Сведения о научных руководителях (Исследование помехозащищенности электрических жгутов электротехнических комплексов летательных аппаратов при воздействии мощных электромагнитных помех)

На правах рукописиКЛЫКОВ АНТОН ВЛАДИМИРОВИЧИсследование помехозащищенности электрических жгутовэлектротехнических комплексов летательных аппаратовпри воздействии мощных электромагнитных помехСпециальность 05.09.03 – «Электротехнические комплексы и системы»АВТОРЕФЕРАТдиссертации на соискание ученой степеникандидата технических наукМосква 2016Работа выполнена на кафедре «Теоретическая электротехника» федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Московскийавиационный институт (национальный исследовательский университет)»Научный руководитель:Владимир Юрьевич Кириллов - доктор технических наук,профессор, заведующий кафедрой «Теоретическая электротехника» МАИОфициальные оппоненты:Владимир Степанович Саенко – доктор технических наук,профессор,лауреатпремииПравительстваРФ,Московский институт электроники и математики федеральногогосударственногоавтономногообразовательногоучреждения высшего образования «Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»Николай Васильевич Лемешко – доктор технических наук,ведущийнаучныйсотрудник,федеральноегосударственное унитарное предприятие Ордена ТрудовогоКрасногоЗнаменинаучно-исследовательскийинститутрадиоВедущая организация:АО «Московский ордена Трудового Красного Знаменинаучно-исследовательский радиотехнический институт»Защита диссертации состоится « 29 » ноября 2016 г.

в 11 час. 00 мин. на заседаниидиссертационного совета Д 212.125.07 в Московском авиационном институте (национальном исследовательском университете) по адресу: г. Москва, Волоколамское шоссе, д. 4,главный административный корпус, зал заседаний Ученого совета.С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке федерального государственногобюджетного образовательного учреждения высшего образования «Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)» и на сайте:http://www.mai.ru/events/defence.Ваш отзыв на автореферат в количестве двух экземпляров, заверенных печатью,просьба направлять по адресу: 125993, ГСП-3, А-80, Москва, Волоколамское шоссе, д.4,Ученый совет МАИ.Автореферат разослан «___» ___________ 2016 г.Ученый секретарь диссертационного совета Д 212.125.07В.С. Степанов3ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальность темы диссертационной работыЭлектрические жгуты (провода, кабели), входящие в электротехнический комплекс(ЭТК) летательных аппаратов (ЛА), в силу их протяженности и разветвлённой структурынаиболее подвержены воздействию излучаемых мощных электромагнитных помех(МЭМП).На современном этапе авиастроения актуальность обеспечения помехозащищенностиЭТК ЛА от воздействия МЭМП, а также обеспечения надежной передачи энергии и информации по электрическим жгутам возрастает.

Этому способствуют следующие факторы:уменьшение эффективности экранирования конструкции ЛА, вследствие расширенногоприменения композитных материалов; усложнение электромагнитной обстановки, вызванное увеличением количества и мощности источников МЭМП, например, источниковэлектромагнитных полей высокой интенсивности; разработка и внедрение новых электронных и электрических систем ЭТК ЛА, выполняющих функции, необходимые для безопасного продолжения полета и посадки.Создаваемые источниками естественного и искусственного происхождения излучаемые МЭМП в виде электрических и магнитных полей, распространяясь в атмосфернойили космической среде, достигают корпуса ЛА, проникают во внутреннее пространствоего конструкции и создают кондуктивные электромагнитные помехи (ЭМП). Кондуктивные ЭМП воздействуют на электропроводные элементы конструкции ЛА, экраны электрических жгутов, на их внутренние проводники и проявляются в виде напряжений и токов в конструкции и в электрических жгутах ЭТК ЛА.

Кондуктивные ЭМП, распространяясь по цепям электрических жгутов, проникают через электрические соединители приборов и устройств на проводящие дорожки печатных плат и через выводы полупроводниковых приборов и интегральных микросхем воздействуют на их внутреннюю структуру,что в итоге может привести к ухудшению качества функционирования или отказу ЭТК ЛА.Помехозащищенность электрических жгутов ЭТК ЛА от МЭМП обеспечивается металлическими плетеными экранами (далее – экранами), которые отличаются параметрамиконструкции, такими как: материал и толщина нити, из которой изготовлен экран; количество прядей и нитей в пряди; угол плетения. В зависимости от данных параметров различные экраны имеют разные характеристики эффективности экранирования и массы, которые являются наиболее важными при выборе типа экрана проектируемых электрическихжгутов ЭТК ЛА.4Исследование помехозащищенности электрических жгутов ЭТК ЛА при воздействииМЭМП связано с расчетом кондуктивных ЭМП, распространяющихся по цепям (экранами внутренним проводникам) экранированных электрических жгутов и приводящих к возможному ухудшению качества функционирования или отказу ЭТК ЛА.

Данное исследование является актуальной и важной научно-технической задачей, решение которой позволит повысить помехозащищенность электрических жгутов ЭТК ЛА от МЭМП.Вопросам МЭМП, воздействующих на ЛА, посвящены работы В.И. Кравченко,Л.Н Кечиева, Н.В. Балюка, В.П. Булекова, В.Ю. Кириллова, Э.М. Базеляна, Ю.П. Райзера,Л.О.

Мыровой и др.Вопросам помехозащищенности электрических жгутов ЭТК ЛА с плетеными экранами посвящены работы таких авторов как: В.И. Кравченко, И.И. Гроднев, А.Ф. Дьяков,В.Ю. Кириллов, М.М. Томилин, М.В. Марченко, В.Х. Нгуен, R.D. Leach, M.B. Alexander,C.A. Clarke, W.E. Larsen, E.F. Vance, T. Kley, M. Tyni и др.Существующие математические модели проникновения МЭМП во внутреннее пространство конструкции ЛА, корпусов приборов и устройств ЭТК ЛА разработаны дляслучая периодических излучаемых МЭМП. Известные математические модели и методики расчета наведенных токов и напряжений на экранах и внутренних проводниках электрических жгутов ЭТК ЛА разработаны для случаев воздействия кондуктивных периодических и импульсных ЭМП на электрические жгуты с одним и несколькими экранами.

Вдиссертационной работе предложены математические модели и методики расчета: проникновения во внутреннее пространство конструкции ЛА, корпусов приборов и устройствЭТК ЛА импульсных излучаемых МЭМП; наведенных токов и напряжений на экранах ивнутренних проводниках электрических жгутов ЭТК ЛА, рассматриваемых как цепи сраспределенными параметрами, для случаев воздействия периодических и импульсныхизлучаемых МЭМП.Цель диссертационной работыЦель диссертационной работы заключается в повышении помехозащищенности электрических жгутов ЭТК ЛА при воздействии излучаемых МЭМП путем исследования результатов их воздействия в виде наведенных токов и напряжений на экранах и внутреннихпроводниках электрических жгутов, влияющих на работоспособность и качество функционирования ЭТК ЛА.Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:― разработать методику расчета уровней излучаемых МЭМП, проникающих вовнутреннее пространство конструкции ЛА, корпусов приборов и устройств ЭТК ЛА;― разработать математические модели воздействия периодических и импульсных5излучаемых МЭМП на экраны и внутренние проводники экранированных электрическихжгутов ЭТК ЛА, рассматриваемых в виде электрических цепей с распределенными параметрами;― разработать методики расчета наведенных излучаемыми МЭМП кондуктивныхЭМП на экранах и внутренних проводниках экранированных электрических жгутов ЭТКЛА с использованием методов анализа электрических цепей с распределенными параметрами;― провести сравнение экспериментальных и расчетных характеристик помехозащищенности электрических жгутов ЭТК ЛА;― провести моделирование воздействия кондуктивных ЭМП, наведенных на внутренних проводниках экранированных электрических жгутов излучаемыми МЭМП, наприборы и устройства ЭТК ЛА.Предмет и объект исследованияПредметом исследования является помехозащищенность электрических жгутов от излучаемых МЭМП, проникающих во внутреннее пространство конструкции ЛА, корпусовприборов и устройств ЭТК ЛА.

Объектом исследования является экранированный электрический жгут.Методы исследованияПри решении поставленных задач в диссертационной работе использованы методытеоретической электротехники, теории экранирования, теории функций комплексного переменного и операционное исчисление. Для решения уравнений и построения диаграммиспользован пакет программ MATLAB, для проведения имитационного компьютерногомоделирования воздействия МЭМП на ЭТК ЛА применен пакет программ OrCad 9.2.Научная новизна диссертационной работыНаучная новизна заключается в следующем:― разработаны математическая модель и методика расчета спектральных характеристик и энергий импульсных излучаемых МЭМП, проникающих во внутреннее пространство конструкции ЛА, корпусов приборов и устройств ЭТК ЛА;― разработаны математические модели и методика расчета воздействия периодических и импульсных излучаемых МЭМП на экраны электрических жгутов ЭТК ЛА, рассматриваемых в виде электрических цепей с распределенными параметрами;― разработаны математические модели и методика расчета наведенных импульснымиизлучаемыми МЭМП кондуктивных ЭМП на внутренних проводниках экранированныхэлектрических жгутов ЭТК ЛА с использованием методов анализа электрических цепей сраспределенными параметрами.6Достоверность и обоснованность полученных результатовДостоверность полученных результатов работы обуславливается корректностью исходных положений, приближений и преобразований, использованием апробированногоадекватного математического аппарата, компьютерных программ и логической обоснованностью выводов.

Полученные результаты подтверждены компьютерным моделированием и физическими экспериментами.Практическое значение диссертационной работыПрактическое значение работы заключается в следующем:― разработано программное обеспечение, которое позволяет рассчитывать проникновение импульсных МЭМП во внутреннее пространство конструкции ЛА и внутрь корпусов приборов и устройств ЭТК ЛА. Программное обеспечение использовано для расчета спектральных характеристик и энергий импульсных МЭМП, воздействующих на электрические жгуты самолета МС-21.― создан стенд, позволяющий измерять эффективность экранирования и сопротивление связи экранов электрических жгутов.