Самарский Государственный Аэрокосмический Университет

имени академика С.П. Королева.

Кафедра летательных аппаратов.

Основы методологии научных исследований.

Учебное пособие по теоретической части курса «Основы учебно-исследовательской работы студентов».

Составлено на основе материалов учебного пособия «Основы синтеза систем летательных аппаратов»/ А.А. Лебедев, В.Н. Баранов, В.Т. Бобронников и др., под редакцией. А.А. Лебедева.; Машиностроение, 1987г. , 244с.

Составители: Афанасьев А.Н.

Бастрыкина Я.Б.

Научный редактор Салмин В.В.

Самара 2006

1. Основные понятия методологии научных исследований.

1.1 СЛОЖНАЯ ТЕХНИЧЕСКАЯ СИСТЕМА — ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЯ И ПРОЕКТИРОВАНИЯ

Под системой обычно подразумевается совокупность свя­занных друг с другом различных элементов, составляющих нечто целое. Так, например, автопилот, самолет, завод, авиационная промышленность, народное хозяйство страны — все это системы. По существу вся Вселенная состоит из множества систем, каждая из которых является частью более крупной системы. Всегда можно представить себе более обширную систему, в которую входит дан­ная, и всегда можно выделить из данной системы какую-либо ее часть, являющуюся более ограниченной системой.

Рассмотрим примеры из области авиакосмической техники. То, что летательный аппарат представляет собой систему взаи­мосвязанных частей, вполне очевидно. В иерархической лестнице систем, включающей летательный аппарат (ЛА), уровень ЛА будем рассматривать как базовый или начальный. Спускаясь вниз по лест­нице уровней, мы можем выделить в составе ЛА такие компоненты, как агрегаты и комплектующие системы (корпус, двигательная ус­тановка, система управления и т. д.), затем узлы и приборы, детали и т. д. (рис. В.1). На каждом из указанных уровней инженерами различных специальностей решаются задачи исследования, проекти­рования и изготовления соответствующих агрегатов, узлов и дета­лей.

На уровнях выше ЛА мож­но представить себе ряд более обширных систем, в которые входит ЛА. Так, например, ра­кета является составной частью ракетного комплекса, который представляет собой совокупность функционально связанных ракет и оборудова­ния, предназначенного для пус­ка ракет, управления их поле­том и выполнения других за­дач. Совокупность однотипных ракетных комплексов входит в состав системы следующего бо­лее высокого уровня иерар­хии — ракетной системы.

Приведем пример из космической техники. Несколько кос­мических аппаратов (КА), ре­шающих общую задачу, напри­мер наблюдения за поверх­ностью Земли, составляют ор­битальную группировку КА — систему КА. На основе системы КА образуется космический комп­лекс — совокупность орбитальных и наземных технических средств (рис. В.2). Совокупность космического комплекса и наземного спе­циального комплекса (аппаратура приема, передачи и обработки информации для потребителей) составляет космическую систем. В состав космической системы могут входить несколько космиче­ских комплексов.

Можно представить космическую систему наблюдения за Землей, состоящую из космических комплексов, основанных на трех типах КА, предназначенных для наблюдения за объектами различных размеров через различные интервалы времени. Космическая система наблюдения за Землей может являться частью более обширной системы исследования природных ресурсов Земли, включающей кос­мические, авиационные, морские и наземные носители аппаратуры наблюдения.

Все приведенные совокупности разнообразных элементов (агре­гаты и комплектующие системы, ракеты и КА, ракетные и космиче­ские комплексы и системы) являются системами различных уровней)" иерархии. Однако имеется существенное различие между ЛА системой и различными системами более высоких уровней иерархии. Все части летательного аппарата благодаря механическим, физическим и информационным связям образуют единое технически! изделие. Комплексы и системы более высоких уровней иерархии, чем ЛА, приобретают функциональную целостность только благодаря информационным связям между их компонентами. Такие системы будем относить к сложным техническим системам (СТС).

Компоненты СТС представляют собой технические изделия различной физико-технической природы (КА; наземные радиоантенны, >ВМ, сооружения и оборудование стартового комплекса, ракета-носитель и др.)- Объединенные информационными связями в целостную совокупность (космический комплекс наблюдения), компоненты СТС функционируют согласованно, обеспечивая решение задач, ля которых предназначена система.

Исследование и проектирование компонентов СТС являются для инженеров традиционными задачами, решаемыми каждый раз на новом, 'более 'высоком уровне в соответствии с научно-техническим регрессом.

Напротив, сложные технические системы в целом представляют собой для инженеров принципиально новые объекты исследований, разработки и эксплуатации.

Задача ускорения научно-технического прогресса, поставленная СХУП съездом КПСС, требует создания и совершенствования, разносных СТС и, в том числе, СТС, построенных на основе ЛА.