Обеспечение радиационной и электромагнитной стойкости радиоэлектронной аппаратуры на этапах разработки
План лекции Этапы разработки РЭА и решаемые задачи по обеспечению стойкости. Основные технические мероприятия по обеспечению радиационной и электромагнитной стойкости РЭА, их краткая характеристика и особенности применения на разных этапах разработки. Оценка правильности применения ЭРИ. Требования к ПОСТ. Нормативно-методическое обеспечение работ по созданию спецстойкой аппаратуры.
Обеспечение радиационной и электромагнитной стойкости РЭА – это комплекс организационных и технических мероприятий, выполняемых на всех этапах разработки с целью достижения заданных требований
Этапы разработки РЭА и решаемые задачи по обеспечению стойкости
Разработка эскизного проекта 1. Разработка ПОСТ. 2. Уточнение требований ТЗ по спецстойкости РЭА и параметров-критериев годности при воздействии спецфакторов. 3. Проработка вариантов конструктивного, структурнофункционального построения и алгоритмов функционирования РЭА в части обеспечения требований ТЗ по спецстойкости. 4. Проработка возможности реализации для рассматриваемых вариантов РЭА средств и способов защиты, обеспечивающих требования спецстойкости во всех режимах применения (эксплуатации). 5. Выбор оптимального в части обеспечения требований спецстойкости варианта конструктивного, структурнофункционального построения и алгоритмов функционирования РЭА.
Разработка эскизного проекта (продолжение) 6. Выбор номенклатуры ЭРИ для выбранного варианта построения РЭА в части обеспечения требований спецстойкости. 7. Расчетная оценка спецстойкости для выбранного варианта построения РЭА, определение критериев стойкости и критичных составных частей. 8. Разработка программ, методик и проведение экспериментальных исследований макетных образцов по подтверждению возможности обеспечения требований спецстойкости (защищенности) для выбранного варианта построения РЭА. 9. Разработка рекомендаций по уточнению ПОСТ для этапа технического проектирования. 10. Подготовка отчета о реализации ПОСТ на этапе 10. эскизного проекта.
Разработка технического проекта 1. Корректировка ПОСТ. 2. Доработка (уточнение схемно-конструктивного построения) РЭА и составных частей, не удовлетворяющих требованиям, корректировка (при необходимости) номенклатуры комплектующих ЭРИ и компоновки РЭА. 3. Расчет показателей стойкости отдельных функционально самостоятельных частей и аппаратуры в целом, выявление наиболее критичных устройств блоков, составных частей, подлежащих испытаниям. 4. Составление программ и методик испытаний, организация и проведение испытаний макетных образцов РЭА или отдельных функционально самостоятельных устройств.
Разработка технического проекта (продолжение) 5. Окончательная отработка функциональных и принципиальных схем, установление количественных показателей стойкости РЭА и формулировка требований для включения в НД на конструирование РЭА и ее составных частей. 6. Разработка рекомендаций по уточнению ПОСТ для этапа технического проектирования. 7. Подготовка отчета о реализации ПОСТ на этапе технического проекта.
Разработка РКД для изготовления опытного образца. Изготовление опытного образца. Проведение предварительных и приемочных испытаний 1. Корректировка ПОСТ. 2. Разработка программ и методик предварительных испытаний для экспериментальной оценки стойкости РЭА. 3. Изготовление опытного образца, специального испытательного оборудования и средств контроля для проведения предварительных испытаний. 4. Организация и проведение предварительных испытаний РЭА. 5. Анализ информации о результатах предварительных испытаний, оценка соответствия РЭА заданным требованиям.
Основные технические мероприятия по обеспечению спецстойкости РЭА, их краткая характеристика и особенности применения на разных этапах разработки
Уточнение требований ТЗ по спецстойкости РЭА и параметров-критериев годности при воздействии спецфакторов 1. Уточнение состава и значений характеристик требований стойкости РЭА к воздействию специальных факторов. 2. Уточнение значений характеристик воздействующих факторов с учетом защитных свойств объекта, конструкции и компоновки РЭА. 3. Определение характеристик вторичных электромагнитных полей, вызываемых воздействием факторов 7. И с характеристиками 7. И 6, 7. И 10, 7. И 11 и 7. И 12 -7. И 15. 4. Уточнение требований в части допустимости сбоев и (или) временной потери работоспособности РЭА (временного отклонения значений параметров за пределы установленных норм) во время и непосредственно после воздействия специальных факторов.
Проверка правильности применения ЭРИ в части обеспечения требований спецстойкости РЭА 1. Сравнение уровней воздействующих факторов, заданных в ТЗ на аппаратуру (R з), и уровней стойкости, установленных в ТУ на изделия (R i ту ) по критерию R i ту R з . (1) Из дальнейшей проверки исключаются изделия, стойкость которых гарантируется изготовлением и не ниже заданных требований на РЭА. 2. Анализ справочных данных, опубликованных в официальных изданиях или полученных от организаций разработчиков ЭРИ, по критерию R i доп. ту R з , (2) где R i доп. ту - значения уровней стойкости ЭРИ, определяемые из справочных данных, при которых ни один из параметров изделий i -го типа не выходит за пределы допустимых норм ТУ на эти изделия. Позволяет оценить правильность применения изделий, изменения параметров которых при воздействии R з не превышают установленные в ТУ нормы.
Проверка правильности применения ЭРИ в части обеспечения требований спецстойкости РЭА (продолжение) 3. Для изделий, не удовлетворяющих критерию (2), используя справочные данные о стойкости ЭРИ к воздействию спецфакторов, оценивается допустимость применения изделий с учетом их работоспособности в конкретных схемах по критерию: R i доп. сх. R з , (3) где R i доп. сх. - значения уровней стойкости изделий, при которых ни один из параметров схем, в которой применено рассматриваемое изделие, не выходит за пределы установленных технической документацией на эту схему норм, а изменения параметров изделий при этом превышают установленные в ТУ такие нормы. Для указанных ЭРИ требуется получение разрешения соответствующих ЦБП на возможность применения в конкретных схемах аппаратуры изделий в режимах и при значениях параметров, отличных от установленных в ТУ.
Порядок применения ЭРИ, аттестованных по требованиям КС «Климат-6» Правильность применения ЭРИ, аттестованных по требованиям КС «Климат-6» оценивается путем пересчета по методикам ГОСТ РВ 20. 57. 415, РД В 319. 03. 31 -99 и РД В 319. 03. 42 -2001. 1. По ГОСТ РВ 2. 39. 305 -98 определяют значения характеристик 7. И 1, 7. И 6, 7. И 7, 7. С 1, 7. С 4, 7. К 1, 7. К 4 факторов 7. И, 7. С и 7. К, соответствующие заданным ТЗ на РЭА требованиям. 2. Оценка по факторам 7. И и 7. С с характеристиками 7. И 1 и 7. С 1 И 1(С 1) (6) 7. И 1 тр. (7. С 1 тр. ) , (1) 3. Оценка по факторам 7. И с характеристикой 7. И 6 (УБР, УТЭ, УКО, ВПР) И 2(6) 7. И 6 тр. , (2) 4. Оценка по факторам 7. И и 7. С с характеристиками 7. И 7 и 7. С 4 И 3(С 3)(6) 7. И 7 тр. (7. С 4 тр. ) , (3)
5. Для изделий полупроводниковой электроники при необходимости используются следующие критерии: Д И 1 ион. (6) Д 7. И 1 тр. ион. , (4) Д И 3 стр. (6) Д 7. И 1 тр. стр. . (5) Д ион. = Wион. Ф , Д стр. = Wстр. Ф , (6) (7) Wион. - ионизирующая способность; Wстр. - способность производить структурные повреждения. Значения Wион. , Wстр. для КС «К-6» определяются с использованием данных ГОСТ В 20. 57. 405 -81 и ГОСТ РВ 20. 57. 415 -98, а для КС «К-7» установлены в приложении Б ГОСТ РВ 20. 39. 414. 2 -98. 6. Оценка по факторам 7. И с характеристикой 7. И 12 по дозовым эффектам И 3(6) К 7. И 12 тр. (8) К – коэффициенты пересчета, К=106 (для изделий на основе кремния) и К=4∙ 106 (для изделий на основе германия и арсенида галлия).
7. Оценка по факторам 7. К с характеристикой 7. К 1 Д е(6) 0, 806 Д е тр. , (9) Д е(7) = ион. σ е Ф е тр. . (10) 8. Оценка по факторам 7. К с характеристикой 7. К 4 Д р(6) 0, 704 Д р тр. , (11) Д р(7) = ион. σ р Ф р тр. . (12) ион. σ е, ион. σ р - удельные поглощенные в ионизационных процессах дозы электронного и протонного излучений (определяются по приложению К ГОСТ РВ 20. 57. 415 -98). 9. Оценка по факторам 7. К Д е(6) + Д р(6) 0, 806 Д е тр. + 0, 704 Д р тр. (13)
Оценка правильности применения ЭРИ ИП Правильность применения ЭРИ ИП оценивается по данным их стойкости (R) по критерию: стойкости ( R R з. Стойкость ЭРИ ИП оценивают следующим образом: -осуществляют поиск информации о стойкости в каталогах иностранных фирм, Справочниках по стойкости ЭРИ, статьях различных периодических журналов, материалах научнотехнических конференций, а также в Интернете; -для ЭРИ, по которым отсутствуют данные стойкости в указанных выше источниках, по каталогам иностранных фирм определяются ЭРИ – аналоги, разработанные теми же фирмами. Производится поиск информации об уровнях стойкости аналогов, которые принимаются за уровни стойкости оцениваемых ЭРИ;
-для оставшихся ЭРИ по каталогам иностранных фирм определяют ЭРИ – аналоги, выпускаемые другими иностранными фирмами, производился поиск данных о стойкости таких аналогов. Уровни их стойкости принимаются за уровни стойкости оцениваемых ЭРИ; -для остальных ЭРИ по каталогам иностранных фирм и техническим условиям на отечественные ЭРИ определяются отечественные аналоги и их стойкость принимается за стойкость рассматриваемых ЭРИ; -для оставшихся изделий проводится экспертная оценка стойкости по конструктивно-технологическим и электрическим характеристикам, полученным по каталогам иностранных фирм – разработчиков рассматриваемых ЭРИ.
Расчетная оценка спецстойкости РЭА Оценка радиационной стойкости По необратимым изменениям параметров (проводится для каждого вида воздействующих спецфакторов 7. И, 7. С и 7. К). Оценка проводится поэлементным методом по следующему алгоритму: -РЭА разбивается на составные части; -для каждой составной части проводится проверка правильности применения комплектующих ЭРИ в соответствии с рассмотренными выше методами; -оценивается стойкость составной части, в качестве которой принимается стойкость наименее стойкого комплектующего ЭРИ: R i сч = min (R 1, …, R i , …, R n) , R i – стойкость i-го ЭРИ; -оценивается стойкость РЭА в целом и ее соответствие требованиям ТЗ: R РЭА = min (R 1 сч , …, R i сч , …, R n сч) RТЗ .
Оценка радиационной стойкости (продолжение) По полным (катастрофическим) отказам, вызываемым воздействием факторов 7. И с характеристиками 7. И 6, 7. И 10, 7. И 11) и 7. И 13 -7. И 15 (при необходимости). Оценка проводится на основе анализа значений ионизационных токов в ЭРИ, электрических принципиальных схем РЭА, данных ТУ на ЭРИ по предельно допустимым электрическим режимам и оценок значений предельно допустимых токов для токоведущих дорожек печатных плат. По обратимым (временным) эффектам (УБР, ВПР) воздействия факторов 7. И с характеристиками 7. И 2 -7. И 6, 7. И 10, 7. И 11 и 7. И 13 -7. И 15 (при необходимости). Оценка проводится путем анализа логических схем безотказности РЭА с учетом ее структурно-функционального и схемнотехнического построения.
Оценка стойкости РЭА КА к воздействию протонов и ТЗЧ КП по одиночным сбоям и отказам Оценка проводится с использованием поэлементного метода и метода анализа реакции РЭА на импульсное действие ИИ и включает следующие операции: -определение перечня комплектующих РЭА изделий, критичных к эффектам одиночных сбоев и отказов при воздействии протонов и ТЗЧ КП; -разукрупнение составных частей РЭА, в которых используются критичные изделия, на функционально-законченные узлы (блоки); -определение для каждого функционально-законченного узла возможных видов отказов, обусловленных одиночными сбоями и отказами в критичных изделиях при разных режимах их функционирования; -оценка последствий сбоев и отказов в составных частях на функционирование отдельных систем и аппаратуры КА в целом; -оценка показателей стойкости функциональных узлов, составных частей и отдельных систем, содержащих критичные изделия, и КА в целом. -принятие решений.
Оценка электромагнитной стойкости Оценка стойкости РЭА к воздействию электромагнитных факторов включает проведение следующих операций: расчет вторичных электромагнитных полей (ВЭМП); расчет полей ЭМИ, ВЭМП и ЭМПТ ЕИ (по ГОСТ РВ 20. 39. 308 -98) с учетом экранной защиты корпусов объекта и РЭА; расчет токов и напряжений, наводимых ЭМИ, ВЭМП и ЭМПТ ЕИ в проводах, кабелях и антенных устройствах; расчет радиационно-наведенных токов и напряжений в проводных и кабельных линиях связи; оценка стойкости РЭА по необратимым полным (катастрофическим) отказам; оценка стойкости по обратимым (временным) отказам (сбои, ложные срабатывания и т. п. ). Оценка стойкости проводится путем сравнительного анализа наведенных действием электромагнитных факторов импульсов напряжения, тока, энергии с данными импульсной электрической прочности ЭРИ к воздействию одиночных импульсов напряжения с учетом структурно-функционального и схемно-технического построения РЭА.
Экспериментальная оценка стойкости РЭА Включает: определение состава, условий и последовательности испытаний; выбор моделирующих установок и (или) имитаторов (импульсные генераторы напряжения и тока); определение норм испытаний РЭА на моделирующих установках; разработку и изготовление специального испытательного оборудования и средств контроля параметров-критериев; разработку и согласование программ и методик испытаний РЭА (составных частей); проведение испытаний РЭА (составных частей) на моделирующих установках и (или) имитаторах; обработку результатов испытаний и подготовку протокола испытаний, содержащего заключение по стойкости РЭА.
Программа обеспечения стойкости РЭА (ПОСТ)
Требования ГОСТ РВ 20. 39. 302 -97 к ПОСТ разрабатывают на стадии разработки РЭА: - эскизного проектирования; - технического проектирования; - разработки рабочей, конструкторской документации для изготовления опытного образца; - изготовления опытного образца и проведения предварительных испытаний. В ПОСТ должны быть определены: - конкретные организационные и технические мероприятия по обеспечению установленных ТЗ требований спецстойкости; - исполнители мероприятий; - форма отчетности о выполнении мероприятий; - контрольные этапы, после завершения которых проводится оценка достигнутых показателей стойкости и рассматривается ход реализации программы. ПОСТ разрабатывают в виде самостоятельного документа (допускается объединять в один документ с ПОН). Для сложной РЭА допускается составлять ПОСТ на составные части. ПОСТ должна быть взаимоувязана с ПОН по составу и срокам планируемых мероприятий.
Нормативно- методические документы
ГОСТ РВ 20. 39. 305 -98. ГОСТ РВ 20. 39. 308 -98. ГОСТ РВ 20. 39. 302 -97 - требования к ПОСТ. Г РВ 20. 57. 308 -98. ГОСТ РВ 20. 57. 309 -98. МП В 319. 01. 101 -2000 – Методы военно-технической экспертизы по надежности и стойкости (Часть 2). РД В 319. 01. 09 -94 - оценка эффективности технических решений по обеспечению стойкости к воздействию СФ. Часть 3 (ред. 2 -2004). РДВ 50 -642 -87 - порядок выбора и применения ЭРИ для РЭА, стойкой к воздействию спецфакторов. РДВ 50 -641 -87 - оценка и прогнозирование спецстойкости РЭА на этапах разработки. РД В 50 -643 -87 - Методы проектирования и конструирования РЭА, стойкой к воздействию спецфакторов. РД В 319. 03. 33 -2000 – требования к комбинированных устройствам защиты. Средства обеспечения защиты от ЭМИ.
РМ 22. 34. 138 -89 Методы оценки стойкости к комплексному воздействию спецфакторов. РД 319. 03. 06 -94 - методы оценки и испытаний на воздействие ВЭМИ. РД 319. 03. 23 -96 - испытаний на к супер ЭМИ. РД В 319. 03. 41 -2001 - подтверждение вероятностных показателей на основе испытаний малых выборок. РД В 319. 03. 44 -2001 – справочник по МУ и ИУ. РД В 319. 03. 46 -2003 - расчетная оценка стойкости РЭА к воздействию ЭМПТ ЕИ. РД В 319. 03. 62 -2007 – методы испытаний РЭА на стойкость к воздействию ЭМПТ ЕИ. ОСТ 134 -1034 -2003 - методы испытаний и оценки стойкости бортовой РЭА КА к воздействию излучений КП по дозовым эффектам по результатам испытаний на воздействие нейтронов и статического гамма-излучения. РД 134 -0139 -2005 - методы испытаний и оценки стойкости РЭА КА к воздействию ЗЧ КП по одиночным сбоям и отказам.
Скачать презентацию Обеспечение радиационной и электромагнитной стойкости радиоэлектронной аппаратуры на
390760 (1)пр.ppt