Моделирование ЭСР. 2 Разработка методов оценки надежности бортовой радиоэлектронной аппаратуры космических аппаратов
![]()
|
Методы учета влияния механических и климатических факторов на надежность БРЭА КА Приведенная выше классификация устанавливает связь между группами аппаратуры (см. таблицу 2.4) и характеристиками надежности ЭРИ. Для учета степени жесткости условий эксплуатации в математические модели эксплуатационной интенсивности отказов справочника [37] введен коэффициент Кэ (коэффициент эксплуатации), который показывает, во сколько раз интенсивность отказов ЭРИ в аппаратуре конкретного класса (группы эксплуатации по ГОСТ РВ 20.39.304 [39]) выше при всех прочих равных условиях, чем в наземной стационарной аппаратуре (группа 1.1). Значения коэффициента эксплуатации для различных классов ЭРИ приведены в таблице 2.5. Таблица 2.5. 3начения Кэ по группам аппаратуры
Как видно из таблицы 2.5 для нерезервированной БРЭА средняя наработка групп 5.3, 5.4 будет, как минимум, в 4 раза меньше, чем у той же аппаратуры группы 1.1. Следует отметить, что уровни внешних воздействующих факторов (ВВФ), приведенные в таблице 2.4, характеризуют место установки аппаратуры, однако уровни тех же ВВФ в месте установки ЭРИ могут отличаться в десятки и сотни раз [40]. Методики, приведённые в справочнике [37], отчасти позволяют разрешить эту проблему следующим образом: значение КЭ следует выбирать не для группы эксплуатации БРЭА, заданной в ТЗ, а предварительно, на основе номенклатуры ВВФ, действующих на ЭРИ, и их характеристик в месте его установки по данным ГОСТ РВ 20.39.304 [39] идентифицировать новую группу эксплуатации. И только после этого выбирать значение КЭ, но уже для этой группы [40]. Однако не всегда удаётся подобрать группу эксплуатации, т.к. уровни ВВФ в месте установки ЭРИ могут не совпадать с диапазонами изменения ВВФ той или иной группы. Кроме того, и в ТЗ на аппаратуру довольно часто встречается требования вида: «Группа эксплуатации аппаратуры по ГОСТ РВ 20.39.304 - Х.Х, за исключением...», после чего идет перечень тех ВВФ и их характеристик, которые не совпадают с приведёнными в ГОСТ РВ 20.39.304 [39]. В этом случае целесообразно перейти от интегральной оценки влияния ВВФ к дифференцированной, т.е. расчетную оценку значения КЭ проводить не по совокупности ВВФ, а по каждому фактору в отдельности, тем более, что методы математического моделирования физических процессов, позволяющие определить уровень воздействия каждого ВВФ в месте установки ЭРИ к настоящему времени достаточно хорошо развиты и автоматизированы [40]. В этом случае расчет значения КЭ проводится в следующей последовательности [41]: Для каждого ]-того ВВФ 1-того вида формируется вектор номеров всех возможных групп эксплуатации по классификации ГОСТ РВ 20.39.304 [39], исходя из условия, что рабочее (расчетное) значение этого ВВФ, действующее на ЭРИ (х1,_,раб.) принадлежит области изменения этого ВВФ, действующего в месте установки ЭС, заданной для к-той группы в ГОСТ РВ 20.39.304 [42]. Для каждого ]-того ВВФ 1-того вида по таблицам справочника [37] определяются численные значения КЭ(гцк) для выбранных групп эксплуатации. Для каждого ]-того ВВФ 1-того вида определяется значение КЭ(гцраб.) как: раб\ к Кэ (X ) = Ш1П{КЭ (х )} э ч 1,) у у_1 «/•4 э 1,^ ' " , (2.1) Рассчитывается значение КЭ: ![]() ![]() ![]() ![]() I 4 К э =- 1п [1 -X I /=1 пг . 100 Х^ .[1 - ехр {- К, (<))] 2=1100 I I А /Д (2.2) где: щ - процент отказов по 1-тому виду ВВФ; 1 - номер вида ВВФ (климатические воздействия - 1 = 1, механические воздействия - 1 = 2, компоненты ракетного топлива - 1 = 3, солнечное излучение - 1 = 4); шц - процент отказов по ]-тому типу ВВФ 1-того вида; ] - номер типа ВВФ (( = 1,3;); 3; - количество типов ВВФ 1-того вида (см. таблицу 2.4). Следует отметить, что в отличие от метода справочника [37], где в качестве исходных данных использовались исключительно справочные данные, в данном случае значения щ и т;,, должны быть получены по результатам испытаний и (или) подконтрольной эксплуатации самими предприятиями-разработчиками бортовой космической аппаратуры (БКА). На рис. 2.1 приведена диаграмма типового распределения отказов БРЭА по видам воздействий. ![]() Рис. 2.1. Диаграмма распределения отказов БКА по видам воздействий Методы учета влияния электростатического разряда на надежность БРЭА КА Общеизвестно, что отрицательное влияние электростатического разряда в первую очередь сказывается БРЭА, содержащую МОП- и КМОП-приборы. Однако перечень полупроводниковых ЭРИ, особо чувствительных к воздействию электростатического разряда, не ограничивается указанными типами. Некоторые биполярные приборы также чувствительные к ЭСР. По вине электростатического разряда в цифровых интегральных микросхем (ИМС) наблюдается деградация параметров входных диодов. Особенно опасны электростатического разряда для ТТЛ ИМС с барьером Шоттки, которые пробиваются при энергии электростатического разряда в 2-3 раза меньшей, чем необходимо для пробоя ТТЛ ИМС. Это происходит вследствие меньшего размера барьера Шоттки. Пороги чувствительности полупроводниковых приборов и ИМС приведены в таблице 2.6, а относительная чувствительность различных типов ИМС к величине электростатического разряда - в таблице 2.7. Таблица 2.6. Пороги чувствительности полупроводниковых приборов и ИМС
Таблица 2.7. Относительная чувствительность различных типов ИМС
|