CC BY
33(Решетневскце чтения
V. V. Klimakov
Ryazan State Radio Engineering University, Russia, Ryazan
ANALYSIS OF HEAT REMOVING FROM SINS READOUT ELECTRONICS USING CONVECTION BOARD AND HEAT PIPES
Heat removing abilities are investigated in conformity with high-beat areas of SINS. Breadboard constructions of flat convection boards and heat transfer panels on basis of heat pipes are designed. Heat rejection is provided with temperature difference of 0,6 °C.
© toiHMaKOB B. B., 2012
УДК 681.3
И. В. Козлов ОАО «Ижевский радиозавод», Россия, Ижевск
БОРТОВОЙ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ НЕГЕРМЕТИЧНЫХ ДОЛГОРЕСУРСНЫХ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ
Представлено описание бортового вычислительного комплекса для перспективных платформ космических аппаратов ОАО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева», приведена информация о примененных решениях и технических характеристиках разработанного вычислительного комплекса.
Предприятие ОАО «Ижевский радиозавод» (ОАО «ИРЗ») многие годы разрабатывает и выпускает бортовую аппаратуру для ОАО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева», в том числе бортовой цифровой вычислительный комплекс (БЦВК). За период с 1999 по 2003 гг. силами коллектива конструкторов ОАО «ИРЗ» был создан БЦВК для космического аппарата «Глонасс-М» и проведена глубокая модернизация комплекса, создан БЦВК используемый в настоящее время в коммерческих проектах.
С началом работ ОАО «ИСС» по созданию перспективной платформы КА возникла потребность в бортовом вычислительном комплексе, значительно превосходящем по характеристикам образцы БЦВК, поставляемые нашим предприятием.
Требования к перспективному бортовому вычислителю, выдвинутые специалистами ОАО «ИСС», невозможно было выполнить путем проведения дальнейшей модернизации БЦВК, возникла необходимость создания бортового вычислительного комплекса (БВК) с улучшенными техническими характеристиками, с более производительным процессором, с большими объемами оперативной и перепрограммируемой памяти.
По архитектуре БВК - это резервированный вычислительный комплекс, реализующий функции управления и контроля КА под управлением БПО и взаимодействующий с бортовой аппаратурой космического аппарата посредством заданного набора интерфейсов.
БВК имеет модульное построение, при этом все модули функционально закончены (рис. 1).
БВК разрабатывается для КА с длительным сроком активного существования (не менее 15 лет). Требуемый уровень надежности и ресурс БВК достигается применением ЭКБ космического уровня качества и резервирование составных частей. Для повышения надежности функционирования и устойчивости к сбоям, вызванным факторами космического пространства, в БВК используется тройное модульное резервирование ответственных функциональных узлов, включая процессор.
Основные технические характеристики БВК для перспективных КА и БЦВК, применяемого в проекте «Глонасс-М», приведены в таблице.
Краткое описание составных частей БВК. Вычислительный модуль (ВМ) работает под управлением БПО, реализует алгоритмы управления и контроля КА, выполняет вычислительные задачи. Вычислительный модуль выполняет обмен с бортовой аппаратурой КА и модулями БВК. ВМ выполняет подсчет временных интервалов от внутреннего или внешнего стабильного генератора, выполняет начальную обработку сигналов прерывания, реализует функции отладки БПО под управлением наземного комплекса отладки. Основным элементом ВМ является процессор архитектуры SPARC V8 (ядро Leon-2FT).
Модуль преобразователей (МП) выполняет функции преобразования сигналов, принимаемых от БА КА в ВМ, и сигналов, формируемых ВМ в БА КА.
Модуль маршрутизатора и защищенной памяти (ММЗП) выполняет функции хранения контекстной информации в защищенной памяти и маршрутизации при обменах по внутренней сети SpaceWire, содержит интерфейсы SpaceWire для подключения внешней бортовой аппаратуры. ММЗП содержит последо-
Космическое электронное приборостроение
вательный интерфейс для передачи телеметрической информации.
Модуль генераторов (МГ) формирует сигнал стабильной частоты для счетчиков бортового времени ВМ.
Модуль коммутации питания (МКП) формирует вторичное питание для составных частей БВК, вы-
полняет коммутацию питания модулей БВК по внешним импульсным командам.
Конструкция БВК. Конструктивно БВК выполнен в виде моноблока (рис. 2). Конструкция БВК позволяет менять приборный состав БВК без изменения конструкции входящих в состав БВК модулей.
Таблица
Характеристика БЦВК БВК
Масса, кг 13,4 4,0
Габаритные размеры, мм 300x284x187 220x160x148,8
Энергопотребление в основном рабочем режиме, Вт, не более 30 10
Количество входов приема сигналов от внешних датчиков 10 НК и 6 ИД 10 НК и 6 ИД
Процессорное ядро VAX SPARC V8 / LEON
Система команд VAX 11/750 SPARC V8
Производительность ВМ (СЦВМ), MIPS/ MFLOPS 5 / 0,3 86 / 23
Объем ОЗУ / ПЗУ ВМ(СЦВМ), Мбайт 2 / 32Кбайт 8 / 8
Объем внешней памяти ОЗУ / ПЗУ, Мбайт 2 / 1 2 (MRAM)
Основные интерфейсы обмена информации с абонентами КА МКО МКО и SpaceWire
Срок эксплуатации по целевому назначению, лет 15,25 15,25
Питание
Рис. 1. Структура БВК
Рис. 2. Внешний вид одного из вариантов БВК
Программное обеспечение БВК. В состав программного обеспечения, поставляемого с БВК, входит ПО, необходимое для загрузки и отладки бортового
программного обеспечения, тестирования БВК при входном контроле, драйвера и штатные тесты. С БВК предполагается использовать операционную систему заказчика или любую операционную систему реального времени (ОСРВ) поддерживающую архитектуру SPARC V8.
Опыт разработчиков БВК, применение новинок ЭКБ высокой степени интеграции и оригинальных технических решений позволило значительно сократить сроки создания БВК.
Разработка БВК для перспективных платформ КА была выполнена в два раза быстрее по сравнению со сроками создания БЦВК для КА «Глонасс-М» и с меньшими затратами.
Решетневские чтения
I. V. Kozlov
JSC «Izhevskiy radiozavod» (IRZ), Russia, Izhevsk
ONBOARD COMPUTER FOR PERMEABLE LONG-RESOURCED SPACECRAFTS
The description of onboard computer for perspective platforms of spacecrafts JSC «Academician M.F. Reshetnev «Information Satellite Systems» is presented and information about using solutions and developed OBC specification is contributed.
© Козлов И. В., 2012
УДК 629.78.015
В. И. Копытов, С. А. Орлов
ОАО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева», Россия, Железногорск
ОБ ОДНОМ ПОДХОДЕ К НОРМИРОВАНИЮ ВИБРАЦИОННОГО НАГРУЖЕНИЯ БОРТОВОЙ АППАРАТУРЫ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ
Рассматриваются подходы к формированию спецификаций на вибрационные воздействия для бортовой аппаратуры негерметичного исполнения. Приводится процедура формирования спецификаций на основе зонного нормирования по результатам акустических испытаний космических аппаратов.
Одним из требований, предъявляемых к разрабатываемой бортовой аппаратуре космических аппаратов (КА), является стойкость бортовой аппаратуры к механическим нагрузкам (в том числе по широкополосной случайной вибрации). Подход к разработке спецификаций на приборы и оборудование определяется степенью универсальности КА, возможностью дальнейшей интеграции, отдельных систем и подсистем КА, а также приборов и оборудования в другие проекты без проведения дополнительных квалификационных испытаний. Такой подход позволяет существенно сократить время проектирования и изготовления целого класса КА, так как отработав аппаратуру и подсистемы головного КА на максимальные воздействия, которым он подвергается на этапе изготовления и эксплуатации, в других проектах бортовая аппаратура может использоваться на основании своих спецификаций. Сложившаяся мировая практика разработки таких спецификаций включает в себя разбиение КА на группы оборудования по массе, способу монтажа и месту положения на КА, а также от чувствительности их к определенным видам воздействия. Под «зоной механических нагрузок понимается некоторая область КА, в которой приборы и оборудование подвергаются близкими по величине воздействиями» [1]. Необходимое количество зон устанавливается разработчиком КА и определяется количеством и типом (массой) применяемого на КА оборудования (для вибрационных воздействий). Некоторые рекомендации по разработке зон содержатся в [2-6]. Полностью формализовать определение понятия «зона механических нагрузок» не представляется возможным, хотя некоторые общие критерии можно выделить: вид и направление воздействия, требования по амплитудному и частотному диапазонам, тип и
масса оборудования. При вибрационных воздействиях сформированные зоны отличаются в первую очередь амплитудными значениями спектральной плотности мощности и среднеквадратическими значениями виброускорений (частотный диапазон остается неизменным). Разработка оптимального количества зон для оборудования представляет собой определенную методологическую проблему. Большое количество зон приводит к сужению границ их диапазонов и может вызывать трудности при заимствовании оборудования в другие проекты без проведения дополнительных испытаний. Малое количество зон влечет за собой необоснованное завышение режимов испытаний для оборудования. Очевидным является разделение оборудования, находящегося на модуле полезной нагрузки и модуле служебных систем, а также оборудование, устанавливаемое на консольных элементах, на рефлекторах антенн в разные зоны. Отличия по величине спектральной плотности мощности виброускорений достигают сотен раз. В то же время в процессе формирования количества зон по месту положения аппаратуры необходимо вводить дополнительные подуровни внутри общепринятых зон (например, аппаратура располагается на одной из панелей КА, но в разных частях этой панели могут быть разные значения спектральной плотности виброускорений, и спецификации по вибрационным воздействиям также должны различаться). Для исключения ситуации, когда приборы, стоящие рядом, но имеющие разную массу, должны будут отрабатываться на разные вибрационные воздействия, нагрузки на аппаратуру внутри подуровней зон принимаются одинаковыми.
Такой подход должен применяться в первую очередь для аппаратуры, заимствование которой либо маловероятно, либо не проводится совсем (например,
