Приёмное устройство бортовой РЛС бокового обзора. Конструкция и технология сборки

Реферат. 2

Содержание. 3

Перечень сокращений, символов и специальных терминов. 6

Введение. 8

1    Анализ исходных данных и разработка технического задания на конструирование. 10

1.1 Сравнительный анализ существующих аналогов. 10

1.2 Функциональная схема РЛС БО.. 13

1.3 Назначение и условия эксплуатации. 17

1.3.1 Назначение. 17

1.3.2 Условия эксплуатации, хранения и транспортировки. 17

1.4 Описание принципа работы изделия по структурной схеме. 18

1.5 Описание электрической принципиальной схемы и её анализ. 23

1.5.1 Плата ВУ.. 23

1.6 Поверочные расчёты.. 26

1.6.1 Поверочный расчёт по рассеиваемой мощности. 26

1.6.2 Предварительный выбор способа охлаждения. 30

1.6.3 Ориентировочный расчёт надёжности. 33

1.7 Разработка технического задания на конструирование изделия. 36

1.7.1 Назначение и область применение. 36

1.7.2 Основание для разработки. 36

1.7.3 Цель и технико-экономическое обоснование разработки. 37

1.7.4 Техническое задание на конструирование. 37

2    Конструкторская часть. 39

2.1 Выбор и обоснование конструкторского изделия. 39

2.1.1 Конструктивная проработка изделия. 39

2.1.2 Принцип конструирования и методы компоновки. 40

2.1.3 Разработка и анализ вариантов конструкций. 43

2.1.4 Выбор способов электрических и механических соединений  45

2.1.5 Выбор и обоснование защиты устройства от КФВС.. 46

2.2 Конструкторские расчеты.. 48

2.2.1 Расчет компоновочных параметров. 48

2.2.2 Расчет теплового режима. 52

2.2.3 Расчет надежности. 57

2.2.4 Расчет вибропрочности. 59

2.2.5 Расчет допусков и размерной цепи. 68

2.2.6 Применение вычислительной техники и САПР. 71

3    Технологическая часть. 73

3.1 Построение идеологии сборки. 73

3.2 Выбор и обоснование схемы сборки. 75

3.3 Разработка техпроцесса изготовления и сборки блока. 77

3.4 Оформление рабочей документации на технологический процесс сборки приемного устройства. 80

3.5 Оценка технологичности. 82

3.5.1 Расчет базового значения комплексного показателя. 84

3.5.2 Расчет комплексного коэффициента технологичности. 86

3.5.3 Расчет такта выпуска изделия. 90

3.6 Выбор и обоснование технологического оборудования. 91

4    Организационно-экономическая часть. 94

4.1 Описание продукта. 94

4.2 Анализ рынка сбыта. 95

4.3 Конкурентоспособность. 95

4.4 План маркетинга. 96

4.5 План производства. 97

4.6 Организационный план. 97

4.7 Расчёт затрат на разработку и договорной цены.. 100

4.8 Обоснование экономической целесообразности. 109

4.9 Организационно-экономический результат. 109

5    Экологичность и безопасность проекта. 110

5.1 Обеспечение электробезопасности при наладке и испытании. 110

5.2 Расчет зануления. 112

5.3 Выбор аппарата защиты и сопротивления. 113

5.4 Расчетная проверка зануления. 113

5.5 Выбор устройства защитного отключения (УЗО) 119

5.5.1 Принцип работы УЗО.. 120

5.5.2 Выбор модификации УЗО.. 122

Заключение. 122

Заключение. 123

Библиографический список. 124

Приложения:

П1 Перечень элементов на блок ПРМ

П2 Перечень элементов на плату ВУ

П3 Спецификация на блок ПРМ

П4 Спецификация на плату ВУ

П5 Технологический процесс изготовления блока ПРМ

П6 Графическая часть

Настоящий дипломный проект посвящён разработке приёмного устройства бортовой РЛС БО, которое должно обеспечивать тактико-технические характеристики всего радиолокатора. Проанализировав в целом состояние, назначение  и тенденции развития подобных комплексов и систем ведущих стран мира и рассмотрев общие принципы работы бортовой РЛС БО и характерные черты радиоприемных устройств этих РЛС можно придти к следующим выводам:

–   РЛС БО позволяют вести разведку мест сосредоточения отдельных движущихся объектов, железнодорожных путей и шоссейных дорог, аэродромов и самолётов. Кроме того РЛС БО используются для картографирования местности, ведения инженерной и геологической разведки, определения ледовой обстановки, составления карт растительности и снежного покрова, обнаружение нефтяных пятен на море и т.п.;

–   наряду с возможностью получения детальных радиолокационных изображений, независимо от метеоусловий и естественной освещенностью земли, РЛС БО обладают целым рядом других важных особенностей: возможностью наблюдать районы, расположенные на значительном удалении от самолета, способностью одновременного обзора широкой полосы местности, возможностью наблюдения объектов, невидимых в оптическом диапазоне волн, а также выделения движущихся целей;

–       авиационные комплексы РЛР имеют ряд преимуществ перед КС и наземными средствами. Они обладают более высокой оперативностью развертывания, возможностью ведения разведки с большого удаления от линии соприкосновения войск по сравнению с наземными средствами и имеют более высокую периодичность наблюдения, большую территориальную избирательность и меньшую стоимость, чем КС.

Нет необходимости объяснять, что отечественные комплексы и системы, разработанные ещё в 70-80х годах прошлого века, морально устарели и не удовлетворяют современным тактико-техническим требованиям, предъявляемым к  РЛС БО ВС. В первую очередь, сказалась нехватка современных средств РТР в ходе боевых действий на территории Чеченской республики. Учитывая достаточно продолжительный срок службы современной авиационной техники, данные комплексы могут использоваться и в гражданской авиации.

Характерными чертами радиоприемных устройств РЛС БО  являются: аналоговый характер сигнала, большой динамический диапазон входного сигнала, большой частотный диапазон сигналов (от десятков ГГц на входе до единиц Гц на выходе). Для БРЭО большое значение имеют такие характеристики, как минимальные вес и габаритные размеры, высокая надежность, а также стабильность параметров на этапе эксплуатации.

Требования, приведённые в задании на дипломное проектирование, предполагают создание приемного устройства, выполненного с использованием более современных интегральных схем и гибридно-пленочных микросборок. Анализ возможности создания такого приёмного устройства будет приведён в пояснительной записке дипломного проекта.

1                  Анализ исходных данных и разработка технического задания на конструирование 

РЛС БО делятся на два типа. В РЛС первого типа используется длинная вдольфюзеляжная антенна. Примером такой станции может служить РЛС AN/APS-94 фирмы Motorola, США. Её антенна размещалась в подвесном контейнере самолёта OV-1D сухопутных войск США. Благодаря большой длине антенны станция имела достаточно высокую разрешающую способность (30 м по дальности и 116 м по азимуту на расстоянии 15 км) и позволяла получать высококачественные радиолокационные изображения на небольших дальностях. Самолёт с такой РЛС БО применялся для ведения тактической воздушной разведки, геологических исследований и проводки судов во льдах.

РЛС второго типа имеют небольшую антенну и позволяют получать высокое разрешение в результате специальной обработки отражённых от объектов сигналов (синтезирования апертуры антенны РЛС), при этом разрешающая способность не зависит от дальности наблюдения и длины волны зондирующего сигнала. В РЛС второго типа, часто используют сложные оптические системы многоканальной (по дальности) обработки сигналов с когерентным накоплением их в каждом канале. Сопряжение таких систем с фотографическими устройствами позволяет получать высококачественную запись информации. Примером РЛС БО с синтезированной апертурой может служить РЛС AN/APQ-102A фирмы Goodyear, США.

К настоящему времени в США разработан и уже эксплуатируется новый самолёт БПА RQ-4 «Global Hawk», имеющий различные модификации, предназначенный для ведения воздушной видовой (ОЭС и радиолокационными средствами), а также радиотехнической разведки. В состав комплекса БРЭО входит РСА «HISAR» (HISAR –Hughes Integrated Surveillance And Reconnaissance), обеспечивающая получение РЛИ участков местности, разработанная специалистами фирмы «Raytheon» в середине 90-х годов. Для обзора пространства по обе стороны БЛА используется волноводно-щелевая антенная решетка, размером 0,36 х 1,27 м с механическим приводом, изменяющим ее положение по углу места в пределах нижней полусферы, а по азимуту ± 45°. С целью уменьшения времени и снижения стоимости разработки станции специалистами фирмы был применен ряд технических решений, внедренных ранее при разработке РЛС ASARS-2 разведывательного самолета U-2S.

При работе в первом режиме РСА ведет съемку полосы местности шириной 0,1-10  км с линейной разрешающей способностью 0,7 м и производительностью около 138 тыс. км2/сут. В режиме съемки отдельного участка местности эта станция позволяет получать высококачественные РЛИ участков местности размером 2×2 км с линейным разрешением около 0,3 м. Производительность в режиме РСА 80 участков в час. В режиме СДЦ станция за 120 секунд обеспечивает обзор земной поверхности в секторе 90°, а также определение одиночных и групповых объектов, движущихся со скоростью 7,2-127,4 км/ч. Точность определения координат на дальности 185 км составляет около 10 м, масса – 290 кг.

Серийные образцы RQ-4 «Global Hawk» оцениваются в 19-27 млн. долларов (без учета стоимости работ по пуску-наладке, которая для модификации Block 30 составляет 27,1 млн., для Block 40 – 39 млн.). Потребности ВВС США в настоящее время составляют 55-60 БЛА «Global Hawk», которые будут поступать в вооруженные силы с темпом пять-семь единиц в год.

В апреле 2008 года после шестилетнего процесса отбора прототипа новой беспилотной системы ВМС США заключили с фирмой «Нортроп-Грумман» 89-месячный контракт общей стоимостью 1,164 млрд. долларов, предусматривающий разработку и демонстрацию БЛА на базе аппарата «Global Hawk». Новый аппарат RQ-4N будет представлять собой «морскую» версию RQ-4B «Block 20». В состав бортовой аппаратуры намечено включить РЛС кругового обзора с дальностью действия 200 км, ОЭС, а также аппаратуру РРТР, связи и ретрансляции. В качестве заказчиков аппаратов «Global Hawk» рассматриваются европейские страны НАТО, Австралия, а также Республика Корея и Япония. В общей сложности, учитывая экспортный потенциал, может быть выпущено 200-250 таких БЛА.

В общей сложности проект BAMS (Broad Area Maritime Surveillance) предусматривает принятие на вооружение 68 БЛА, которые будут использоваться для морского наблюдения и целеуказания совместно со 108 закупаемыми ВМС самолетами базовой патрульной авиации нового поколения Р-8А «Посейдон», важной особенностью которого является применение в составе БРЭО РЛС, имеющей возможность вести разведку в режимах РСА и ИРСА. Последний режим особенно эффективен при решении задач по разведке надводных целей (включая задачу обнаружения перископов подводных лодок). Планируется, что такой «тандем» позволит заменить существующий парк из 225 устаревших самолетов БПА Р-ЗС «Орион». Достичь начальной боевой готовности разрабатываемых по программе BAMS средств наблюдения и разведки намечается к 2014 году.

Таким образом, к 2015 году страны НАТО планируют достичь информационного превосходства, которое характеризуется, как способность получать, контролировать, использовать и защищать информацию, одновременно воспрещая противнику делать то же самое, как важного и неотъемлемого условия успешного ведения боевых действий. Сведений об отечественных подобных системах в открытой публикации нет.

Аналогом рассматриваемого приемного устройства может быть принят приёмный блок бортовой РЛС БО, разработанный в семидесятых годах и эксплуатирующийся в настоящее время. Рассмотрим его основные характеристики.

Структурные схемы аналога и разрабатываемого приёмного устройства близки по своему составу. На входе блока-аналога установлен МШУ, выполненный на основе лампы бегущей волны (требует высоковольтный источник питания). Фильтр-преселектор выполнен в виде волноводного фильтра. ПУПЧ, УПЧ и ФД выполнены на транзисторах методом объёмного монтажа. В состав блока входят ИП, по объёму и шасси занимающие половину блока. Габаритные размеры 550×780×240 мм. Масса блока около 37 кг.

Внимание!