменьшения массогабаритных характеристик автоматических радиопелен-

J

гаторов,_____________________________ _______ _________________

Тезисы докладов на НТК "Теория и практика проектирования РЭС", Махачкала, 1990 г.

27. Кофанов Ю. R ! Набиуллин А.Е , Саидов A.C., Уврйсов . С. У. Обеспечение ремонтопригодности пеленгаторных позиций. Материалы семинара "Современные методы обеспечения качества и надежности электронных приборов", Москва, 1990 г.

28. Набиуллин А.Е Чэдудьный принцип построения автомати-ческихёрадиопеленгаторов и систем как способ повышения надежности и качества XVI Всесоюзная научная сессия, посвяпрнная дню радио, Москва, "Радио и связь", 1991 г.

29. Кофанов Ю. Е , Набиуллин А. Е, Саидов А. С., Хаматов

Программа анализа —эказателей контролепригодности РЭС.

Тезисы докладов Российской НТК "Методы оценки и повышение

надежности РЭС". Пенза, 1991 г.

30. Набиуллин А. Е Повышение надежности и качества функционирования аппаратуры при модульном построении систем радионавигации и посадки.