Беседы о бионике - [193]
Рис. 13. Рост числа радиодеталей в авиационной радиоэлектронной технике по годам
Таким образом, чем легче и компактнее электронные устройства, устанавливаемые на искусственных спутниках, тем больше полезной информации можно получить из космоса, не увеличивая мощности ракетных двигателей. Не менее важно и другое. От уменьшения размеров электронной аппаратуры в большой степени зависит также повышение ее надежности, ибо хорошо известно, что малогабаритные конструкции значительно лучше противостоят ударной и вибрационной нагрузкам, чем крупногабаритные. Все дело в том, что силы, создаваемые ускорением, пропорциональны массе того тела, к которому они приложены. А масса в свою очередь пропорциональна кубу среднего размера тела. При уменьшении размера электронного устройства его масса уменьшается очень существенно и система становится более устойчивой к силам, возникающим при ускорениях.
Уменьшить габариты и вес современной электронной аппаратуры в 100 — 1000 раз — дело, конечно, нелегкое. Но добиться этого ученые и инженеры обязаны. Иначе ею нельзя будет оборудовать космические корабли для полетов человека на Луну, Марс и Венеру. Ведь на таких кораблях будет очень много электронной аппаратуры: установки для связи с Землей, локаторы, счетно-решающие устройства для вычисления траектории полета, установки, поддерживающие нормальные условия для жизнедеятельности экипажей, и т. д.
Иначе сотни тысяч вычислительных устройств, которые будут созданы в течение ближайшего десятилетия, потребуют нерационально больших помещений.
Иначе электроника не сможет занять подобающее ей место в нашей будущей жизни: из-за громоздкости электронной аппаратуры она окажется неприемлемой на производстве, на транспорте, в медицине, в быту.
Не менее остро стоит сейчас вопрос о резком снижении мощности, потребляемой радиоэлектронной аппаратурой. Важность этой проблемы видна хотя бы из того, что для питания выпускаемых ежегодно в нашей стране телевизоров и радиоприемников нам требуется каждый год три новых Днепрогэса! И еще пример. Дальнейшее изучение космоса требует запуска искусственных спутников, которые вращались бы вокруг Земли в течение 5 — 10 лет. Для обеспечения питанием электронной аппаратуры спутников в течение столь длительного времени необходимо, чтобы потребляемая ею энергия исчислялась не ваттами, а милливаттами.
По какому же пути следует идти, чтобы достигнуть резкого увеличения объема производства, снижения стоимости, уменьшения габаритов, веса и потребляемой мощности электронной техники? Магистральной дорогой комплексного решения всех этих задач служит микроминиатюризация радиоэлектронной аппаратуры.
Микроминиатюризация — принципиально новый метод разработки и изготовления радиоэлектронных систем. В ее основе лежит модульная система конструирования, заимствованная из отечественной строительной техники. В строительстве этот метод конструирования заключается в выборе и взаимоувязке размеров зданий и их элементов (ширина и длина помещений, высота этажей, высота и ширина оконных и дверных проемов и т. д.), а также размеров выпускаемых промышленностью строительных деталей, материалов и оборудования зданий. В соответствии с этим же методом выбираются и размеры мебели. Основным требованием модульного метода является кратность всех номинальных размеров регламентированной единице измерения, называемой модулем (в СССР в строительстве принят модуль, равный 100 мм). Главная цель, которую преследует модульная система, — это содействие типизации и стандартизации в проектировании и производстве, способствующим механизации и автоматизации, снижению стоимости и сокращению сроков строительства.
Радиоэлектронная аппаратура также может конструироваться в виде модулей, т. е. узлов стандартных размеров, кратных определенной единице измерения. Модули могут состоять из различных радиодеталей и выполнять различные рабочие функции (генератора, усилителя, триггера и т. д.). В зависимости от характера применения электронной аппаратуры, отводимого для нее пространства на объекте установки и от окружающих условий работы модульные функциональные узлы могут иметь различную форму, но для конкретной аппаратуры узлы изготовляются по однотипной конструкции.
Широкому использованию принципов модульного конструирования в радиоэлектронике в большой степени способствовало появление полупроводников и освоение техники печатного монтажа. Применение модульного конструирования, использование миниатюрных полупроводниковых приборов, разработка новых технологических приемов монтажа позволили резко, в 5 — 10 раз, повысить плотность "упаковки" радиодеталей в функциональных узлах электронной аппаратуры. Там, где еще недавно радиотехника удовлетворялась размещением 0,2 — 0,3 детали в 1 см? объема и считала это пределом плотности монтажа, стала возможной установка 1,5 — 3 деталей. Самое же главное заключается в том, что новый метод конструирования функциональных узлов и печатный монтаж впервые позволили механизировать и частично автоматизировать сборку радиоэлектронных устройств, уменьшив ее трудоемкость по сравнению с традиционным навесным монтажом в 10 и более раз! Таким образом, метод модульного конструирования, создание полупроводниковых приборов и использование печатного монтажа положили начало миниатюризации, механизации и автоматизации производства радиоэлектронных устройств.
