CC BY
43диоэлектроники : сб. науч. ст. Краснояр. гос. техн. ун-та. М. : Радио и связь. 2006. С. 446-450.
References
1. Vovk V. I., Lipin A. V., Saranskij Ju. N. Zonal'naja navigacija: uchebnoe posobie. SPB. : Akademija GA, 2004. 145 s.
2. Bochkarev V. V., Kryzhanovskij G. A., Suhih N. N. Avtomatizirovannoe upravlenie dvizheniem aviacionnogo
transporta ; pod red. G. A. Kryzhanovskogo. M. : Transport, 1999. 298 s.
3. Vychuzhanin V. B., Borsoev V. A. Metody povyshenija dostovernosti peredachi dannyh po sputnikovym kanalam svjazi pri UVD s avtomaticheskim zavisimym nabljudeniem // Sovremennye problemy radiojelektroniki : sb. nauch. st. Krasnojar. gos. tehnich. un-ta. M. : Radio i svjaz', 2006. S. 446-450.
© Акзигитов А. Р., 2013
УДК 621.396.932.1
ПРИМЕНЕНИЕ ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМ В АВИАЦИОННОЙ РАДИОЭЛЕКТРОНИКЕ
А. Р. Акзигитов, В. Д. Никитин
Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Россия, 660014, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31. E-mail: [email protected]
Рассматривается преимущество интегральных микросхем при использовании их в сложных авиационных ЭС. Ключевые слова: интегральные микросхемы, аналого-цифровой преобразователь.
APPLICATION OF INTEGRATED CIRCUITS IN AVIONICS
A. R. Akzigitov, V. D. Nikitin
Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660014, Russia. E-mail: [email protected]
This article considers the advantages of integrated circuits when used in complex aircraft ES. Keywords: integrated microcircuits, analog-to-digital converter.
Одной из основных проблем, стоящих перед гражданской авиацией (ГА), является широкое внедрение бортовых и наземных систем навигационного радиотехнического оборудования, обеспечивающих автоматизацию управления воздушным движением (УВД), взлетом и посадкой самолетов и повышающих безопасность и регулярность полетов. Сложность и многообразие задач, решаемых авиационными электронными системами (ЭС), объясняют сложность их аппаратурной реализации, большие массы и объемы аппаратуры, требуют высокой точности и надежности работы авиационных ЭС в реальных условиях эксплуатации. В то же время существует необходимость уменьшения массы и габаритов бортовой электронной аппаратуры.
Решение указанных противоречий состоит в разработке, изготовлении и применении авиационной электронной аппаратуры (ЭА) с широким использованием интегральных микросхем и микрокомпонентов. Практическое решение этой проблемы основывается на совершенствовании методов конструирования авиационной ЭА, опирающихся на использование тонкопленочной и твердотельной технологии многослойных печатных плат, современных магнитных материалов, внедрение функционально-узлового метода проектирования, высокопроизводительных методов производства, стандартизации и унификации авиационной ЭА [1].
Интегральные микросхемы, являясь основной элементной базой микроэлектроники и радиоэлектроники, позволяют реализовать подавляющее большинство аппаратурных функций, обладают высокой температурной стабильностью и технологической однородностью. Стоимость их изготовления постоянно снижается.
Развитие микроэлектроники способствовало появлению малогабаритных, высоконадежных и экономичных устройств вычислительной техники на основе цифровых интегральных схем (ИС). Интегральная схема - это помещенная в единый герметизированный корпус электронная цепь, в которой функции отдельных электронных элементов или их совокупностей выполняют области из проводящих, полупроводниковых и диэлектрических материалов. Транзисторы и диоды, резисторы и соединительные проводники в ИС формируются в течение одной последовательности технологических операций и не могут конструктивно быть отделены друг от друга.
Отличительными особенностями ИС являются многопозиционные методы изготовления электронных цепей или их частей. С точки зрения технологического изготовления более предпочтительными являются схемы, состоящие из минимального количества типов элементов, причем требования к допускам и размерам этих элементов не должны быть жесткими.
Эксплуатация и надежность авиационной техники
Эти обстоятельства предопределили направление, по которому цифровые ИС проектируются и выпускаются в основном как полупроводниковые схемы с потенциальными связями. Основным признаком ИС является наличие связи по постоянному току между входами и выходами элементов. Схемотехническая реализация многообразия ИС потенциального типа осуществляется на основе ряда типовых базовых, функциональных элементов.
Требования снижения мощности потребления, массогабаритных характеристик и увеличения быстродействия вычислительных средств привели к созданию различных ИС, отличающихся как техническими характеристиками, так и принципами схемотехнической организации. Как правило, разработка цифровых ИС проводится сериями. Серия представляет собой набор интегральных схем, имеющих единую схемотехническую организацию и конструктивно-технологическую основу. Состав серий ИС обычно представлен комбинационными схемами, реализующими простые логические функции, и триггерными схемами, В отдельные серии входят также и функционально сложные схемы, представляющие собой узлы и блоки вычислительных устройств.
Одним из критериев, характеризующих технологический уровень производства интегральных микросхем с учетом их размеров и массы, является степень интеграции компонентов схем в пределах конструктивной единицы. Обычно степень интеграции характеризуют числом элементов, расположенных на кристалле.
За последние 10 лет число транзисторов, расположенных на кристалле, возросло на два порядка вследствие уменьшения размеров активных элементов и применения новых технологических процессов. Высокий уровень интеграции позволил перейти в настоящее время к изготовлению на одном кристалле сложных функциональных узлов, например, блоков обработки данных, устройств микропрограммного управления, приоритетного прерывания и др. [2].
Перспективы повышения степени интеграции связаны с использованием различных перспективных модификаций технологических процессов, с учетом которых можно прогнозировать получение степени интеграции до 106 элементов на кристалл. Теоретический предел для плотности МОП-транзисторов (типа металл - окисел - проводник), расположенных на одной пластине, составляет 107...108 элементов на 1 см2. Количество элементов, расположенных на одном кристалле, для полупроводниковых микросхем уже достигло нескольких сот тысяч.
Следует отметить также еще одно важное преимущество интегральных микросхем при использовании их в сложных авиационных ЭС. Поскольку подобные авиационные ЭС строятся на основе функциональных блоков определенного типа, необходимо обеспечить унификацию связей между этими блоками, что влечет за собой определенную аппаратурную избыточность. При применении микросхем благодаря их высокой надежности и малой стоимости (в пересчете на одну выполняемую функцию) введение аппаратурной избыточности незначительно отражается
на характеристиках системы, и оказывается возможной реализация функционально-узлового принципа построения авиационной ЭА.
Успехи, достигнутые в области разработки микропроцессоров и запоминающих устройств с использованием новой микроэлементной базы, открывают новые возможности усовершенствования существующих и разработки принципиально новых авиационных ЭС.
В настоящее время на самолетах ГА внедряется ЭА, полностью либо частично выполненная на интегральных микросхемах и новой микроэлементной базе. К такой аппаратуре относятся доплеровские измерители путевой скорости и угла сноса самолета, радиоаппаратура систем ближней навигации и посадки, бортовые навигационные радиолокаторы, радиокомпасы, радиовысотомеры, навигационные вычислители и др. В значительной мере расширяется использование новой элементной базы в наземных радиосредствах навигации и управления воздушным движением.
Разработка проверочной аппаратуры (ПА) в последнее время все более актуальна, так как дорабатываемые системы на старых самолетах (Ту-154, Ил-76, Ил-86) и системы на новых самолетах (Ту-204, Ту-214, Гу-334, Ил-96, Ил-114, Ан-140, Ан-74ТК-300) построены на новой элементной базе. Системы дорогостоящие, а проверочная аппаратура на порядок дороже самих систем, это связано с тем, что производство осуществляется небольшими партиями, а затраты производства на изготовление интегральных схем велики. Поэтому большинство авиакомпаний отказываются оснащать свои лаборатории новой ПА, из-за этого для проведения регламентных работ или при поломке систем и блоков их необходимо отправлять на завод-изготовитель, что весьма дорого. В специализированных магазинах радиодеталей стоимость логических элементов и интегральных схем незначительна, поэтому весьма целесообразно разрабатывать, конструировать и сертифицировать ПА собственными силами на базе технических вузов и лабораторий авиапредприятий, что в десятки раз снизит стоимость ПА и уменьшит затраты на техническое обслуживание и ремонт (ТО и Р).
Наиболее целесообразно осуществлять разработку ПА с применением ЭВМ, так как на 70 % современное авиационное и радиоэлектронное оборудование (А и РЭО) состоит на базе цифровой электроники, поэтому необходимо сопряжение разряда выходного цифрового сигнала с блоков с разрядностью цифрового сигнала ЭВМ. Если сигнал аналоговый, то ввести его в ЭВМ через аналогово-цифровой преобразователь (АЦП) и произвести его анализ на соответствие допустимым значениям.
Библиографические ссылки
1. Регламенты технической эксплуатации самолета Ту-154М. Т. 3 (А и РЭО). М. : Воздушный транспорт, 1990.
2. Техническая эксплуатация летательных аппаратов : учебник для вузов / Н. Н. Смирнов, Н. И. Влади-
миров, Ж. С. Черненко и др. ; под ред. Н. Н. Смирнова. М. : Транспорт, 1990.
Reference
1. Reglamenty tehnicheskoj jekspluatacii samoleta Tu-154M. T. 3 (A i RJeO). M. : Vozdushnyj transport, 1990.
2. Tehnicheskaja jekspluatacija letatel'nyh apparatov : ucheb. dlja vuzov / N. N. Smirnov, N. I. Vladimirov, Zh. S. Chernenko i dr. ; pod red. N. N. Smirnova. M. : Transport,1990.
© Акзигитов А. Р., Никитин В. Д., 2013
УДК 621.396.932.1
ПОВЫШЕНИЕ УРОВНЯ НАДЕЖНОСТИ ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ВЕРТОЛЕТОМ МИ-8
Р. А. Акзигитов, А. Р. Акзигитов, Ю. А. Макаренко
Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Россия, 660014, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31. E-mail: [email protected]
Повышение эффективности использования по назначению авиационной техники при обеспечении высокой безопасности полетов - главный источник укрепления и роста экономики предприятий гражданской авиации.
Ключевые слова: эффективность, надежность, безопасность, новые методы изучения.
INCREASE OF RELIABILITY OF MI-8 HELICOPTER HYDRAULIC CONTROL SYSTEM
R. A. Akzigitov, A. R. Akzigitov, lu. A. Makarenko
Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660014, Russia. E-mail: [email protected]
Improving the efficiency of the intended use of aircraft while ensuring high safety is the main source of economic growth and strengthening of civil aviation enterprises.
Keywords: efficiency, reliability, security, new methods of study.
Для повышения эффективности использования авиационная техника совершенствуется, растет насыщение летательных аппаратов автоматическими системами управления и регулирования, аналоговыми и цифровыми вычислительными устройствами. Однако при этом возрастают сложность систем авиационной техники, число элементов, узлов, блоков изделий. Каждый из элементов в процессе работы может отказать. И чем больше элементов в изделии, тем будет больше вероятность того, что в полете хотя бы один из этих элементов откажет. А появление отказа определенных изделий в полете может быть причиной предпосылки к летному происшествию или самого происшествия. Таким образом, усложнение авиационной техники для повышения ее эффективности усложняет и проблему повышения ее надежности и безопасности полетов.
По данным ИКАО, около 20...30 % всех авиационных происшествий (АП) происходят из-за отказов авиационной техники, до 14 % АП являются следствием низкого качества технического обслуживания авиационной техники, т. е. происходят по вине инженерно-технического состава авиационных предприятий.
Поэтому в последние годы внимание научных и инженерно-технических работников, занятых реше-
нием задач эксплуатации авиационной техники, обращено к этим проблемам. Успешное их решение позволит существенно улучшить показатели использования вертолетов, надежности работы их систем и изделий, регулярности полетов, исправности и экономичности эксплуатации [1].
Низкую надежность, заложенную при создании изделий авиационной техники, трудно компенсировать даже высоким качеством ее технического обслуживания. При этом возрастают время и трудозатраты на обслуживание авиационной техники, так как при малой ее надежности необходимо увеличивать глубину и частоту контроля ее технического состояния, объемы профилактических и восстановительных работ.
Чтобы обеспечить высокую эффективность гражданской авиации, к авиационной технике предъявляются жесткие требования в отношении ее надежности, качества работы, простоты и трудоемкости ее использования в полете, трудоемкости и времени технического обслуживания и восстановления.
Надежность авиационной техники оценивается с помощью специальных численных критериев. Это позволяет установить ее соответствие требованиям летной и технической эксплуатации, выполнять расчеты потребных ресурсов авиатехники. Это позволяет
