Разработка методики проектирования экранов бортовых кабелей космических аппаратов для обеспечения помехозащищённости при воздействии электростатических разрядов

• Автор: Томилин, Максим Михайлович
• Шифр специальности: 05.13.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 180 с. : ил.

ВведениеI.

1. Электростатические разряды на борту космических аппаратов

1.1. Образование электростатических разрядов при взаимодействии космических аппаратов с магнитосферной плазмой
1.2. Проникновение и распространение электромагнитных помех, создаваемых электростатическими разрядами, в конструкции и бортовой кабельной сети космического аппарата.
1.3. Воздействие электромагнитных помех от электростатических разрядов на элементы и устройства бортовых систем космических аппаратов
2. Исследование элсктромапштных помех, создаваемых электростатическими разрядами . 1. 2 Г
2.1. Расчт параметров излучаемых электромагнитных помех от электростатических разрядов. .

2.1.1. Формулы расчта параметров излучаемых электромагнитных

помех. .

2.1.2. Излучаемые электромагнитные помехи в ближней и дальней

зонах .
2.1.3. Расчт параметров излучаемых электромагнитных помех на расстояниях, соизмеримых с длиной канала электростатического
разряда
2.2. Расчт кондуктивных электромагнитных помех, создаваемых электростатическими разрядами. . .
2.2.1. Расчт кондуктивных электромагнитных помех в виде импульсных токов и напряжений на экранах бортовых кабелей при контактных, электростатических разрядах
2.2.2. Расчт, импульсных распределнных токов и напряжений на экранах кабелей, индуцированных излучаемыми электромагнитными помехами в виде электрического и магнитного полей, создаваемых электростатическими
разрядами
2.2.3. Расчт напряжений на внутренних проводниках экранированных кабелей, индуцированных контактными искровыми разрядами и излучаемыми электромагнитными помехами от электростатических разрядов.
3. Исследование сопротивлений и функций связи экранов бортовых кабелей и гибких экранирующих материалов
3.1. Исследование частотных зависимостей сопротивлений связи между экранами и внутренними проводниками бортовых кабелей
3.2. Исследование частотных зависимостей функций связи между
элементами конструкции и внутренними проводниками кабелей.
3.3 Исследование частотных зависимостей функций связи гибких
экранирующих материалов.
3.4. Методика расчта импульсных напряжений на внутренних проводниках на основе экспериментальных значений сопротивлений и функций
4. Проектирование экранов бортовых кабелей.
4.1. Алгоритм определения параметров сплошных экранов.
4.2. Методика проектирования оплточных экранов кабелей при воздействии импульсных электромагнитных помех, создаваемых электростатическими
разрядами.
Заключение
Библиографический список использованных источников
Введение


Общая картина структуры магнитосферы Земли и е обтекания СВ схематически показана на рис. Увеличение динамического давления СВ и появление южной компоненты межпланетного магнитного поля, сопровождаются резким увеличением поступления энергииимпульса внутрь магнитосферы. Такая активность получила название магнитной бури, а взрывное выделение энергии, периодически возникающее на протяжении магнитной бури, суббури. В процессе магнитной бури резко усиливаются радиационные пояса, и возникает кольцевой ток, включающий ионы с энергией порядка . Вследствие описанных явлений, при прохождении КА различных орбит во время и после магнитных бурь происходит электрическое заряжение его поверхности. Под электризацией электрическим заряжением понимается накопление элекгрического заряда на его поверхности и, соответственно, возникновение электрического потенциала космического аппарата по отношению к окружающей плазме 1, 3. Знак и величина образующегося на поверхности космического аппарата электрического заряда зависят от соотношения интенсивности процессов, обеспечивающих поступление на поверхность и удаление с не положительно и отрицательно заряженных частиц, а также от характеристик материалов и особенностей конструкции КА. Рис. I, ф5 ф5 1рь ф5 ф5 га ф ф 0. ФзТк фотоэлектронов при наличии солнечного излучения I,,. I ф5токи вторичных электронов, выбитых с поверхности ионами и электронами плазмы, а также рассеянных отражнных электронов. Величины слагаемых, входящих в 1, различны и меняются в зависимости от параметров орбиты КА и геофизических условий. Обычно определяющим фактором является соотношение электронного тока плазмы, заряжающего КА отрицательно, и фотоэлектронного тока с поверхности, компенсирующего отрицательный заряд. Отметим, что в уравнение 1 могут войти дополнительные члены, отражающие воздействия дополнительных токов, обусловленных работой бортового оборудования КА, например, электроракетных двигателей, а также ионизацией собственной внешней атмосферы КА и некоторыми другими факторами 5. Поверхность современных космических аппаратов на . Поэтому потенциалы освещнных и неосвещнных поверхностей космических аппаратов не выравниваются. Происходит так называемое дифференциальное заряжение поверхности, в отличие от которого заряжение КА как единого проводящего тела называется общим заряжением 1. Дифференциальное заряжение также возникает изза различия вторично эмиссионных характеристик материалов, находящихся на поверхности, различия условий попадания плазмы на отдельные участки поверхности и наличия на поверхности пазов, щелей и пр. Характерное время общего заряжения КА обычно не превышает 0,1 с. Основные параметры, характеризующие процессы электризации КА в разных областях космического пространства представлены в табл. Тип орбиты Высота, км. Низкие орбиты 0. Низкие полярные орбиты 0. За пределами магнитосферы . Солнечное излучение, плазма солнечного ветра
Возникающие при дифференциальном заряжении большие разности потенциалов между отдельными участками поверхности и элементами конструкции космического аппарата могут вызвать электростатические разряды ЭСР, создающие электромагнитные, световые и акустические помехи для электронного и оптического оборудования космического аппарата. В настоящей работе рассматривается только воздействие электромагнитных помех ЭМП. ЭМП от ЭСР. Рис. Рис. ЭМП токи и напряжения, индуцируемые излучаемыми ЭМП от ЭСР в электрических цепях приборов и устройств бортовых систем, а также на внутренних проводниках бортовых кабелей КА. ЭМП элементы поверхности и технологические отверстия, сквозь щели и стыки и т. Приборные отсеки и контейнеры КА образуют сложные пространственные геометрические структуры лабиринты. Приборы, принадлежащие одной или нескольким системам, располагаются в различных отсеках и связаны между собой электрическими проводниками и кабелями. Распространение ЭМГ1 неразрывно связано с процессом проникновения, поэтому для многоотсекового корпуса необходимо многократно рассматривать процессы распространения и проникновения. На рис. ЭМП во внутреннем объме конструкции КА. Рис.