Электромагнитная совместимость элементов и устройств бортовых систем летательных аппаратов при воздействии электростатических разрядов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.05, доктор технических наук Кириллов, Владимир Юрьевич

• Кириллов, Владимир Юрьевич
• доктор технических наук
• 2002

Оглавление диссертации доктор технических наук Кириллов, Владимир Юрьевич

ВВЕДЕНИЕ.

1. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ СОВМЕСТИМОСТИ НА

БОРТУ ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА.

1.1. Необходимость развития современных методов и технических средств исследования электромагнитной совместимости элементов и устройств бортовых систем при воздействии электростатических разрядов.

1.2. Зоны распространения электромагнитных помех.

1.3. Электростатические разряды и электрические модели возникновения и распространения импульсных электромагнитных помех.

1.4. Топологические модели распространения электромагнитных помех на борту летательного аппарата.

1.5. Дискретные алгоритмы работы устройств бортовых систем при воз действии электромагнитных помех.

2. ПОГРЕШНОСТИ ДИСКРЕТНЫХ АЛГОРИТМОВ РАБОТЫ УСТРОЙСТВ БОРТОВЫХ СИСТЕМ ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОМЕХ.

2.1. Алгоритмическая погрешность дискретных алгоритмов.

2.2. Оценка алгоритмических погрешностей при воздействии электромагнитных помех.

2.3. Уточнение интервала дискретности алгоритмов работы устройств бортовых систем с учетом электромагнитных помех.

3. ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ИССЛЕДОВАНИЙ И ИСПЫТАНИЙ

ЭЛЕМЕНТОВ И УСТРОЙСТВ БОРТОВЫХ СИСТЕМ НА УСТОЙЧИ ВОСТЬ И ВОСПРИИМЧИВОСТЬ К ВОЗДЕЙСТВИЮ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИХ РАЗРЯДОВ.

3.1. Аппаратурная и методическая адекватность при проведении испытаний.

3.2. Состав испытательного стенда.

3.3. Генераторы-имитаторы электростатических разрядов и электромагнитных помех.

3.4. Датчик импульсных конструкционных токов.

3.5. Измерители-преобразователи напряженности электростатического поля и электростатического потенциала.

3.6. Комплекс средств имитации и регистрации для проведения испытаний элементов и устройств бортовых систем на устойчивость к воздействию электростатических разрядов.

3.7. Структура имитационно - измерительной системы.

4. МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ ЭЛЕМЕНТОВ И УСТРОЙСТВ БОРТОВЫХ СИСТЕМ НА УСТОЙЧИВОСТЬ И ВОСПРИИМЧИВОСТЬ К ВОЗДЕЙСТВИЮ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИХ РАЗРЯДОВ.

4.1. Автономные испытания элементов и устройств.

4.2. Испытания на конструктивно-технологическом макете, комплексном стенде и штатном изделии космического аппарата.

4.3 Повышение помехозащищенности измерительной аппаратуры при проведении испытаний на воздействие электростатических разрядов.

5. ДИАГНОСТИКА ПРИ ПРОВЕДЕНИИ ИСПЫТАНИЙ.

5.1. Определение сбоев и отказов элементов и устройств при имитации электростатических разрядов.

5.2. Метод диагностирования при проведении испытаний бортовых систем космических аппаратов.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Электромагнитная совместимость элементов и устройств бортовых систем летательных аппаратов при воздействии электростатических разрядов»

Проблему электромагнитной совместимости (ЭМС) элементов и устройств бортовых систем летательных атмосферных и космических аппаратов можно разделить на две части: анализ ЭМС и проектирование с учетом ЭМС. Анализ включает: исследование электромагнитной обстановки на борту летательного аппарата и работоспособности бортовых систем в условиях воздействия электромагнитных помех (ЭМП).

При анализе ЭМС решаются следующие задачи:

-определение источников электромагнитных помех, описание их физических принципов работы, теоретическое и экспериментальное определение их параметров и параметров генерируемых ими помех;

-теоретическое и экспериментальное определение путей проникновения и распространения электромагнитных помех в конструкции летательного аппарата и в электрических цепях элементов и устройств бортовых систем;

- построение статистических алгоритмов работы элементов и устройств бортовых систем при воздействии ЭМП;

-разработка методов анализа погрешностей дискретных алгоритмов работы элементов и устройств при воздействии ЭМП;

-разработка методов и технических средств для автономных и комплексных испытаний элементов и устройств бортовых систем на электромагнитную совместимость;

-исследование восприимчивости бортовой кабельной сети, помехоустойчивости и помехозащищенности элементов и устройств бортовых систем к воздействию электромагнитных помех;

-разработка теоретических и экспериментальных методов диагностирования отказов и сбоев элементов и устройств бортовых систем при воздействии электромагнитных помех;

Проектирование с учетом ЭМС, обеспечение ЭМС [43], заключается в разработке алгоритмов работы, электрических схем, конструкций и т.п. обеспечивающих помехоустойчивость элементов и устройств бортовых систем при воздействии электромагнитных помех, а также в применении технических средств повышения их помехозащищенности.

Определению источников электромагнитных помех, исследованию характеристик и параметров как самих источников так и создаваемых ими помех посвящено значительное количество публикаций [6-9], [12-23],[26], [39-44], [94].

Исторически, проблема ЭМС возникла и исследовалась как проблема сохранения приемлемой работоспособности приемо-передающих радиоустройств атмосферных летательных аппаратов в условиях воздействия радиопомех [39]. Многие внешние источники и создаваемые ими электромагнитные помехи достаточно подробно исследованы, например [39-43],[122-124].

Внутренние источники и параметры создаваемых ими электромагнитных помех во многом зависят от особенностей бортовых систем, их электрических цепей и конструктивных особенностей летательных аппаратов. Определение внутренних источников и параметров внутренних электромагнитных помех должно проводиться для каждого аппарата в отдельности.

Определение путей проникновения и распространения электромагнитных помех в конструкции летательного аппарата определяется экспериментальным путем при испытаниях на конструкционно-технологическом макете, но может быть достигнуто на более раннем этапе путем предварительного построения топологических моделей. В литературе посвященной этой проблеме, как правило, рассматриваются частные случаи распространения электромагнитных помех в электрических цепях и конструкции электронной аппаратуры [40],[118], [120]. Теоретическое исследование путей распространения электромагнитных помех с помощью построения топологических моделей, позволяет получить количественные результаты, характеризующие наиболее "опасные" пути распространения помех и более эффективно решать проблему ЭМС на этапах схемотехнического и конструкторского проектирования [6].

Построение статистических моделей дискретных алгоритмов работы элементов и устройств при воздействии электромагнитных помех является составной частью решения задачи ЭМС. Адекватные статистические модели могут быть использованы на начальных этапах проектирования элементов и устройств при проверке помехоустойчивости разработанных алгоритмов. Помимо этого они могут быть использованы при уточнении параметров , например , интервала дискретности, алгоритмов работы.

Для исследования электромагнитной восприимчивости и электромагнитной совместимости, в рамках решения задачи анализа, возникает необходимость в разработке методов и технических средств проведения исследований и испытаний. Испытательные технические средства состоят из имитаторов и измерителей преобразователей параметров электромагнитной обстановки. Параметры электромагнитной обстановки и условия проведения испытаний регламентируются международными и национальными государственными и отраслевыми стандартами, например [101].

Существующие стандарты не охватывают все разнообразие электромагнитных помех от существующих и вновь появляющихся источников. В связи с этим необходимо разрабатывать и использовать при испытаниях и исследованиях универсальные имитаторы, позволяющие создавать практически все виды помех, с широким интервалом перестраиваемых параметров и позволяющие реализовывать нестандартные методы исследований и испытаний для различных типов бортовых систем летательных аппаратов.

При проведении испытаний важно не только установить факт работоспособности элементов и устройств бортовых систем, но и диагностировать причины отказа или выхода из строя. До настоящего времени практически не разработаны теоретические и экспериментальные методы диагностирования причин отказов (сбоев, нарушения работоспособности), возникающих вследствие воздействия электромагнитных помех. Установление причин отказов требует значительных временных и экономических затрат [27]. Поэтому в настоящее время, в связи с усложнением испытываемых бортовых систем возрастает актуальность разработки методов диагностирования бортовых систем в условиях адекватной электромагнитной обстановки.

Традиционным, но ошибочным, является решение проблемы ЭМС на заключительном этапе проектирования [43]. Для достижения эффективного технического решения необходимо решать проблему ЭМС, начиная с этапа разработки алгоритмов работы или синтеза передаточных функций т. к. известные схемотехнические и конструкционные методы применяемые на заключительных этапах не всегда оказываются эффективными, что приводит к необходимости возврата к начальным этапам проектирования и следовательно к дополнительным временным и экономическим затратам. Разработка алгоритмов работы с учетом проблемы ЭМС, т. е. алгоритмов устойчивых к воздействию электромагнитных помех, позволяет эффективнее решить задачу обеспечения помехоустойчивости проектируемого бортового устройства т.к. может уменьшить предполагаемые затраты на решение этой же задачи на схемотехническом и конструкционном этапах.

Цель работы заключается в разработке теоретических и экспериментальных методов и технических средств для исследований и испытаний электромагнитной совместимости элементов и устройств бортовых систем при воздействии электростатических разрядов, практическое применение которых позволит повышать помехоустойчивость и помехозащищенность космических аппаратов, подверженных электризации и увеличить ресурс их эксплуатации.

Решение данной научно-технической проблемы осуществляется путем решения следующих задач:

-классифицировать электромагнитные помехи-факторы ЭСР на борту летательного аппарата с целью выявления наиболее агрессивных помех, которые необходимо имитировать при проведении испытаний;

-сформулировать условие для определения границы ближней и дальней зон распространения импульсных пространственно-полевых ЭМП и вычисления значений их параметров в этих зонах;

-составить электрические модели электростатических разрядов на борту летательного аппарата, необходимые для разработки методических схем проведения испытаний;

-разработать метод анализа процессов проникновения и распространения электромагнитных помех в конструкции и электрических цепях летательных аппаратов, позволяющий определять наименее защищенные элементы и устройства а также оценивать значения параметров, воздействующих на них помех;

-получить аналитические выражения, позволяющие оценивать алгоритмические погрешности дискретных устройств бортовых систем, подверженных воздействию электромагнитных помех и оптимизировать интервал дискретности с целью уменьшения погрешностей;

- разработать, отвечающие сформулированным условиям адекватности, методы и технические средства для проведения испытаний элементов и устройств бортовых систем с электростатическими разрядами;

-разработать метод диагностирования сбоев и отказов элементов и устройств бортовых систем, возникающих при имитировании электростатических разрядов;

Перечисленные задачи решаются в работе в следующей последовательности: В главе 1 проводится анализ и классификация электромагнитных помех на борту летательных аппаратов. Предложен способ оценивания параметров электромагнитных помех в ближней и дальней зонах распространения. Составлены электрические модели электростатических разрядов создаваемых ими электромагнитных помех. Изложен разработанный метод построения топологических моделей, отображающих пути распространения электромагнитных помех от электростатических разрядов на борту летательного аппарата. Дано описание разработанного алгоритма поиска путей распространения электромагнитных помех в электрических цепях бортовых систем и конструкции летательных аппаратов. Получены передаточные функции дискретных устройств при условии воздействия электромагнитных помех с известными статистическими характеристиками.

В главе 2 выведены аналитические выражения алгоритмических погрешностей дискретных устройств (цифровых фильтров), синтезируемых на основе аналоговых прототипов. Решены задачи оценивания алгоритмической погрешности дискретных устройств, реализуемых в бортовых системах, с учетом воздействия электромагнитных помех. Полученные аналитические выражения алгоритмической погрешности позволяют оценивать величины погрешностей дискретных устройств бортовых систем, подверженных воздействию электромагнитных помех. Они также позволяют уточнять параметры алгоритмов работы - интервал дискретности, что дает возможность начинать решение задач электромагнитной совместимости уже на этапе проектирования алгоритмов.

В главе 3 сформулированы условия аппаратурной и методической адекватности при проведении наземных испытаний элементов и устройств бортовых систем летательных аппаратов на устойчивость и восприимчивость к воздействию электромагнитных помех от электростатических разрядов. Приведено описание разработанных генераторов-имитаторов электростатических разрядов. Определен состав стенда для проведения испытаний. Дано описание разработанного испытательного комплекса КСИРОИ-Ю93. Дано описание разработанных измерителей напряженности электростатического и электрического полей, электростатического потенциала, и датчика импульсных конструкционных токов. Приведены схемы метрологического обеспечения разработанных технических средств для проведения испытаний. Приведено описание структурной схемы разработанной имитационно-измерительной системы.

В главе 4 изложены разработанные методы проведения испытаний элементов и устройств бортовых систем: бортовой кабельной сети и бортовой аппаратуры соответственно на устойчивость и восприимчивость к электромагнитным помехам от электростатических разрядов. Приведены результаты исследования восприимчивости элементов бортовой кабельной сети космического аппарата "ЯМАЛ".

В главе 5 приведено описание, метода диагностирования сбоев и отказов бортовой электронной аппаратуры при проведении испытаний.

В приложении даны параметры разработанных технических средств и приведены их иллюстрации

В диссертационной работе, представленной на соискание ученой степени доктора технических наук автор защищает:

-способ определения границ ближней и дальней зон распространения импульсных пространственно-полевых электромагнитных помех, оценивание параметров импульсных ЭМП в зонах распространения;

-метод построения топологических моделей путей распространения пространственно-полевых и кондуктивных электромагнитных помех от электростатических разрядов, во внутреннем пространстве (лабиринте) конструкции и электрических цепях летательных аппаратов, позволяющий наглядно отображать распределение ЭМП и формализовать поиск наименее защищенных элементов и устройств бортовых систем;

-алгоритм, предназначенный для определения на основе топологических моделей наиболее "опасных" путей проникновения и распространения электромагнитных помех от электростатических разрядов к чувствительным бортовым элементам и устройствам и позволяющий оценивать величины их как частичного так и суммарного воздействия ЭМП на элементы и устройства на каждом уровне проникновения;

-построение передаточных функций дискретных устройств бортовых систем, подвергающихся воздействию пространственно-полевых электромагнитных помех с известными статистическими характеристиками, проникающих и распространяющихся в конструкции и электрических цепях бортовых систем летательного аппарата;

-аналитическое оценивание алгоритмических погрешностей дискретных устройств, подвергающихся воздействию электромагнитных помех, которые искажают входные информационные и управляющие сигналы этих устройств;

-метод уточнения интервала дискретности устройств, подвергающихся воздействию электромагнитных помех;

-разработанные технические средства, с соответствующим метрологическим обеспечением, предназначенные для проведения испытаний элементов и устройств бортовых систем - кабельной сети и бортовой аппаратуры на электромагнитную восприимчивость, помехоустойчивость и помехозащищенность к воздействию электромагнитных помех - факторов электростатических разрядов: генераторы-имитаторы электростатических разрядов; измерители- преобразователи: электростатического поля; электростатических потенциалов; датчик конструкционных импульсных токов; комплекс КСИРОИ-Ю93;

-методы испытаний электромагнитной совместимости элементов и устройств бортовых систем (испытания на электромагнитную восприимчивость, помехоустойчивость и помехозащищенность) при воздействии электростатических разрядов;

-метод поиска и диагностирования сбоев и отказов элементов и устройств бортовых систем при проведении испытаний.

При решении сформулированных задач использовались: методы теоретической электротехники; теория электромагнитного поля; теория электромагнитной совместимости технических средств; методы вычислительной математики и алгоритмы теории графов.

Научную новизну полученных результатов можно сформулировать следующим образом:

1. Сформулировано условие определения ближней (индукционной) и дальней зон распространения импульсных электромагнитных помех, получены аналитические выражения для оценивания параметров импульсных пространственно-полевых электромагнитных помех от электростатических разрядов воздействующих на элементы и устройства, в ближней и дальней зонах распространения;

2. Введено понятие топологических структур (моделей) распространения электромагнитных помех в лабиринте конструкции и электрических цепях летательных аппаратов, предложено рассматривать пути проникновения и распространения электромагнитных помех в летательном аппарате на основе таких моделей, разработаны правила построения моделей.

3. Разработан алгоритм поиска наиболее "опасных" путей распространения электромагнитных помех, позволяющий вычислять величины параметров помех в конструкции и электрических цепях летательного аппарата, отображаемых соответствующими топологическими моделями.

4. Предложено строить передаточные функции дискретных устройств, с учетом воздействия электромагнитных помех на их входные информационные и управляющие сигналы на борту летательного аппарата;

5. Получены аналитические выражения, позволяющие оценивать алгоритмические погрешности дискретных устройств, информационные или управляющие сигналы которых искажены кондуктивными или пространственно-полевыми электромагнитными помехами от электростатических разрядов. Предложено минимизировать алгоритмическую погрешность дискретных устройств, работающих в условиях воздействия электромагнитных помех путем нахождения оптимальных значений интервала дискретности.

6. Разработаны, отвечающие сформулированным условиям адекватности, технические средства и методы (методические и структурные схемы) проведения испытаний электромагнитной совместимости с электростатическими разрядами элементов и устройств бортовых систем - бортовой кабельной сети и бортовой аппаратуры летательных аппаратов

Практическая ценность полученных результатов заключается в следующем:

1. Разработанные универсальные генераторы- имитаторы могут применяться для имитации всех типов электростатических разрядов, при испытаниях бортовых систем летательных аппаратов различного назначения.

2. Разработанные специализированные измерители-преобразователи: электростатического поля; электростатического потенциала и зарядов; конструкционных импульсных токов позволяют осуществлять контроль, при проведении испытаний параметров электростатической и электромагнитной обстановки на внешних поверхностях и во внутреннем пространстве конструкции летательного аппарата;

3. Разработанные обобщенные методические - структурные схемы проведения испытаний универсальны т.е. могут использоваться для испытаний элементов и устройств бортовых систем летательных аппаратов различных типов. Комплекс средств имитации и регистрации КСИРОИ-Ю93, позволяет имитировать все типы электростатических разрядов, измерять параметры создаваемых ими пространственно-полевых и кондуктивных электромагнитных помех при выполнения условий адекватности испытаний;

4. Предложенный метод поиска сбоев и отказов при проведении испытаний позволяет сократить временной период проведения диагностирования и аппаратурные затраты предназначенные для повышение помехоустойчивости и помехозащищенности элементов и устройств бортовых систем летательных аппаратов;

5. Разработанный теоретический метод анализа путей распространения ЭМП в электрических цепях и конструкции летательных аппаратов, на основе построения топологических моделей, позволяет в процессе проектирования, на стадии предваряющей испытания, определять наиболее "опасные" пути распространения электромагнитных помех и наименее защищенные элементы и устройства бортовых систем.

Разработанные технические средства и методы проведения испытаний использовались на предприятиях ПО "ВЗЛЕТ", НПО "им.Лавочкина", РКК

Энергия", НИИТ, НИИП, КБ "МАРС", Ассоциация Нефтегазгеофизика, центры ГСЭН РФ.

Основные результаты диссертационной работы докладывались обсуждались и получили одобрение:

-на 1-ом, 2-ом , 3-ем и 4-ом-международных симпозиумах по ЭМС и ЭМЭ, 1993, 1995, 1997 и 2001гг., С.Петербург;

-на 2-ой, 3-й, 4-й , 5-й ,6-й Российской НТК " Электромагнитная совместимость технических средств и биологических объектов" 1992, 1994, 1996 и 2000 г., С.Петербург;

-на международном симпозиуме "Защита от электромагнитного загрязнения окружающей Среды", 1993г., г. С.Петербург;

-на Всесоюзном симпозиуме "ЭМС ТС" 1993 г., г.Суздаль; -на Всесоюзной НТК " ЭМС судовых технический средств", 1990 г., г. Новороссийск и других ( см. список использованных источников).

Результаты диссертационной работы отражены в 56 опубликованных работах, в числе которых 49 статей в журналах и сборниках статей, опубликованных докладов конференций, 7 научно-технических отчетов.

Заключение диссертации по теме «Элементы и устройства вычислительной техники и систем управления», Кириллов, Владимир Юрьевич

Выводы по главе 5

1. Предложен многоэтапный метод экспериментальной декомпозиции бортовых систем, позволяющий определять элементы и устройства, работоспособность которых нарушается при воздействии ЭМП - факторов ЭСР.

2. Особенностью метода является определение параметров ЭМП на предыдущем этапе с целью имитирования их с данными параметрами на последующем этапе.

3. Многоэтапность проведения испытаний на основе декомпозиции, может потребовать материальных и временных затрат, однако диагностирование причин сбоя или отказа на одном из этапов испытаний может в свою очередь, существенно сократить аппаратурные, энергетические и масса -габаритные затраты при проектировании технических защиты элементов и устройств бортовых систем от ЭМП - факторов ЭСР.

6. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе, посвященной решению научно - технической проблемы теоретического анализа и экспериментального исследования электромагнитной совместимости элементов и устройств бортовых систем с электростатическими разрядами, разработке методов и технических средств проведения их испытаний с учетом воздействия электростатических разрядов, получены следующие результаты.

1. Проведенный анализ электромагнитных помех позволил выделить электромагнитные помехи - факторы электростатических разрядов, представляющие опасность для элементов и устройств бортовых систем летательных аппаратов, составить эквивалентные электрические схемы протекания разрядных токов по конструкции летательного аппарата. Сформулированы условия, определяющие ближние и дальние зоны импульсных пространственно-полевых помех. Предложен способ вычисления параметров импульсной электромагнитной помехи, воздействующей на приемник в ближней и дальней зонах распространения.

2. Предложенный метод построения топологических моделей распространения электромагнитных помех и разработанный алгоритм поиска путей их распространения, позволяют получить теоретическое решение задачи проникновения и распространения помех в конструкции и электрических цепях бортовых систем летательных аппаратов. Такой подход к решению задачи анализа позволяет выявить наиболее опасные пути распространения электромагнитных помех и оценить их результирующее воздействие на бортовые элементы и устройства.

Воздействие электромагнитных помех учитывается путем построения передаточных функций по математическому ожиданию, что позволяет решать задачи электромагнитной совместимости на этапе проектирования алгоритмов работы устройств бортовых систем.

3. Получены аналитические выражения, позволяющие оценивать алгоритмические дискретных устройств (цифровых фильтров). Формулы анализа алгоритмической погрешности использованы для оценки погрешностей бортовых устройств при воздействии на них электромагнитных помех с известными статистическими характеристиками. Данный подход позволяет оценивать влияние электромагнитных помех на точность работы дискретных устройств бортовых систем и оптимизировать интервал дискретности.

4. При разработке технических средств и методов проведения испытаний определены условия аппаратурной и методической адекватности проведения испытаний бортовой аппаратуры и бортовой кабельной сети на устойчивость и восприимчивость к воздействию факторов электростатического разряда. Разработана обобщенная схема стенда для проведения испытаний бортовой аппаратуры на электромагнитную совместимость бортовой аппаратуры с учетом ЭСР. Разработан и изготовлен комплекс средств имитации и регистрации КСИРОИ-1093, предназначенный для проведения испытаний на устойчивость бортовой аппаратуры и бортовой кабельной сети к воздействию электростатических разрядов.

Проведен анализ и сформулированы основные принципы построения генераторов-имитаторов электростатических разрядов. Разработана серия генераторов-имитаторов: ЭМИ-50; ЭМИ-80; ГЭСР-20; ГИ-30; ГИНТ-20. Перечисленные генераторы - имитаторы изготовлены и нашли применение при проведении испытаний элементов и устройств космических аппаратов. Для оценки параметра электризации - напряженности электростатического поля и величин электростатических потенциалов разработаны измерители напряженности электростатического поля ИЭСП-5Ц, ИЭСП-7 и измеритель электростатического потенциала ИЭСП-6. Для оценки влияния силовой цепи на результаты измерений при испытаниях разработан измеритель напряженности электрического поля промышленной частоты ИНЭП-8. Определены технические характеристики и метрологические свойства измерителей.

Для измерения параметров конструкционных токов при испытаниях элементов и устройств бортовых систем космических аппаратов разработан датчик импульсных токов ДИТ-100 ТШ.

5. Разработаны методы проведения автономных испытаний и испытаний на конструктивно-технологических макетах, комплексных стендах и штатных изделиях космических аппаратов, элементов и устройств бортовых систем на восприимчивость к воздействию факторов ЭСР. Приведены результаты испытаний в соответствии с разработанными методами в лабораторных и цеховых условиях при использовании различных типов имитаторов.

6. Разработан метод диагностики на основе декомпозиции систем бортовой аппаратуры. Метод позволяет определять восприимчивые элементы и устройства бортовых систем к воздействию ЭМП и может использоваться при проектировании средств защиты и проверки их эффективности.

7. Совокупность разработанных в диссертации теоретических моделей, методов анализа дискретных алгоритмов бортовой аппаратуры с учетом воздействия ЭМП, а также разработанных методов и технических средств исследования и испытаний ЭМС БА и БКС представляет собой научное обоснование и практическое обеспечение для создания новых элементов и устройств бортовых систем летательных аппаратов устойчивых к воздействию электростатических разрядов и их факторов. Внедрение методов анализа, методов исследований и испытаний а также разработанных технических средств, вносит значительный вклад в ускорение научно-технического прогресса в данной области науки и техники, который заключается в усовершенствовании теоретической базы анализа электромагнитной совместимости элементов и устройств бортовых систем летательных аппаратов, создании методов и технических средств, позволяющих решать широкий круг задач при испытаниях космических летательных аппаратов с учетом факторов электризации.

8. Разработанные технические средства и методы проведения испытаний бортовой аппаратуры и бортовой кабельной сети нашли применение и внедревнедрены на предприятиях ракетно - космической отрасли. Разработанные методы испытаний использовались для проведения испытаний элементов стыковочных модулей космических аппаратов "МИР-ШАТЛ". Методы и технические средства использовались для испытания бортового датчика коррекции орбиты на предприятии РКК "ЭНЕРГИЯ".

Разработанные методы и технические средства использовались для проведения испытаний разработанного на РКК "ЭНЕРГИЯ" экспериментального кабеля. В ходе проведенных испытаний и исследований была доказана эффективность его экранирующих свойств. Внедрение данного кабеля в бортовые системы позволяет существенно улучшить технико-экономические показатели космических аппаратов. Разработанный комплекс КСИРОИ -1093 используется на предприятии РКК "ЭНЕРГИЯ" для испытаний бортовых систем космических аппаратов на устойчивость к воздействию электростатических разрядов.

Разработанные методы и технические средства использовались для проведения автономных цеховых испытаний, испытаний на комплексном стенде и штатном изделии космического аппарата "ЯМАЛ-100".

Список литературы диссертационного исследования доктор технических наук Кириллов, Владимир Юрьевич, 2002 год

1. Атабеков Г.И. Теоретические основы электротехники. 4-2,3.: Энергия, 1979. 529с.

2. Артамонов Г.Т. Тюрин В.Д. Анализ информационно-управляющих систем со случайным интервалом квантования сигнала по времени. М.: Энергия, 1977. 112с.

3. Баранов Л.А. Квантование по уровню и временная дискретизация в цифровых системах управления. М. :Энергатомиздат, 1990. 304с.

4. Бендат Дж. Пирсол А. Прикладной анализ случайных данных. Мир. 1989. 540с.

5. Бесекерский В.А. Пелевина Н.П. Выбор периода дискретности и вторичная оптимизация цифровых винеровских фильтров. Приборостроение. Изв. ВУЗов. Том 26. № 7, 1983. с.25-30.

6. Баум К.И. Кисталло Дж.П.Дарра Л.Х. Справочник.Воздействие ЭМИ: принципы, методы и справочные данные" Hemispere Publishing Company, 1986. 478с.

7. Акишин Л.И. Новиков Л.С. Электризация космических аппаратов. М.:3нание, 1985. 64с.

8. Boxleitner W. Electrostatic discharge and electronic equipment: a practical guide for designing to prevent ESD problems. IEEE Press, 1989.

9. Барнс Дж. Электронное конструирование и методы борьбы с помехами. М.:Мир, 1990. 238с.

10. Бесекерский В.А. Цифровые автоматические системы. М.:Наука, 1976. 575с.

11. Бейер М. Бек К Меллер В. ЦаенгльВ. Техника высоких напряжений теоретические и практические основы применения. М.:Энергоатомиздат, 1989. 560с.

12. Векслер Г.С. Недочетов В.С. Пилинский В.В. Подавление электромагнитных помех в цепях электропитания. Киев. "Техника", 1990. 167с.

13. Вудс А. Дж. Уинас Э.П. Методы расчета воздействия на электронную аппаратуру спутника импульсов электромагнитного излучения, генерируемого искровыми разрядами на деталях из диэлектрических материалов. Аэрокосмическая техника. №3, 1986. с. 146-167.

14. Графодатский О.С. Исляев Ш.Н. Взаимодействие спутников связи с окружающей средой. Томс.МГП.Раско, 1993. 209с.

15. Графодатский О.С. Электризация высокоорбитальных КА. (Разработка методов контроля и защиты) Обзор.М.:ЦНТИ "Поиск", 1991 г.сер.ХП. 110с.

16. Графодатский О.С. и др.Контроль параметров электризации высокоорбитальных КА в натуральных условиях. В кн."Электризация геостационарных спутников". Сер. Исследования по геомагнетизму аэрологии и физике Солнца М.-.Наука, 1990г. с.188-206.

17. Графодатский О.С. и др. Измерение электростатических помех на спут нике "Стационар-2", в сб.ст.: Исследование электростатического заряда КА на геостационарной орбите.-Красноярск.: НПО ПМ, 1983 г.,с.6.

18. Громов В.В. Электрический разряд в облученных материалах. М.: Энер-гоиздат, 1982. 112с.

19. Графодатский О.С. Исляев Ш.Н. Методы и средства защиты космического аппарата от электризации. Сб. трудов Сибирского института земного магнетизма ионосферы и распространения радиоволн. СО АН СССР, 1988.с.168-180.

20. Графодатский О.С. и др. Разработка методики испытаний геостационарных ИСЗ на помехоустойчивость к электростатическим разрядам.

21. В сб. статей : Исследование электрического разряда КА на геостационарной орбите. Под. редакцией Г.М. Чернавского. Красноярск.: НПО ПМ, 1983 г. Т2. вып. 2.С.276-284.

22. Гальперин Ю.И. Гладышев В.А. Козлов А.И. Электромагнитная сомес-тимость научного космического комплекса АРКАД-3. М.:Наука, 1984. 189с.

23. Гурвич И.С. Защита ЭВМ от внешних помех. М.:Энэргоатомиздат, 1984. 224с.

24. Гольденберг JI.M. Матюшкин Б.Д. Поляк М.Н. Цифровая обработка сиг-налов.-М.:Радио и связь, 1985. 160с.

25. Губкин А.Н. Новак М.М. Методика измерения электростатического поля в воздухе. Измерительная техника №6, 1973. с.63-64.

26. Дональд Р.Ж. Уайт. Электромагнитная совместимость радиоэлектронных средств и непреднамеренные помехи. Вып.З, Измерение электромагнитных помех и измерительная аппаратура. М.: Советское радио, 1979. 464с.

27. Давыдов П.С. Техническая диагностика радиоэлектронных устройств и систем. М.:Радио и связь, 1988. 256с.

28. Демидович Б.П. Марон И.А. Основы вычислительной математики М.:Наука, 1970. 664с.

29. Жигловский К.Б. Аксельрод B.C. Приборы для измерения электростатических полей. Измерительная техника, №5, 1978. с.63-65

30. Илюкович A.M. Техника электрометрии. М.'Энергия, 1976. 399с.

31. Имянитов И.М. Приборы и методы измерения электричества атмосферы. М.: ГИТЛД957. 484с.

32. Изерман Р. Цифровые системы управления. М.:Мир,1984. 541с.

33. Измеритель напряженности электростатического поля ИЭСП-5Ц. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. М.:НПЦ ЭМС, 1995.11с.

34. Измеритель электростатического потенциала ИЭСП-6. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. М.:НПЦ ЭМС, 1997. 12с.

35. Измеритель напряженности электростатического поля ИЭСП-7. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. М. НПЦ ЭМС, 1998. 12с.

36. Иоссель Ю.Я. Кочанов Э.С. Струнский М.Г. Расчет электрической емкости. М.: Энергоатомиздат. 1981. 88с.

37. Исследование влияния импульсных электромагнитных воздействий на электрические цепи бортовой электронной аппаратуры. Отчет о НИР. Руководитель В.Ю.Кириллов. № У63880, МАИ, 1989. 118 с.

38. Испытания по оценке экранирующих свойств экранов кабелей при воздействии электростатических разрядов. Отчет о НИР. Руководитель В.Ю Кириллов. НПЦ ЭМС. 1996. 76с.

39. Князев А.Д. Элементы теории и практики электромагнитной совместимости радиоэлектронных средств. М.:Радио и связь, 1983. 336с.

40. Кравченко В.И. Болотов Е.А. Летунова Н.И. Радиоэлектронные средства и мощные электромагнитные помехи. М.:Радио и связь, 1987. 256с.

41. Кравченко В.И. Грозозащита радиоэлектронных средств. М.:Радио и связь, 1991. 264с.

42. Князев А.Д. Кечиев Л.Н. Петров Б.В. Конструирование радиоэлектронной и электронно-вычислительной аппаратуры с учетом электромагнитной совместимости. М.:Радио и связь, 1989. 223с.

43. Кечиев Л.Н. Кузьмин В.И. Введение в электромагнитную совместимость электронного оборудования. М.МГИЭМ, 1996. 100с.

44. Кечиев Л.Н. Кузьмин В.И. Электростатический разряд и электронное оборудование. М.:МГИЭМ, 1996. 88с.

45. Кириллов В.Ю Агзибеков Г.О. Колосов С.П. Оптимизация технико-экономических показателей электрической сети связи в прочностном эксперименте. Проблемы автоматизации в прочностном эксперименте. ЦНТИ Волна,1981. с.3-8.

46. Кириллов В.Ю. Шашурин А.К. Автоматизированное проектирование межсоединений. Сборник "Автоматизированное проектирование узлов и устройств цифровой аппаратуры", 1982. с.37-40.

47. Кириллов В.Ю. Алгоритм поиска оптимальных трасс электрических жгутов на внутренних поверхностях конструкции самолета. Межвузовский тематический сборник №21 "Методы и алгоритмы автоматизированного проектирования в электротехнике", 1983. с. 106-108.

48. Кириллов В.Ю. Проектирование оптимальных трасс для прокладки жгутовых электрических соединений в сложных конструкциях. Труды Всесоюзного семинара "Автоматизация электрических устройств и систем", М.1986. с.84-85.

49. Кириллов В.Ю. Уточненная оценка алгоритмической погрешности дискретных фильтров. Труды МАИ. вып. №449, 1980. с.46-49.

50. Кириллов В.Ю. Оценка погрешности выходного сигнала при импульсном моделировании систем автоматического управления. "Электромеханика". №12. Известия вузов, 1981. с.65-68.

51. Кириллов В.Ю. Уточненная оценка алгоритмической погрешности цифровых фильтров. ЛИТМО "Приборостроение", Известие вузов том №4,1982. с.35-38.

52. Кириллов В.Ю. Оценка алгоритмической погрешности импульсных моделей систем автоматического управления. ЛИТМО "Приборостроение"

53. Изв. вузов.том. №4, 1984. с.35,-40.

54. Кириллов В.Ю. Оценка алгоритмической погрешности цифровых рекурсивных фильтров. "Электромеханика ". Изв. вузов. №10, 1984. с.65-68.

55. Кириллов В.Ю. Оценка дисперсии алгоритмической погрешности цифровых фильтров. ЛИТМО "Приборостроение". Изв. Вузов. №6.1987. с.3-7.

56. Кириллов В.Ю. Булеков В.П. Цифровые фильтры в теоретической электротехнике. МАИ, 1988. 31с.

57. Кириллов В.Ю. Лапшин Б.И. Ускоренная цифровая обработка случайных сигналов. ЛИТМО "Приборостроение", №10, 1988. с.3-6.

58. Кириллов В.Ю. Лапшин Б.И. Алгоритм цифровой обработки случайных сигналов в системах передачи данных. Сб. Всесоюзной конференции "Опыт разработки и внедрения фильтров и корректоров в аналоговые и цифровые системы передачи", Одесса, 1988 г. с. 10.

59. Кириллов В.Ю.Лапшин Б.И. Булеков В.П. Цифровая обработка случайных сигналов при анализе электромагнитной обстановки на борту ЛА. Сб. научных трудов "Силовые и информационные электромеханические устройства автоматики ЛА" МАИ, 1989. с.50-53.

60. Кириллов В.Ю. Оценка алгоритмической погрешности цифровых фильтров со случайным интервалом дискретизации. Приборостроение. Изв. вузов.т. № 1, 1991. с.31-35.

61. Кириллов В.Ю. Лапшин Б.И. Булеков В.П. ЗаявкаМ 4914975/24 кл. 15/36. Устройство для определения среднего и среднеквадратического отклонения случайного процесса. Положительное решение о выдаче патента от 21.12.92.

62. Кириллов В.Ю.Шемчук Е.С.Булеков В.П. Стенд ЭМВ-50 для исследования бортовой электронной аппаратуры на электромагнитную совместимость. Тезисы докладов Вссесоюзной НТК " ЭМС судовых технических средств" Новороссийск, 1990. с. 11.

63. Кириллов В.Ю. Савостьянов В.В.Зедгинидзе К.Г. Методы исследования ЭМС бортовой электронной аппаратуры с помощью стенда ЭМВ-50. Тезисы докладов Всесоюзной НТК " ЭМС судовых технических средств" Новороссийск, 1990. с.11.

64. Кириллов В.Ю. Булеков В.П. Шемчук Е.С. Генератор для имитации электромагнитных помех. Сб. докладов Всесоюзной НТК "Методы и средства борьбы с помехами в цифровой технике" Каунас, 1990. с.59-60.

65. Кириллов В.Ю. Обработка сигналов в бортовой вычислительной машине при наличии сбоев от импульсных ЭМП. Тез. докладов НТК " Цифровые методы обработки сигналов и изображений", М.:1990. с.7.

66. Кириллов В.Ю. Шемчук Е.С. Испытания электронной аппаратуры на электромагнитную восприимчивость. Тезисы докладов всесоюзной конференции. Современные проблемы информатики, вычислительной техники и автоматизации. Москва. 1991 г. с.34.

67. Кириллов В.Ю. Пекарь Э.И. Шемчук Е.С. Расчет мгновенных значений и частотного спектра магнитной индукции импульсного электромагнитного воздействия.Сб. "Влияние ЭМС на работоспособность энергопотребляющих устройств и сетей " МАИ, 1991. с.51-54.

68. Кириллов В.Ю.Синтез алгоритмов цифровой обработки бортовой электронно-вычислительной аппаратуры с учетом ЭМС. Тезисы докладов Всесоюзного симпозиума " Проблемы ЭМС ТС". Суздаль, 1991. с.29.

69. Кириллов В.Ю. Шемчук Е.С. Комплект технических средств для проведения испытаний электронной аппаратуры на электромагнитную восприимчивость. Тезисы докладов научно-технического семинара" Обеспечение ЭМС ТС". Москва, 1991. с.48-49.

70. Кириллов В.Ю. Кузин Г.А. Соколов В.Г Испытания бортовой электронной аппаратуры на устойчивость к искровым электростатическим разрядам. Сборник докладов. 2-й НТК ЭМС ТС, С. Петербург 1992. с.93-94.

71. Кириллов В.Ю. Диагностика бортовой электронной аппаратуры при испытаниях на устойчивость к ЭМП. Сборник докладов 2-й НТК ЭМС ТС,

72. С. Петербург 1992. с.22-23.

73. Кириллов В.Ю. Статистическое моделирование электромагнитных помех от электростатических разрядов на борту КА. Сборник докладов Международного симпозиума по ЭМС. С. Петербург 1993. с.609-612.

74. Кириллов В.Ю. Савостьянов В.В.Иванов A.JI. Измеритель напряженности электрического поля промышленной частоты. Сборник докладов 6-й НТК ЭМС ТС и БО (ЭМС-2000). С. Петербург, с.403-406.

75. Кириллов В.Ю. и др. Комплект приборов для измерения электростатической и электромагнитной обстановки. Сборник докладов Международного симпозиума " Защита от электромагнитного загрязнения окружающей Среды" С. Петербург, 1993. с.83-84.

76. Кириллов В.Ю. Расчет параметров импульсных электромагнитных помех (ЭМП) в ближней и дальней зонах. Сб. докладов 6-й НТК ЭМС ТС и БО (ЭМС-2000). С. Петербург, 2000. с.134-137.

77. Kirillov V.J. Savostianov V.V. The complex of technical means of space vehicle on board electronic device s with stability under influence of electrostatic comppatibiliti. 1994.pp41.

78. Кириллов В.Ю. Савостьянов B.B. Прибор для измерения электростатических полей от компьютеров. " Новое в электромагнитной совместимости ". Бюллетень научно-технической и коммерческой информации №2, 1994 г.с.22.

79. Кириллов В.Ю. Соколов В.Г. Горбенко A.B. Савостьянов В.В. Методы автономных испытаний кабелей на электромагнитную восприиимчивость к электростатическим разрядам. НТК ЭМС ТС,С.Петербург, 1994. с.9.

80. Кириллов В.Ю. Методическая и аппаратурная адекватность при проведении испытаний бортовых систем космических аппаратов на устойчивость к электростатическим разрядам. Международный симпозиум по ЭМС и ЭМЭ, С.Петербург, 1995. с. 199-201.

81. Кириллов В.Ю. Савостьянов В.В. Преподавание курса " Диагностика и средства контроля электромагнитной совместимости комплексов летательных аппаратов". Международный симпозиум по ЭМС и ЭМЭ, С.Петербург, 1995. с. 198.

82. Кириллов В.Ю. Савостьянов В.В. Измерители напряженности электростатического поля типа ИЭСП-5. 4-я Российская НТК "Электромагнитная совместимость технических средств и биологических объектов" ЭМС 96, С.Петербург, 1996. с. 19.

83. Кириллов В.Ю. Савостьянов В.В. Калибровка измерителей напряженности электростатического поля по МПР 1990:10. 4-я Российская НТК "Электромагнитная совместимость технических средств и биологических объектов" ЭМС -96, С.Петербург, 1996. с. 19.

84. Кириллов В.Ю. Корнилов А.Б. Оценка погрешности дискретных алгоритмов при воздействии электромагнитных помех на линии связи. Новое в ЭМС. Электромагнитная совместимость в локальных вычислительных сетях.-Москва.1997. с.21-22.

85. Кириллов В.Ю. Датчик импульсных конструкционных токов для испытаний бортовых систем летательных аппаратов на устойчивость к электростатическим разрядам. 5-я Российская НТК " ЭМС технических средств и биологических объектов" С. Петербург, 1998. с.71-74.

86. Кириллов В.Ю. Савостьянов В.В. Измеритель электростатического потенциала. 5-я Российская НТК " ЭМС технических средств и биологических объектов" С. Петербург, 1998. с.75-77.

87. Куксов А.Г. Электрометрический усилитель на полевых транзисторах с Р-К-переходом. ПТЭ. №3, 1987. с.132-133.

88. Мырова А.О. Чепыженко А.З. Обеспечение стойкости аппаратуры связи к ионизирующим электромагнитным излучениям. М.:Радио и связь, 1988. 295с.

89. Матвеев А.Н. Электричество и магнетизм. М.: Высшая школа.1983. 563с.

90. Майника Э. Алгоритмы оптимизации на на сетях и графах. М.Мир, 1981.323с.

91. Мошков А.Г. Грос Л.Г. Измерение параметров электростатического поля. Измерительная техника, №5, 1978. с.61-63.

92. Мадорский Л.С. Анализ дискретных систем со случайными интервалами замыкания. Приборостроение. Изв. ВУЗов. № 2, 1983. с.20-24.

93. Мадорский JI.C. Устойчивость импульсных систем со случайным периодом. Приборостроение. Изв. ВУЗов. № 1, 1986. с.38-40.

94. Макс Ж. Методы и техника обработки сигналов при физических измерениях.М.:Мир, 1984. 311с.

95. MIL STD -1541.1986 у. USA.

96. Мизера П.Ф. Итоги изучения электризации космического аппарата. Аэрокосмическая техника. Т2, №10, 1984. с.69-76.

97. Лапшин Б.И. Информационно измерительная система исследования электромагнитной обстановки на борту КА. Автореферат диссертации.1994.21с.

98. Олсон Р.К. Рекордные потенциалы зарядки, зарегистрированные во время полета спутника ATS -6. Аэрокосмическая техника.Т2. №10, 1984. 69-76.

99. Ott Г. Методы подавления шумов и помех в электрических системах. М.:Мир, 1979 г.317с.

100. Полонский М.Б. Конструирование электромагнитных экранов для РЭА. М.: Сов. радио. 1979, 216с.

101. Пурвис К.К. Гаррет Г.Б. Уитлен А.К. Стивене Н.Дж. Указания по проектированию космических аппаратов для оценки и контроля эффектов электризации. Перевод ЦНИИ МАШ, 1986.134с.

102. Панин В.В. Степанов Б.М. Измерение импульсных магнитных и электрических полей. М.:Энергоатомиздат, 1987. 120с.

103. Певницкий В.П. Полозок Ю.В. Статистические характеристики индустриальных радиопомех. М.: Радио и связь, 1988 г. 247с.

104. Пейнтон А.Дж. Волш. В. Аналоговая электроника на операционных усилителях. М.:Бином, 1994. 349с.

105. Разработка комплекса средств имитации регистрации и обработки информации для испытания бортовых систем изделий на устойчивость к электростатическим разрядам.

106. Отчет НИОКР. НПЦ ЭМС. Руководитель В.Ю.Кириллов. 1993г. 63с.

107. Разработка методов и технических средств исследования влияния импульсных электромагнитных воздействий на бортовую электронную аппаратуру. Отчет о НИР/МАИ. Руководитель В.Ю.Кириллов. 1990. 82с.

108. Разработка методов и технических средств испытаний бортовой аппаратуры на устойчивость к электростатическим разрядам. Отчет о НИР/МАИ. Руководитель В. Ю.Кириллов. 1991. 61с.

109. Установка электростатического поля УЭСП-10. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. М.:1995. 12с.

110. Установка электрического и магнитного поля УЭМП-10. Техничекое описание и инструкция по эксплуатации. М.:НПЦ ЭМС, 1998. 11с.

111. Хабигер Э.Электромагнитная совместимость. Основы ее обеспечения в технике. М.:Энергоатомиздат, 1995. 295с.

112. Ципкин Я.З.Теория линейных импульсных систем. М.:Физматгиз, 1963. 968с.

113. Шваб А.И. Электромагнитная совместимость. М.:Энергоатомиздат, 1995.467с.

114. Юркевич В.М. Кондратьев Б.Л. О методике измерения напряженности и других характеристик электрического поля. Измерительная техника. №5, 1978. с. 57-59.

115. Chatterton P.A. Houlden М.М. EMC: Electromagnetic theory to practical design. John W.& Sons, 1991.

116. Christopoulos С. Principles and techniques of electromagnetic compatibility. CRC. Press, 1995.

117. Electrostatic Disccharge: Understand, Stimulate and Fix Problems. Interferens Control Technologies, 1986 .

118. Кириллов В.Ю. Определение параметров импульсных электромагнитных помех в ближней и дальней зонах распространения. Труды 4-го международного симпозиума по ЭМС и ЭМЭ. 2001.С.225-227.

119. Кириллов В.Ю. Метрологические особенности поверки измерителей напряженности электрического поля. Труды 4-го международного симпозиума по ЭМС и ЭМЭ. 2001.С.396-397.