The 19 reference contexts in paper V. Zhadnov V., M. Artyukhova A., В. Жаднов В., М. Артюхова А. (2016) “ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ НАДЕЖНОСТИ БОРТОВОЙ АППАРАТУРЫ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ НИЗКОЙ ИНТЕНСИВНОСТИ // FORECASTING DEPENDABILITY INDICATORS OF SPACECRAFT ONBOARD EQUIPMENT UNDER LOW-INTENSITY IONIZING RADIATION” / spz:neicon:sustain:y:2015:i:1:p:13-24

  1. Start
    2351
    Prefix
    Расчет показателей надежности бортовой аппаратуры космических аппаратов (КА) проводится при ее разработке для подтверждения принципиальной возможности обеспечения требуемого уровня этих показателей и является одним из обязательных мероприятий, предусмотренных в ГОСТ РВ 20.39.302
    Exact
    [1]
    Suffix
    . Расчет надежности составных частей аппаратуры (электронных модулей 1-го уровня) должен проводиться по методике, приведенной в ОСТ 4Г 0.012.242 [2], основанной на методе «λ-характеристик», в частности вероятность безотказной работы (P1) определяется по формуле: , где Λ – эксплуатационная интенсивность отказов; tсас – срок активного существования (САС) КА. , где λn – эксплуатационная интенсивно
    (check this in PDF content)

  2. Start
    2499
    Prefix
    аппаратуры космических аппаратов (КА) проводится при ее разработке для подтверждения принципиальной возможности обеспечения требуемого уровня этих показателей и является одним из обязательных мероприятий, предусмотренных в ГОСТ РВ 20.39.302 [1]. Расчет надежности составных частей аппаратуры (электронных модулей 1-го уровня) должен проводиться по методике, приведенной в ОСТ 4Г 0.012.242
    Exact
    [2]
    Suffix
    , основанной на методе «λ-характеристик», в частности вероятность безотказной работы (P1) определяется по формуле: , где Λ – эксплуатационная интенсивность отказов; tсас – срок активного существования (САС) КА. , где λn – эксплуатационная интенсивность отказов электрорадиоизделий (ЭРИ); N – количество ЭРИ.
    (check this in PDF content)

  3. Start
    3081
    Prefix
    частности вероятность безотказной работы (P1) определяется по формуле: , где Λ – эксплуатационная интенсивность отказов; tсас – срок активного существования (САС) КА. , где λn – эксплуатационная интенсивность отказов электрорадиоизделий (ЭРИ); N – количество ЭРИ. В обеспечение этой методики для расчетов интенсивностей отказов (λ-характеристик) ЭРИ должны использоваться официальные справочники
    Exact
    [3, 4]
    Suffix
    , что обеспечивает выполнение требования ГОСТ 27.301 [5] в части воспроизводимости результатов расчетов. При использовании указанных выше стандартов для учета особенностей бортовой аппаратуры космических аппаратов в математические модели λn введены два коэффициента: Кэ – коэффициент эксплуатации, учитывающий степень жесткости условий эксплуатации на борту КА; КИИ – коэффициент влияния ионизир
    (check this in PDF content)

  4. Start
    3140
    Prefix
    формуле: , где Λ – эксплуатационная интенсивность отказов; tсас – срок активного существования (САС) КА. , где λn – эксплуатационная интенсивность отказов электрорадиоизделий (ЭРИ); N – количество ЭРИ. В обеспечение этой методики для расчетов интенсивностей отказов (λ-характеристик) ЭРИ должны использоваться официальные справочники [3, 4], что обеспечивает выполнение требования ГОСТ 27.301
    Exact
    [5]
    Suffix
    в части воспроизводимости результатов расчетов. При использовании указанных выше стандартов для учета особенностей бортовой аппаратуры космических аппаратов в математические модели λn введены два коэффициента: Кэ – коэффициент эксплуатации, учитывающий степень жесткости условий эксплуатации на борту КА; КИИ – коэффициент влияния ионизирующих излучений (ИИ), учитывающий степень жесткости внеш
    (check this in PDF content)

  5. Start
    3572
    Prefix
    При использовании указанных выше стандартов для учета особенностей бортовой аппаратуры космических аппаратов в математические модели λn введены два коэффициента: Кэ – коэффициент эксплуатации, учитывающий степень жесткости условий эксплуатации на борту КА; КИИ – коэффициент влияния ионизирующих излучений (ИИ), учитывающий степень жесткости внешних ИИ. Вместе с тем, в РД 134-0139
    Exact
    [6]
    Suffix
    вскользь указывается, что если в техническом задании требования по радиационной стойкости не заданы, то для расчета вероятности безотказной работы аппаратуры следует использовать соотношение: , где P2(tсас) – вероятность безотказной работы при воздействии ИИ КП низкой интенсивности (дозовые эффекты); P3 – вероятность безотказной работы при проникновении одиночной заряженной частицы с высокой
    (check this in PDF content)

  6. Start
    4044
    Prefix
    стойкости не заданы, то для расчета вероятности безотказной работы аппаратуры следует использовать соотношение: , где P2(tсас) – вероятность безотказной работы при воздействии ИИ КП низкой интенсивности (дозовые эффекты); P3 – вероятность безотказной работы при проникновении одиночной заряженной частицы с высокой энергией (одиночные эффекты). Методики расчета P3 приведены в РД 134-0139
    Exact
    [6]
    Suffix
    и в данном исследовании рассматриваться не будут. Расчет P2(tсас) по методикам ОСТ 134-1034 [7] проводится «поэлементным» методом и заключается в сравнении уровня стойкости каждого типа ЭРИ (предельнодопустимой дозы – DПНД), приведенного в нормативнотехнической документации (НТД) с уровнем радиационного воздействия на него (поглощенных доз электронов, протонов и суммарной дозы), определенного р
    (check this in PDF content)

  7. Start
    4139
    Prefix
    соотношение: , где P2(tсас) – вероятность безотказной работы при воздействии ИИ КП низкой интенсивности (дозовые эффекты); P3 – вероятность безотказной работы при проникновении одиночной заряженной частицы с высокой энергией (одиночные эффекты). Методики расчета P3 приведены в РД 134-0139 [6] и в данном исследовании рассматриваться не будут. Расчет P2(tсас) по методикам ОСТ 134-1034
    Exact
    [7]
    Suffix
    проводится «поэлементным» методом и заключается в сравнении уровня стойкости каждого типа ЭРИ (предельнодопустимой дозы – DПНД), приведенного в нормативнотехнической документации (НТД) с уровнем радиационного воздействия на него (поглощенных доз электронов, протонов и суммарной дозы), определенного расчетным путем DНД(tсас).
    (check this in PDF content)

  8. Start
    4648
    Prefix
    дозы – DПНД), приведенного в нормативнотехнической документации (НТД) с уровнем радиационного воздействия на него (поглощенных доз электронов, протонов и суммарной дозы), определенного расчетным путем DНД(tсас). Уровень радиационных воздействий на ЭРИ зависит как от характеристик орбиты КА, так и от мест их размещения на борту КА, классификация которых приведена в ГОСТ РВ 20.39.305
    Exact
    [8]
    Suffix
    . Для КА с длительными САС, эксплуатирующихся на геостационарных орбитах, принято считать, что облучение ЭРИ идет с постоянной интенсивностью, т.е. процесс накопления дозы можно аппроксимировать линейной функцией вида: , (1) где DНД(t) – поглощенная доза ЭРИ; DПД – мощность поглощенной дозы ЭРИ в единицу времени; t – время.
    (check this in PDF content)

  9. Start
    5461
    Prefix
    то P2(tсас) = 1, если Кз ≤ 1, то P2(tсас) = 0, если же 1 < Кз < 3, то для оценки значения P2(tсас) необходимо проведение испытаний ЭРИ на стойкость, причем сначала следует провести испытания до расчетного уровня дозы, равного DНД(tсас), а затем, желательно, до отказа, что позволит уточнить значение уровня стойкости данного типа ЭРИ. Из вышеизложенного очевидно, что методика ОСТ 134-1034
    Exact
    [7]
    Suffix
    ориентирована на применение в аппаратуре КА радиационно-стойких ЭРИ, а применение ЭРИ с Кз < 3 и их испытания должны проводиться в исключительных случаях. Однако применение в отечественных КА аппаратуры, в которой широко используется электронная компонентная база (ЭКБ) иностранного производства (ИП), значительную часть которой составляют КМОП ИС «коммерческого» уровня качества с низкой стой
    (check this in PDF content)

  10. Start
    6132
    Prefix
    производства (ИП), значительную часть которой составляют КМОП ИС «коммерческого» уровня качества с низкой стойкостью к воздействию ИИ КП, уже привело к тому, что испытания таких ИС стали не исключением, а правилом. Причем эти испытания проводятся именно до отказа, т.к. в НТД (Data Sheet) данных по радиационной стойкости не приводится, а если и приводятся, то они крайне скудные
    Exact
    [9]
    Suffix
    . Значение P2(tсас) по результатам испытаний определяется как: где Q* – частота отказов ИС из-за воздействия ИИ низкой интенсивности. , (2) где k(DНД) – число отказавших ИС, у которых DПНД ≤ DНД(tсас); K – общее число ИС, поставленных на испытания.
    (check this in PDF content)

  11. Start
    6850
    Prefix
    по функциональному назначению и характеристикам КМОП ИС различных производителей, очевидно, что одним из главных критериев при выборе конкретных типов ИС должны быть их показатели надежности и стойкости, что выдвигает еще одну задачу – оценку их показателей надежности при воздействии ИИ низкой интенсивности на ранних этапах проектирования. Применение для ее решения методик ОСТ 134-1034
    Exact
    [7]
    Suffix
    естественно возможно, но вряд ли экономически оправдано, т.к. результаты испытаний не всегда дают положительный результат. В тоже время, на ранних этапах проектирования аппаратуры КА, где определяется номенклатура ЭКБ, при выборе типономиналов ИС должна быть уверенность в возможности положительных результатов их сертификационных испытаний.
    (check this in PDF content)

  12. Start
    9998
    Prefix
    На рис. 3 показаны полученные с использованием (5) временные зависимости DНДk(tИ)/dПНДk ИС. Как видно из рис. 3, процесс изменения DНДk(tИ)/ dПНДk представляет собой случайный процесса «веерного» типа по классификации ГОСТ 27.005
    Exact
    [10]
    Suffix
    . Исходя из этого и в соответствии с рекомендациями ГОСТ 27.005 [10] в качестве модели отказов следует принять α-распределение вида: , (6) где α, β – параметры распределения. Параметр α – это относительная скорость изменения определяющего параметра (коэффициент однородности скорости изменения определяющего параметра).
    (check this in PDF content)

  13. Start
    10066
    Prefix
    Как видно из рис. 3, процесс изменения DНДk(tИ)/ dПНДk представляет собой случайный процесса «веерного» типа по классификации ГОСТ 27.005 [10]. Исходя из этого и в соответствии с рекомендациями ГОСТ 27.005
    Exact
    [10]
    Suffix
    в качестве модели отказов следует принять α-распределение вида: , (6) где α, β – параметры распределения. Параметр α – это относительная скорость изменения определяющего параметра (коэффициент однородности скорости изменения определяющего параметра).
    (check this in PDF content)

  14. Start
    10530
    Prefix
    Параметр β – это относительный запас долговечности. График функции плотности вероятности α-распре деления показана на рис. 4. Значения параметров α и β можно определить по соотношениям, приведенным ГОСТ 27.005
    Exact
    [10]
    Suffix
    : где m(VОП) – средняя скорость изменения определяющего параметра; σ(VОП) – среднеквадратичное отклонение скорости изменения определяющего параметра; ΠОП – предельное значение определяющего параметра.
    (check this in PDF content)

  15. Start
    12859
    Prefix
    Еще одним важным аспектом применения модели (5) является возможность оценки такого показателя долговечности ИС, как минимальная наработка (TМ.Н). Это является особенно важным, так как при оценке этого показателя КМОП ИС в инженерной практике допускаются методическая погрешность, причины которой подробно рассмотрены в
    Exact
    [11, 12]
    Suffix
    . Заметим только, что в соответствии ГОСТ РВ 20.39.303 [13] КМОП ИС относятся к изделиям общего назначения вида I (высоконадежное комплектующее изделие межотраслевого применения), непрерывного длительного применения, невосстанавливаемое, необслуживаемое, переход которого в предельное состояние не ведет к катастрофическим последствиям, изнашиваемое, стареющее при хранении.
    (check this in PDF content)

  16. Start
    12922
    Prefix
    Это является особенно важным, так как при оценке этого показателя КМОП ИС в инженерной практике допускаются методическая погрешность, причины которой подробно рассмотрены в [11, 12]. Заметим только, что в соответствии ГОСТ РВ 20.39.303
    Exact
    [13]
    Suffix
    КМОП ИС относятся к изделиям общего назначения вида I (высоконадежное комплектующее изделие межотраслевого применения), непрерывного длительного применения, невосстанавливаемое, необслуживаемое, переход которого в предельное состояние не ведет к катастрофическим последствиям, изнашиваемое, стареющее при хранении.
    (check this in PDF content)

  17. Start
    13610
    Prefix
    При использовании модели (5) значение TМ.Н2 КМОП ИС при воздействии ИИ низкой интенсивности равно времени эксплуатации (t) аппаратуры КА, при котором плотность распределения f(t) ≈ λ(t) впервые достигает критического значения fкр(t = TМ.Н2) ≈ λmax
    Exact
    [14]
    Suffix
    . Значение λmax можно определить исходя из требуемого значения λэmax КМОП ИС. На рис. 6 показана связь между значениями λmax и TМ.Н2. Тогда значение TМ.Н можно найти из уравнения: , разрешив его относительно TМ.
    (check this in PDF content)

  18. Start
    14101
    Prefix
    Заметим, что точное значение TМ.Н2 можно получить при λкр(t = TМ.Н2) = λmax, разрешив уравнение (8) относительно TМ.Н2: , (8) где F(TМ.Н2) – значение функции распределения наработки. Итоговое значение минимальной наработки КМОП ИС получают на основе соотношения ОСТ 4.012.013
    Exact
    [16]
    Suffix
    : Рис. 5. Плотности вероятности отказов ИС при m(VОП) = m(dПНД) и m(VОП) = DНД , где TМ.Н1 – минимальная наработка КМОП ИС при отсутствии воздействия ИИ низкой интенсивности. Представленный в настоящем исследовании материал позволяет получить прогнозную оценку показателей надежности и долговечности бортовой аппаратуры космических аппаратов.
    (check this in PDF content)

  19. Start
    15235
    Prefix
    Это может быть достигнуто не только с помощью традиционных средств защиты аппаратуры, как правило, ухудшающих ее массогабаритные характеристики, но и путем применения специализированных способов (например, использования специальных печатных плат
    Exact
    [16]
    Suffix
    ), а также рациональным размещением радиационно-стойких ЭРИ на печатных узлах (ПУ) и компоновкой этих ПУ в блоках [17, 18].
    (check this in PDF content)