Обеспечение стойкости бортовых цифровых вычислительных машин к воздействию сверхкоротких электромагнитных импульсов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.12.04, кандидат технических наук Михайлов, Виктор Алексеевич

  • Михайлов, Виктор Алексеевич
  • кандидат технических науккандидат технических наук
  • 2009, МоскваМосква
  • Специальность ВАК РФ05.12.04
  • Количество страниц 144
Михайлов, Виктор Алексеевич. Обеспечение стойкости бортовых цифровых вычислительных машин к воздействию сверхкоротких электромагнитных импульсов: дис. кандидат технических наук: 05.12.04 - Радиотехника, в том числе системы и устройства телевидения. Москва. 2009. 144 с.

Оглавление диссертации кандидат технических наук Михайлов, Виктор Алексеевич

Перечень условных обозначений.

Введение.

Глава 1 Анализ состояния проблемы испытаний и выбор направлений исследований стойкости бортовых цифровых вычислительных машин при воздействии мощных импульсных электромагнитных полей.

1.1 Анализ состояния работ по разработке национальных и международных стандартов по импульсным электромагнитным полям.

1.1.1 Международные и национальные стандарты по мощным импульсным электромагнитным полям.

1.1.2 Сравнение параметров электромагнитного импульса ядерного взрыва и полей источников природного и техногенного происхождения.

1.2 Динамика развития БЦВМ комплекса «Аргон».

1.3 Общая характеристика БЦВМ как объектов, подверженных воздействию мощных электромагнитных полей.

1.4 Анализ современных методов оценки стойкости объектов к электромагнитным полям.

1.4.1 Расчетные методы.

1.4.2 Экспериментальные методы.

1.4.3 Расчетно - экспериментальные методы.

1.5 Анализ методов и результатов испытаний технических средств на воздействие ЭМИ различных источников.

1.6 Выбор направлений исследований и постановка задач.

Глава 2 Обоснование требований к бортовым цифровым вычислительным машинам по стойкости к электромагнитным полям и требований к методам и средствам испытаний:.

2.1 Требования к БЦВМ в условиях воздействия импульсных электромагнитных полей.

2.1.1 Требования для бортового авиационного оборудования в условиях электромагнитных воздействий.

2.1.2 Требования к параметрам внешних электромагнитных полей.

2.1.3 Требования к параметрам внутренних электромагнитных полей при воздействии на объект электромагнитного импульса высотного ядерного взрыва.

2.1.4 Требования к параметрам испытательных импульсов тока и напряжения при воздействии электромагнитного импульса высотного ядерного взрыва.

2.1.5 Требования по эффективности экранирования.

2.2 Требования к методам и средствам испытаний БЦВМ.

2.3 Требования к метрологическому обеспечению испытаний БЦВМ.

2.4 Требования к конструктивным и эксплуатационным характеристикам средств измерений и генерирования полей

Выводы по главе.

Глава 3 Численные методы оценки воздействия мощных импульсных электромагнитных полей на типовые элементы бортовых цифровых вычислительных машин

3.1 Обоснование численных методов расчета токов в проводниках в условиях воздействия сверхкоротких импульсных электромагнитных полей.

3.2 Физико-математическая модель взаимодействия электромагнитного поля с проводящими объектами.

3.3 Сравнение расчетных и экспериментальных данных воздействия сверхкоротких электромагнитных импульсов на интегральные микросхемы и кабельные линии.

3.4 Разработка расчетных методик оценки эффективности экранирования.

3.5 Рекомендации по экранированию печатных плат БЦВМ в условиях воздействия импульсных электромагнитных помех.

Выводы по главе.

Глава 4 Программа, методики и результаты экспериментальных исследований стойкости бортовых цифровых вычислительных машин к воздействию сверхкоротких электромагнитных импульсов.

4.1 Методическое обеспечение проведения экспериментальных исследований.

4.1.1 Выбор БЦВМ и средств воспроизведения сверхкоротких импульсных электромагнитных полей для проведения экспериментальных исследований стойкости.

4.1.2 Программа проведения эксперимента.

4.1.3 Методики экспериментальных исследований.

4.2 Разработка программы - методики проведения экспериментальных исследований стойкости БЦВМ к воздействию мощных сверхкоротких импульсных электромагнитных полей.

4.3 Результаты экспериментальных исследований устойчивости и стойкости БЦВМ в условиях воздействия сверхкоротких импульсных электромагнитных полей.

4.4 Разработка программы по обеспечению стойкости БЦВМ к воздействию электромагнитных полей различных источников

В ыводы по главе

Рекомендованный список диссертаций по специальности «Радиотехника, в том числе системы и устройства телевидения», 05.12.04 шифр ВАК

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Обеспечение стойкости бортовых цифровых вычислительных машин к воздействию сверхкоротких электромагнитных импульсов»

Актуальность работы; Современные бортовые цифровые вычислительные машины (БЦВМ) занимают особое место в системах управления и контроля и все в большей степени оснащаются электронными элементами, чувствительными к электромагнитным воздействиям. Повышение степени интеграции элементной базы электроники, и, как следствие, снижение электрической прочности отдельных компонентов аппаратуры приводит к снижению устойчивости БЦВМ к воздействию электромагнитных факторов различного происхождения.

Проблема оценки стойкости БЦВМ к воздействию мощных импульсных электромагнитных полей (ЭМП) представляет собой сложный* многоэтапный процесс. .

По данной проблеме в нашей стране и за рубежом можно выделить следующие направления исследований:

- методы-расчета.параметров электромагнитногоимпульса (ЭМИ);

- исследование воздействия ЭМИ на БЦВМ с учетом условий эксплуатации и конструктивных особенностей объекта применения;

- разработка методовграсчета, воздействия ЭМИ на БЦВМ и установление перечня параметров, определяющих поражающее действие ЭМИ;

- . разработка методов и средств воспроизведения врздействия ЭМИ с целью определения критических электромагнитных нагрузок на элементы БЦВМ;

- разработка методов и средств защиты.

Проблема стойкости технических средств к воздействию ЭМИ; решается благодаря усилиям научных коллективов ФРУ 12 ЦНИИ МО, ФГУП «ВНИИОФИ», ВИКА, ФГУП «МНИРТИ»., В результате исследований в-значительной степени выяснена природа формирована: физические модели и математические методы расчета параметров ЭМИ. Это позволило НИУ, техническому комитету Госстандарта РФ и международной электротехнической комиссии (МЭК) обобщить результаты исследований и сформировать требования по оценке стойкости к ЭМИ ВЯВ и сверхширокополосного ЭМИ объектов гражданского назначения. Работа в этом направлении завершилась согласованием с 18 государствами — членами МЭК, разработкой и изданием серии стандартов МЭК - 61000=

На этой основе, практически параллельно с этой работой, велась разработка механизмов взаимодействия ЭМИ с объектами, которые предполагают установление связей между внешними по отношению к БЦВМ электромагнитными полями и токами, напряжениями внутри корпуса БЦВМ. Для этого использовались теоретические и экспериментальные методы.

Были достигнуты определенные успехи в решении задач анализа стойкости различных систем, создании методов измерений и экспериментальной проверки методик расчета токов и напряжений, наведенных ЭМИ, в кабельных линиях, экранах и антеннах. Крупный вклад в эту проблему внесли ученые: Мырова Л.О., Кечиев JI.H., Соколов А.А., Сахаров К.Ю., Степанов П.В., Михеев О.В;, Туркин В.А., Чеков Г.Н., Комягин С.И., Крохалев Д.И. и цикл исследований, выполненных в ФГУ 12 ЦНИИ МО, ВИТУ, ФГУП «МНИРТИ», ФГУП «ВНИИОФИ», МИЭМ, НИИ «АРГОН», МАИ: ,

Созданию БЦВМ предшествует, как правило, значительный комплекс научно-исследовательских и экспериментальных работ,; в которых участвуют специалисты различных профессий, объединенных общими целями и задачами, обобщенными в тактико-технических заданиях на разработку конкретного комплекса. Завершенное в разработке, освоенное в серийном производстве и принятое в штатную эксплуатацию изделие, как вершина айсберга, базируется на мощном основании — научно-техническом заделе в смежных областях науки и техники.

Помимо собственно разработчиков архитектуры и структуры бортовых ЭВМ, математиков-программистов, обеспечивающих разработку общего и специального программного обеспечения, конструкторов и технологов, работающих в тесном контакте с электронщиками, важнейшую роль в создании изделий играют разработчики элементной базы, новых материалов, специалисты в области автоматизации проектирования.

Велика роль специалистов конструкторских бюро опытных и серийных заводов, обеспечивающих подготовку, аттестацию и организацию производства новых изделий, отработку конструкторской документации опытных образцов.

Среди сотрудников НИИ «АРГОН», внесших свой неоценимый вклад в создание БЦВМ, известные в стране и за рубежом специалисты в области вычислительной техники:

- главные конструкторы комплекса БЦВМ «Аргон» на разных этапах его развития доктора технических наук Крутовских С.А., Ларионов A.M., Пржиялковский В.В., кандидат технических наук Штейнберг В.И.

- главные конструкторы разработок доктора технических наук Карасик В.М., Китович В.В., Кондрашев А.Ф., Терещенко М.А., кандидаты технических наук Еремин А.Т., Левшин В.И., Монахов Г.Д., Смирнов Р.В., Соловьев А.А., Власов Ф.С., Черкесов В.Г.

- инженеры Белов В.А., Власов Ф.С., Перешивкин А.А., Погорелец Г.П., Попов С.О., Прокудаев Г.М., Румянцев В.И., Шпиев В.А.

Практически все основные разработки, выполненные в разные годы НИИ «Аргон», освещались в статьях отраслевых научно-технических сборников i радиопромышленности «Вопросы радиоэлектроники» и «Вопросы специальной радиоэлектроники», в других изданиях оборонных отраслей промышленности и Минобороны, в научно-технических отчетах и в диссертациях сотрудников института. Значительная часть научных достижений отражена в авторских свидетельствах и патентах на изобретения. Большая группа создателей бортовых ЭВМ и комплексов в разные годы отмечена высокими государственными наградами и почетными званиями СССР и России, в том числе 20 специалистов института Государственными премиями и премией Ленинского комсомола в области науки и техники.

Анализ состояния исследований за рубежом свидетельствует, что научные организации США, Франции, Германии, Индии, Китая и др. стран уделяют этому вопросу большое внимание: имеются модели взаимодействия ЭМИ с техническими средствами и методы расчета, доведенные до машинных программ (применительно к кабельным линиям, системам связи различных гражданских объектов).

Об актуальности данного направления работ свидетельствует также программа перспективных работ МЭК на 2009-2012 г.г. В направлениях дальнейших работ рассматриваются предложения и рабочие проекты, представляющие интерес для решения практических задач: методы и средства расчета воздействия ЭМИ, методы и средства измерений ЭМИ, испытания объектов на воздействие ЭМИ.

Для воспроизведения воздействия ЭМИ в нашей стране и за рубежом были разработаны и использованы прямые и косвенные методы. С использованием прямых методов воспроизводят электромагнитные поля, параметры которых соответствуют ЭМИ. Косвенные методы основаны на воспроизведении расчетных значений токов и напряжений на элементах технических средств. Таким образом, в настоящее время получены научные результаты по отдельным направлениям оценки стойкости технических средств.

В то же время, оценка стойкости сложных структурно-разветвленных систем, какими являются, в частности, БЦВМ представляют пока малоисследованную научную задачу. Систематизация и обобщение этих результатов, которые бы определили методологию оценки стойкости бортовых вычислительных машин к воздействию мощных электромагнитных полей с учетом требований международных стандартов, прогноза параметров воздействия, средств защиты до сих пор не проведено.

В работе рассмотрены современное состояние исследований по воздействию на комплекс БЦВМ сверхкоротких импульсных электромагнитных полей, международные стандарты по токам и напряжениям, существующие методы расчета, накопленные экспериментальные данные по поражающему действию ЭМИ, методам и средствам обеспечения стойкости БЦВМ.

С учетом изложенного следует, что в настоящее время электромагнитные помехи большой энергии являются новой серьезной угрозой для БЦВМ. Тем более, что за последнее десятилетие быстро возросла оснащенность различных объектов БЦВМ, а устойчивость этих вычислительных систем к электромагнитным помехам стремительно падает.

Качественное переоснащение отечественных систем управления» современной вычислительной техникой, повышение требований по стойкости радиоэлектронной аппаратуры к действию различных электромагнитных полей приводит к тому, что в современных условиях проблема воздействия электромагнитных импульсов на БЦВМ, средства связи и управления становится одной из ключевых.

Поэтому, особенно актуально, на настоящий момент, стоит вопрос о защите БЦВМ от воздействия мощных импульсных электромагнитных полей. При отсутствии защиты от ЭМИ снижается эффективность применяемых экранов, усиливается проникновение электромагнитных полей через неоднородности в корпусах и увеличиваются амплитуды наведенных токов и напряжений в бортовой кабельной сети, в проводниках, расположенных вне экранов, что приводит к ложным срабатываниям или катастрофическим отказам аппаратуры.

В связи с этим, важным этапом при решении задач, направленных на обеспечение стойкости БЦВМ к действию электромагнитных факторов, является проведение исследований с использованием математических моделей взаимодействия ЭМИ с элементами БЦВМ. Для проведения исследований воздействия ЭМИ на БЦВМ необходимо создание соответствующей системы исходных данных по параметрам ЭМИ на основе анализа стандартов и существующих экспериментальных методов оценки воздействия ЭМИ на элементы БЦВМ.

Наряду со значительными достижениями в области обеспечения стойкости БЦВМ существующие методы оценки воздействия сверхкороткого электромагнитного импульса (СК ЭМИ) не позволяют проводить достоверную оценку воздействия ЭМИ на БЦВМ. Это в значительной мере обусловлено отсутствием совершенных методов расчета воздействия ЭМИ на системы БЦВМ и экспериментальных исследований стойкости.

Следовательно, задача разработки и совершенствования методов расчета воздействия преднамеренных СК ЭМИ на БЦВМ, а также разработка и уточнение методов оценки стойкости БЦВМ к электромагнитным воздействиям, является в настоящее время особенно актуальной.

Настоящая работа посвящена решению научной задачи имеющей важное значение для укрепления обороноспособности страны, а именно, разработке научно-методических основ обеспечения стойкости БЦВМ в условиях воздействия мощных импульсных электромагнитных полей.

Актуальность поставленной задачи определяется: необходимостью создания и совершенствования БЦВМ, соответствующих современным требованиям, предъявляемым к их надежности и устойчивости в условиях воздействия ЭМП; слабой теоретической и экспериментальной изученностью воздействия наносекундных электромагнитных полей на БЦВМ и ее элементы; отсутствием рекомендаций по техническим средствам защиты оборудования БЦВМ от ЭМП.

Именно все это и определило важность и практическую значимость решаемой в диссертации научно-технической задачи - разработка методов оценки стойкости БЦВМ в условиях воздействия преднамеренных сверхкоротких импульсных электромагнитных полей (СКИ ЭМП).

Объектами исследования в работе выбраны БЦВМ, разработанные в НИИ «Аргон», которые сегодня вообще не исследованы на воздействие ЭМП наносекундного диапазона. Выбранные БЦВМ являются наиболее перспективными для использования в авиационных и космических комплексах при решении задач управления и контроля на подвижных объектах.

Основной целью диссертационной работы является обеспечение стойкости бортовых цифровых вычислительных машин в условиях воздействия преднамеренных мощных сверхкоротких электромагнитных импульсов.

Для достижения поставленной цели в работе решаются следующие задачи:

• Анализ состояния работ по разработке национальных и международных стандартов в части задания требований к техническим средствам по параметрам мощных импульсных ЭМП, методам и средствам испытаний.

• Обобщение существующих методов и средств оценки стойкости БЦВМ к воздействию ЭМП.

• Обоснование требований к БЦВМ по стойкости к электромагнитным факторам, средствам измерений и генерации ЭМП для проведения исследований воздействия полей на БЦВМ.

• Совершенствование физико-математической модели для оценки воздействия импульсных ЭМП наносекундного диапазона на кабельные линии и экраны БЦВМ.

• Разработка методического обеспечения испытаний БЦВМ с помощью излучателей сверхкоротких электромагнитных импульсов с целью оценки воздействия импульсных ЭМП на БЦВМ.

• - Проведение экспериментальных. исследований стойкости БЦВМ к воздействию сверхкоротких электромагнитных импульсов.

• Разработка программы обеспечения стойкости и рекомендаций по защите . БЦВМ. К основным научным результатам, которые получены лично автором, включенным в диссертацию и представляемых к защите, относятся:

• требования к БЦВМ в условиях электромагнитного воздействия сверхкоротких импульсных электромагнитных полей;

• результаты расчета взаимодействия внешнего импульсного электромагнитного поля с системой линейных проводников и экранами;

• методики испытаний современных БЦВМ в условиях воздействия сверхкоротких импульсных электромагнитных полей;

• результаты экспериментальных исследований воздействия мощных ЭМИ на БЦВМ с учетом их конструктивных особенностей;.

• программа и технические решения по обеспечению стойкости БЦВМ в . сложной электромагнитной обстановке.

В первой главе дана общая характеристика параметров и поражающего действия ЭМИ на БЦВМ как объектов, подверженных воздействию электромагнитных излучений. Рассматриваются возможные электромагнитных воздействия на БЦВМ, требования стандартов и методология их учета на всем жизненном цикле объекта. Подчеркивается особенность настоящего момента развития электронных средств, при которой возникли новые угрозы нападения на информационные ресурсы в виде мощных электромагнитных воздействий.

Во второй- главе обоснованы требования к БЦВМ по стойкости к деструктивным электромагнитным воздействиям. С целью проведения испытаний и измерений параметров внешних воздействующих сверхкоротких ЭМИ обоснованы требования к средствам измерений и методам испытаний.

В третьей главе обоснованы расчетные методы оценки воздействия ЭМИ на БЦВМ. Приводятся результаты теоретических исследований воздействия мощных электромагнитных импульсов на кабельные линии и экраны. Эти объекты моделируются в виде тонкопроволочных структур, для которых развиваются расчетные методики и оцениваются наведенные токи для модельной геометрии и оценивается эффективность поражающего действия электромагнитных импульсов.

В четвертой главе представлены результаты экспериментальных исследований воздействия сверхкоротких импульсных электромагнитных полей? на БЦВМ различных модификаций. Определены условия проведения экспериментальных исследований, которые выполнялись на уникальной экспериментальной базе ВШ1ИОФИ. Для экспериментов использовались наиболее совершенные на сегодняшний день отечественные генераторы, излучатели и преобразователи мощных сверхкоротких электромагнитных импульсов. !

Диссертация подготовлена на основании работ, выполненных автором с 1998 г. по настоящее время, и завершена на кафедре "Радиоэлектронные и телекоммуникационные устройства и системы" Московского государственного института электроники и математики.

Материалы, представленные в диссертации, характеризуются общей направленностью разработок. Они содержат совокупность новых научных обобщений и отвечают задачам современного развития теории и практики в области обеспечения стойкости БЦВМ на физическом уровне. . '

Похожие диссертационные работы по специальности «Радиотехника, в том числе системы и устройства телевидения», 05.12.04 шифр ВАК

Заключение диссертации по теме «Радиотехника, в том числе системы и устройства телевидения», Михайлов, Виктор Алексеевич

8. Результаты работы могут быть использованы: в НИУ, занимающимися проектированием и испытанием БЦВМ на действие электромагнитных импульсов; для получения типовых параметров воздействия сверхкоротких электромагнитных полей на телекоммуникации офисов, интеллектуальных зданий; при разработке методик нагружения при испытании оборудования и систем и обосновании требований на средства защиты; для использования при разработке рабочих проектов международных стандартов по методам расчета воздействия электромагнитных импульсов на технические средства.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основным результатом, определяющим научную и практическую значимость, выполненных в работе исследований, является разработка научно - методических основ оценки стойкости БЦВМ при внешних мощных электромагнитных воздействиях, включающих в себя:

- обоснование требований к БЦВМ в условиях воздействия преднамеренных сверхкоротких импульсных электромагнитных полей;

- расчеты взаимодействия мощных импульсных электромагнитных полей с экранами и системой проводников БЦВМ; результаты экспериментальных исследований воздействия электромагнитных полей наносекундного диапазона на БЦВМ, бортовую кабельную сеть и экраны с неоднородностями;

- разработку программы обеспечения стойкости БЦВМ к импульсным электромагнитным полям.

В процессе решения задач, поставленных в диссертационной работе, получены следующие наиболее значимые научные и практические результаты:

1. Проведен анализ состояния проблемы и направлений исследований стойкости БЦВМ при воздействии мощных импульсных ЭМП:

- выполнен анализ состояния работ по разработке национальных и международных стандартов в части задания требований к техническим средствам по параметрам мощных импульсных электромагнитных полей, методам и средствам испытаний;

- установлено, что основным каналом проникновения в современные БЦВМ мощных импульсных наводок являются кабельные линии и неоднородности в экранах; рассмотрены современные расчетные, расчетно-экспериментальные и экспериментальные методы оценки стойкости БЦВМ к различным видам электромагнитных полей.

2. Обоснованы требования по параметрам электромагнитных полей, к методам и средствам испытаний БЦВМ на стойкость к воздействию преднамеренных СК ЭМИ:

- требования к БЦВМ обоснованы с учетом основных положений современных национальных нормативно-технических документов по СК ЭМИ и стандартов МЭК;

- на основе обоснованных требований к метрологическим и конструктивным характеристикам средств измерений и требований к методам и средствам экспериментальных исследований стойкости БЦВМ определен тип излучателей -полупроводниковые излучатели, разработанные во ВНИИОФИ.

3. Проведены теоретические исследования и предложены современные численные методы оценки воздействия мощных электромагнитных импульсов на кабельные линии и экраны БЦВМ:

- проведен анализ характеристик БЦВМ и установлено, что источниками значительных помех и причиной возникновения различных электромагнитных эффектов в БЦВМ являются токи в кабельных линиях и поля, проникающие через неоднородности в экране. При этом установлено, что стойкость БЦВМ существенно зависит от спектрально-временных параметров воздействующего СК ЭМИ, амплитуды напряженности, частоты повторения импульсов, времени воздействия и поляризации поля;

- установлено, что оценка стойкости БЦВМ к ЭМИ тесно связаны с выявлением путей проникновения электромагнитных полей, основными из которых являются: линии передачи информации, линии электропитания, органы управления и индикации;

- предложен подход к прогнозированию стойкости БЦВМ, основанный на использовании метода испытаний на повышенных уровнях воздействия СК ЭМИ;

- показана низкая эффективность экранов кабельных линий, что делает этот механизм воздействия опасным для элементов, устанавливаемых на входах БЦВМ.

4. Разработано научно-методическое обеспечение экспериментальных исследований воздействия мощных сверхкоротких ЭМИ на БЦВМ:

- обоснован выбор БЦВМ для экспериментальных исследований с учетом перспектив их применения в системах контроля и управления космических аппаратов, авиационных и мобильных объектов. Результаты испытаний этого вида воздействия на БЦВМ практически отсутствуют;

- разработаны программы и методики экспериментальных исследований и проведены испытания БЦВМ М20 и БВК EA-I02;

- проведены экспериментальные исследования воздействия сверхкоротких электромагнитных импульсов наносекундного диапазона, которые показали, что бортовая кабельная сеть, подключаемая к БЦВМ, является основным источником помех и не удовлетворяют требованиям по эффективности экранирования;

- получены данные, на основе которых определены уровни воздействия ЭМП, при которых наступают отказы и сбои БЦВМ. Это позволяет создать базу данных по пороговым уровням стойкости БЦВМ и является основой для задания требований в ТЗ на проектирование перспективных БЦВМ;

- показано, что существующие конструктивные методы защиты требуют своего совершенства для обеспечения высокой эффективности экранирования БЦВМ в условиях действия сверхкоротких электромагнитных импульсов, при этом выявлено влияние частоты воздействия сверхкоротких электромагнитных импульсов и поляризации электромагнитного поля на устойчивость БЦВМ.

5. Разработаны программа обеспечения стойкости, предложения и рекомендации по совершенствованию средств защиты БЦВМ от воздействия сверхкоротких ЭМИ, в том числе:

- показано, что создание БЦВМ с высоким уровнем стойкости к электромагнитным полям невозможен без изменения традиционной методологии работ в области разработки, испытаний БЦВМ;

- установлено, что для современных БЦВМ, работающих в условиях воздействия ЭМИ, использование неэкранированных кабельных линий недопустимо, так как при длительном воздействии ЭМИ не обеспечивается достаточный уровень защиты входов БЦВМ;

- разработаны технические решения по обеспечению стойкости БЦВМ в условиях воздействия ЭМП и показано, что наиболее простым и эффективным способом защиты БЦВМ является экранировка всех подверженных воздействию объектов. В качестве эффективных экранов для защиты от сверхкоротких электромагнитных полей и могут быть использованы металлические сетки, сплошные металлические тонкостенные экраны;

- предложен экспериментальный метод определения стойкости путем испытаний на повышенных уровнях воздействия СК ЭМИ, позволяющий производить выбор БЦВМ с заданным показателем стойкости для установки их в бортовые системы.

Предложенные методы, программные средства и технические решения являются методической основой для научно-обоснованных мероприятий по обеспечению стойкости БЦВМ и повышению помехозащищенности, отвечающей требованиям национальных и международных стандартов МЭК.

6. Личный вклад автора. Все результаты, составляющие основное содержание диссертации, получены автором самостоятельно. В работах, выполненных в соавторстве, диссертантом внесен следующий вклад: поставлены и решены задачи выбора методов расчета воздействия, элементов БЦВМ и вида электромагнитных воздействий [82-84]; сформулированы требования к методам оценки стойкости [42,77]; разработаны программа и методика испытаний на стойкость к воздействию СК ЭМИ [45,87]; решены задачи метрологического и инструментального обеспечения исследований [76, 85]; обоснованы рекомендации по защите [86]; проведен анализ факторов и эффектов воздействия ЭМИ на системы БЦВМ - кабельные линии и экраны с неоднородностями [56,78].

7. Направления перспективных исследований.

Дальнейшие исследования целесообразно провести по следующим направлениям:

1. В области расчета токов и напряжений в технических средствах при воздействии сверхширокополосных электромагнитных импульсов:

• разработка приближенных методов расчета воздействия сверхширокополосных электромагнитных импульсов на протяженные проводники для оценки импульсных наведенных токов и напряжений в кабельных линиях;

• проведение расчетов для более сложных геометрий проводника.

2.Развитие косвенных методов испытаний.

3. Совершенствовать методы и средства защиты.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Михайлов, Виктор Алексеевич, 2009 год

1. Уильяме Т. ЭМС для разработчиков продукции. М., Издательский Дом «Технологии», 2003 - 540 с.

2. Уильяме Т., Армстронг К. ЭМС для систем и установок. М., Издательский Дом «Технологии», 2004 - 508 с.

3. Кечиев J1.H., Пожидаев Е.Д., Защита электронных средств от воздействия статического электричества — М., Издательский Дом «Технологии»,2005 — 352 с.

4. Кечиев J1.H. Проектирование печатных плат для цифровой быстродействующей аппаратуры. -М.: ООО «Группа ИДТ», 2007.

5. Комягин С.И. Основы методологии электромагнитной стойкости беспилотных летательных аппаратов. МИЭМ, М.:,2007, -150 с

6. Сахаров К.Ю. Излучатели сверхкоротких электромагнитных импульсов и методы измерений их параметров. Монография, Москва, 2006.

7. Балюк Н.В., Кечиев Л.Н., Степанов П.В. Мощный электромагнитный импульс: воздействие на электронные средства и методы защиты. М., 2008, -478 с

8. ГОСТ Р 52962 — 2007 «Автоматизированные системы в защищенном исполнении. Испытания на устойчивость к преднамеренным силовым электромагнитным воздействиям».

9. Стандарт МЭК 61000-2-11 «Electromagnetic compatibility (EMC) Part 2-11: Environment - Classification of HEMP environments», 1 ed, IEC Central Office, Geneva, Switzerland, 10-1999

10. МЭК 61000-1-3. Электромагнитная совместимость ( ЭМС). "Устойчивость к электромагнитному импульсу высотного ядерного взрыва (ЭМИ ВЯ В). Воздействие ЭМИ ВЯВ на оборудование и системы гражданского сектора, 2003.

11. МЭК 61000-2-13. Электромагнитная совместимость (ЭМС). Устойчивость к СШП-ЭМИ, 2004.

12. МЭК 61000-4—23. Электромагнитная совместимость ( ЭМС). "Устойчивость к электромагнитному импульсу высотного ядерного взрыва (ЭМИ ВЯВ). Методы испытаний средств защиты. Излученные помехи", 2000.

13. МЭК 61000-4-24. Электромагнитная совместимость ( ЭМС). "Устойчивость к электромагнитному импульсу высотного ядерного взрыва (ЭМИ ВЯВ). Методы испытаний средств защиты. Наведенные помехи", 1997.

14. МЭК 61000-4-32. Электромагнитная совместимость ( ЭМС). "Устойчивость к электромагнитному импульсу высотного ядерного взрыва (ЭМИ ВЯВ) Методы и средства измерений. Имитаторы ЭМИ , 2002.

15. МЭК 61000-5-3. Электромагнитная совместимость ( ЭМС). "Устойчивость к электромагнитному импульсу высотного ядерного взрыва (ЭМИ ВЯВ). Концепция (классы) защиты оборудования",1999.

16. МЭК 61000-5-4. Электромагнитная совместимость ( ЭМС). "Устойчивость к электромагнитному импульсу высотного ядерного взрыва (ЭМИ ВЯВ). Общие технические требования к средствам защиты. Излученные помехи",1995.

17. МЭК 61000-5-5. Электромагнитная совместимость ( ЭМС). "Устойчивость к электромагнитному импульсу высотного ядерного взрыва (ЭМИ ВЯВ). Общие технические требования к средствам защиты. Наведенные помехи", 1995.

18. МЭК 61000-5-6. Электромагнитная совместимость ( ЭМС) ."Устойчивость к электромагнитному импульсу высотного ядерного взрыва (ЭМИ ВЯВ). Смягчение уровней внешних электромагнитных воздействий.", 2002

19. МЭК 61000-5-7. Электромагнитная совместимость ( ЭМС). "Устойчивость к электромагнитному импульсу высотного ядерного взрыва (ЭМИ ВЯВ). Степени защиты от электромагнитных помех. Методы расчета защищенности." , 1997

20. Стандарт МО США MIL-STD-461E «Department of Defense Interface Standard. Requirements For The Control Of Electromagnetic Interference Characteristics Of Subsystems And Equipment», 20.08.1999

21. Стандарт МО США MIL-STD-188-125-1 «Department of Defense Interface Standard. HEMP Protection for Ground-Based C4I Facilities Performing Critical, Time-Urgent Missions, Part 1. Fixed Facilities», 17.07.1998

22. Стандарт МО США MIL-STD-188-125-2 «Department of Defense Interface Standard. HEMP Protection for Ground-Based C4I Facilities Performing Critical, Time-Urgent Missions. Part 2. Transportable Systems», 3.03.1999

23. MIL-HDBK-235. Military Handbook. Electromagnetic (Radiated) Environment Considerations for Design and Procurement of Electrical and Electronic Equipment, Subsystems and Systems. General Guidance. 1993. -20 p.

24. Стандарт МО США MIL-STD-464A «Department of Defense Interface Standard. Electromagnetic Environmental Effects for Systems», 19.12.2002

25. Балюк H.B., Болдырев В.Г., Булеков В.П., Кечиев Л.Н., Кириллов В:Ю., Литвак И.И., Постников В.А., Резников С.Б. Электромагнитная совместимость технических средств подвижных объектов. Учебное пособие. М.: МАИ, 2004 -648 с.

26. Штейнберг В.И. Принципы организации и разработки ряда совместимых бортовых вычислительных машин.//Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук в форме научного доклада, НИИАА, М.1988.

27. Терещенко М.А., Кондрашев А.Ф., Штейнберг В.И. Вехи полувекового пути НИИ «Аргон».//Журнал «Проблемы информатизации», вып. 3-4, М.1998.

28. Штейнберг В.И. Комплекс БЦВМ «Аргон» за 40 лет динамика развития.//Материалы Международной конференции SORUCOM.2006, 3-7 июля 2006 г., «Развитие вычислительной техники в России и странах бывшего СССР: история и перспективы», Петрозаводск 2006.

29. Сарафанов А.В. Разработка научных основ проектирования радиотехнических устройств на базе GALS-технологий. Докторская диссертация. МИЭМ. 2001, -371 с

30. Кириллов В.Ю. Электромагнитная совместимость элементов и устройств бортовых систем летательных аппаратов при воздействии электростатических разрядов. Докторская диссертация. МАИ.2002, 293 с

31. Крохалев Д.И. Методы расчета импульсных электромагнитных процессов, методическое пособие, МИЭМ,2007, -52 с.

32. Подосенов С.А., Потапов* А.А., Соколов А.А. Импульсная электродинамика широкополосных радиосистем и поля связанных структур. Москва, 2003.

33. Туркин В. А. Разработка излучателей сверхкоротких электромагнитных импульсов для испытаний радиотехнической аппаратуры, кандидатская-диссертация, МИЭМ ,2006, -163 с.

34. Михеев О. В. Средства измерений и методы испытаний телекоммуникационных систем в условиях воздействия электромагнитных импульсов с субнаносекундной длительностью фронта, кандидатская диссертация, МИЭМ ,2006, -148 с.

35. Ольшевский А.Н. Влияние мощных электромагнитных полей на системы видеонаблюдения. 7 международный симпозиум по ЭМС и электромагнитной экологии, ЭМС-2007, Санкт-Петербург, 2007, с.144-145.

36. Слюсар В.И. Генераторы супермощных электромагнитных импульсов в информационных войнах. Обзор. Электроника: наука, технология, бизнес, N5, 2002.

37. Квалификационные требования KT-160D и RTCA/EUROCAE D0-160D/ED-14D. Условия эксплуатации и окружающей среды для бортового авиационного оборудования. Внешние воздействующие факторы. Требования, нормы и методы испытаний. 2004г.-170с

38. Акбашев Б.Б., Михайлов В.А. Требования стандартов по параметрам мощных импульсных электромагнитных полей. Сборник научных трудов МИЭМ под ред. Кечиева Л.Н., 2008, с.7-12.

39. Стржелинский О.А.Требования зарубежных нормативно-технических документов по стойкости к воздействию высокочастотной сотавляющей ЭМИ высотного ядерного взрыва. Сборник научных трудов МИЭМ под ред. Кечиева Л.Н.,2008, с. 37-45.

40. Стржелинский О.А. Методология оценки электромагнитной стойкости авиационной техники за рубежом. Сборник научных трудов МИЭМ под ред. Кечиева Л.Н.,2008, с. 31-35.

41. Зеленин А.Н., Михайлов В.А. Метод FDTD. Сборник научных трудов МИЭМ под ред. Кечиева Л.Н., 2008, с.28-31.

42. Зеленин А.Н., Крохалев Д.И., Арчаков О.Н., Ольшевский А.Н. Состояние и направления совершенствования методов расчета воздействия СШП ЭМИ на технические средства. Сборник научных трудов МИЭМ под ред. Кечиева Л.Н.,2006, с. 22-32.

43. Вольман В.И., Пименов Ю.В. Техническая электродинамика. М., Связь, 1971.

44. Гольдыггейн Л.Д., Зернов Н.В. Электромагнитные поля и волны. М., Советское радио, 1971.

45. Зернов Н.В., Карпов В.Г. Теория радиотехнических цепей. М.-Л., Энергия, 1965.

46. Самарский А.А. Теория разностных схем. М., Наука, 1977.

47. Калиткин Н.Н. Численные методы. М., Наука, 1978.

48. Балюк Н.В., Крохалев Д.И., Фарафонов О.А. Метод расчета воздействия импульсных электромагнитных полей на проволочные структуры. Технологии ЭМС, №2 (9), 2004.

49. Крохалев Д.И., Ольшевский А.Н. Оценка воздействия сверхширокополосных импульсов электромагнитного поля на печатные платы. Сборник научных трудов МИЭМ под ред. Кечиева Л.Н.2007, с. с. 19-23.

50. Марков Г.Т., Васильев Е.Н. Математические методы прикладной электродинамики. М., Сов. Радио, 1970, 117 стр.

51. Решение уравнений Максвелла методом FDTD. http://zfdtd.narod.ru.

52. Крохалев Д.И., Михайлов В.А. Оценка воздействия сверхширокополосных импульсных электромагнитных полей на системы обработки информации. Сборник научных трудов МИЭМ под ред. Кечиева Л.Н., 2008, с. 100-105.

53. Сахаров К.Ю., Туркин В.А., Михеев О.В., Корнев А.Н., Акбашев Б.Б. Исследования СК ЭМИ на персональные компьютеры // Технологии электромагнитной совместимости №2(17). М., Издательский Дом «Технологии», 2006.

54. Акбашев Б.Б.Теоретические и экспериментальные методы оценки устойчивости терминалов к воздействию сверхширокополосных электромагнитных импульсов, кандидатская диссертация, МИЭМ ,2005, -154 с.

55. Акбашев Б.Б., Кечиев Л. Н. Мазуренко М.Н. Экранирование шкафов и стоек аппаратуры, МИЭМ, 2005.

56. Акбашев Б.Б., Захарьина О.С.,Кечиев Л. Н. Экранирование оптически прозрачных апертур. МИЭМ, 2005.

57. Кечиев Л. Н., Тумковский С. Р., Шевцов М. А., Шевчук А. А. Расчет электрофизических параметров линий связи в среде Mathematica/Учебное пособие. М.: МИЭМ, 2002. 84 с.

58. Михайлов В.А. Обеспечение ЭМС и устойчивости печатных плат БЦВМ в условиях воздействия импульсных электромагнитных помех. Технологии ЭМС, № 2(25), 2008, с. 33-40.

59. Власов Ф.С., Грошев А.С., Дьяченко A.M., Лунев Г.Г., Михайлов В.А., Осипов В.М. Радиоэлектронный блок. Патент РФ №2132598, от 20.08.98 г.,

60. Власов Ф.С., Грошев А.С., Дьяченко А.М., Корнилов Е.В., Крылов С.А., Михайлов В.А. Способ изготовления двусторонней печатной платы и двусторонняя печатная плата. Патент РФ №2138931 от 09.10.98 г.

61. Ольшевский А.Н., Разработка методического обеспечения оценки устойчивости систем видеонаблюдения при внешних мощных электромагнитных воздействиях, кандидатская диссертация, МИЭМ ,2007, -146 с.

62. Мырова Л.О.,Попов В.Д., Верхотуров В.И. Анализ стойкости систем связи к воздействию излучений. М.: "Радио и связь", 1993.-268 с.

63. Воскобович В.В., «Методы обеспечения стойкости перспективных систем радиорелейной, тропосферной и спутниковой связи к воздействию мощных импульсных электромагнитных помех», кандидатская диссертация, ФГУП, 2002.

64. Воскобович В.В., Мырова Л.О., «Некоторые вопросы создания систем связи, устойчивых к воздействию МЭМП», Технологии ЭМС №>2,2002.

65. Курочкин В.Ф., Мырова Л.О. Прогнозирование тактики применения современных СШП источников ЭМИ, определение перечня возможных угроз и методов защиты от них средств связи, автоматизации и управления. Технологии ЭМС, №4(15), 2005.

66. Тяпин М.С. Экспериментальные исследования радиотехнических средств на воздействие СШП ЭМИ и разработка рекомендаций по обеспечению их стойкости, кандидатская диссертация, МИЭМ ,2007.

67. Курочкин В.Ф.Исследование воздействия сверхширокополосных электромагнитных импульсов на кабельные коммуникации систем связи, кандидатская диссертация, МИЭМ ,2007, 217 с.

68. Михайлов В.А., Сахаров К.Ю., Туркин В.А., Михеев О.В., Симакип С. В., Ларионенко А.В. Оценка стойкости бортовых вычислительных машин в условиях воздействия сверхкоротких электромагнитных полей. Технологии ЭМС, № 4(27), 2008, с. 12-19.

69. Акбашев Б.Б., Комягин С.И., Михайлов В.А. Определение состава и видов электромагнитных воздействий на технические средства. Сборник научных трудов МИЭМ под ред. Кечиева Л.Н., 2008, с.26-28.

70. Комягин С.И., Михайлов В.А. Беспилотные летательные аппараты в условиях электромагнитного воздействия. Сборник научных трудов МИЭМ под ред. Кечиева Л.Н., 2008, с.60-64.

71. Михайлов В.А. Актуальные вопросы повышения стойкости бортовых , цифровых вычислительных машин к электромагнитным воздействиям. Сборник докладов 10 НТК по ЭМС и электромагнитной безопасности. ЭМС-2008. С.-Пб, БИТУ, 2008. - с. 358 - 360.

72. Михайлов В.А. Методическое обеспечение испытаний БЦВМ на стойкость к воздействию сверхширокополосных электромагнитных импульсов. Сборник докладов 10 НТК по ЭМС и электромагнитной безопасности. ЭМС-2008. С.-Пб, БИТУ, 2008. - с. 553 - 556.

73. Михайлов В.А., Шпиев В.А., Штейнберг В.И. Вопросы построения высоконадежных бортовых вычислительных комплексов. Технологии ЭМС, № 4(27), 2008, с. 20-33.

74. Бутин В.И., Михайлов В.А. Особенности применения метода сравнительного анализа при подтверждении стойкости РЭА к воздействию сверхвысокочастотного импульсного электромагнитного излучения. Технологии ЭМС, № 4(27), 2008, с. 43-47.

75. Михайлов В.А., Штейнберг В.И. ГОНКА БЕЗ ФИНИША. Технологии ЭМС, № 4(27), 2008, с. 3-11.

76. Власов Ф.С., Михайлов В.А., ТищенкоА.К., Поспелов В.Н. Средства измерения параметров и управления режимами в аппаратуре регулирования и контроля электроснабжения космических аппаратов. Технологии ЭМС, № 4(27), 2008, с. 24-33.

77. Бутин В.И., Михайлов В.А. Обеспечение ЭМС и оценка стойкости технических средств в условиях воздействия импульсных электромагнитных помех. Учебное пособие, МИЭМ, 2009 -100 с

78. Бутин В.И., Михайлов В.А. Технические решения по обеспечению помехоустойчивости аппаратуры к воздействию электромагнитных помех. Сборник научных трудов МИЭМ под ред. Кечиева JI.H., 2009, с.5-11.

Обратите внимание, представленные выше научные тексты размещены для ознакомления и получены посредством распознавания оригинальных текстов диссертаций (OCR). В связи с чем, в них могут содержаться ошибки, связанные с несовершенством алгоритмов распознавания. В PDF файлах диссертаций и авторефератов, которые мы доставляем, подобных ошибок нет.