Диссертация (Исследование помехозащищенности электрических жгутов электротехнических комплексов летательных аппаратов при воздействии мощных электромагнитных помех), страница 3

Для круглого одиночного отверстия данные выражения имеют вид [5, 6]:(2.5)(2.6)(2.7)(2.8)(2.9)(2.10)Рассмотрим, в качестве примера, проникновение через одиночное круглое отверстие диаметром 0,2 м электрического и магнитного поля грозового разряда схарактеристиками E03 МВ/м; Iм200 кА; R2 м; H015916 А/м приt = 1 мм. Диаграммы амплитудных значений напряженностей электрического имагнитного поля грозового разряда (выражения 2.9-2.10), проникающих черезодиночное круглое отверстие диаметром 0,2 м, в зависимости от угла θ и расстояния r1 (от 0,4 до 2 м) от отверстия приведены на рисунках 1.5-1.6.В случае проникновения через одиночное круглое отверстие диаметром0,2 м ЭМИ ВЯВ с характеристиками E050000 В/м; H0 = 130 А/м приt = 1 мм, диаграммы амплитудных значений напряженностей электрического имагнитного поля ЭМИ ВЯВ (выражения 2.9-2.10), проникающих через одиночноекруглое отверстие диаметром 0,2 м, в зависимости от угла θ и расстояния r1(от 0,4 до 2 м) от отверстия приведены на рисунках 1.7-1.8.17H0tE0Drr1EθEaHφ,H1E1HθEr,HrE0, H0 – соответственно напряженность электрического и магнитного поля на поверхности отверстия; t – толщина конструкции ЛА; θ – полярный угол относительно нормали к отверстию; D – диаметр отверстия; r1 – расстояние перпендикулярно отверстию; r – расстояние до точки определения составляющих напряженностей электромагнитного поля; Er, Eθ, Hr, Hθ, Hφ – соответственносоставляющие напряженности электрического и магнитного полей при их проникновении через отверстие; E1, H1 – соответственно суммарные напряженностиэлектрического и магнитного поля, перпендикулярные отверстию.Рисунок 1.4 – Проникновение МЭМП через одиночное круглое отверстие18E1, В/мr1, мРисунок 1.5 – Диаграмма амплитудных значений напряженностей электрическогополя грозового разряда при проникновении через одиночное круглое отверстиеH1, А/мr1, мРисунок 1.6 – Диаграмма амплитудных значений напряженностей магнитного поля грозового разряда при проникновении через одиночное круглое отверстие19E1, В/мr1, мРисунок 1.7 – Диаграмма амплитудных значений напряженностей электрическогополя ЭМИ ВЯВ при проникновении через одиночное круглое отверстиеH1, А/мr1, мРисунок 1.8 – Диаграмма амплитудных значений напряженностей магнитного поля поля ЭМИ ВЯВ при проникновении через одиночное круглое отверстие20По приведенным выражениям [5, 6] можно провести только расчет амплитудных значений излучаемых МЭМП, проникающих через одиночное отверстие, безучета временных и спектральных характеристик МЭМП.

Таким образом, целесообразно разработать математическую модель и методику расчета уровней излучаемых МЭМП, проникающих через группировку апертур.211.2.Воздействие МЭМП на элементы и устройства ЭТК ЛАРезультаты расчета амплитудных значений напряженностей электрического имагнитного полей грозового разряда и ЭМИ ВЯВ показывают, что через одиночное отверстие проникают значительные МЭМП, которые могут наводить на экранах и внутренних проводниках электрических жгутов ЭТК ЛА значительные кондуктивные ЭМП [33]. Кондуктивные ЭМП, распространяясь по цепям электрических жгутов, воздействуют на элементы и устройства ЭТК, что может привести кухудшению качества функционирования или отказу ЭТК ЛА.Работоспособность элементов и устройств ЭТК при воздействии МЭМП зависитотпомехозащищенностиэлектронныхкомпонентов.НаосновеГОСТ Р 50397-2011 введем определение: помехозащищенность – это способностьустройства, оборудования или системы функционировать без ухудшения качествапри воздействии на него электромагнитных помех [12, 25, 39].Уровень восприимчивости схем на основе транзисторно-транзисторной логикинаходится на уровне 800 мВ в диапазоне частот до 10 МГц, свыше 10 МГц уровень восприимчивости вырастает до 5 В.

На рисунках 1.9-1.10 и в таблице 1.2приведены уровни восприимчивости различных логических микросхем [12].Таблица 1.2 – Уровни восприимчивости полупроводниковых приборовВид логической микросхемыЗначение уровня восприимчивости, ВСреднееМинимальноеТранзисторно-транзисторная логика (ТТЛ)1,20,4Эмиттерно-связанная логика0,1-Высокопороговая логика7,552,21,5Комплементарная логика на транзисторах метал-оксидполупроводник (К-МОП)В работе Томилина М.М. [21] предложена математическая модель расчетауровней импульсных токов и напряжений на экранах и внутренних проводникахэлектрических жгутов токов при воздействии электростатических разрядов (ЭСР).22Рисунок 1.9 – Уровни восприимчивости полупроводниковых приборовРисунок 1.10 – Уровень восприимчивости транзисторов23В работе Марченко М.В.

[22] предложена математическая модель расчетауровней импульсных токов и напряжений на экранах электрических жгутов привоздействии импульсных электрического и магнитного полей, создаваемых ЭСР.В работе Со Аунга [23] предложена математическая модель расчета уровнейимпульсных токов и напряжений на экранах, рассматриваемых в виде цепей сраспределенными параметрами, и внутренних проводниках электрических жгутов, рассматриваемых в виде цепей с сосредоточенными параметрами, при воздействии магнитного поля грозового разрядов.В работе Нгуен В. Х. [24] предложена математическая модель расчета уровнейимпульсных токов и напряжений на внутренних проводниках экранированногоэлектрического жгута с несколькими экранами при воздействии импульсных кондуктивных ЭМП.Указанные выше математические модели расчета уровней импульсных и периодических токов и напряжений на экранах и внутренних проводниках экранированных электрических жгутов не охватывают случаи воздействия МЭМП в виде:― распределенных импульсных и периодических электрического и магнитного полей;― локализованных импульсных и периодических электрического и магнитного полей.Таким образом, целесообразно разработать математические модели и методикирасчета уровней импульсных и периодических токов и напряжений на экранах ивнутренних проводниках электрических жгутов для указанных выше случаев.24Выводы по главе 1:1.

Рассмотрены параметры МЭМП в виде электрического и магнитного полейгрозового разряда и ЭМИ ВЯВ, воздействующих на конструкцию ЛА и электрические жгуты ЭТК ЛА.2. Известна математическая модель для расчета амплитудных значенийМЭМП, проникающих через одиночное отверстие, без учета временной и спектральных характеристик МЭМП.

Когда как для случая периодической или импульсной МЭМП, проникающей через апертуры конструкции ЛА и корпусовприборов и устройств ЭТК ЛА (например, места соединений (стыков) элементовконструкции, радиопрозрачные обтекатели антенн, композитные элементы конструкции и др.) необходима разработка новой математической модели.3. Рассмотрены уровни восприимчивости различных логических микросхем кЭМП.4. Приведен анализ существующих математических моделей расчета уровнейимпульсных и периодических токов и напряжений на экранах и внутренних проводниках электрических жгутов, который показывает необходимость разработкиновых математических моделей воздействия на экраны и внутренние проводникиэлектрических жгутов МЭМП:― распределенных импульсных и периодических электрического и магнитного полей;― локализованных импульсных и периодических электрического и магнитного полей.25Глава 2.

Методика расчета уровней МЭМП во внутреннемпространстве конструкции ЛА2.1.КоэффициентэкранированияконструкцииЛАпривоздействииизлучаемых МЭМПДля оценки степени ослабления электромагнитных волн экраном вводятся показатели: коэффициент экранирования K и эффективность экранирования S.Коэффициент экранирования определяется как отношение напряженностиэлектрического (магнитного) поля в некоторой точке пространства после установки экрана к напряженности поля в этой же точке до установки экрана.

В практических случаях коэффициент экранирования определяется как безразмерная величина по амплитудным значениям поля. Малое значение коэффициента экранирования соответствует высокой степени экранирования, а большое – низкой. Предельные значения коэффициента экранирования соответствуют предельным идеальным ситуациям: 1 – полное отсутствие экранирования; 0 – идеальное экранирование, обеспечивающее полную защиту оборудования от внешних полей. Коэффициент экранирования сплошного однородного экрана при условии, что размеры экрана много больше расстояния между источником помех и некоторойточки пространства, для которой проводится расчет, определяется по формуле[11]:(2.1)где E1 – электрическая (или магнитная H1) составляющая поля после установкиэкрана; E0 – электрическая (или магнитная H0) составляющая поля до установкиэкрана.Эффективность экранирования определяется по формуле [11]:(2.2)Определение эффективности экранирования в децибелах имеет ряд существенных преимуществ при проведении экспериментальных исследований, обработке результатов эксперимента и выполнении проектных вычислений.26Коэффициент экранирования и эффективность экранирования связаны отношением:(2.3)Эффективность экранирования является основным показателем качества экрана, характеризующим его способность снижать уровень электромагнитной энергии, как воздействующей на рецептор, так и исходящей от излучающего источника.

Выражение (2.3) определяет потери, и поэтому значение S всегда положительно.Расчет суммарного коэффициента экранирования конструкции ЛА или корпусов приборов и устройств ЭТК ЛА (далее – конструкции ЛА), представленных ввиде экранов с группировками апертур, разделяется на расчет коэффициента экранирования сплошного однородного экрана и расчет коэффициента экранирования апертур.