Конструкция САУ ЛА как большая система

Современные сложные САУ ЛА принято рассматривать как большие системы,

характеризуемые следующими принципами:

— целостностью изучаемой системы (т. е. свойства целого не мо­гут быть поняты и оценены без знания свойств частей этого це­лого, но само целое принципиально не может быть сведено к сум­ме свойств составляющих его элементов);

— структурностью (т. е. возможностью описания системы с помощью сети связей между ее элементами);

— иерархичностью (т. е. каждая подсистема или элемент систе­мы может рассматриваться как система) — рис. 2.1;

— множественностью описания (т. е. система может быть описана множеством математических моделей, каждая из которых опи­сывает определенный ее аспект);

— взаимозависимостью системы и среды (т. е. свойства системы проявляются только при взаимодействии с окружающей ее сре­дой).

Рис. 1.1. Схема четырехуровневой иерархической системы

Конструкция любого САУ ЛА условно может быть представлена как система элементов[1] по меньшей мере трех типов:

— функциональных элементов (ФЭ);

— линий связи (ЛС);

— конструктивных элементов (КЭ).

Каждая из этих подсистем также может рассматриваться в качестве многоуровневой иерархической системы: система ФЭ (СФЭ), система ЛС (СЛЭ) и система КЭ (СКЭ).

СФЭ осуществляет функции преобразования, хранения, обработки, передачи, приема и отображения информации. ФЭ располагают на нижнем (нулевом) уровне СФЭ. ФЭ подразделяют на:

— пассивные и активные;

— дискретные и интегральные[2];

— бескорпусные и корпусированные;

— поставляемые или собственного изготовления;

— общего применения или специального (например, для СВЧ диапазона)

и т.д.

К пассивным ФЭ относят: резисторы, конденсаторы, индуктивности и т.п., а к активным – усилительные радиолампы, полупроводниковые приборы (диоды, транзисторы), элементы так называемой, функциональной электроники и др.

Дискретные ФЭ[3] обычно изготовляются по соответствующим ТУ специализированными предприятиями, где их производство отлажено.

СЛС осуществляет обмен информацией между ФЭ. Нижний (нулевой) уровень СЛС составляют межэлементные соединения. Они связывают пассивные и активные ФЭ в схему с определенными функциями. В современных САУ ЛА применяются электрические и волоконно-оптические ЛС. СЛС электрического типа иногда называют электромонтажом.

СКЭ может быть представлена в виде следующих составляющих:

— подсистемы несущих конструкций (предпочтительно – базовых – БНК);

— подсистем, обеспечивающих функционирование ФЭ и ЛС в условиях воздействия внешних и внутренних дестабилизирующих факторов (механических воздействий, тепловых полей, воздействий влаги, пыли, электростатических и магнитных полей, различного рода излучений и т.д.).

Некоторые элементы могут одновременно выполнять разные функции (т.е. рассматриваться в составе разных систем). Так, например, диэлектрическая подложка ИС является несущей конструкцией для пленочных элементов и навесных компонентов, обеспечивая изоляцию между ними, а также выполняет роль теплоотвода. Печатная плата также является несущей конструкцией для устанавливаемых на нее компонентов и, кроме того, выполняет функции линий связи, изоляции, теплоотвода (правда, неважного), демпфирующего элемента. Металлические несущие конструкции кроме основных функций обычно выполняют роль теплоотвода и цепей заземления.

ФЭ, соединенные по специальным правилам и технологии (с использованием САУ ЛА и КЭ) образуют функциональные узлы и устройства различной сложности (или другими словами – электронные модули (ЭМ) различных уровней иерархии): интегральные микросхемы (ИС), микросборки (МСБ), блоки, микроблоки и т.д.

Совокупность дискретных ФЭ, входящих в САУ ЛА и располагаемых на нулевом уровне иерархической структуры, часто называют его элементной базой (ЭБ).

В зависимости от уровня развития ЭБ, на которой строятся САУ ЛА, последние часто подразделяют на поколения (1-е поколение – на радиолампах; 2-е – на дискретных полупроводниковых приборах; 3-е – на ИС; 4-е – на БИС; 5-е – на СБИС).

Иногда (ввиду отсутствия стандартного определения) под ЭБ того или иного САУ ЛА понимают:

- общий перечень элементов электрической принципиальной схемы;

- совокупность элементов (например, определенных серий ИС), выполняющих основные функции по преобразованию информации;

- наиболее современные ИС (например, конкретные типы БИС или СБИС).

Каждый из этих подходов имеет свои недостатки. Современные САУ ЛА состоят как из ИС (т.е. интегрированных элементов и компонентов), так и из дискретных активных и пассивных компонентов. Специализированные предприятия могут поставлять не только ИС, но и другие ЭМ (узлы на печатных платах, отдельные блоки и устройства. В этих случаях ЭМ будут входить в перечень элементов электрических принципиальных схем САУ ЛА. Особенно это заметно на примере ПК типа IBM PC, изготовляемых (попросту собираемых) по так называемой, «отверточной технологии».

Поскольку нет однозначного подхода к определению ЭБ, то на нулевом уровне могут рассматриваться: дискретные и интегральные элементы, корпусные и бескорпусные ИС (БИС, СБИС, базовые матричные кристаллы (БМК) и др.), а также поставляемые другими предприятиями различные узлы, блоки и целые устройства.

Одним из главных направлений развития конструкций САУ ЛА считается рост функциональных возможностей на единицу объема ЭМ (или уменьшение объема при равных функциях). Для количественной оценки плотности упаковки обычно используются коэффициенты: упаковки (K_S), использования объема (K_V) и использования массы (K_M):

KS = N / V; KV = V / ΣVi; KM = M / ΣMi ,

где N – число ФЭ в ЭМ, V и M – соответственно объем и масса ЭМ;

ΣV_i и ΣM_i соответственно суммы объемов и масс ФЭ.