Введение к работе
Актуальность проблемы. В современных условиях повышения интенсивности воздушного движения, внедрения новых технических средств навигации и управления воздушным движением, а также новых правил выполнения полетов, комплексы, эксплуатируемые в настоящее время на самолетах гражданской и транспортной авиации, не могут в полной мере обеспечить действующие и перспективные требования.
Модернизация бортового радиоэлектронного оборудования и, в первую очередь, антенно-фидерных устройств является основным направлением совершенствования авиационной техники, позволяют при сравнительно небольших затратах повысить эффективность авиации. Антенно-фидерные устройства (АФУ), являясь наиболее сложной и дорогостоящей частью радиотехнических систем, в значительной степени определяют эффективность применения системы в целом.
Тактико-технические характеристики комплексов бортового радиоэлектронного оборудования определяют требования к антенным устройствам на всех этапах их жизненного цикла. Особая роль при этом принадлежит производству, где наряду с обеспечением требований к экономической эффективности возникает задача повышения точности радиотехнических характеристик и надежности антенного устройства.
Производство радиоэлектронных систем и комплексов специального и гражданского назначение в рыночных условиях устанавливает приоритетность технико-экономической оптимизации антенных устройств, решения конструкторско-технологических проблем обеспечения точности с учетом воздействия эксплуатационных факторов. Эти проблемы должны решаться в сочетании с обеспечением функциональных и радиотехнических характеристик.
Наибольшую остроту данные проблемы приобретают при создании сложнопрофильных элементов АФУ бортового радиоэлектронного оборудования, к которым относятся отражатели зеркальных антенн и радиопрозрачные антенные обтекатели.
Высокие требования к точности изготовления элементов АФУ и сохранению этой точности в процессе эксплуатации радиоэлектронного оборудования определяют необходимость разработки и применения перспективных конструкционных материалов, прогнозирования их физико-механических свойств в процессе эксплуатации изделия.
Существенное влияние параметров и режимов технологического процесса формования, характеристик технологического оснащения, анизотропии физико-механических свойств материала, как в процессе изготовления, так и в период эксплуатации не позволяют использовать потенциально высокие возможности полимерных композитов для создания АФУ повышенного качества для бортового радиоэлектронного оборудования специального и гражданского применения.
Наряду с этим следует отметить и недостаточный уровень информационной поддержки в технологии производства антенных устройств из полимерных композитов, относительно низкий уровень моделирования физико-химических процессов формообразования, процедур управления качеством проектирования и производства.
Цель диссертационной работы заключается в повышении эффективности управления производством антенных обтекателей бортовых радиоэлектронных комплексов за счет рационального выбора параметров технологического процесса и организации операционного контроля электрофизических параметров.
В соответствии с поставленной целью в работе поставлены и решены следующие основные задачи:
-
разработка методики структурирования функций качества антенных устройств бортовых комплексов, ориентированной на последовательное уточнение параметров изделия от вербальных характеристик до требований к технологии изготовления.
-
разработка критериев обеспечения качества антенных устройств бортовых радиоэлектронных комплексов.
-
разработка методик оптимизации технологического процесса формования антенных обтекателей бортовых комплексов по критерию коробления конструкции.
-
разработка методик и алгоритмов кластеризации параметров качества сложнопрофильных антенных обтекателей бортовых радиоэлектронных систем и комплексов.
-
разработка схемотехнических и конструкторских решений СВЧ датчиков контроля электрофизических параметров материалов стенок антенных обтекателей.
-
разработка и оптимизация конструкции СВЧ датчиков с подавлением поверхностной волны, возбуждаемой в радиопрозрачной стенке контролируемого антенного обтекателя.
Методы исследования. Методологическую базу исследования составляют теоретические основы технологии производства радио-электронных средств, основы теории управления процессами, теория вероятности и математической статистики, численные методы анализа и математического моделирования, теория планирования эксперимента и имитационного моделирования. Основные теоретические результаты подтверждены экспериментально и при внедрении основных выводов и положений диссертационной работы.
Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций, содержащихся в диссертации, обеспечивается выбором и соответствующим применением современных методов исследований, корректностью формулировок и логически строгим построением доказательств, утверждений и следствий, вводимых допущений и ограничений, обоснованным выводом соотношений и правил, на основании которых производится построение моделей; подтверждается непротиворечивостью результатов компьютерного моделирования и экспериментальных данных, согласованностью полученных результатов с известными работами в данной предметной области.
Основные новые результаты, выносимые на защиту:
-
методика структурирования функций качества антенных устройств комплексов бортового оборудования на основе формализации иерархии описаний с учетом многоуровневой локализации показателей функционирования в пространстве свойств.
-
методики оптимизации технологического процесса формования антенных обтекателей бортовых комплексов по критерию коробления конструкции.
-
методики и алгоритмы кластеризации параметров качества сложнопрофильных антенных обтекателей бортовых радиоэлектронных систем и комплексов.
-
схемотехнические и конструкторские решения СВЧ датчиков контроля электрофизических параметров материалов стенок антенных обтекателей.
-
инженерная методика оптимизации конструкции СВЧ датчиков с подавлением поверхностной волны по критерию минимума погреш-ности измерения параметров радиопрозрачной стенки обтекателя.
Научная новизна. Научная новизна работы заключается в создании и внедрении научно обоснованных технических и технологических решений для проектирования, технологии изготовления и контроля сложнопрофильных антенных обтекателей бортовых радиоэлектронных комплексов. В результате проведенных исследований получены следующие новые научные результаты:
-
предложена и разработана методика структурирования функций качества антенных обтекателей бортовых радиоэлектронных систем и комплексов, обеспечившая последовательное уточнение параметров изделия от вербальных характеристик до требований к технологии изготовления.
-
предложены и разработаны критерии и методика параметрического синтеза технологических режимов формования антенных обтекателей, выполненных из полимерных композитов, позволившие обеспечить заданные уровни точности сложнопрофильных изделий.
-
предложены и разработаны методики и алгоритмы кластерного анализа параметров качества сложнопрофильных антенных обтекателей бортовых радиоэлектронных систем и комплексов.
-
предложена и разработана методика синтеза подавителя поверхностной волны, возбуждаемой при радиоволновом контроле стенок антенных обтекателей, позволившая повысить точность и достоверность контроля геометрических и электрофизических параметров радиопрозрачных стенок обтекателей;
Практическая ценность
-
определены границы применимости эпоксидных связующих, используемых при изготовлении антенных обтекателей из полимерных композитов.
-
разработана инженерная методика синтеза технологических режимов формования композиционного материала, отличающихся от рекомендуемых и обеспечивающих избирательное управление физико-механическими свойствами и короблением изделий из полимерных композитов.
-
предложены новые схемотехнические и конструкторские решения СВЧ датчиков для радиоволнового контроля антенных обтекателей, улучшившие метрологические характеристики систем контроля.
-
обоснованы требования к относительным погрешностям средств измерений, используемых при радиоволновом контроле геометрических и электрофизических параметров радиопрозрачных стенок антенных обтекателей.
Реализация результатов работы.
Научные положения, выводы и рекомендации диссертационной работы реализованы при создании и модернизации технологических процессов производства антенных обтекателей и отражателей в ОАО «Корпорация «Фазотрон-НИИР», ЗАО «Котлин-Новатор.»
Апробация работы.
Научные положения, выводы и рекомендации, сформулированные в диссертационной работе, докладывались и обсуждались на Международной научно-технической конференции «Системные проблемы надежности, качества, математического моделирования, информационных и электронных технологий в инновационных проектах» - «Инноватика 2007» (Дагомыс, 2007), , научных семинарах кафедры «Инноватики и управления качеством» Санкт-Петербургского государственного университета аэрокосмического приборостроения.
Публикации. По результатам проведенных автором исследований опубликовано 8 работ, в том числе 4 статьи в изданиях, рекомендованных Перечнем ВАК Минобрнауки РФ, и 2 тезисов докладов на Международной научно-технической конференции «Системные проблемы надежности, качества, математического моделирования, информационных и электронных технологий в инновационных проектах».
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, списка использованной литературы и включает 172 страницы основного текста. Библиографический список включает 105 наименований.
