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 Обеспечение радиационной и электромагнитной стойкости РЭА – это комплекс организационных и технических мероприятий, выполняемых на всех этапах разработки с целью достижения заданных требований 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 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, структурно- функционального 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, структурно- функционального 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 Разработка программ, методик и проведение экспериментальных исследований макетных образцов по подтверждению возможности обеспечения требований спецстойкости (защищенности) для выбранного варианта построения РЭА. 9. у 9. Разработка рекомендаций по уточнению ПОСТ для этапа технического проектирования Подготовка отчета о реализации ПОСТ на этапе 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. у 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 И 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 , РД В и РД В Правильность применения ЭРИ, аттестованных по требованиям КС «Климат-6» оценивается путем пересчета по методикам ГОСТ РВ , РД В и РД В По ГОСТ РВ 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) 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 И1 ион. (6) Д 7.И1 тр. ион., (4) Д И3 стр. (6) Д 7.И1 тр. стр.. (5) Д ион. = W ион. Ф, (6) Д стр. = W стр. Ф, (7) W ион. - ионизирующая способность; W ион. - ионизирующая способность; W стр. - способность производить структурные повреждения. W стр. - способность производить структурные повреждения. Значения W ион., W стр. для КС «К-6» определяются с использованием данных ГОСТ В и ГОСТ РВ , а для КС «К-7» установлены в приложении Б ГОСТ РВ Значения W ион., W стр. для КС «К-6» определяются с использованием данных ГОСТ В и ГОСТ РВ , а для КС «К-7» установлены в приложении Б ГОСТ РВ 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=10 6 (для изделий на основе кремния) и К=410 6 (для изделий на основе германия и арсенида галлия). К – коэффициенты пересчета, К=10 6 (для изделий на основе кремния) и К=410 6 (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 ). ион. σ е, ион. σ р - удельные поглощенные в ионизационных процессах дозы электронного и протонного излучений (определяются по приложению К ГОСТ РВ ). 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 ( по критерию: Правильность применения ЭРИ ИП оценивается по данным их стойкости (R) по критерию: 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 научно- технических конференций, а также в Интернете; -осуществляют поиск информации о стойкости в каталогах иностранных фирм, Справочниках по стойкости ЭРИ, статьях различных периодических журналов, материалах научно- технических 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 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 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 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. -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; -РЭА разбивается на составные части; -для каждой составной части проводится проверка правильности применения комплектующих ЭРИ в соответствии с рассмотренными выше методами; -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: -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 сч = min (R 1,…, R i,…, R n ), R i – стойкость i-го ЭРИ; 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 ) R ТЗ. -оценивается стойкость РЭА в целом и ее соответствие требованиям ТЗ: R РЭА = min (R 1 сч,…, R i сч,…, R n сч ) R ТЗ.

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 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 И 15 (при необходимости). Оценка проводится путем анализа логических схем безотказности РЭА с учетом ее структурно-функционального и схемно- технического 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: 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; -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); -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; -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 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. -оценка показателей стойкости функциональных узлов, составных частей и отдельных систем, содержащих критичные изделия, и КА в целом. -принятие решений. -принятие решений.

Оценка электромагнитной стойкости Оценка стойкости РЭА к воздействию электромагнитных факторов в 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 ) 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 Программа обеспечения стойкости РЭА (ПОСТ)

Требования ГОСТ РВ к ПОСТ 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 ГОСТ РВ ГОСТ РВ требования к ПОСТ. Г РВ ГОСТ РВ МП В – Методы военно-технической экспертизы по надежности и стойкости (Часть 2). РД В оценка эффективности технических решений по обеспечению стойкости к воздействию СФ. Часть 3 (ред ). РДВ порядок выбора и применения ЭРИ для РЭА, стойкой к воздействию спецфакторов. РДВ оценка и прогнозирование спецстойкости РЭА на этапах разработки. РД В Методы проектирования и конструирования РЭА, стойкой к воздействию спецфакторов. РД В – требования к комбинированных устройствам защиты. Средства обеспечения защиты от ЭМИ.

РМ Методы оценки стойкости к комплексному воздействию спецфакторов. РД методы оценки и испытаний на воздействие ВЭМИ. РД испытаний на к супер ЭМИ. РД В подтверждение вероятностных показателей на основе испытаний малых выборок. РД В – справочник по МУ и ИУ. РД В расчетная оценка стойкости РЭА к воздействию ЭМПТ ЕИ. РД В – методы испытаний РЭА на стойкость к воздействию ЭМПТ ЕИ. ОСТ 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 методы испытаний и оценки стойкости РЭА КА к воздействию ЗЧ КП по одиночным сбоям и отказам.