Анализ передовых технологий создания 3d-модулей и возможность их применения в бортовой аппаратуре космических аппаратов Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

Фешетневс—ие чтения. 2016

Гистерезисный тормоз НВ-140М-2 создает

вращающий момент через воздушный зазор без использования фрикционных элементов. Этот способ торможения обеспечивает высокие эксплуатационные характеристики, а именно: гладкий крутящий момент, высокую степень управляемости и хорошую повторяемость.

Рис. 3. Гистерезисный тормоз Magtrol НВ-140М-2 в составе программно-аппаратного комплекса для исследования ИДДП

Созданный программно-аппаратный комплекс для исследования ИДДП позволяет реализовать различные способы управления и с высокой точностью исследовать переходные процессы в электромеханических системах с ИДДП. Технические возможности комплекса позволяют гибко реализовать законы управления для замкнутых и разомкнутых систем, а также оперативно анализировать данные, полученные в результате экспериментов.

Библиографические ссылки

1. Каасик П. Ю. Тихоходные безредукторные микродвигатели. Л. : Энергия. Ленингр. отд-ние, 1974. 136 с.

2. Онищенко Г. Б., Локтева И. Л. Асинхронные вентильные каскады и двигатели двойного питания. М. : Энергия, 1979. 198 с.

3. Бронов С. А., Овсянников В. И., Соустин Б. П. Регулируемые электроприводы переменного тока : монография. Красноярск : КГТУ, 1998. 272 с.

4. Проектирование электроприводов систем поворота антенн и батарей солнечных космических аппаратов / С. А. Бронов, П. В. Авласко, А. В. Марарескул и др. // Авиакосмическое приборостроение. 2010. № 2. С. 1-6.

5. Управление индукторными двигателями двойного питания в позиционных электроприводах космических аппаратов / С. А. Бронов, П. В. Авласко, А. В. Марарескул и др. // Авиакосмическое приборостроение. 2010. № 9. С. 34-40.

References

1. Kaasik P. Yu. Tikhokhodnye bezreduktornye mikrodvigateli [Low-speed gearless micromotors]. L. : Energiya. Leningr. otd-nie, 1974. 136 p.

2. Onishchenko G. B., Lokteva I. L. Asinkhronnye ventil'nye kaskady i dvigateli dvoynogo pitaniya [Asynchronous gated cascades and motors of double-way feed]. M. : Energiya, 1979. 198 p.

3. Bronov S. A., Ovsyannikov V. I., Soustin B. P. Reguliruemye elektroprivody peremennogo toka: monografiya [Adjustable electric drives of an alternating current. Monograph]. Krasnoyarsk : KGTU, 1998, 272 p.

4. Bronov S. A., Avlasko P. V., Marareskul A. V. [Designing of electric drives of systems of rotation of antennas and solar batteries of spacecrafts] // Aviakosmicheskoe priborostroenie. 2010. № 2. P. 1-6. (In Russ.)

5. Bronov S. A., Avlasko P. V., Marareskul A. V. [Controlling of the inductor motors of double-way feed in positional electrical drives of spacecrafts] // Aviakosmicheskoe priborostroenie. 2010. № 9. P. 34-40 (In Russ.)

© Бронов С. А., Поваляев В. А., Авласко П. В., 2016

УДК 004.94:629.78.066

АНАЛИЗ ПЕРЕДОВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ СОЗДАНИЯ ЭБ-МОДУЛЕЙ И ВОЗМОЖНОСТЬ ИХ ПРИМЕНЕНИЯ В БОРТОВОЙ АППАРАТУРЕ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ

О. Д. Головаха, Д. А. Мутасов

АО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнёва» Российская Федерация, 662972, г. Железногорск Красноярского края, ул. Ленина, 52 E-mail: olgagolovakha@gmail.com

Приведён анализ передовых ЗО-технологий с возможным применением в проектировании бортовой аппаратуры космических аппаратов.

Ключевые слова: ЗО-модули, передовые технологии, проектирование бортовой аппаратуры, космические аппараты.

"Космическое и специальное электронное приборостроение

ANALYSIS OF ADVACED TECHNOLOGY OF THE 3D - MODULE AND THE POSSIBILITY OF THEIR USE IN THE ONBOARD EQUIPMENT OF SPACE VECHICLES

O. D. Golovakha, D. A. Mutasov

JSC Academician M. F. Reshetnev Information Satellite Systems 52, Lenin Street, Zheleznogorsk, Krasnoyarsk region, 662972, Russian Federation E-mail: olgagolovakha@gmail.com

The article analyses advanced 3D-technology, with possible application in the design of spacecraft on-board equipment.

Keywords: 3D-modules, advanced technology, on-board equipment design, space vehicles.

Современные технологии 3D-MHKpoKopnycn-рования и микросборки позволяют эффективно сократить площадь, объем, массу электронного узла за счет работы с коммутационной составляющей системы и пассивными компонентами.

Достаточное количество отечественных предприятий производят широкую номенклатуру гибридных микросборок по устаревшим технологиям (подложки из поликора или ситалла, односторонняя или двухсторонняя тонкопленочная технология, однослойный поверхностный или бескорпусный монтаж). Использование многослойных печатных плат в изделиях высокой надежности тоже имеет свои минусы, неприемлемые для многих конкретных изделий из-за проблем, связанных с теплопроводностью, разными коэффициентами термического расширения и низких частотных свойств. С технической точки зрения наиболее простым путем быстрой и эффективной модернизации производства микросборок высокой надежности представляется внедрение 3D-технoлoгий. Они позволят улучшить массогабаритные характеристики микросборок в несколько раз, а для некоторых случаев - в десятки разИмеются и другие преимущества: улучшение частотных характеристик, а также теплоотвода, прочность и герметичность.

Одна из таких технологий - «Системы в корпусе». Система в корпусе (System in Package, SiP) - это комбинация нескольких активных электронных компонентов различной функциональности, собранной в единый модуль, которая обеспечивает реализацию разных функций, обычно выполняемых системой или подсистемой [1]. Система в корпусе может иметь в своем составе пассивные компоненты, оптические компоненты и другие корпуса и устройства. Объединение этих компонентов в одном корпусе имеет существенные преимущества: конструкция становится меньше, легче, надежнее и дешевле.

Существует также не менее интересная технология для космической отрасли - технология «Системы на кристалле». Система на кристалле (System on Chip, SoC) представляет собой системы, все элементы которой изготовлены в одном кристалле. Она отличается большей плотностью межсоединений, что усложняет внесение дальнейших изменений в готовый элемент.

Для использования 3D-технoлoгий в бортовой аппаратуре необходимо обеспечить стойкость микросборок к внешним воздействующим факторам космического пространства: глубокий вакуум, тепловые

условия и воздействие излучений Солнца и объектов Солнечной системы, ионизирующие излучения радиационных поясов Земли, космических лучей и солнечных корпускулярных излучений, метеорные потоки.

Перечисленные факторы космического пространства уникальны, они несвойственны внешним воздействиям в земных условиях. И для того чтобы получить информацию о надежности функционирования микросборок приборов, агрегатов и систем космического аппарата в условиях космоса, необходимо, исследовав и изучив происходящие в них процессы, с максимальной точностью воспроизвести эти воздействия на Земле [2-5].

В 2013 году была успешно завершена опытно-конструкторская работа «Разработка унифицированного ряда электронных модулей на основе технологии „система-на-кристалле", целью которой являлось создание опережающего научно-технического задела в области проектирования, производства и испытаний нового поколения конкурентоспособной бортовой РЭА перспективных КА, разрабатываемой с применением унифицированных электронных модулей на основе технологии «система-на-кристалле». В итоге опытно-конструкторской работы были разработаны и внедрены перспективные конструкторско-техноло-гические решения по созданию сложных электронных систем с использованием специализированных компонентов.

Результаты опытно-конструкторской работы подтверждают возможность промышленного производства с использованием 3D-технологий. Использование данных технологий в функциональных узлах и модулях бортовой радиоэлектронной аппаратуры, таких как блоки управления двигателями, вторичные источники питания, фильтры питания, оперативно-запоминающее устройство, постоянно запоминающее устройство, позволят существенно уменьшить их массу и габариты. Именно гармоничное сочетание технологий коммутации и корпусирования узлов и модулей с высокоинтегрированной электронной компонентной базой обеспечивает качественно новый уровень бортовой радиоэлектронной аппаратуры космического назначения.

Так, в блоке электроники устройства поворота батареи солнечной функциональный узел «блок управления двигателем» реализован в виде 3D-модуля, что позволило сократить габаритные размеры функционального узла. Дальнейшее использование 3D-моду-

Решетневс^ие чтения. 2016

лей планируется в новой опытно-конструкторской работе «Высокоинтегрированные 3D-микросборки интеллектуальных силовых ключей». Их реализация предусмотрена до 2019 года.

Библиографические ссылки

1. Нисан А. Восемь тенденций, которые изменят электронику // Технологии в электронной промышленности. 2011. № 2. С. 5.

2. Млицкий В. Д., Беглария В. X., Дубицкий Л. Г. Испытание аппаратуры и средства измерений на воздействие внешних факторов. М. : Машиностроение, 2003. 567 с.

3. Федоров М. Высокотехнологичные микросхемы памяти // Компоненты и технологии. 2006. № 9. С.4.

4. Хохлун А. 3D-интеграция - один из возможных путей развития // Компоненты и технологии. 2010. № 12. С. 4.

5. Чеботарев В. Е., Косенко В. Е. Основы проектирования космических аппаратов информационного обеспечения : учеб. пособие / Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т ; ОАО «ИСС» им. акад. М. Ф. Решетнева». Красноярск, 2011. 486 с.

References

1. Nisan A. Vosem' tendentsiy, kotorye izmenyat' elektroniku [Eight trends that are changing the electronics]. Tekhnologii v elektronnoy promyshlennosti. 2011. № 2. P. 5. (In Russ.)

2. Mlitskiy V. D., Beglariya V. Kh., Dubitskiy L. G. Ispytanie apparatury i sredstva izmereniy na vozdeystvie vneshnikh faktorov [Equipment and measuring instruments test the effects of external factors]. Moscow, Mashinostroenie, 2003. 567 p.

3. Fedorov M. Vysokotekhnologichnye mikroskhemy pamyati [High-tech memory chips] // Komponenty i tekhnologii. 2006. № 9. P. 4. (In Russ.)

4. Khokhlun A. 3D-integratsiya - odin iz voz-mozhnykh putey razvitiya [3D- integration - one of the possible ways of development] // Komponenty i tekhnologii. 2010. № 12. P. 4. (In Russ.)

5. Chebotarev V. E., Kosenko V. E. Osnovy proekti-rovaniya kosmicheskikh apparatov informatsionnogo obe-specheniya [Basics of designing spacecraft information support]. Krasnoyarsk, 2011. 486 p.

© TonoBaxa O. MyTacoB A., 2016

УДК 662.629.05

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ОТРАБОТКА ПРИБОРОВ БОРТОВОГО КОМПЛЕКСА УПРАВЛЕНИЯ С КАНАЛОМ SPACEWIRE

E. Н. Голубев, А. А. Зайцев

АО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнёва» Российская Федерация, 662972, г. Железногорск Красноярского края, ул. Ленина, 52

E-mail: gen@iss-reshetnev.ru

Рассматривается опыт разработки и отработки фрагментов системы управления перспективных КА с использованием канала SpaceWire в АО «ИСС» и некоторые результаты решения вопросов применения интерфейса SpaceWire.

Ключевые слова: бортовая цифровая вычислительная машина, система управления, верификация алгоритмов управления, отработка систем управления, методики испытаний.

EXPERIMENTAL TESTING ON-BOARD CONTROL SYSTEM (OCS) EQUIPMENT WITH SPACEWARE INTERFACE

E. N. Golubev, A. A. Zaytsev

JSC Academician M. F. Reshetnev Information Satellite Systems 52, Lenin Street, Zheleznogorsk, Krasnoyarsk region, 662972, Russian Federation E-mail: gen@iss-reshetnev.ru

In this paper we examine the design and test experience obtained at "ISS" premises for next generation satellite OCS with SpaceWire bus as well as the results and conclusions made from SpaceWire bus partial implementation.

Keywords: on-board computer, control system, verification of control algorithms, tests of control systems, test methods.

Системы управления перспективных космических аппаратов АО «ИСС» проектируются с использованием сетевой архитектуры на базе стандартизированных интерфейсов МКО и SpaceWire [1; 2; 4]. Перспектива

применения сети передачи данных SpaceWire основывается на таких преимуществах, как интеграция кана-лообразующей аппаратуры в ПЛИС, и, следовательно, дешевизна и малогабаритность такой аппаратуры,