Обеспечение стойкости бортовых цифровых вычислительных машин к воздействию сверхкоротких электромагнитных импульсов

• Автор: Михайлов, Виктор Алексеевич
• Шифр специальности: 05.12.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 152 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Перечень условных обозначений
Введение
Глава 1 Анализ состояния проблемы испытаний и выбор направлений исследований стойкости бортовых цифровых вычислительных машин при воздействии мощных импульсных электромагнитных полей
1.1 Анализ состояния работ по разработке национальных и международных стандартов по импульсным электромагнитным полям
1.1.1 Международные и национальные стандарты по мощным импульсным электромагнитным ПОЛЯМ
1.1.2 Сравнение параметров электромагнитного импульса ядерного взрыва и полей источников природного и техногенного происхождения
1.2 Динамика развития БЦВМ комплекса «Аргон»
1.3 Общая характеристика БЦВМ как объектов, подверженных воздействию мощных электромагнитных полей
1.4 Анализ современных методов оценки стойкости объектов к электромагнитным полям
1.4.1 Расчетные методы
1.4.2 Экспериментальные методы
1.4.3 Расчетно - экспериментальные методы
1.5 Анализ методов и результатов испытаний технических средств на воздействие ЭМИ различных источников
1.6 Выбор направлений исследований и постановка задач
Глава 2 Обоснование требований к бортовым цифровым вычислительным машинам по стойкости к электромагнитным полям и требований к методам и средствам испытаний:
2.1 Требования к БЦВМ в условиях воздействия импульсных электромагнитных полей
2.1.1 Требования для бортового авиационного оборудования в условиях электромагнитных воздействий
2.1.2 Требования к параметрам внешних электромагнитных
полей
2.1.3 Требования к параметрам внутренних электромагнитных полей при воздействии на объект электромагнитного импульса высотного ядерного взрыва
2.1.4 Требования к параметрам испытательных импульсов тока и напряжения при воздействии электромагнитного импульса высотного ядерного взрыва
2.1.5 Требования по эффективности экранирования
2.2 Требования к методам и средствам испытаний БЦВМ
2.3 Требования к метрологическому обеспечению испытаний БЦВМ
2.4 Требования к конструктивным и эксплуатационным характеристикам средств измерений и генерирования полей
Выводы по главе

Глава 3 Численные методы оценки воздействия мощных импульсных электромагнитных полей на типовые элементы бортовых цифровых вычислительных машин
3.1 Обоснование численных методов расчета токов в проводниках в условиях воздействия сверхкоротких импульсных электромагнитных полей
3.2 Физико-математическая модель взаимодействия электромагнитного поля с проводящими объектами
3.3 Сравнение расчетных и экспериментальных данных воздействия сверхкоротких электромагнитных импульсов на интегральные микросхемы и кабельные линии
3.4 Разработка расчетных методик оценки эффективности экранирования
3.5 Рекомендации по экранированию печатных плат БЦВМ в условиях воздействия импульсных электромагнитных помех
Выводы по главе
Глава 4 Программа, методики и результаты экспериментальных исследований стойкости бортовых цифровых вычислительных машин к воздействию сверхкоротких электромагнитных импульсов
4.1 Методическое обеспечение проведения экспериментальных исследований
4.1.1 Выбор БЦВМ и средств воспроизведения сверхкоротких импульсных электромагнитных полей для проведения экспериментальных исследований стойкости
4.1.2 Программа проведения эксперимента
4.1.3 Методики экспериментальных исследований
4.2 Разработка программы - методики проведения экспериментальных исследований стойкости БЦВМ к воздействию мощных сверхкоротких импульсных электромагнитных полей
4.3 Результаты экспериментальных исследований устойчивости
и стойкости БЦВМ в условиях воздействия сверхкоротких импульсных электромагнитных полей
4.4 Разработка программы по обеспечению стойкости БЦВМ
к воздействию электромагнитных полей различных источников
В ыводы по главе
Заключение
Список использованных источников

ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
АФУ - антенно-фидерное устройство;
БВК - бортовой вычислительный комплекс;
БЦВМ - бортовая цифровая вычислительная машина;
КРВО - метод конечных разностей во временной области
(FDTD - Finite Difference in Time Domain); МИЭМП - мощные импульсные электромагнитные поля;
МЭК - международная электротехническая комиссия;
НТД - научно-техническая документация;
ОВВТ - образцы вооружения и военной техники;
ПК - персональный компьютер;
ПФ — поражающий фактор;
РПС - радиопередающее средство;
РПУ - радиоприемное устройство;
РТС - радиотехническая система;
РЭА - радиоэлектронная аппаратура;
РЭС — радиоэлектронные средства;
СК ЭМИ - сверхкороткий электромагнитный импульс;
СКИ ЭМП - сверхкороткий импульс элекгромагнитного поля; СШП ЭМИ - сверхширокополосный электромагнитный импульс; ТС — технические средства;
ЭИБ - экспериментально-испытательная база;
ЭМИ — электромагнитный импульс;
ЭМП - электромагнитное поле;
ЭМС - электромагнитная совместимость.

Выбор метода оценки стойкости аппаратуры определяется этапом ее разработки. На ранних стадиях разработки применяются, как правило, расчетные методы и лабораторные испытания с применением генераторов ЭМП, генераторов тока и напряжения, на последующих — экспериментальные или расчетно-экспериментальные методы с использованием имитаторов ЭМП.
Оценка стойкости объекта к действию ЭМП включает в себя определение параметров электромагнитных полей, воздействующих на составные части, находящиеся в разных условиях (в полете, на открытой площадке, заглубленные в грунт, в сооружениях с электромагнитной экранировкой и др.), и последующую оценку воздействия этих ЭМП на работоспособность составных частей и объекта в целом. При этом расчетная оценка стойкости должна предшествовать экспериментальной оценке.
В процессе предварительного анализа учитываются и определяются: назначение объекта и его составных частей, решаемые ими задачи и особенности применения; сведения о режимах применения объекта (его составных частей), о размещении составных частей и их устройств в объекте с анализом особенностей экранирования, прокладки кабельных и проводных линий, антенно-фидерных устройств, контуров заземления; основные параметры составных частей, связь их с характеристиками аппаратуры, определяющими ее работоспособность; критерии работоспособности объекта и его составных частей с учетом воздействия полей ЭМИ; чувствительные к воздействию ЭМИ составные части объекта и возможные виды их отказов, приводящие к нарушению функционирования аппаратуры.
При анализе используются: технические условия и технические описания на объект и его составные части; функциональные и принципиальные схемы аппаратуры; конструкторские и монтажные чертежи; справочные данные о стойкости к ЭМП комплектующих изделий; результаты испытаний аналогов составных частей объекта и их элементов.
Таким образом, для достоверной оценки стойкости БЦВМ к воздействию СКИ ЭМП требуется проведение комплекса исследований по разработке новых расчетных моделей оценки воздействия полей СКИ ЭМП на БЦВМ, разработке методик испытаний и проведение испытаний, исследование эффективности применяемых конструктивных и схемных средств защиты аппаратуры в наносекундном временном диапазоне.
1.5 Анализ методов и результатов испытаний технических средств на воздействие ЭМИ различных источников.
Методы и средства испытаний
Для экспериментальной оценки стойкости ТС к действию электромагнитных факторов применяются прямые, косвенные и комбинированные методы, в зависимости от габаритов объектов испытаний и технических возможностей установок-имитаторов
Большая часть приведенных методов при определенных условиях может быть отнесена к расчетно-экспериментальным. Предварительные расчеты проводятся, например, на подготовительном этапе для обоснования схем испытаний и параметров нагружения.
Косвенные методы, метод локального облучения и метод испытаний полями пониженных уровней используются при невозможности воспроизведения испытательного воздействия с требуемыми характеристиками для всего объекга