Обеспечение стойкости бортовой радиоэлектронной аппаратуры космических аппаратов к воздействию электростатических разрядов - Автореферат

Развита теория радиационной электропроводности (РЭ) полимеров внешней поверхности КА и на этой основе сформулирован принцип минимальной радиационной электропроводности (МРЭ), что создает теоретические предпосылки для расчета электрических полей в экранно-вакуумной теплоизоляции (ЭВТИ) КА в наихудшем случае: прохождение геомагнитной суббури, низкая температура. Структурная электрофизическая модель растекания токов по корпусу КА при ЭСР, основанная на представлении конструкции КА в виде эквивалентной схемы из R, L и C элементов, и метод расчета ЭМП, возникающих на входах бортовой радиоэлектронной аппаратуры КА при воздействии ЭСР, с учетом большой размерности СЭМ за счет применения макромоделирования. Разработана структурная электрофизическая модель растекания токов по корпусу КА при ЭСР, отличающаяся структурой, позволяющей за счет применения методов макромоделирования существенно повысить размерность и точность решаемой задачи определения растекания токов в любой точке поверхности КА, и предложен метод расчета ЭМП, возникающих на входах БРЭА КА при воздействии ЭСР. Предложена методика оценки стойкости БРЭА к воздействию ЭСР на поверхности КА, отличающаяся возможностью получения научно-обоснованных рекомендаций по обеспечению стойкости БРЭА на схемно-техническом и конструкторском уровнях, включая методику проектирования неоднородных электромагнитных экранов. Предложены методики проведения стендовых испытаний КА на стойкость БРЭА к воздействию ЭСР, отличающиеся применением автономного генератора помех с калиброванными разрядниками, что позволяет исключить влияние питающей сети и повысить точность и воспроизводимость результатов испытаний.В общем случае, при рассмотрении вопроса о снижении уровня электризации КА, необходимо учитывать: · значение сквозной электропроводности диэлектрического материала, представляющее собой сумму значений темновой и радиационной электропроводностей, последняя связана с потоками высокоэнергетических заряженных частиц радиационных поясов Земли (электроны с энергией более 0,1 МЭВ, протоны с энергией более 1 МЭВ), пробеги которых соизмеримы или превышают толщину диэлектрического слоя; · воздействием электрического поля изза разрядов, возникающих между диэлектриком и корпусом КА, а также между диэлектриками и электрической сетью, передачей помеховых сигналов за счет емкостных связей; Как показали модельные лабораторные исследования и исследования, проведенные в натурных условиях эксплуатации КА, поверхностные ЭСР возникают, когда напряженность электрического поля между элементами поверхности КА достигает значения 107 В/м, или когда разность потенциалов между металлическим проводником и заряженным диэлектриком превышает 500 В. В диссертационной работе приведены характеристики образцов полимеров и данные по их РЭ (напряженность электрического поля 107 В/м), а также основные параметры РЭ исследованных полимеров при комнатной и повышенных температурах (напряженность электрического поля 107 В/м). Использование модели РФВ для расчета в диэлектрике с монополярной проводимостью, приводит к выражению: Здесь Go - скорость однородной объемной генерации свободных носителей заряда, пропорциональная мощности дозы R0 и зависящая от условий облучения (температуры Т, напряженности электрического поля), S0 - скорость инжекции электронов, a - дисперсионный параметр.В диссертационной работе решена актуальная научно-техническая проблема обеспечения стойкости БРЭА КА к воздействию ЭСР, имеющая существенное оборонное и народнохозяйственное значение. Развита теория РЭ полимеров внешней поверхности КА и сформулирован принцип минимальной радиационной электропроводности полимеров, положенный в основу расчета величины электрического поля в ЭВТИ КА в условиях наихудшего случая: сильная геомагнитная суббуря, низкая температура. Полученные результаты показали, что даже специально отобранные полимерные материалы поверхности КА не могут обеспечить исключение ЭСР в натурных условиях наиболее опасного случая, и легли в основу обоснования необходимости разработки СЭМ КА. Разработана структурная электрофизическая модель растекания токов по корпусу КА при ЭСР, отличающаяся от известных подходов наличием адекватного перехода от физических свойств материалов обшивки КА к сеточной структуре идеальных R,L и C элементов; для расчета токов растекания по предложенной модели разработаны соответствующие программные средства.

2. Основное содержание работыОсновное содержание диссертации опубликовано в следующих работах

1. Соколов А.Б. Теверовский А.А. Методика контроля величины заряда на границе раздела полимер-кремний // Всесоюзный научно-технический семинар «Пути повышения стабильности и надежности микроэлементов и микросхем». Тезисы докладов. - Рязань, 1984. - Ч.2. - С. 147.

2. Теверовский А.А., Соколов А.Б. Структура для измерения заряда на границе раздела полупроводник-полимер. А.с. 1302955 СССР. НОІ 21\66-Опуб.1986.

3. Земцов В.П. Кошеляев Г.В. Соколов А.Б. Теверовский А.А. Анализ причин дрейфа параметров тиристорных фотоприемников // Электронная техника. Сер. 2. Полупроводниковые приборы. - 1986. - Вып. 4(183). - С. 62-66.

4. Соколов А.Б., Новак В.Е. Установка для контроля качества защитных полимерных покрытий для высоковольтных полупроводниковых приборов // Материалы и приборы электронной техники. -Москва: Московский институт электронного машиностроения. - 1988. - С. 39-42.

5. Соколов А.Б., Кондрашов П.Е., Мома Ю.А. Исследование нестабильности обратного тока коллекторного перехода высоковольтных транзисторов в полимерных корпусах / Московский институт электронного машиностроения. - М. 1988. - 12 с. - Деп. в Информприборе № 4433-пр 88.

6. Соколов А.Б., Кондрашов П.Е., Мома Ю.А. Механизм формирования тока обратносмещенного коллекторного перехода высоковольтных транзисторов / Московский институт электронного машиностроения. - М. 1988. - 11 с. - Деп в Информприборе 16.11.88. № 4432-пр 88.

7. Теверовский А.А. Зубрицкий А.Н. Иоселев О.К., Соколов А.Б. Измерительно-вычислительный комплекс для контроля дрейфа обратных токов р-п переходов полупроводниковых приборов при повышенных температурах // Электронная техника. Сер.2. Полупроводниковые приборы. - 1989. - Вып. 4(201). - С. 43-48.

8. Кондрашов П.Е., Мироненко Л.С., Соколов А.Б., Мома Ю.А. Электрические характеристики структур Ме (а-СН)-Si // Научно-техническая конференция «Вакуумная наука и техника». Тезисы докладов. - Гурзуф, 1995. - М., МГИЭМ. - 1995. - С.58

9. Кондрашов П.Е., Мироненко Л.С., Соколов А.Б., Баранов А.М. Исследование влагостойкости углеродных и алмазоподобных углеродных пленок // Научно-техническая конференция «Вакуумная наука и техника». Тезисы докладов. - Гурзуф, 1996. - М., МГИЭМ. - 1996. - С.73.

10. Мома Ю.А., Мироненко Л.С., Соколов А.Б. Вольт-фарадные характеристики структур металл-углеродная пленка-кремний // Научно-техническая конференция «Вакуумная наука и техника». Тезисы докладов. - Судак, 2001. - М., МГИЭМ. - 2001. - С.172-173.

11. Лысенко А.П., Соколов А.Б. Влияние температуры на чувствительность датчика светового потока на биспин-структуре // Научно-техническая конференция «Датчики и преобразователи информации систем измерения, контроля и управления». Тезисы докладов. - Судак, 2002. - М., МИЭМ. - 2002. - С.21.

12. Лысенко А.П., Соколов А.Б. Факторы, влияющие на степень нелинейности передаточной характеристики датчика светового потока на биспин-структуре // Научно-техническая конференция «Датчики и преобразователи информации систем измерения, контроля и управления». Тезисы докладов - Судак, 2002. - М., МИЭМ. - 2002. - С.22-23.

13. Быков Д.В., Соколов А.Б., Лысенко А.П. Кинетические исследования сорбции СО и Н2 ленточными газопоглотителями из сплава циаль // Материалы ХІ научно-технической конференции «Вакуумная наука и техника». - Судак, 2004. - М., МИЭМ. - 2004. - С. 31-36.

14. Быков Д.В., Соколов А.Б., Лысенко А.П. Исследование кинетики взаимодействия водорода и окиси углерода с поверхностью гранулированного газопоглотителя // Материалы ХІ научно-технической конференции «Вакуумная наука и техника». - Судак, 2004. - М., МИЭМ. - 2004. - С. 36-41.

15. Быков Д.В., Соколов А.Б., Лысенко А.П. Взаимодействие водорода и окиси углерода с поверхностью гранулированного газопоглотителя // Вакуумная техника и технология. - СПБ., изд-во «Унивак». - 2005. - Том 15, №1, С. 3-6.

16. Быков Д.В., Соколов А.Б., Лысенко А.П. Сорбция СО и Н2 ленточными газопоглотителями из сплава циаль // Вакуумная техника и технология. - СПБ., изд-во «Унивак». - 2005. - Том 15, №1, С. 7-9.

17. Соколов А.Б. Вакуумная установка для измерения радиационной электропроводности полимеров при их облучении электронами низких энергий // Материалы XIV научно-технической конференции «Вакуумная наука и техника». - Сочи, 2007. - М., МИЭМ. - 2007. - С.327.

18. Дорофеев А.Н., Соколов А.Б., Саенко В.С. Расчет наводок во фрагментах бортовой кабельной сети космических летательных аппаратов // Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ №2007614306 от 09 октября 2007 года. - Москва. - Федеральная служба по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам.

19. Марченков К.В., Соколов А.Б., Саенко В.С. Расчет величины помеховых сигналов во фрагментах бортовой кабельной сети космических летательных аппаратов // Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ №2007614835 от 23 ноября 2007 года. - Москва. - Федеральная служба по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам.

20. Соколов А.Б. Роль радиационной электропроводности в снижении эффектов электризации внешних диэлектрических покрытий космического аппарата // Технологии электромагнитной совместимости. - Москва, изд-во ООО «Издательский Дом «Технологии». - 2008. - № 1(24), С. 34-38.

21. Марченков К.В., Соколов А.Б., Саенко В.С., Пожидаев Е.Д. Новое поколение программного обеспечения «Satellite-MIEM» для расчета наводок во фрагментах бортовой кабельной сети, проложенных по внешней поверхности космических аппаратов // Технологии электромагнитной совместимости. - Москва, изд-во ООО «Издательский Дом «Технологии». - 2008. - № 1(24), С. 39-44.

22. Тютнев А.П., Соколов А.Б., Саенко В.С., Ихсанов Р.Ш., Пожидаев Е.Д. Физико-математическая модель радиационной электропроводности и электронного транспорта в полимерах // Материаловедение. - Москва, изд-во ООО «Наука и технологии». - 2008. - № 5(134), С. 6-14.

23. Комягин С.И., Соколов А. Б. Требования по стойкости радиоэлектронной аппаратуры летательных аппаратов в условиях воздействия электростатических разрядов // Технологии электромагнитной совместимости. - Москва, изд-во ООО «Издательский Дом «Технологии». -2008. - № 2(25), С. 3-8.

24. Соколов А.Б., Саенко В.С. Моделирование изменений радиационной электропроводности полимеров внешней поверхности космических аппаратов при воздействии факторов космического пространства // Технологии электромагнитной совместимости. - Москва, изд-во ООО «Издательский Дом «Технологии». - 2008. - № 2(25), С. 9-11.

25. Соколов А.Б., Тютнев А.П. Объемное заряжение полимеров в условиях воздействия факторов космического пространства // Технологии электромагнитной совместимости. -Москва, изд-во ООО «Издательский Дом «Технологии». - 2008. - № 2(25), С. 12-15.

26. Акбашев А.А., Кечиев Л.Н., Соколов А.Б. Топологический подход к экранированию электронных средств летательных аппаратов // Технологии электромагнитной совместимости. -Москва, изд-во ООО «Издательский Дом «Технологии». - 2008. - № 2(25), С. 16-18.

27. Акбашев А.А., Кечиев Л.Н., Соколов А.Б. Эффективность экранирования перфорированных экранов // Технологии электромагнитной совместимости. - Москва, изд-во ООО «Издательский Дом «Технологии». - 2008. - № 2(25), С. 19-25.

28. Агапов В.В, Марченков К.В., Саенко В.С., Соколов А.Б. Устройство для определения коэффициента трансформации тока, протекающего по элементам внешней поверхности космического аппарата, в напряжение электромагнитной наводки во фрагментах бортовой кабельной сети // Патент на полезную модель №75477 от 10 августа 2008 года. - Москва. - Федеральная служба по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам.

29. Соколов А.Б. Методы оценки электромагнитной стойкости летательных аппаратов // Электромагнитная совместимость и проектирование электронных средств. Сборник научных трудов. - Москва, МИЭМ. - 2008. - С. 12-19.

30. Комягин С.И., Соколов А. Б. Математическая модель электромагнитной стойкости // Электромагнитная совместимость и проектирование электронных средств. Сборник научных трудов. - Москва, МИЭМ. - 2008. - С. 19-21.

31. Агапов В.В., Саенко В.С., Соколов А.Б. Исследование эффективности экранирования помехового сигнала от электростатического разряда // Электромагнитная совместимость и проектирование электронных средств. Сборник научных трудов. - Москва, МИЭМ. - 2008. - С. 105-111.

32. Акбашев Б.Б., Кечиев Л.Н., Соколов А.Б., Степанов П.В. Расчет многослойных магнитных экранов // Электромагнитная совместимость и проектирование электронных средств. Сборник научных трудов. - Москва, МИЭМ. - 2008. - С. 111-115.

33. Агапов В.В., Соколов А.Б., Саенко В.С. Экспериментальное определение эффективности экранирования фрагментов кабельных систем космических аппаратов // Радиационная физика твердого тела. Труды XVIII международного совещания. - Севастополь, 7-12 июля 2008г. - С. 378-382.

34. Марченков К.В., Соколов А.Б., Востриков А.В., Демиденко А.А. Оптимизация программного обеспечения «Satellite-MIEM» для расчета наводок во фрагментах бортовой кабельной сети космических аппаратов сложной геометрической формы // Радиационная физика твердого тела. Труды XVIII международного совещания. - Севастополь, 7-12 июля 2008г. - С. 383-389.

35. Соколов А.Б., Тютнев А.П. Расчет электрических полей в облучаемом диэлектрике // Сборник докладов десятой Российской научно-технической конференции по электромагнитной совместимости технических средств и электромагнитной безопасности. ЭМС-2008. - СПБ. - 2008. - С. 311-315.

36. Акбашев А.А., Кечиев Л.Н., Соколов А.Б. Эффективность экранирования неоднородных экранов // Сборник докладов десятой Российской научно-технической конференции по электромагнитной совместимости технических средств и электромагнитной безопасности. ЭМС-2008. - СПБ. - 2008. - С. 363-366.

37. Соколов А.Б., Саенко В.С. Воздействие факторов космического пространства на радиационную электропроводность полимера // Сборник докладов десятой Российской научно-технической конференции по электромагнитной совместимости технических средств и электромагнитной безопасности. ЭМС-2008. - СПБ. - 2008. - С. 374-377.

38. Бабкин Г.В., Борисов Н.И., Марченков К.В., Саенко В.С., Соколов А.Б. Разработка алгоритма формирования структурной электрофизической модели космического аппарата на основе электрических схем, состоящих из фазовых параметрических макромоделей // Космонавтика и ракетостроение. - Москва, ЦНИИМАШ. - Вып. 3(52). -2008. С.161-174.

39. Соколов А.Б., Марченков К.В. Программное обеспечение «Satellite-MIEM» для расчета наводок во фрагментах бортовой кабельной сети космических аппаратов, возникающих при электростатических разрядах // «Современные информационные технологии» «Contemporary information technologies». Труды международной научно-технической конференции. - Пенза. - Вып 7. - 2008. - С. 28-32.

40. Исханов Р.Ш., Соколов А.Б., Марченков К.В. Моделирование радиационной электропроводности полимеров, используемых во внешних диэлектрических покрытиях космических аппаратов //Научно-технический сборник «Радиационная стойкость электронных систем». Выпуск 11.. - МО, г. Лыткарино. - 2009. - С. 171-172.

41. Жаднов В.В., Полесский С.Н., Мальгин Ю.В., Якубов С.Э., Соколов А.Б. База данных по характеристикам надежности и качества электронно-вычислительных средств и комплектующих // Свидетельство о государственной регистрации базы данных № 2008620402 от 07 ноября 2008 года. - Москва. - Федеральная служба по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам.

42. Пожидаев Е.Д., Саенко В.С., Тютнев А.П., Соколов А.Б. Экранно-вакуумная теплоизоляция космического аппарата // Патент на изобретение № 2344972 от 27 января 2009 года. - Москва. - Федеральная служба по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам.

43. Агапов В.В., Востриков А.В., Саенко В.С., Соколов А.Б. Коэффициенты трансформации тока, протекающего по корпусу космического аппарата, в напряжение помех во фрагментах бортовой кабельной сети // Свидетельство о государственной регистрации базы данных № 2009620068 от 03 февраля 2009 года. - Москва. - Федеральная служба по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам.

Размещено на .ru