Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка метода повышения надежности ракетно-космического электронного оборудования с анализом запасов на тепловые режимы

Сведения об участнике
ФИО
Субботин Сергей Андреевич
Вуз
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский университет "Высшая школа экономики"
Тезисы (информация о проекте)
Область наук
Машиностроение. Энергетика
Раздел области наук
Приборостроение. Радиотехника и электроника
Тема
Разработка метода повышения надежности ракетно-космического электронного оборудования с анализом запасов на тепловые режимы
Резюме
Данная работа посвящена разработке нового метода повышения надёжности, в которой помимо проводимых на предприятиях ракетно-космического профиля расчётов вероятностных показателей надёжности, которые являются усреднёнными и не поддаются практической проверке при испытаниях, предлагается получать детерминированные запасы по тепловым и связанным с ними электрическим и механическим нагрузкам электрорадиокомпонентов (ЭРК) в качестве дополнительных показателей.
Ключевые слова
математическое моделирование, надёжность, ракетно-космическая техника, тепловые процессы, механические воздействия, автоматизированная система АСОНИКА
Цели и задачи
Цель предлагаемого метода повышения надежности ракетно-космического электронного оборудования (РКЭО) – комплексное обеспечение запасов по нагрузкам (Кн) для каждого электрорадиокомпонента (ЭРК). Конструирование сложных РКЭО, в которых при функционировании одновременно протекает несколько разнородных физических процессов (тепловых, электрических, механических) обусловливает комплексный подход к моделированию РКЭО.
Актуальность применения комплексных методов моделирования (конструирования) РКЭО с точки зрения надежности связана с выявлением многофакторных (системных) отказов, проявляющихся только при одновременном сосуществовании совокупности взаимосвязанных протекающих физических процессов.
Задача комплексного моделирования РКЭО – исследовать значения коэффициентов нагрузки (Кн) каждого радиоэлемента, добившись температурных запасов по нагрузкам на ЭРК в 40 – 50 % по сравнению предельно допустимыми значениями, что бы перейти к расчету вероятностных показателей надежности устройства с учетом поправочных коэффициентов по реальным тепловым режимам при вычислении интенсивностей отказов.
Введение

При разработке ракетно-космического электронного оборудования (РКЭО) проблема комплексного влияния дестабилизирующих воздействий остается актуальной. Влияют, как жесткие условия эксплуатации, так и относительно высокая энергоемкость самого оборудования. Тенденции развития РКЭО можно охарактеризовать повышением производительности, что провоцирует увеличение нагрузок, и уменьшением габаритов самого оборудования, что говорит о увелечении плотности электрорадиокомпонентов (ЭРК) в объемах оборудования, которые при функционировании выделяют много тепла. В совокупности с возрастанием уровней механических воздействий появляется тенденция возрастания отказов, что недопустимо особенно для изделий оборонного назначения.

Методы и материалы

С учетом необходимости моделирования разнородных физических процессов в ракетно-космическом электронном оборудовании (РКЭО), возможность повышения надежности обеспечивается итеративно, несколькими этапами моделирования. В качестве входных данных используются теплофизические параметры материалов анализируемой конструкции, выделяемые мощности электрорадиокомпонентов (ЭРК), размеры, вес и координаты расположения каждого ЭРК на печатном узле, а так же информация о номенклатуре, количестве и предельнодопустимых нагрузках. Моделирование проводится по средствам ЭВМ с использованием прикладных программ математического моделирования физических процессов. Для проведения теплового и механического расчета применялись подсистемы АСОНИКА-Т и АСОНИКА-ТМ программного комплекса АСОНИКА. Для проведения расчетов показателей безотказности печатного узла применялась подсистема АСОНИКА-К-СЧ программного комплекса АСОНИКА.

Описание и обсуждение результатов

В результате исследования с применение предлагаемого метода повышения надежности при проектировании РКЭО с учетом тепловых и механических режимов работы ЭРК были подтверждены требуемые уровни показателей безотказности рассматриваемого печатного узла, а так же разработаны рекомендации, направленные на их повышение. Основным недостатком предлагаемого метода заключается в большом количестве времени затрачиваемом при итеративном исследовании показателей тепловой нагрузки каждого ЖРК. Преимущество заключаются в возможность повышения надежности РКЭО на ранних этапах проектирования. Результаты на основании моделирования комплексного учета воздействий провоцируют повышение точности моделирования и могут обосновать внесение конструктивных изменений для РКЭО.

Используемые источники
1. Абрамешин, А.Е. Информационная технология обеспечения надёжности электронных средств наземно-космических систем: научное издание//Отв. ред. Жаднов. В.В. - Екатеринбург: Форт Диалог-Исеть, 2012. - 565 с.
2. Дульнев Г. Н., Сигалов А. В. Поэтапное моделирование теплового режима сложных систем//Инж.-физ. Журн. -1983. – Т. 45. № 4. – С. 651-656
3. Жаднов, В.В. Автоматизация проектных исследований надёжности радиоэлектронной аппаратуры: научное издание.//М.: Радио и связь, 2003. - 156 с.
4. Норенков И. П. Введение в автоматизированное проектирование технических устройств и систем.//М.: Высшая школа, 1980. - 311с.
5. Шалумов, А.С. Автоматизированная система АСОНИКА для проектирования высоконадёжных радиоэлектронных средств на принципах CALS-технологий; под ред. Ю.Н. Кофанова, Н.В. Малютина, А.С. Шалумова.//М.: Энергоатомиздат, 2007. - т. 1.
Information about the project
Surname Name
Subbotin Sergey Andreevich
Project title
Development the method of increase of reliability of space-rocket electronic equipment with an analysis of stocks for the thermal regimes
Summary of the project
The project discusses a method to ensure performance reliability of electronic devices for automated reliability-oriented design based on simulation. The project shows the importance of considering loads on the electronic elements, while ensuring the reliability of electronic devices in the process of computer-aided design.
Offered, using simulation software for evaluate and provide reserves for thermal, electrical and mechanical loads to electronic components, as an important reliability factor for computer-aided design of electronic devices.
Keywords
mathematical modeling, reliability, rocket and space technology, thermal processes, mechanical stress, automated system ASONIKA, computer-aided design