CC BY
10Перспективные материалы и технологии в аэрокосмической отрасли
Библиографические ссылки
1. Оборин Л. А., Довженко Н. Н. Новые металлические материалы для авиакосмической техники и технологии их получения // Сибирский авиакосмический салон (САКС) : науч. практич. конф. Красноярск, 2001. С. 176-177.
2. Оборин Л. А. Освоение производства отливок по выплавляемым моделям для силовых установок летательных аппаратов // Труды 9-го съезда литейщиков России. Уфа, 2009. С. 219-221.
3. Оборин Л. А., Чернов Н. М., Медведев К. А. Проектирование технологического процесса и установки для литья по выплавляемым моделям с кристаллизацией под давлением // Труды 9-го съезда литейщиков России. Уфа, 2009. С. 212-215.
4. Исследование механических свойств стали в678ББЬ по математическим моделям в производственных условиях / Л. А. Оборин, А. С. Мишин, Т. Г. Дулинец, Ю. С. Слотин // ВИНИТИ Депонированные научные работы. 1986. № 4. С. 168.
L. A. Oborin, A. V. Sutygin Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev, Russia, Krasnoyarsk
MAINTENANCE OF RELIABILITY AND QUALITY OF DIFFICULT CAST ROUGH-WORKPIECES OF PRODUCTS OF SPACE-ROCKET TECHNICS
Methods providing durability and tightness casting of difficult cast rough-workpieces of products of space-rocket technics are proved.
© Оборин Л. А., Сутягин А. В., 2011
УДК 669.713.8
П. А. Пятков
Уфимский государственный авиационный технический университет, Россия, Уфа
ПРИНЦИПЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ БОРТОВЫХ РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ СИСТЕМ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КОММЕРЧЕСКОЙ ЭЛЕМЕНТНОЙ БАЗЫ
Рассматриваются особенности применение серийных компонентов коммерческого исполнения (Commercial Off The Shelf - COTS) в военных и аэрокосмических системах. Описывается методика обеспечения надежности бортовых систем, содержащих подобные компоненты.
Системы на базе серийно выпускаемых компонентов обладают рядом преимуществ по сравнению со специальными военными системами, к числу которых относятся: более низкие цены, более быстрая разработка, открытость архитектуры, больший срок эксплуатации, преемственность поколений. Эти многочисленные плюсы раскрывают широкие перспективы использования таких COTS-продуктов в бортовых радиоэлектронных системах. Вместе с тем при ужесточении условий эксплуатации применение серийных компонентов требует решения целого ряда научно-технических задач. Предлагается использовать методологию NDI (Non-Developmental Item) «неразрабатываемых заново изделий», позволяющую обеспечить 100%-ю совместимость модулей коммерческого (гражданского) и военного назначения, что гарантирует надежность и безопасность разрабатываемых систем.
Методология NDI подразумевает наличие различного исполнения модульных компонентов, позволяющего расширить области применения COTS-про-дуктов в оборонных и аэрокосмических системах за счет детального анализа условий эксплуатации. Следует заметить, что существующие методы разработки
коммерческих изделий не всегда удовлетворительно проводят их адаптацию к бортовым условиям, если такая возможность не была заложена в исходные спецификации. Чтобы гарантировать возможность применения стандартных изделий в расширенных условиях эксплуатации, процедура их разработки должна удовлетворять определенной системе правил, охватывающих все этапы проектирования.
Этап схемотехнического проектирования является основным с точки зрения выбора концепции построения изделия в заданных условиях эксплуатации. Применение глобальных архитектур одноплатных компьютеров, в основе которых лежат линии связи на базе синхронных шин, сокращает количество асинхронных каналов передачи данных между микросхемами. Кроме того,использование таких устройств, как модули памяти с коррекцией ошибок, позволяет сохранить целостность программ и данных во время эксплуатации системы, особенно в условиях повышенных электромагнитных помех или уровней радиации. В самых тяжелых случаях дополнительную защиту обеспечивают циклы исключительных ситуаций, например, повторных попыток, при условии, что аппаратные и программные средства осуществляют
Решетневские чтения
процесс восстановления ошибки незаметно для приложения.
В ходе предварительного проектирования должны быть исследованы динамические характеристики электронных устройств, включая термодинамические процессы, а также выбраны принципы тестирования изделия в процессе эксплуатации.
Моделирование динамических характеристик в расчете на наихудший случай позволяет определить «запас прочности» коммутационных характеристик выбранных схемотехнических решений. С этой целью моделирование выполняется для минимально и максимально допустимых температур переходов (в зависимости от типов полупроводников): в отрицательном диапазоне: от -40 до 0 °С, в положительном - от +70 до +105 °С.
Определить места потенциального перегрева можно с помощью специальных средств моделирования распределения температур. Самая низкая и высокая температура указывается в спецификации серийного изделия, уровни выделяемой мощности устанавливаются с учетом размещения электронных компонентов на печатной плате и влияния других системных ограничений: распределения потоков воздуха (естественных или принудительных) или кондуктивного тепло-отвода. Динамический контроль температур плат и процессоров во время работы благодаря установке в одноплатных компьютерах различных температурных датчиков, теперь возможен, эти датчики измеряют как температуру окружающей среды, так и температуры переходов, и позволяют управлять энергопотреблением оптимальным образом.
Спецификации на тестирование должны гарантировать максимально возможную полноту тестирования платы, включая и тестирование в процессе производства. Существенно упрощают первичное обслуживание внедряемой системы расширенные «встроенные программные средства тестирования» (Built In Test) стандартных одноплатных компьютеров (COTS SBC).
На стадии эскизного проектирования вырабатывается конструктивно-компоновочная схема, обеспечивающая функционирование изделия в расширенных
условиях эксплуатации, разрабатываются технические решения по комплектующим компонентам.
Конструктивные решения, направленные на расширение области высоких температур, должны обеспечивать условия, при которых температура перехода каждого полупроводникового элемента всегда будет ниже некоторого определенного максимума даже при самой высокой температуре окружающей среды. Коммерческие полупроводниковые приборы, эксплуатируемые в жестких условиях, соответствуют требованиям к максимальной температуре только при условии низкого потребления энергии и при соблюдении определенных правил: греющиеся компоненты должны устанавливаться по краям платы для облегчения рассеяния тепла, ни одного сильно греющегося компонента не должно быть под мезонинными модулями или с нижней стороны печатной платы. Одним из ключевых элементов, обеспечивающих расширение характеристик COTS-модулей. является использование специальных усилителей конструкции, раги-дайзеров (Ruggedizer).
Изготовление и доводка опытного образца относятся к рабочему проектированию, которое заканчивается принятием решения о серийном производстве изделия. Для этого опытный образец должен пройти полную проверку (верификацию) заявленных характеристик. Проверяться должны следующие характеристики: производительность, программное обеспечение поддержки модуля, встроенные тесты, возможности самотестирования, тест уровня операционной системы, документация, время непрерывной работы между отказами, электромагнитная совместимость, диапазон рабочих температур, вибро- и ударопроч-ность, производственные спецификации, определяющие уровень качества, соответствие стандарту качества ISO 9001 9002.
Проведенный в докладе анализ свидетельствует о том, что если следовать вышеприведенным правилам проектирования, то можно создать COTS-продукты, предназначенные для использования в жестких условиях эксплуатации, при минимальных дополнительных затратах по сравнению со стандартными коммерческими изделиями.
P. A. Pyatkov Ufa State Aviation Technical University, Russia, Ufa
EFFECT OF USE OF THE SHELF COMPONENTS ON RELIABILITY ANDEFFECTIVENESS OF ON-BOARD SYSTEMS
The possibility of use of serial components of industrial destination, (Commercial Off the Shelf) in military and aerospace systems. A method for increasing the reliability of aircraft systems is described.
© Пятков П. А., 2011
