Обеспечение стойкости бортовой радиоэлектронной аппаратуры космических аппаратов к воздействию электростатических разрядов

• Автор: Соколов, Алексей Борисович
• Шифр специальности: 05.12.04
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 236 с. : ил.

Содержание
Введение
1. Анализ проблемы воздействия на бортовую радиоэлектронную аппаратуру электростатических разрядов, возникающих на поверхности космических аппаратов при ее электризации
1.1. Проблема электризации космических аппаратов
1.2. Анализ типов разрядов, условий и параметров заряжения поверхности КА
1.3. Исследование электризации путем лабораторного моделирования
1.4. Анализ методик регистрации ЭСР
1.5. Особенности ЭСР при радиационном заряжении
1.6. Воздействие электростатических разрядов на бортовую радиоэлектронную аппаратуру
1.6.1. Модель электростатического разряда и параметры помеховых полей48
1.6.2. Механизм помехообразовапия
1.6.3. Воздействие электростатических разрядов на кабельные сети
1.6.4. Помехи в блоке электроники, вызывающие сбои в работе или выгорание отдельных элементов
1.7. Определение цели и постановка задач работы
2. Анализ физических процессов электризации на внешней поверхности КА
2.1. Анализ радиационной электропроводности полимеров
2.1.1. Общая физическая картина
2.1.2. Прогнозирование радиационной электропроводности
2.2. Анализ внутренних и внешних полей в облучаемых полимерах
2.2.1. Классификация методов расчета
2.2.2. Равномерная высокоэнергетическая инжекция
2.2.3. Облучение полимера со стороны открытой поверхности
2.2.4. Расчет полей в ЭВТИ КА
2.2.5. Роль термоцикл ирования в снижении эффектов электризации внешних диэлектрических покрытий КА
2.3. Наихудший случай заряжения ЭВТИ КА и принцип минимальной радиационной электропроводности
Выводы
Научно-обоснованные рекомендации
3. Разработка структурной элеюрофизической модели растекания токов по корпусу КА при воздействии электростатических разрядов и методики расчета электромагнитных помех на входах БРЭА КА
3.1. Моделирование картины растекания токов по поверхности КА с помощью электрических цепей сосредоточенных элементов
3.2. Параметрическое моделирование элементов поверхности космического
аппарата
3.3. Зависимость характеристик элементов СЭМ от параметров
дискретизации геометрической модели КА
3.4. Разработка метода формирования структурной электрофизической
модели КА на основе параметрических макромоделей
3.4.1. Построение модели схемы на основе редукции подсхем
3.4.2. Построение модели схемы с использованием макромоделирования
3.5. Оценки трудоемкости процесса анализа построенной модели
3.5.1. Анализ в частотной области
3.5.2. Трудоемкость анализа модели, состоящей из подсхем
3.5.3. Трудоемкость анализа модели, состоящей из макромоделей
3.6. Разработка методики расчета электромагнитных помех на входах БРЭА КА
Выводы
Научно-обоснованные рекомендации
4. Разработка методики оценки стойкости БРЭА КА к воздействию ЭСР и ее обеспечение на схемно-техническом и конструкторском уровнях
4.1. Элементы теории оценки стойкости БРЭА КА к воздействию ЭСР
4.2. Показатели стойкости БРЭА КА к воздействию ЭСР
4.3. Топологический подход к созданию средств защиты БРЭА КА от ЭСР
4.4. Разработка методики учета неоднородностей экранов БРЭА
4.4.1. Потери на поглощение и отражение зоны одиночной апертуры
4.4.2. Влияние группировки апертур
4.5. Методика расчета эффективности экранирования неоднородными экранами
4.6. Анализ методов повышения электропроводности поверхностей 170 Выводы
Научно-обоснованные рекомендации
5. Экспериментальные исследования и методы обеспечения стойкости БРЭА КА к воздействию ЭСР
5.1. Разработка методики экспериментального определения коэффициента трансформации тока, протекающего по корпусу КА, в напряжение помехи во фрагментах БКС
5.2. Разработка методик и проведение стендовых испытаний экранирующих свойств корпуса КА к воздействию ЭСР
5.3. Разработка методики проведения стендовых испытаний оценки стойкости БРЭА КА к длительному периодическому воздействию ЭСР
5.4. Методика мониторинга стойкости БРЭА КА к воздействию ЭСР 202 Выводы
Научно-обоснованные рекомендации
Заключение
Дальнейшие направления исследований
Список использованных источников и литературы
Приложение

только центральной части диэлектрического покрытия пробои не наблюдаются и для их появления необходимо увеличить плотность тока электронов (по всей видимости, в этом случае опять же происходит скользящий разряд только теперь не на маску, а на вакуумную камеру или ближайший заземленный объект). В этом смысле, природа наблюдаемых ЭСР близка к ранее обсуждавшейся автоэмиссионной, только механизм разогрева и нарастания тока связан с концентрацией токов избыточных электронов под поверхностью в канале разряда, место выхода которого на поверхность, возможно связано также с микродефектами поверхности.
В литературе наряду с обсуждаемой выше теорией разрядов рассматривается также модель «нейтральной» зарядки. Центральное место в этой модели занимает предположение об образовании двойного электрического слоя на поверхности диэлектрика. Считается, что он образуется слоем электронов на глубине их пробега и поверхностным слоем положительных ионов, возникших после выхода вторичных электронов из образца (глубина их выхода не превышает 0,1 мкм и в теории принимается равной нулю). В рамках этой теории потенциал поверхности уже не играет решающей роли, так как считается, что пробой происходит внутри образца у его поверхности и, таким образом, является внутренним свойством самого материала. Он может произойти, если потенциал поверхности составляет всего минус 500 В (при толщине двойного электрического слоя 1 мкм величина электрического поля составляет 5-108 В/м).
Именно для этого типа разряда, как разряда диэлектрик - вакуум с выбросом инжектированного разряда в окружающее пространство [40], было предложено название «радиационно-электрический пробой» (РЭП) [25].
Согласно [25] это явление обусловлено, с одной стороны, усилением эмиссии приповерхностным полем, направление которого способствует ускорению свободных электронов в сторону открытой поверхности, и, с другой стороны, ростом величины приповерхностного поля при увеличении тока вторичной эмиссии. Между напряженностью поля вблизи поверхности и