При проектировании сложных технических систем, к которым относятся образцы вооружения, в последнее время особое значение приобрел новый методологический подход, называемый системным. Под методологией обычно понимается совокупность приемов, а также математический аппарат научных исследований, которые имеют определенную общность и сохраняют свое практическое значение в течение всего процесса проектных работ. Основными приемами системной методологии являются: описание системы в виде иерархически упорядоченной структуры путем построения морфологического и функционального дерева, разделение объектов на систему и окружающую среду, декомпозиция функций и структуры системы. При исследовании систем в зависимости от целей применяются макроскопический либо микроскопический методы.На примерах из области стрелкового оружия проиллюстрированы основные ключевые понятия и основные положения системного анализа. Рассмотрены методы и подходы, применяемые на различных стадиях исследования и проектирования систем вооружения. Автоматическое оружие представлено в виде многоуровневой структуры, состоящей из подсистем, каждая из которых имеет свое функциональное назначение. Приведены примеры построения морфологического дерева и дерева функций.Показано, что на ранних стадиях проектирования объекта эффективен макроскопический подход в сочетании с функционально-структурным методом исследования. При таком подходе не определены однозначно принцип действия, состав и структура объекта, а заданы только функции, которые он должен выполнять. Это дает возможность исследователю находить новые технические решения. На стадии технического проектирования, когда определены принцип действия и структура объекта, применяется микроскопический подход и структурно-функциональный анализ с целью повышения качества объекта, например, при модернизации образцов вооружения.

No abstract

Стрелково-пушечное вооружение развивается в направлении повышения боевой эффективности, роста тактико-технических характеристик и показателей качества образцов оружия. Это достигается реализацией в конструкциях новых физических принципов действия, новых технических и технологических решений, что требует повышения качества и эффективности самого процесса проектирования оружия. В этих условиях традиционные методы проектирования, во многом зависящие от опыта и таланта конструктора, являются неэффективными. В статье рассматривается методология системотехнического проектирования применительно к проектированию стрелкового оружия. Рассмотрены стадии разработки технического задания и технического предложения, являющиеся основными при формировании облика образца оружия. Приводится последовательность этапов разработки технического предложения применительно к стрелковому оружию. Анализируется дерево основных противоречий. Дан пример составления на основе дерева функций и морфологического дерева функционально-морфологической матрицы стрелкового оружия, определяющей структуру системы оружия и функции ее подсистем.

Системный подход при проектировании стрелково-пушечного вооружения реализуется путем решения в различных сочетаниях задач анализа и синтеза на разных стадиях и этапах проектирования. В процессе проектирования происходит постоянная детализация описания объекта. По принципу иерархии системного подхода решаемые задачи и применяемые при этом модели и критерии тоже имеют многоуровневый характер и различны на конкретных этапах проектирования. Рассмотрены вопросы постановки и реализации различных типовых задач синтеза и анализа технических систем при исследовании и проектировании образцов стрелково-пушечного вооружения на примере проектирования механизма автоматики стрелкового оружия. На примере проектирования бокового газового двигателя показано, что выбор частного критерия проектирования подсистемы может привести к ухудшению функционирования системы в целом.В результате анализа последовательности и содержания этапов разработки образца предложена структурная схема выполнения системных исследований при разработке новых схем автоматического оружия или его основных механизмов. Такая схема, включающая методы исследования и виды моделей на различных этапах проектирования, будет полезна исследователям и проектировщикам, не имеющим достаточного опыта работы.

Одним из элементов, влияющих на безотказность стрелково-пушечного вооружения, являются гильзы боеприпасов, испытывающие знакопеременные нагрузки при выстреле. В оружии со свободным затвором при недостаточной массе затвора возможны поперечные разрывы гильз, которые приводят к трудно устранимым задержкам при стрельбе. Гильза при выстреле находится в сложном напряженном состоянии, испытывая тангенциальные, радиальные и осевые напряжения. Для оценки поперечной прочности гильзы необходимо определить интенсивность напряжений и деформаций в период нарастания внутреннего давления пороховых газов. Напряженно-деформированное состояние (НДС) гильзы определяется внутренним и наружным давлением и осевой силой сопротивления движению со стороны патронника. Процессы внутренней баллистики, динамики движения гильзы с затвором и упругопластической деформации являются взаимосвязанными. Поэтому численное решение этих задач необходимо проводить совместно на каждом шаге по времени. Для определения НДС ввиду неопределенности силы сопротивления со стороны затвора использован обратный способ решения задач упругости и пластичности, согласно которому часть внешних сил и часть перемещений задается, а из условия удовлетворения соответствующих уравнений находятся все остальные неизвестные компоненты НДС. Разработана обобщенная математическая модель выстрела из оружия со свободным затвором, включающая модели внутренней баллистики, модель динамики затвора и модель НДС гильзы. С использованием математической модели создан программный расчетный комплекс «Проект», позволяющий решать ряд проектных задач: расчет параметров движения затвора с учетом реальной силы сопротивления гильзы; расчет силы сопротивления при извлечении гильзы, проверка обеспечения прочности гильзы и прочности деталей механизма извлечения; определение минимальной массы затвора, обеспечивающей прочность гильзы при выстреле.