航空電子設(shè)備抗nsee能力的檢測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種航空電子設(shè)備抗NSEE能力的檢測方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 單粒子效應(yīng)是指單個高能粒子作用于半導(dǎo)體器件引發(fā)的翻轉(zhuǎn)、鎖定、燒毀、柵穿等 現(xiàn)象。以往研究認(rèn)為單粒子效應(yīng)主要發(fā)生在航天領(lǐng)域，但國外近年來的研究表明在航空領(lǐng) 域中，各類飛機在3000至20000米的自然空間環(huán)境中，同樣會遭遇單粒子效應(yīng)，而該領(lǐng)域中 誘發(fā)單粒子效應(yīng)的高能粒子福射源主要為大氣中子，大氣中子福射應(yīng)力一般用注量率來表 征。
[0003] 大氣中子的穿透力強，金屬材料幾乎沒有阻擋作用，因此大氣中子會穿透機艙蒙 皮，打在航空電子設(shè)備的核心指令控制單元或關(guān)鍵數(shù)據(jù)存儲單元上，產(chǎn)生大氣中子單粒子 效應(yīng)（Neutron Single Event Effect,簡稱NSEE)，從而引發(fā)軟錯誤、硬錯誤甚至硬失效，導(dǎo) 致飛行控制系統(tǒng)、航電系統(tǒng)等出現(xiàn)黑屏、死機、復(fù)位、重啟、數(shù)據(jù)丟失、命令錯誤等故障現(xiàn)象， 有的會直接影響飛機的安全性與可靠性，有的則會誤導(dǎo)飛機駕駛員產(chǎn)生錯誤判斷與錯誤操 作，從而間接影響飛機的安全性與可靠性。
[0004] 對于大氣中子單粒子效應(yīng)（NSEE)對復(fù)雜航空電子系統(tǒng)的危害影響，當(dāng)前在國際 航空領(lǐng)域內(nèi)已經(jīng)達(dá)成共識。各國政府與用戶規(guī)范逐漸增加了大氣中子誘發(fā)航空電子設(shè)備 單粒子效應(yīng)概率的評價要求，已經(jīng)將大氣中子單粒子效應(yīng)防護設(shè)計和試驗評價要求具體納 入了工程化標(biāo)準(zhǔn)或適航要求。而我國航空界在飛行器設(shè)計過程中，從航空電子設(shè)備可靠性 及安全性角度，雖然提出了大氣中子單粒子效應(yīng)防護設(shè)計與試驗評價的要求，但是由于研 究基礎(chǔ)薄弱，目前國內(nèi)尚無相應(yīng)的NSEE試驗評價方法來支撐相應(yīng)的設(shè)計工作。因此，必須 建立一套航空電子設(shè)備抗大氣中子單粒子效應(yīng)危害能力的檢測方法，為我國航空電子設(shè)備 NSEE危害防控提供針對性的技術(shù)支持，進而提高我國航空電子設(shè)備的可靠性和安全性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有技術(shù)無法對航空電子設(shè)備NSEE危害防控提供 針對性的技術(shù)支持。
[0006] 為此目的，本發(fā)明提出了一種航空電子設(shè)備抗NSEE能力的檢測方法，該方法包 括：
[0007] 獲取航空電子設(shè)備中發(fā)生各種NSEE故障的敏感截面；
[0008] 根據(jù)航空電子設(shè)備中發(fā)生各種NSEE故障的敏感截面和任務(wù)環(huán)境下的大氣中子注 量率計算航空電子設(shè)備的各種NSEE故障率；
[0009] 對各種NSEE故障率求和得到航空電子設(shè)備總NSEE故障率，按所述航空電子設(shè)備 總NSEE故障率得到NSEE故障平均間隔時間MTBF NSEE，通過航空電子設(shè)備總NSEE故障率或 NSEE故障平均間隔時間MTBFNSEE判斷航空電子設(shè)備抗NSEE的能力。
[0010] 具體地，航空電子設(shè)備的各種NSEE故障率是按下式計算的：
[0011] X NSEE J - f NSEE^ 0 NSEE i
[0012] 其中，〇 NSEE i為航空電子設(shè)備中發(fā)生各種NSEE故障的敏感截面，f NSEE為任務(wù)環(huán)境 下的大氣中子注量率，X ?EE i為航空電子設(shè)備的各種NSEE故障率。
[0013] 進一步地，所述航空電子設(shè)備中發(fā)生各種NSEE故障的敏感截面是通過對航空電 子設(shè)備進行航空電子設(shè)備NSEE地面模擬試驗得到的。
[0014] 更進一步地，所述對航空電子設(shè)備進行航空電子設(shè)備NSEE地面模擬試驗得到所 述敏感截面，包括：
[0015] 確定航空電子設(shè)備NSEE地面模擬試驗的應(yīng)力初始條件、應(yīng)力終止條件和試驗時 間；
[0016] 根據(jù)所述應(yīng)力初始條件、所述應(yīng)力終止條件和所述試驗時間啟動航空電子設(shè)備 NSEE地面模擬試驗，記錄試驗過程中航空電子設(shè)備發(fā)生各種NSEE故障的數(shù)量和誘發(fā)航空 電子設(shè)備各種NSEE故障的累積中子注量；
[0017] 根據(jù)航空電子設(shè)備發(fā)生各種NSEE故障的數(shù)量、誘發(fā)航空電子設(shè)備各種NSEE故障 的累積中子注量、誘發(fā)航空電子設(shè)備各種NSEE故障的試驗件樣品數(shù)量、差異修正系數(shù)，計 算航空電子設(shè)備發(fā)生各種NSEE故障的敏感截面。
[0018] 具體地，所述敏感截面〇 NSEE i是按下式計算的：
[0020] 其中，Nnsee ;為航空電子設(shè)備發(fā)生各種NSEE故障的數(shù)量，F(xiàn) NSEE ;為誘發(fā)航空電子設(shè) 備各種NSEE故障的累積中子量，NsNSEE i為誘發(fā)航空電子設(shè)備各種NSEE故障的試驗件數(shù)量， ANSEE i為差異修正參數(shù)。
[0021] 優(yōu)選地，所述應(yīng)力初始條件是按下式計算的：
[0022] F0= f0Xt0
[0023] 其中，F(xiàn)。為應(yīng)力初始條件，f。為初始中子注量率，t。為調(diào)試時間。
[0024] 優(yōu)選地，所述應(yīng)力終止條件大于航空電子設(shè)備在整個壽命周期所遭受的大氣中子 福射累積注量。
[0025] 具體地，所述試驗時間是按下式計算的：
[0027] 其中，tT為試驗時間，F(xiàn) T為應(yīng)力終止條件，f。為初始中子注量率。
[0028] 優(yōu)選地，所述初始中子注量率f。是由航空電子設(shè)備NSEE地面模擬試驗啟動前的 調(diào)試過程確定的，且&使在調(diào)試過程中航空電子設(shè)備發(fā)生各種NSEE故障的數(shù)量與調(diào)試過 程中誘發(fā)航空電子設(shè)備相應(yīng)NSEE故障的累積中子量滿足線性關(guān)系。
[0029] 進一步地，所述航空電子設(shè)備中發(fā)生各種NSEE故障的敏感截面是通過預(yù)估得到 的，所述預(yù)估采用的公式為：
[0031] 其中，〇 j為航空電子設(shè)備中發(fā)生各種NSEE故障的敏感器件的敏感截面，n j為航 空電子設(shè)備中發(fā)生各種NSEE故障的敏感器件的數(shù)量，e n為航空電子設(shè)備中發(fā)生各種NSEE 故障的敏感器件的bit位資源利用率，e ]2為航空電子設(shè)備中發(fā)生各種NSEE故障的敏感器 件從器件級傳遞至航空電子設(shè)備形成的設(shè)備級的傳遞率。
[0032] 由于大氣中子單粒子效應(yīng)可引發(fā)航空電子設(shè)備產(chǎn)生多種故障，本發(fā)明首先獲取航 空電子設(shè)備中發(fā)生每一種NSEE故障的敏感截面，然后求出每一種NESS故障率，對各種NSEE 故障率求和得到航空電子設(shè)備總NSEE故障率，根據(jù)該總故障率判斷航空電子設(shè)備抗NSEE 的能力，當(dāng)然也可以利用該總故障率求出NSEE故障平均間隔時間MTBFNSEE，根據(jù)NSEE故障 平均間隔時間MTBF NSEE判斷航空電子設(shè)備抗NSEE的能力，由此為航空電子設(shè)備NSEE危害防 控提供針對性的技術(shù)支持。
【附圖說明】
[0033] 通過參考附圖會更加清楚的理解本發(fā)明的特征和優(yōu)點，附圖是示意性的而不應(yīng)理 解為對本發(fā)明進行任何限制，在附圖中：
[0034] 圖1示出了本發(fā)明航空電子設(shè)備抗NSEE能力的檢測方法的流程圖；
[0035] 圖2示出了敏感截面的預(yù)估流程圖。
【具體實施方式】
[0036] 下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例進行詳細(xì)描述。
[0037] 本發(fā)明提供一種航空電子設(shè)備抗NSEE能力的檢測方法，如圖1所示，該方法為：
[0038] 獲取航空電子設(shè)備中發(fā)生各種NSEE故障的敏感截面；
[0039] 根據(jù)航空電子設(shè)備發(fā)生各種NSEE故障的敏感截面和任務(wù)環(huán)境下的大氣中子注量 率計算航空電子設(shè)備的各種NSEE故障率；
[0040] 對各種NSEE故障率求和得到航空電子設(shè)備總NSEE故障率，按所述航空電子設(shè)備 總NSEE故障率得到NSEE故障平均間隔時間MTBF NSEE，通過航空電子設(shè)備總NSEE故障率或 NSEE故障平均間隔時間MTBFNSEE判斷航空電子設(shè)備抗NSEE的能力。
[0041] 航空電子設(shè)備由于大氣中子單粒子效應(yīng)誘發(fā)的故障稱為NSEE故障，NSEE故障一 般分為三種：
[0042] 第一類故障為硬失效，當(dāng)航空電子設(shè)備發(fā)生該故障時，即使斷電重啟不能恢復(fù)正 常功能，需要維修；
[0043] 第二類故障為硬錯誤，當(dāng)航空電子設(shè)備發(fā)生該故障時，只