GB T 34956-2017 《大气辐射影响 航空电子设备单粒子效应防护设计指南》.pdf
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1、ICS49.060V04中华人民共和国国家标准GB/T349562017/IEC62396-1:2016大气辐射影响航空电子设备单粒子效应防护设计指南AtmosphericradiationeffectsAccommodationofatmosphericradiationeffectsviasingleeventeffectswithinavionicselectronicequipment( I E C 6 2 3 9 6 - 1 : 2 0 1 6 , P r o c e s s m a n a g e m e n t f o r a v i o n i c s A t m o s p
2、h e r i cr a d i a t i o n e f f e c t s P a r t 1 : A c c o m m o d a t i o n o f a t m o s p h e r i c r a d i a t i o ne f f e c t s v i a s i n g l e e v e n t e f f e c t s w i t h i n a v i o n i c s e l e c t r o n i ce q u i p m e n t , I D T )2017-11-01发布2018-05-01实施中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中国国家标
3、准化管理委员会发布目 次前言 引言 1 范围1 2 规范性引用文件1 3 术语和定义1 4 缩略语8 5 大气辐射环境1 1 6 大气辐射效应对航空电子设备的影响1 8 7 系统设计指南2 4 8 航空电子设备S E E率的计算2 8 9 单粒子效应符合性验证3 7 附录A (资料性附录) 热中子评价3 9 附录B (资料性附录) 航空电子设备S E E率计算方法4 0 附录C (资料性附录) 国外可用的测试设备4 5 附录D (资料性附录) 大气中子注量率高度纬度变化表5 2 附录E (资料性附录) 1 8 .3 k m以上高空S E E影响分析5 4 附录F (资料性附录) 重离子S E
4、E率预计方法5 8 附录G (资料性附录) 适用于大气中子环境的S E E截面数据( 2 0 1 4 ) 6 0 附录N A (资料性附录) 国内1 4 M e V中子源试验单位示例6 8 附录N B (资料性附录) 采用非白光中子(与大气能谱不同)截面计算小特征尺寸器件的S E E率6 9 参考文献7 1 GB/T349562017/IEC62396-1:2016前 言本标准按照G B / T 1 .1 2 0 0 9给出的规则起草。本标准使用翻译法等同采用I E C 6 2 3 9 6 - 1 : 2 0 1 6 航空电子过程管理 大气辐射影响 第1部分:航空电子设备单粒子效应防护设计指南
5、 。本标准与I E C 6 2 3 9 6 - 1 : 2 0 1 6相比,主要做了以下编辑性修改: 本标准名称改为“大气辐射影响 航空电子设备单粒子效应防护设计指南” ; 增加了资料性附录N A 、 N B 。本标准由中国航空工业集团公司提出。本标准由全国航空电子过程管理标准化技术委员会( S A C / T C 4 2 7 )归口。本标准起草单位:中国航空综合技术研究所、北京圣涛平试验工程技术研究院有限责任公司、中航工业第一飞机设计研究院。本标准主要起草人:李明、陈冬梅、王群勇、薛海红、陈宇、张峰、李刚。GB/T349562017/IEC62396-1:2016引 言机组人员和乘客在飞行过
6、程中会遭受大气辐射(中子和质子) ,这种辐射同样也会影响航空电子设备,并诱发单粒子效应( S E E ) 。在过去的几年里,国内外针对机组人员和乘客遭受大气辐射影响的问题已经开展了大量研究,取得了丰硕的研究成果;针对航空电子设备大气中子辐射效应的标准化工作已经得到了航空制造业的高度重视,是正在开展的飞机机组人员和乘客大气辐射相关工作的进一步延伸。大气辐射效应是航空电子设备软、硬故障率的影响因素之一。从系统安全性角度来讲,在使用所计算的故障率时, A R P 4 7 5 4 A (硬故障率与软故障率计算通用方法)标准中描述的方法同样适用于大气辐射故障率。此外,本标准参考了J E D E C (
7、J o i n t E l e c t r o n D e v i c e E n g i n e e r i n g c o u n c i l )标准J E S D 8 9 A ,该标准是电子设备遭受地面(高度低于3 0 4 0 m )大气辐射产生软错误的参考标准。本标准确定了飞机在遭受大气电离辐射环境下对其电子产品可能诱发的潜在影响以及处置这些影响的通用方法,适应于航空电子系统的设计人员,电子设备或组件的研制生产及应用单位也可参考使用。GB/T349562017/IEC62396-1:2016大气辐射影响航空电子设备单粒子效应防护设计指南1 范围本标准主要为1 8 .3 k m以下飞行的
8、飞机中航空电子设备大气辐射效应防护设计提供指导,同时也为1 8 .3 k m以上飞行的飞机中航空电子设备大气辐射效应防护设计提供参考。本标准定义了辐射环境及其在航空电子设备中产生的辐射环境效应,提出了在航空电子系统中防控这些效应的设计要求。本标准旨在指导航空电子设备研制单位与设计师在航空电子设备单粒子效应方面形成标准的设计流程与方法。本标准提供了识别航空电子设备辐射问题所需的详细辐射环境,提供了电子器件单粒子效应率的定量计算方法。全面的系统安全性分析方法应当考虑单粒子效应率,并在器件级与系统级证明考虑单粒子效应率之后航空电子设备满足应用要求。2 规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少
9、的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。G B / T 3 4 9 5 5 2 0 1 7 大气辐射影响 航空电子设备单粒子效应试验指南( I E C 6 2 3 9 6 - 2 : 2 0 1 2 ,I D T )I E C 6 2 2 3 9 - 1 : 2 0 1 5 航空电子过程管理 第1部分:电子元器件管理计划的编制与维持( P r o c e s sm a n a g e m e n t f o t a v i o n i c s m a n a g e m e n t p l a n P a r t
10、 1 : P r e p a r a t i o n a n d m a i n t e n a n c e o f a n e l e c t r o n i c c o m -p o n e n t s m a n a g e m e n t p l a n )I E C 6 2 3 9 6 - 3 航空电子过程管理 大气辐射影响 第3部分:航空电子系统大气辐射单粒子效应防控优化系统设计 P r o c e s s m a n a g e m e n t f o r a v i o n i c s A t m o s p h e r i c r a d i a t i o n e f f
11、e c t s P a r t 3 : O p t i s -m i s i n g s y s t e m d e s i g n t o a c c o m m o d a t e t h e s i n g l e e v e n t e f f e c t s ( S E E ) o f a t m o s p h e r i c r a d i a t i o n I E C 6 2 3 9 6 - 4 : 2 0 1 3 航空电子过程管理 大气辐射影响 第4部分:高压航空电子设备及其潜在单粒子效应设计指南( P r o c e s s m a n a g e m e n t f o
12、 r a v i o n i c s A t m o s p h e r i c r a d i a t i o n e f f e c t s P a r t 4 :G u i d e l i n e s f o r d e s i g n i n g w i t h h i g h v o l t a g e a i r c r a f t e l e c t r o n i c s a n d p o t e n t i a l s i n g l e e f f e c t s )I E C 6 2 3 9 6 - 5 航空电子过程管理 大气辐射影响 第5部分:热中子注量率及其在航空电
13、子系统中的效应评估指南( P r o c e s s m a n a g e m e n t f o r a v i o n i c s A t m o s p h e r i c r a d i a t i o n e f f e c t s P a r t 5 : G u i d e -l i n e s f o r a s s e s s i n g t h e r m a l n e u t r o n f l u x e s a n d e f f e c t s i n a v i o n i c s s y s t e m s )E I A 4 8 9 9 电子器件管理计划筹备标
14、准( S t a n d a r d f o r p r e p a r i n g a n e l e c t r o n i c c o m p o n e n t s m a n -a g e m e n t p l a n )3 术语和定义下列术语和定义适用于本文件。注:本标准的使用者可以采用与其机构内部习惯用法一致的另外的术语定义。1GB/T349562017/IEC62396-1:20163.1航空推荐规程 aerospacerecommendedpractice由自动化工程师协会( S A E )发行的与航空电子相关的文件。3.2模拟电路单粒子瞬态 analoguesinglee
15、venttransient;ASET由单个粒子的电荷沉积引起的模拟器件输出端虚假信号或电压。3.3可用性 availability系统在t时刻工作的可能性,与系统在t时刻之前出现故障和被修复的次数无关。注:对于设备而言,t即为设备预期的总工作时间除以设备应该能够运行的时间(例如,设备功能时间加维修时间) 。3.4航空电子设备环境 avionicsequipmentenvironment在设备的生产周期和维修寿命内,设备性能不损耗或退化的条件下,设备必须承受的环境条件。3.5适用性 capable表示元器件能够成功用于某用途的能力。3.6已鉴定 certified经评估,其产品、过程或服务达到合
16、适的第三方标准,已获证书并登记注册。3.7表征 characterization通过对元器件进行抽样测试,确定其关键电参数值的过程,此过程能预测典型试验下所有被测元器件的性能。3.8元器件应用 componentapplication保证元器件能满足其所属设备设计要求的过程。3.9元器件制造商 componentmanufacturer负责元器件规范和生产的组织。3.10不能复现 couldnotduplicate;CND对某一设备诊断检测后的报告结果。3.11临界电荷 criticalcharge在灵敏范围内注入或沉积的能够引起单粒子效应的最小电荷。注:对于大部分设备,临界电荷单位为皮库仑(
17、 p C ) ;对于小尺寸设备,临界电荷单位为法库仑。3.12截面 cross-section质子或中子沉积电荷诱发单粒子效应的概率与敏感面积。注1:利用以下公式可计算截面:=错误数/粒子注量。注2:截面的单位是平方厘米每器件或平方厘米每比特位( c m 2 / d e v或c m 2 / b i t ) 。2GB/T349562017/IEC62396-1:20163.13纠二检三 doubleerrorcorrectiontripleerrordetection;DECTED系统或设备的一套纠检错方法,该方法检测数字字信息,确定字信息是否出错,如果出错,则根据状态加以纠正。注:该方法可以纠
18、正2位出错,能够检测并报告3位出错。3.14数字电路单粒子瞬态 digitalsingleeventtransient;DSET由单个粒子沉积电荷引起的虚假数字信号或电压,可在一个时钟周期内传到整个电路。3.15电子 electronic具有1 / 1 8 4 0原子质量单位的基本粒子,带有1 .6 0 2 1 0 - 1 9 C的负电荷。3.16电子元器件管理计划 electroniccomponentsmanagementplan;ECMP设备制造商的文件,定义了将元器件用于单个设备或成套设备的程序和规范。注:通常, E C M P涵盖了元器件控制的各个相关方面,包括系统设计、开发、生产和
19、生产后保障。3.17电子元器件 electroniccomponents非破坏或设计使用损伤情况下,无法再分的电气电子设备。注:有时也称为电子零件或零件。例如,电阻、电容、二极管、集成电路、混合电路、定制集成电路、继电器等。3.18电子设备 electronicequipment由设备制造商生产的产品,包含电子元器件。例如,最终产品、半装配件、在线可更换单元及在售可更换单元。3.19电子飞行仪表系统 electronicflightinstrumentationsystem;EFIS航空电子系统的实例,要求系统开发确保等级A类级,因为飞行员处于飞行员/系统信息交换之中。3.20专家 exper
20、t在特定领域对应用知识和技能具有论证能力的人员。3.21固件错误 firmerror在半导体领域是指器件中电路单元的一种故障。是不能通过重置来解除的故障,除非重启系统或加电温循,该故障现象才会消失。注1:此类故障会明显地表现为软故障,会在后续检测中表现为未发现故障,并且会影响现场可更换单元( L R U )的平均非计划拆卸间隔时间( M T B U R )的数值。注2:参见软错误。注3:固件错误是半导体领域使用的术语。3.22固件故障 firmfault应用于飞机功能等级的术语。是不能通过重置来解除的故障,除非重启系统或针对相关功能单元重新加电,该故障现象才会消失。注:此类故障会影响现场可更换
21、单元( L R U )的平均故障间隔时间( M T B F )的数值,并且会在后续检测中表现为未发现故障。3GB/T349562017/IEC62396-1:20163.23电传飞行控制 flybywire;FBW航空电子系统实例,要求系统开发确保等级A类级,因为飞行员不处于飞机稳定控制回路内。3.24功能性危害分析 functionalhazardanalysis;FHA依据已经定义的危害等级对所有危害进行的评估。3.25京电子伏 GeV辐射粒子能量单位(十亿电子伏) 。注:等效S I能量为1 6 0 .2皮焦耳( p J ) 。3.26戈瑞 grayGy电离辐射剂量的国际单位,单位质量(
22、k g )电离与激活的沉积能量( J ) 。注:相关单位为厘戈瑞( c G y )和拉德( r a d ) , 1 c G y等于1 r a d 。3.27硬错误 harderror即使开关电源也不可恢复的,大气辐射引起的电路单元永久或半永久性损伤。注:硬错误包括单粒子烧毁( S E B ) 、单粒子栅穿( S E G R )和单粒子锁定( S E L ) 。此类故障明显表现为硬故障,会影响现场可更换单元( L R U )的平均故障间隔时间( M T B F )的数值。3.28硬故障 hardfault应用于飞机功能等级的术语。指现场可更换单元( L R U )中器件产生的永久性失效。注:硬故
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