Метод повышения устойчивости печатных узлов БРЭА космических аппаратов к возникновению ЭСР

• Автор: Белик, Глеб Андреевич
• Шифр специальности: 05.12.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 123 с. : ил.

Содержание
Введение
Глава 1 Объёмная электризация космических аппаратов: история исследований и современное состояние разработок

1.1 Общие проблемы электризации КА

1.2 Влияние околоземной космической «погоды» на электризацию КА

1.3 Внутренняя электризация космических аппаратов

1.4 Меры борьбы с поражающими факторами электризации

Глава 2 Схемотехническое моделирование воздействия материала с заданными свойствами на работу типового электронного устройства -мультивибратора

2.1 Расчетно-теоретическая модель

2.2 Экспериментальное получение исходных данных для расчетнотеоретической модели

Глава 3 Технология изготовления модельного диэлектрика (нанопроводящего материала) и исследование его электрофизических свойств
3.1 Электропроводящие полимеры
3.2 Проводящие компоненты
3.2.1 Технический углерод (сажа)
3.2.2 Наполнители для получения высокой проводимости
3.2.3 Связующие компоненты
3.3 Свойства наполненных полимеров
3.4 Исходные компоненты для изготовления модельного диэлектрика
3.4.1 Диэлектрик парафин нефтяной
3.4.2 Проводящий наполнитель технический углерод
3.5 Отработка технологии изготовления композитного диэлектрического материала
3.5.1 Образец для проведения измерений
3.5.2 Измерения тангенса угла наклона и емкости образца
3.5.3 Измерение проводимости образца

Глава 4 Методика исследования полученного модельного диэлектрика на электризуемость
4.1 Образцы для проведения исследований
4.2 Установка для исследований
4.3 Исследовательская ячейка для испытаний в установке на электризуемость
4.4 Исследование материалов путем их облучения моноэнергетическими потоками
4.5 Методика исследований на электризуемость
Глава 5 Экспериментальное исследование влияния полученного диэлектрика на параметры печатной платы
5.1 Влияние покрытия на частоту генерации прямоугольного сигнала
5.2 Измерение скорости передачи данных между двумя ПК используя высокоскоростную сеть передачи данных
Заключение
Литература
Приложение А

Введение
Актуальность темы диссертации. В настоящее время развитие космической техники отечественного производства идёт по линии создания целевых группировок космических аппаратов (КА) различного назначения: для спутниковой связи и телевещания - «Ямал» и «Экспресс-МД», как спутники-ретрансляторы - «Луч», для глобальной системы навигации -«Глонасс-М» и «Глонасс-К». Кроме того, создаются научные серии малых космических аппаратов, космических аппаратов военного назначения и др. важные космические системы. Важнейшим критерием эффективности таких группировок является обеспечение длительных сроков эксплуатации, входящих в них отдельных КА.
В соответствии с этим обстоятельством Федеральным космическим агентством предъявляются требования к конструкторским бюро отрасли по доведении сроков активного существования (САС) создаваемых КА в ближайшее время до 10-15 лет и более. При этом в конструкциях КА произошли существенные изменения, заключающиеся в повсеместном отказе от герметичных отсеков (гермоконтейнеров), имеющих замкнутый объем, который обеспечивал дополнительную защиту бортовой радиоэлектронной аппаратуры (БРЭА) от корпускулярных излучений.
Серьезным препятствием для достижения поставленных целей является электризация КА и те негативные процессы, которые она порождает. Это не только дифференциальное заряжение элементов поверхности космического аппарата и объемное заряжение полимерных диэлектриков на его поверхности, но и заряжение бортовой аппаратуры находящейся внутри КА. Экспериментально, в натурных условиях эксплуатации установлен критерий возникновения электростатического разряда внутри корпуса КА. Это суммарный, за 10 часов флюенс электронов в 2-1010 электронов/см2. Такой разряд может вызвать обратимые и необратимые отказы бортовой радиоэлектронной аппаратуры. Это обусловлено как параметрами разрядных

руководстве и данные об относительно безопасных с точки зрения внутренней электризации условиях полёта КА, например, параметры «безопасного» потока электронов.
Наряду с созданием руководств, способствующих более эффективной эксплуатации КА, в США были осуществлены многочисленные исследования, посвящённые внутренней электризации КА. Остановимся на анализе содержания некоторых из них.
В настоящее время основные исследования посвящены изучению воздействия электронов на внутреннюю электризацию КА, выявлению оптимальных свойств и параметров диэлектриков, используемых в космической промышленности. Так, коллектив авторов, среди которых был А. Фредериксон, изучал удельное сопротивление диэлектриков, используемых в печатных платах электронных приборов [43]. В этой работе достаточно подробно показаны трудности, с которыми сталкиваются исследователи при измерении той или иной характеристики материалов.
Н. Грин и его коллеги измерили исходное удельное сопротивление материалов и отметили, что данная величина может изменяться при эксплуатации материалов в космосе и отличаться от стандартных показателей, полученных в результате экспериментов. Они полагают, что данный вопрос имеет фундаментальное значение и нуждается в дальнейшем исследовании. В определенной степени, изменение удельного сопротивление проливает свет на загадку двух значений временной постоянной, о которой речь шла ещё в статье Фредериксона 1992 года. Но всё же, с чем связаны, в конечном счёте, различные показатели постоянной времени релаксации заряда - пока не ясно. Определенно можно сказать одно - результаты измерений в эксперименте на Земле и в космосе не всегда совпадают. Поэтому вывод статьи о том, что сопротивление этих материалов может изменяться, и изменяться существенно, в соответствии с воздействием космического излучения [43], достоверен и подтверждается выводами других исследователей. Изменения, происходящие с удельным сопротивлением и,