Моделирование ЭСР. 2 Разработка методов оценки надежности бортовой радиоэлектронной аппаратуры космических аппаратов
 Скачать 212.37 Kb.
|
|
) , 2.20) где: Хэ. - интенсивность отказов в режиме работы; Хэ.х - интенсивность отказов в режиме ожидания (хранения); Хэ. - сеансная интенсивность отказов. Рассчитываются показатели долговечности ЭМ. Если критерий предельного состояния ЭМ формулируется как «израсходование 100% ресурса любым ЭРИ», что характерно для групп аппаратуры 5.2.-5.4 (см. табл. 2.1), то Ту определяется как:  ( (2.21) Ту = Ш1п{Ту1, Ту2, ..., Ту1, ..., Ту1}, где: I - общее число ЭРИ в ЭМ. Если критерий предельного состояния ЭМ1 формулируется как «израсходование ресурса не более чем Х% ЭРИ» что допустимо группы аппаратуры 5.1 (см. табл. Х.1), то расчет Ту, в соответствии с ОСТ 4.012.013 [51], проводится в следующей последовательности: . ЭРИ группируются по временным интервалам, в зависимости от значения Ту: й интервал: от 0 до 1000 ч. й интервал: от 1000 до 2000 ч. к-й интервал: от (к-1)* 1000 до к* 1000 ч. К-й интервал: от (К-1)* 1000 до К* 1000 ч, где: к = 1, 2, ..., К; К - число интервалов. . Определяется число ЭРИ, попавших в к-й интервал. . Вычисляется процент ЭРИ от их общего числа в ЭМ, попавших в к-й интервал, по формуле: %к = -100 ( где: 1к - число ЭРИ, попавших в к-й интервал; I - общее число ЭРИ в ЭМ. . Вычисляется суммарный процент путем «последовательного» суммирования значений %к от К-того интервала к 1-му («снизу вверх»). . По результатам расчетов заполняется таблица 2.10. Таблица 2.10. Исходные данные для расчета показателей долговечности ЭМ1
. Значение Ту ЭМ1 определяется по максимальному значению столбца 1 таблицы 2.2, для которого выполняется условие: \ >(100 - Х%) Х.23) где: Х% - процент ЭРИ, заданный в критерии предельного состояния ЭМ.  на Расчет ТР.Ср ЭМ проводится аналогично расчету Ту. Если значения Тс в НТД ЭРИ не приведены, то его значения определяют по формуле: Х.24) т.к. средний ресурс представляет собой случайную величину (!Р.Ср), которая распределена по нормальному закону (рис. 2.10) с математическим ожиданием т = ш(!Р.Ср) = ТР.Ср и среднеквадратическим отклонением о = о(!Р.Ср) = 0,15-ТР.Ср.  Рис. 2.10. Плотность вероятности нормального распределения Расчет ТМН (САС) ЭМ1 аналогичен расчету Ту. Если значения ТМН в НТД на ЭРИ не приведены, то ее значения определяют по формуле (2.16) для у = 99,9%. В заключении следует отметить, что приведенные в настоящем разделе методы оценки надежности бортовой радиоэлектронной аппаратуры космических аппаратов естественно не охватывают весь спектр задач расчетной оценки надежности, решаемых при проектировании БРЭА. Однако, характеристики надежности ЭРИ и показатели надежности ЭМ1 являются исходными данными для расчетов надежности структурно-сложной (резервированной, реконфигурируемой и др.) БРЭА, а, следовательно, в значительной степени определяет точность и достоверность таких расчетов. Выводы по главе Проведен анализ методов оценки надежности бортовой радиоэлектронной аппаратуры космических аппаратов (БРЭА КА) и возможность их применения с учетом особенностей схем расчета надежности БРЭА КА. Разработаны методы расчета электронных модулей БРЭА КА, позволяющие учитывать влияние ЭСР на их надежность. Разработаны методы имитационного моделирования БРЭА КА, позволяющие оценить показатели надежности структурно-сложной БРЭА и БРЭА с реконфигурируемой структурой, позволяющие в совокупности повысить точность и достоверность расчетной оценки надежности БРЭА КА. 3 Исследование и разработка методов и средств компьютерного моделирования процесса растекания токов по корпусу космического аппарата В результате дифференциального заряжения элементов поверхности космического аппарата и объемного заряжения полимерных диэлектриков его внешней поверхности возникают поверхностные и объемные электростатические разряды, которые вызывают обратимые и необратимые отказы бортовой радиоэлектронной аппаратуры. Электризация космического аппарата и те негативные процессы, которые она порождает, безусловно, являются существенным препятствием для активного функционирования космических аппаратов в течение 10 -15 лет. Эти причины еще в большей мере распространяются на дорогостоящие КА индивидуального назначения, учитывая исключительную насыщенность их радиоэлектронной и оптико-электронной аппаратурой (например, КА «Спектр-Р», созданный ФГУП «НПО им. С.А. Лавочкина»). 3.1 Электризация бортовой радиоэлектронной аппаратуры космических аппаратов Космические аппараты на геостационарной орбите и на высокоэллиптических орбитах работают в разреженной плазме. Концентрация ионов и электронов в плазме составляет всего несколько штук в кубическом сантиметре. Однако этого оказывается достаточно для того чтобы сам космический аппарат зарядился до отрицательного потенциала 20 киловольт в условиях наихудшего случая. Элементы конструкции космического аппарата изготовлены из материалов имеющих различные электрофизические характеристики и поэтому заряжаются до различных потенциалов. Этот процесс называют дифференциальным заряжением. Разность потенциалов между элементами конструкции из различных материалов в результате такого дифференциального заряжения достигает 10 кВ. Это приводит к возникновению электростатических разрядов на поверхности космического аппарата. Передний фронт таких разрядов составляет 3-5 наносекунд при амплитуде разрядного импульса до 100 ампер. В результате по конструкции космического аппарата протекают импульсные токи, которые наводят в кабелях, проложенных по внешней поверхности, импульсные помехи в единицы и десятки вольт. Эти помехи вызывают сбои в работе бортовой радиоэлектронной аппаратуры, а также необратимые отказы электронных систем. |