автореферат диссертации по радиотехнике и связи, 05.12.04, диссертация на тему:Разработка метода комплексного макромоделирования бортовых радиоэлектронных устройств с учетом теплоаэродинамических и механических факторов

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ИССЛЕДОВАНИЕ ОСОБЕННОСТЕЙ ФИЗИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ, ПРОТЕКАЮЩИХ В БОРТОВЫХ РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ УСТРОЙСТВАХ.

1.1. Проблемы, возникающие при проектировании без учета комплексного характера протекающих физических процессов в бортовых радиоэлектронных устройствах.

1.2. Обзор существующих методов и программных средств, применяемых для моделирования физических процессов в радиоэлектронных устройствах.

1.3. Постановка задач диссертационной работы

1.4. Выводы по главе 1.

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА МЕТОДА КОМПЛЕКСНОГО МАКРОМОДЕЛИРОВАНИЯ БРЭУ С УЧЕТОМ ТЕПЛОАЭРОДИНАМИЧЕСКИХ

И МЕХАНИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ. 32.

2.1. Основные понятия моделирования и макромоделирования БРЭУ.

2.2. Требования к методу комплексного макромоделирования

БРЭУ с учетом теплоаэродинамических и механических факторов.

2.3. Описание метода комплексного макромоделирования БРЭУ с учетом теплоаэродинамических и механических факторов.

2.4. Разработка алгоритма метода комплексного макромоделирования БРЭУ с учетом теплоаэродинамических и механических факторов.

2.5. Математическое обоснование перехода от исследуемой конструкции к комплексной макромодели конструкции БРЭУ.

2.6. Основные правила построения комплексных теплоаэромехани-ческих макромоделей конструкций БРЭУ.

2.7. Разработка макромоделей тепловых, аэродинамических, механических и комплексных процессов в БРЭУ. 72,

2.8. Выводы по главе 2.

ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА ПОДСИСТЕМЫ КОМПЛЕКСНОГО МАКРОМОДЕЛИРОВАНИЯ ФИЗИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В БРЭУ (ПОДСИСТЕМА "ПИЛОТ").

3.1. Требования к подсистеме комплексного макромоделирования физических процессов в БРЭУ.

3.2. Разработка структуры подсистемы "ПИЛОТ".

3.3. Входные и выходные данные подсистемы "ПИЛОТ".

3.4. Программная реализация подсистемы "ПИЛОТ".

3.5. Выводы по главе 3.

ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА МЕТОДИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ КОМПЛЕКСНОГО МАКРОМОДЕЛИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ, ТЕПЛОВЫХ, АЭРОДИНАМИЧЕСКИХ И МЕХАНИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В БРЭУ.

4.1. Разработка методики комплексного макромоделирования разнородных физических процессов в БРЭУ.

4.2. Расчетная проверка точности разработанного метода и методики комплексного макромоделирования БРЭУ.

4.3. Обеспечение надежности БП51-1 и БЦВМ 386-6.

4.4. Экспериментально-расчетное исследование и идентификация параметров механической макромодели печатного узла.

4.5. Комплексное теплоаэродинамическое макромоделирование блока цифровой обработки сигналов.

4.6. Использование информационно-логической модели процесса проектирования БРЭУ при раздельном и комплексном теплоаэромеханическом макроделировании БРЭУ.

4.7. Внедрение результатов работы.

4.8. Выводы по главе 4.

Важной задачей современного этапа научно-технического прогресса является создание ^высоконадежных новых радиоэлектронных устройств (РЭУ) в сжатые сроки с повышенными показателями качества и надежности. Это особенно актуально для ответственных радиоэлектронных систем и средств народнохозяйственного и оборонного назначения, к которым, в частности, относятся конструкции БРЭУ (бортовые радиоэлектронные устройства, различные радиоэлектронные модули в составе блоков). Это аппаратура, устанавливаемая на вертолетах, беспилотных летательных аппаратах, дозвуковых и сверхзвуковых самолетах, космических объектах, подводных лодках и др. Проектирование таких систем требует значительных затрат времени. Так, на некоторых предприятиях -разработчиках процесс проектирования БРЭУ длится от двух до семи лег. Кроме того, имеют место значительные доработки, направленные на устранение недостатков, дефектов, предпосылок к отказам.

По сути, бортовое радиоэлектронное устройство представляет собой радиоэлектронное средство (РЭС) в виде функционально законченной сборочной единицы, которая выполнена на несущей конструкции и реализует функции приема, преобразования и передачи информации или решает техническую задачу на их основе. В диссертационной работе рассматриваются различные объекты БРЭУ, которые по конструктивной сложности относятся к несущим конструкциям второго уровня (НК 2). На НК 2 строятся радиоэлектронные блоки или рамы, которые включают в себя как ячейки или кассеты (несущие конструкции первого уровня (НК1)), так и изделия электронной техники (ИЭТ) с электротехническими изделиями (ЭТИ), которые относятся к несущим конструкциям нулевого уровня (НКО). Кроме того, блоки или рамы, которые относятся к НК 2, входят в состав несущих конструкций третьего уровня (НКЗ - стойка, шкаф).

При разработке БРЭУ возникают трудности, связанные с комплексным характером протекания электрических, тепловых, аэродинамических, механических и других физических процессов. В настоящее время отладка проектов в этом направлении осуществляется в основном экспериментальным путем, что требует значительных материальных и временных затрат. Так, при определении мест установки датчиков конструкторы используют свою интуицию и опыт разработки предыдущих конструкций.

Много времени тратится на согласование необходимых для расчетов данных между различными подразделениями конструкторских отделов, а также на проведение самих расчетов.

Кроме того, для проведения комплексных испытаний различных режимов работы БРЭУ его необходимо одновременно подвергать нагреванию, обдуву воздухом и различным механическим воздействиям. Такие стенды очень дороги и сами эксперименты также являются дорогостоящими.

Устранение указанных недостатков и улучшение процесса проектирования может быть достигнуто за счет разработки и использования методов комплексного математического моделирования (макромоделирования) и соответствующих макромоделей.

Макромодель - это модель, аппроксимирующая полную с целью сокращения ее размерности. В состав комплексной макромодели входят макромодели различных процессов, протекающих в исследуемом объекте. По сравнению с полной моделью, отражающей переменные величины (токи, напряжения, мощности, температуры, ускорения вибраций и пр.) всех радиоэлементов и сеточно расположенных точек в конструкционных элементах, макромодели в топологическом изображении имеют значительно меньше узлов и ветвей. Это приводит к тому, что макромодели строятся легче и быстрее, они занимают меньше памяти в ЭВМ, быстрее решаются, требуют для своего построения меньше исходных данных.

Создание макромоделей [1] для расчета процессов различной физической природы (разнородных процессов) в БРЭУ является важным моментом именно на ранних этапах проектирования изделий, гак как это позволяет избежать большого количества доработок, направленных на устранение недостатков, дефектов, предпосылок к отказам и тем самым значительных изменений, которые вносятся не только на поздних этапах проектирования, но и в процессе серийного производства и эксплуатации изделия.

Основная цель проведения макромоделирования состоит в том, чтобы, проанализировав построенные модели разнородных процессов, протекающих в БРЭУ, обеспечить требуемые режимы (электрические, тепловые, аэродинамические, механические и др.) работы функциональных и конструктивных узлов БРЭУ. Это позволит сократить лабораторные исследования и испытания опытного образца разрабатываемого БРЭУ.

Применение электрических моделей схем, а также комплексных теплоаэромеханических макромоделей позволит получить требуемые выходные характеристики: токи и напряжения на электрорадиоэлементах (ЭРЭ), мощности тепловыделения ЭРЭ, интегральные мощности тепловыделений в фунциональных узлах и блоках; средние температуры корпусов БРЭУ, печатных узлов или блоков, воздушных объемов внутри БРЭУ; скорости воздушных потоков в каналах, а также средние ускорения вибраций перечисленных выше конструктивных частей и пр. Эти полученные характеристики являются граничными условиями для последующих этапов моделирования, на которых обеспечиваются электрические, тепловые, аэродинамические, механические и другие режимы работы ЭРЭ.

С применением комплексных макромоделей разнородных процессов в БРЭУ можно сократить время, отводимое на их макромоделирование, за счет ликвидации "ручных итераций" по передаче данных от одной макромодели к другой и применения автоматических итераций по передаче этих данных на разных этапах комплексного макромоделирования. Ожидаемое сокращение времени может составить 30 % и более. Комплексное макромоделирование разнородных процессов в БРЭУ позволит исключить ошибки при передаче данных из макромодели одного процесса в макромодель другого процесса (за счет замены "ручных" итераций автоматическими) и улучшить условия работы специалистов расчетных отделов за счет сокращения времени, отводимого на комплексное моделирование (макромоделирование). При этом совершенствуется процесс проектирования БРЭУ за счет сокращения или исключения доработок конструкций БРЭУ и их испытаний, что в конечном итоге приводит с значительному сокращению сроков проектирования разрабатываемых изделий.

Проблемам комплексного моделирования радиоэлектронных устройств в последние десятилетия посвящен ряд работ, в том числе вопросы электротеплового моделирования отражены в работах Норенкова И. П., Разевига В.Д., Чакмахсазян Е.А. и др., вопросы комплексного электротеплового моделирования в аналоговых микроэлектронных узлах - в работе Коновальчука A.C., комплексного моделирования БРЭУ - в работах Кутателадзе С.С., Трудоношина В.А., Пивоваровой Н.В., Шалумова A.C., Сарафанова A.B., Засыпкина C.B. и других авторов. Однако в этих работах недостаточно рассмотрен процесс комплексного макромоделирования бортовых радиоэлектронных устройств с учетом совместного действия теплоаэродинамических и механических факторов. Так, в работе Засыпкина C.B. разработан метод комплексного моделирования тепловых и аэродинамических процессов в РЭС для стационарного режима с автоматической однократной передачей данных из тепловой модели в аэродинамическую и автоматической однократной передачей данных из аэродинамической модели в тепловую. В работе не исследована автоматическая передача данных для комплексных теплоаэродинамических моделей для нестационарного режима работы БРЭУ. Однако конструкторам часто приходится исследовать циклически работающие БРЭУ (например, БРЭУ, устанавливаемые на самолетах и космических аппаратах), которые подвергаются большому перепаду температур в определенные промежутки времени. Также у конструкторов часто возникает задача обеспечения времени прогрева некоторых конструктивных узлов БРЭУ, определенного в ТЗ на проектируемое БРЭУ. Поэтому в диссертационной работе ставится задача разработки метода комплексного макромоделирования БРЭУ с учетом теплоаэродинамических и механических факторов для нестационарного теплового режима. В работе Шалу-мова A.C. проводится тепломеханическое моделирование БРЭУ, но не анализируются вентилируемые БРЭУ, поэтому актуальна задача разработки комплексных теплоаэромеханических макромоделей для вентилируемой аппаратуры. В работе Сарафанова A.B. разработан метод комплексного моделирования разнородных физических процессов (электрических, электромагнитных, тепловых, аэродинамических, гидравлических, механических и др.). При этом автоматическая многоитерационная передача данных между тепловой и аэродинамической моделями осуществляется при решении этих моделей только в стационарном режиме. Однако, как отмечено выше, конструкторов часто интересуют переходные (временные) тепловые процессы, протекающие в БРЭУ. Поэтому в диссертационной работе ставится задача разработки метода комплексного макромоделирования с учетом теплоаэродинамических и механических факторов для нестационарного теплового режима.

Таким образом, в работах Засыпкина C.B., Шалумова A.C., Сарафанова A.B. не рассмотрен процесс комплексного макромоделирования бортовых радиоэлектронных устройств с учетом теплоаэродинамических и механических факторов, с применением автоматической и многоитерационной передачи данных между тепловыми и аэродинамическими процессами в нестационарном тепловом режиме.

В настоящее время существует много зарубежных программных средств для анализа электрических процессов в аналоговых, цифровых и смешанных аналого-цифровых устройствах: Dr. Spice, В2 SPICE, OR-CAD, Design Lab, Serenada, Microwave Office, Micro-Cap, Electronic Workbanch и др., где температура является параметром моделей активных и некоторых пассивных электрорадиоэлементов.

В современных программах типа ANSYS, NASTRAN, ASKA, ДИАНА и др. не учитывается взаимосвязь тепловых, механических, аэродинамических режимов.

Существуют программы, учитывающие попарную связь тепловых процессов с аэродинамическими, например, FLOTHERM, SINDA, или учитывающие влияние тепловых процессов на механические (SOLVIA TEMP). Поэтому актуальна задача разработки метода комплексного макромоделирования БРЭУ одновременно трех физических процессов, а именно: тепловых, аэродинамических и механических, причем макромодели этих процессов будут связаны между собой, а в результате их совместного расчета будут получены одновременно выходные тепловые, аэродинамические и механические характеристики: средние температуры корпусов БРЭУ, печатных узлов, блоков, воздушных объемов, скорости воздушных потоков в каналах, а также средние ускорения вибраций перечисленных выше конструктивных частей и пр.

Таким образом, в результате анализа существующих методов комплексного моделирования БРЭУ и существующих программных средств возникает задача разработки метода комплексного макромоделирования БРЭУ с учетом теплоаэродинамических и механических факторов, в котором будет применена автоматическая и многоитерационная передача данных между тепловыми и аэродинамическими процессами в стационарном и нестационарном режимах, а в результате совместного расчета "связанных" тепловых, аэродинамических и механических макромоделей будут получены одновременно выходные характеристики этих макромоделей. Также возникает задача разработки новых программных средств, удовлетворяющих цели, поставленной в диссертационной работе.

Целью работы является совершенствование процесса проектирования БРЭУ (сокращение объемов доработок и испытаний опытного образца) на основе комплексного макромоделирования бортовых радиоэлектронных устройств с учетом теплоаэродинамических и механических факторов.

Для достижения поставленной в диссертационной работе цели необходимо решить следующие основные задачи:

1. Провести анализ существующих методов и программных средств, применяемых для анализа разнородных физических процессов, протекающих в БРЭУ.

2. Разработать метод комплексного макромоделирования БРЭУ с учетом теплоаэродинамических и механических факторов, основанный на "связанных" электрических моделях схемы, тепловых, аэродинамических и механических макромодёлях, которые представляют собой комплексную макромодель БРЭУ, при решении которой будет применена автоматическая и многоитерациоиная передача данных между тепловыми (в стационарном и нестационарном режимах), аэродинамическими и механическими процессами.

3. Создать подсистему комплексного макромоделирования разнородных физических процессов в БРЭУ. Подсистема должна быть учебно-проектной, так как предполагается ее использование при подготовке специалистов по комплексному макромоделированию БРЭУ в вузах и на предприятиях.

4. Разработать методику комплексного макромоделирования электрических, тепловых, аэродинамических и механических процессов в БРЭУ на основе метода комплексного макромоделирования.

5. Провести расчетные и экспериментальные исследования с целью проверки разработанных метода, макромоделей, методики, подсистемы и внедрить их в практику проектирования БРЭУ и учебный процесс вузов.

В процессе решения поставленных задач использованы принципы системного подхода, аппараты теории графов, теории чувствительности, теории матриц, теории тепломассообмена, теории вероятности и математической статистики, численные методы решения систем линейных и нелинейных уравнений, экспериментальные методы исследований.

Диссертация состоит из введения, четырех глав с выводами, заключения, списка литературы и приложений.

4.8. Выводы по главе 4

1. Разработана методика комплексного макромоделирования электрических, тепловых, аэродинамических и механических процессов в БРЭУ, включающая также и обеспечение надежности проектируемой конструкции БРЭУ, отличающаяся от известных тем, что позволяет за меньшее количество этапов (по сравнению с раздельным макромоделированием) проводить совместное макромоделирование тепловых, аэродинамических и механических процессов в стоечных и блочных конструкциях БРЭУ. Предложенная методика характеризуется также возможностью ее использования в рамках системы АСОНИКА. Также в ней выдаются рекомендации, направленные на совершенствование процесса проектирования БРЭУ (сокращение или исключение внесенных изменений или испытаний конструкции (опытного образца) БРЭУ, так как комплексное макромоделирование связанных процессов позволяет выявить не только простые, но и системные отказы.

2. Приведен пример расчета электрических, тепловых, аэродинамических и механических процессов в бортовой вычислительной машине БЦВМ 386-6. Проведена оценка надежности разработанной конструкции БЦВМ 386-6. Проведенные расчеты полностью подтверждают разработанные в диссертационной работе метод и методику комплексного макромоделирования электрических, тепловых, аэродинамических и механических процессов в БРЭУ. Этот расчет также является примером практического применения разработанных в работе программных средств в процессе автоматизированного проектирования БЦВМ 386-6. Также этот пример подтверждает цель работы.

3. Проведена идентификация параметров механической макромодели печатного узла, встроенного в макромодель блока.

4. Приведен пример комплексного теплоаэородинамического макромоделирования блока цифровой обработки сигналов, который подчеркивает цель и новизну данной работ (исключение доработок после проведения испытаний опытного образца, проведение комплексного теплоаэро-динамического расчета для нестационарного теплового и стационарного аэродинамического режимов).

5. Полученные в диссертационной работе результаты внедрены в практику проектирования предприятий и учебный процесс вузов (см. акты внедрения).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В процессе решения задач, поставленных в диссертационной работе, получены следующие основные результаты:

1. Испытания БРЭУ на комплексные тепловые и механические воздействия обходятся примерно в 3.5 раз дороже, чем испытания на чисто механические воздействия. Практика показывает, что трудоемкость работ, связанных с подготовкой и проведением испытаний на раздельные вибрационные, ударные и тепловые воздействия конструкции 3-х этажной стойки на одном из оборонных предприятий, составляет 17 чел. - дн. Трудоемкость же комплексного расчета данной стойки на ЭВМ составляет 2 чел. - дн., то есть в 8,5 раз ниже.

Таким образом, в работе выявлены проблемы, возникающие при проектировании БРЭУ без учета комплексного характера протекающих в БРЭУ физических процессов (электрических, тепловых, аэродинамических, механических).

2. В настоящее время существует много зарубежных программных средств [85] для анализа электрических процессов в аналоговых, цифровых и смешанных аналого-цифровых устройствах: Dr. Spiee, В2 SPICE, ORCAD, Design Lab, Serenada, Microwave Office, Micro-Сар, Electronic Workbanch и др., где температура является параметром моделей активных и некоторых пассивных электрорадиоэлементов. Существуют программы, основанные на методах конечных разностей и конечных элементов, учитывающие связь тепловых процессов с аэродинамическими, например, BETAsoft-System, FLOTHERM, SINDA, или учитывающие влияние тепловых процессов на механические (SOLVIA ТЕМР), но они охватывают лишь узкий круг вопросов, поставленных в диссертационной работе, и не предназначены для комплексного макромоделирования протекающих в БРЭУ физических процессов.

Таким образом, в работе выполнен анализ существующих методов и программных средств, применяемых для моделирования электрических, тепловых, аэродинамических, механических процессов в БРЭУ и обоснована необходимость разработки метода и подсистемы комплексного макромоделирования БРЭУ.

3. В соответствии с принципами системного подхода разработаны:

- метод комплексного макромоделирования БРЭУ с учетом теплоаэро-динамических и механических факторов, отличающийся от известных использованием электрических моделей схемы, "связанных" тепловых, аэродинамических и механических макромоделей, представляющих собой единую комплексную макромодель, при решении которой происходит передача данных между теплоаэродинамическими (в нестационарном тепловом режиме) и механическими процессами, что дает возможность сократить время макромоделирования разнородных процессов, получить одновременно три выходные характеристики (тепловую, аэродинамическую и механическую) и выявить наличие или отсутствие системных дефектов в исследуемых объектах, (см. рис 2.1);

- алгоритм метода комплексного макромоделирования БРЭУ, отличающийся от известных тем, что в результате его работы сокращается время на проведение макромоделирования, а также повышается точность расчетов каждого из анализируемых процессов (см. рис.2.3);

Кроме того, в рамках разработанного метода комплексного макромоделирования, при создании механической макромодели, получено экспериментально - расчетным путем значение коэффициента КР в выражении для расчета эквивалентной жесткости (выражение 2.5 а).

4. Приведено математическое обоснование перехода от конструкции БРЭУ к объединенным макромоделям тепловых, аэродинамических и механических процессов.

Приведенный в диссертационной работе пример комплексного макромоделирования блока с учетом теплоаэродинамических и механических факторов показывает, что узлы комплексной макромодели соответствуют определенным участкам конструкции блока (корпус блока в целом, печатный узел). Таким образом, переход от исследуемой конструкции к комплексной макромодели конструкции БРЭУ основан на "разделении" всего блока на элементы конструкции ("конструктивный признак", "конструктивное назначение").Кроме того, в работе приведен более сложный пример перехода от исследуемой конструкции к ее комплексной модели, (см. п. 2.5).

5. Разработаны макромодели тепловых, аэродинамических, механических и комплексных процессов в БРЭУ.

В диссертационной работе приведены тепловые, аэродинамические, механические и комплексные макромодели различных конструкций или фрагментов конструкций БРЭУ, построенные в графическом редакторе ЗЬешешакег подсистемы "ПИЛОТ" (приложениях 8-11 диссертационной работы). На основе данных макромоделей пользователь может получить новые макромодели (изменить их) для решения необходимых задач при проектировании БРЭУ.

6. Разработана структура подсистемы "ПИЛОТ" [38], отличающаяся от известных тем, что в ней реализована возможность создания единой топологической теплоаэромеханической макромодели БРЭУ, а также предложены диалоги, реализующие "процесс связывания" разнородных процессов (см. рис. 4.16 - 4.18: связь тепловой макромодели с аэродинамической, аэродинамической с тепловой и механической с тепловой). С использованием подсистемы "ПИЛОТ" появляется возможность работы на уровне макромоделей. Расчет электрических, тепловых, аэродинамических и механических процессов проводится с помощью единого расчетного модуля, в состав которого входит программная реализация метода комплексного макромоделирования. В подсистеме реализовано динамическое изменение параметров схемы или макромодели в реальном масштабе времени. Структура подсистемы предусматривает:

- возможность единого описания объекта в рамках подсистемы;

- обеспечение быстрого набора сложных нетиповых конструкций и их макромоделей, хранящихся в базе данных как подмодели;

- реализацию "тюнинга" (модуля динамического изменения параметров схемы) в реальном масштабе времени;

Подсистема «ПИЛОТ» предназначена для проведения комплексного анализа "связанных" физических процессов (тепловых, аэродинамических, механических) и позволяет в легкой и доступной для пользователя форме проводить макромоделирование этих процессов в БРЭУ.

Разработанная структура входных и выходных данных подсистемы, ее входной язык описательной и управляющей информации позволили удобным и эффективным образом использовать подсистему как в автономном режиме, так и в составе системы АСОНИКА [86].

Программная реализация подсистемы выполнена в соответствии с принципами объектно-ориентированного программирования (С++ Builder), в ходе которой использованы частные решения и практические рекомендации, позволяющие значительно повысить эффективность ее работы.

7. Разработана методика комплексного макромоделирования электрических, тепловых, аэродинамических и механических процессов в БРЭУ на основе метода комплексного макромоделирования, отличающаяся от известных тем, что позволяет проводить совместное макромоделирование "связанных" тепловых, аэродинамических и механических процессов в БРЭУ. При этом тепловые, аэродинамические и механические макромодели "связаны" между собой определенным образом. Процесс "связывания" макромоделей отражен в предложенной методике (см. рис. 4.1, блоки 27 - 37; рис. 4.16 - 4.18).

Кроме того, разработанная методика отличается от известных тем, что в ней выдаются рекомендации, направленные на выполнение цели диссертации: сокращение или исключение внесенных изменений и испытаний конструкции БРЭУ, так как комплексное макромоделирование связанных процессов позволяет выявить не только простые, но и системные отказы (см. рис. 4.1, блоки 39 - 45).

8. Проведены экспериментальные и расчетные исследования по проверке разработанных метода, программных и методических средств комплексного макромоделирования тепловых, аэродинамических, механических процессов в БРЭУ и подтверждена возможность их применения в практике инженерного проектирования и учебном процессе вузов.

В работе также представлена (на рис. 4.29) макромодель (для одной степени свободы) механических процессов печатного узла (печатной платы) при воздействии гармонической вибрации, которая может быть встроена в механическую макромодель блока (см. п. 4.2.1., механическое макромоделированйе блока БЦВМ 386-6), благодаря проведенной идентификации жесткости к и коэффициента механических потерь у. Данное исследование подтверждает один из пунктов практической значимости диссертационной работы: проведение идентификации параметров механической макромодели печатного узла, встроенного в макромодель блока. Кроме того, данное исследование подчеркивает новизну в методе комплексного макромоделирования БРЭУ с учетом теплоаэродинамических и механических факторов: получение экспериментально - расчетным путем значения коэффициента Кр в выражении для расчета эквивалентной жесткости (выражение 2.5 а).

В таблице 4.14 приведены затраты времени при раздельном и комплексном макромоделировании тепловых, аэродинамических и механических режимов БЦВМ- 386-6 в подсистеме "ПИЛОТ". Данное исследование подтверждает метод, алгоритм, подсистему, методику, а также цель диссертационной работы: совершенствование процесса проектирования БРЭУ за счет создания метода комплексного макромоделирования БРЭУ с учетом теплоаэродинамических и механических факторов, в котором предусмотрена организация "связей" между разнородными процессами, автоматическая передача данных между ними и исключение "ручных итераций" по передаче данных от одного процесса к другому в процессе макромоделирования.

Сокращение времени при комплексном макромоделировании БЦВМ386-6 по сравнению с раздельным макромоделированием составляет 6,4 ч. или 27 %. В результате было сокращено количество циклов доработок конструкции БЦВМ 386-6 и согласно РДВ 319.01.05-94 (ред. 22000) КСКК АПУ ОВН "Принцип применения математического моделирования при проектировании" [87], теплоаэромеханические испытания были исключены из процесса проектирования БЦВМ 386-6 и заменены комплексным моделированием (макромоделированием), что в целом привело к сокращению сроков проектирования БЦВМ 386-6 на 3 - 4 месяца.

Проведено комплексное теплоаэродинамическое макромоделирование блока цифровой обработки сигналов. По результатам комплексного теплоаэродинамического расчета конструктивные доработки были исключены из процесса проектирования блока цифровой обработки сигналов и сокращено количество испытаний этого блока. Этот пример подчеркивает цель и новизну диссертационной работы.

9. По результатам проведенных исследований и разработок опубликовано 17 печатных работ [6, 86, 88-102], материалы вошли в пять отчетов по НИР.

10. Работа в целом и ее отдельные результаты докладывались на четырех международных и трех российских конференциях, а также на научно-технических семинарах кафедры «Радиоэлектронные и телекоммуникационные устройства и системы» МГИЭМ с 1996 по 2002 г.

1. Автоматизация проектирования радиоэлектронных средств: Учеб. пособие для вузов /О.В. Алексеев, А. А. Головиков и др.; Под ред. О.В.Алексеева. М.: Высш. шк., 2000. - 479 с.

2. Коновальчук A.C. Комплексное моделирование электрических и тепловых процессов, в аналоговых микроэлектронных узлах. /Дисс. канд. техн. наук. М.: МИЭМ (для служебного пользования), 1987. - 230 с.

3. Конструирование радиоэлектронных средств / В.Ф. Борисов, О. П. Лавренев, А. С. Назаров, А. Н. Чекмарев; Под ред. А. С. Назарова. -М.: Изд во МАИ, 1996. - 380 с.

4. Доминич А.П. Планирование испытаний РЭА на вибростойкость// Радиоэлектроника (состояние и тенденции развития). 1993. -N2.-с. 16-30.

5. Остроменский П.И. Вибрационные испытания радиоаппаратуры и приборов. Новосибирск: Изд-во Новосиб. ун-та, 1992. - 173 с.

6. Расчеты машиностроительных конструкций методом конечных элементов: Справочник/ В.И. Мяченков, В.П. Мальцев, В. П. Майборода и др.; Под общ. ред. В.И. Мяченкова. М.: Машиностроение, 1989. -520 с.

7. Методы конечных элементов в механике деформируемых тел / С. Ю. Еременко. X.: Изд-во "Основа" при Харьк. ун-те, 1991. - 272 с.

8. Маликов Ю. К. , Лисенко В.Г. , Востротин А. Е. Построение суперэлементов для задач теплопроводности и потенциала. Инженерно-физический журнал, дек. 1988, т. 55, № 6, с. 1020.

9. Разевиг В.Д. Система сквозного проектирования электронных устройств DesignLab 8.0. М.: Солон ,1999. - 698 с.

10. Разевиг В.Д. Система схемотехннического моделирования, MICRO-CAP V. М.: Солон, 1997. - 280 с.

11. Горохов С. М. Анализ тепловых режимов в "сквозных" циклах автоматизированного проектирования радиоэлектронной аппаратуры.-в кн.: Надежность и качество в приборостроении и электронике. Тез. докл. М.: Радио и связь, 1986. с.31.

12. Дульнев Г.Н., Парфенов В.Г., Сигалов A.B. Применение ЭВМ для решения задач теплообмена. М.: Высшая школа, 1990. - 207с.

13. Дульнев Г.Н. и др. Методы расчета теплового режима приборов. /Т.Н. Дульнев, В.Г. Парфенов, А. В. Сигалов. М.: Радио и связь, 1990.-312 с.

14. Лисицын A.B. Разработка методов машинного анализа тепловых характеристик при проектировании усилительных устройств многоканальных информационно-измерительных систем. /Дисс. канд. техн. наук. М.:МИЭМ (для служебного пользования), 1983. - 249 с.

15. Лисицын A.B. Подсистема автоматизированного анализа и обеспечения тепловых характеристик АСОНИКА-Т (версия ПАНТ -0.2). В кн. ¡ Надежность и качество в приборостроении и электронике. Тез. Докл. - М.: Радио и связь, 1986. - с. 28-29.

16. Программа термического анализа, предсказывающая неожиданные отказы ИС. Электроника, 1990, N.3, с.4.

17. Пакет программ теплового расчета схемных плат с визуализацией температурных градиентов. Электроника, 1990, № 3, с. 94.

18. Программное средство, упрощающее тепловой анализ. Электроника, 1990, № 3, с. 104.

19. Резников Г.В. Расчет и конструирование систем охлаждения ЭВМ. М.: Радио и связь, 1988. - 224 с.

20. Конструирование и производство РЭА с применением малых и персональных ЭВМ: Тем. сб. научн.тр./ МАИ. М.: Изд-во МАИ, 1988. с.37.

21. Резников Г.В. и др. Программные комплексы для расчета трехмерных температурных полей в конструкциях сложной формы. -М.:Электронная промышленность, 1990, №1, 54 с.

22. Электроника. 1990, № 2 с.39.

23. Электроника. 1992, № 5-6, с. 130.

24. Электроника. 1992, № 7-8, с. 121.

25. Программные средства моделирования и расчетов процессов тепло и массопереноса (библиография)/Вопросы радиоэлектроники, сер. ТРТО, № 4, 1991, с.87.

26. Галиулин В.М. Автоматизированное проектирование теплоустойчивых источников вторичного электропитания РЭА. -/ Дисс. канд. техн. наук. М.: МИЭМ (для служебного пользования) ,1983.- 305 с.

27. Галиулин В.М, А.И. Манохин, A.B. Сарафанов. Применение подсистемы «Асоника-Т» при проектировании изделий электронной техники// Электронная техника (Серия радиодетали и радиокомпоненты). -1990. Вып. 4(81). С.24-26.

28. Горохов С.М., Бодарев А.Д. и др. Автоматизация теплофизиче-ского анализа в процессе проектирования блоков и шкафов РЭА. Вопросы радиоэлектроники. сер. ТРТО, вып. 1(45), 1983, с. 13-16.

29. Бодарев А.Д., Горохов С.М., Притулин Г.А. Система моделирования тепловых режимов РЭА. "Обмен опытом в радиопромышленности". № 11, 1983, с.28-30.

30. Бодарев А.Д., Горохов С.М., Притулин Г.А. Система моделирования тепловых режимов РЭА автоматизированными методами ПРАМ-9. -"Вопросырадиоэлектроники", сер. ТРТО, 1984, вып. 3(50), с.94-95.

31. С. М. Горохов, И. Д. Коноплев, В. В. Стадников. Программные средства автоматизации теплофизического проектирования РЭА (аналитический обзор)/ Вопросы радиоэлектроники, сер. ТРТО, № 3, 1991, с.7.

32. Г.Н. Дульнев, А.О. Сергеев. Выбор оптимального распределения потоков теплоносителя в вентилируемом кассетном радиоэлектронном аппарате. Инженерно-физический журнал, т. 50, № 2.

33. Гасанова В.В. Володин Ю.Г. Машинный метод расчета теплового режима стоек связи. Техника средств связи. Сер. ТПС, 1977, вып. 1, с. 62-69.

34. Сучков Д.И. Проектирование печатных плат в САПР P-CAD 4.5, P-CAD 8.5 и ACCEL EDA.- M.: Малип, 1998,- 576 с.

35. Кофанов Ю.Н., Увайсов С.У, Долматов A.B. Информационная технология тепловизионного контроля радиоэлектронных средств,- М. МГИЭМ, 2001

36. Кофанов Ю.Н, Потапов Ю.В, Сарафанов A.B. Подсистема анализа и обеспечения тепловых характеристик радиоэлектронной аппаратуры "АСОНИКА-Т" // CHIP NEWS Инженерная электроника: Науч.-техн. журн., 2001. № 6 (59). С. 56-58.

37. Комраков С. А., Кофанов Ю.Н., Трегуб С. Б. Учебная система моделирования различных физических процессов. // « Новые информационные технологии». Тез. докл./ Материалы научно-практического семинара. М.:МГИЭМ, 1998.- с. 3 - 9.

38. Кофанов Ю.Н. Теоретические основы конструирования, технологии и надежности радиоэлектронных средств. М.: Радио и связь 1991.-360 с.

39. Алексеенко А.Г., Зуев Б.И. Макромоделирование аналоговых ИС на основе метода базовых моделей. Микроэлектроника, 1980, т.9, вып. 5, с. 431.

40. Системы автоматизированного проектирования: Учебное пособие для втузов: В 9 кн./ Под ред. И.П. Норенкова. Кн. 4: В.А. Трудоно-шин, Н.В. Пивоварова. Математические модели технических объектов. -М.: Высшая школа, 1986. 160 с.

41. Норенков И.П. Введение в автоматизированное проектирование технических устройств и систем: Учеб. пособие для втузов.-М.: Высш. школа 1980. 311 с.

42. Архангельский А.Я., Светцов C.B. Методика синтеза электрических макромоделей логических схем среднего и большого уровня интеграции. Автоматизация проектирования в электронике, 1980, вып. 22, с. 64-70.

43. Ильин В.Н. Проблемы макромоделирования. В кн.: Автоматизация проектирования в радиоэлектронике и вычислительной технике. -М.: Знание, 1981. с. 23-30.

44. Макромоделирование интегральных микросхем / Бардиченко В.Ф. и др. под ред. Королева Ю.В. Киев: Техника, 1985. - 119 с.

45. Математическое моделирование и макромоделирование биполярных элементов. / Е.А. Чакмахсазян и др. М. Радио и связь 1985. 144 с.

46. Кофанов Ю.Н., Потапов Ю.В., Сарафанов A.B. Подсистема анализа и обеспечения тепловых характеристик радиоэлектронной аппаратуры "АСОНИКА-Т" // ED A Express M.: Издат-во ОАО Родник Софт, 2001. №4. С. 17-20.

47. Автоматизация проектирования и моделирования печатных узлов радиоэлектронной аппаратуры: Монография / Ю.Н. Кофанов, Н.В. Малютин, A.B. Сарафанов, Трегубов С. И., Шалумов А. С. М.: Радио и связь, 2000. - 389 с.

48. Васильков Ю.В., Василькова H. Н. Компьютерные технологии вычислений в математическом моделировании: Учеб. пособие. М.: Финансы и статистика, 2001. - 256 с.

49. Кофанов Ю.Н., Засыпкин C.B. Комплексное моделирование взаимосвязанных физических процессов радиоэлектронных конструкций : Уч. Пособие.- М.:МГИЭМ, 1996.-52 с.

50. Кошкин Н. И. , Ширкевич М. Г. Справочник по элементарной физике. 9-е изд. - М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1982. -206 с.

51. Физические величины: Справочник / А.П. Бабичев, H.A. Бабушкина, A.M. Братковский и др. , Под ред. И.С. Григорьева , Е.З. Мейлихо-ва. М.: Энергоатомиздат, 1991. - 1232 с.

52. Засыпкин C.B. Моделирование тепловых режимов радиоэлектронных средств с оптимизацией удельного расхода окружающего воздуха. / Дисс. канд. техн. наук. М.: МИЭМ, 1997. - 210 с.

53. Алыитуль А. Д., Киселев П.Г. Гидравлика и аэродинамика (Основы механики жидкости). Учебное пособие для вузов. Изд.2-е, пе-рераб. и доп. М.: Стройиздат, 1975. 323 с.

54. Кутателадзе О.С. Теплопередача и гидравлическое сопротивление М.: Энергоатомиздат, 1990. 367 с.

55. Свобоноконвективные течения, тепло- и массообмен. В 2-х кн. -М.: Мир, 1991.

56. Вычислительная гидромеханика и теплообмен: В 2-х т. М.: Мир, 1990.

57. Идельчик И. Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям. М.: ,1975.

58. Г.А. Сипайлов, Д. И. Санников, В.А. Жадан. Тепловые, гидравлические и аэродинамические расчеты в электрических машинах:

59. Учеб. для вузов по спец. "Электромеханика". М.: Высш. шк., 1989. -239 с.

60. Уонг X. Основные формулы и данные по теплообмену для инженеров. — М.: Атомиздат, 1979.-216с.

61. Кофанов Ю.Н., Новиков Е. С. , Шалумов А. С. Информационная технология моделирования механических процессов в конструкциях радиоэлектронных средств М. : Радио и связь, 2000. - 160 е.:

62. Писаренко Г.С., Яковлев А.П., Матвеев В. В., Вибропоглащаю-щие свойства конструкционных материалов. Киев: Наукова думка, 1971. 376 с.

63. Нейбауэр А. Моя первая программа на С/С++/Перев. с англ. -СПб: Питер, 1995.-368 с.

64. Елманова Н.З., Кошель С.П. Введение в Borland С++ Builder -М.: Диалог- МИФИ, 1997. 272 с.

65. Borland С ++ Builder. Энциклопедия пользователя : Пер. с англ. /Чарли Калверт-К. : Издательство "Диасофт", 1997.- 848 с.

66. Нерретер В. Расчет электрических цепей на персональной ЭВМ : пер. с нем. М. : Энергоатомиздат, 1991.- 220 с.

67. Основы радиоэлектроники: Учебное пособие для втузов /Под ред. Петрухина Г.Д. М.: Изд-во МАИ. 1993. - 414 с.

68. Электротехника и электроника Учебник для вузов. в 3-х кн. Кн. 3. Электрические измерения и основы электроники/ Г.П. Гаев, В. Г. Герасимов, О. М. Князьков и др. ; Под ред. проф. В.Г. Герасимова.- М.: Энергоатомиздат, 1998. - 432 с.

69. Эрл Д. Гейтс. Введение в электронику. Серия "Учебники и учебные пособия". Ростов на - Дону: "Феникс", 1998. - 640 с.

70. Тумковский С. Р. Автоматизированное схемотехническое проектирование функциональных узлов БРЭУ: Учебное пособие.-М.:МГИЭМ, 1995. 43 с.

71. Дьяконов В. П., Алгоритмы и программы на языке Бейсик для персонального ЭВМ: Справочник.- М: Наука. Гл. ред. Физ.- мат. Лит., 1987.- 240с.

72. Зайдель А. Н. Элементарные оценки ошибок измерений. Изд. 3-е, испр. и доп. Л: Наука, 1968. - 96 с.

73. Дульнев Г. Н. Тепло-массообмен в радиоэлектронной аппаратуре. М. : Высш. шк., 1984. 247 с.

74. Пыжевский А. М. Справочник по полупроводниковым приборам и их аналогам. М: АО "РОБИ", 1992. - 316 с.

75. Черепанов В. П., Хрулев А. К., Савельев Ю. Н., Аналоги отечественных и зарубежных диодов и тиристоров: Справочник.- М, 1997. -350 с.

76. Сарафанов А.В., Трегубов С.Н. Электрические, электрофизические, эксплуатационные, теплофизические, физико-механические и надежные параметры электрорадиоэлементов и материалов конструкций БРЭУ; Справ. Пособие / ЮТУ. Красноярск, 1998, 176 с.

77. Вибрации в технике: Справочник: В 6-ти т. Т. 6. 2-е изд., испр. и доп. / Ред. совет: К.В. Фролов (пред.) М.: Машиностроение, 1995. Зашита от вибрации и ударов/ Под ред. К.В. Фролова, 456 с.

78. Кожевников А. М. Исследование и разработка машинных методов расчета конструкций печатных узлов РЭА при внешних механических воздействиях. / Дисс. канд. техн. наук. М. 1976. - 186 с.

79. Жаднов В. В. Подсистема анализа и обеспечения качества и надежности РЭА системы АСОНИКА./ Всесоюзн. научн.- техн. симпозиум. Надежность и качество в приборостроении и радиоэлектронике. Тез. докл. Ч. 1. -М.: Радио и связь, 1986, с. 57-58.

80. Жаднов В.В., Сарафанов A.B. Метод оценки влияния механических и климатических воздействий на надежность элементной базы // Интернет и автоматизация проектирования: Сборник науч. трудов/ Под. ред. С.Р. Тумковского М.: МГИЭМ, 2000. С. 162-166.

81. Жаднов И.В., Жаднов В.В., Сарафанов A.B. Обеспечение надежности и качества БРЭУ в рамках технологии "Клиент-сервер"/ Сборник научных трудов "Современные проблемы радиоэлектроники" в 2-частях. Часть 2. Красноярск: ИПЦ КГТУ, 2001. с. 182-184.

82. Андреев А.И., Жаднов В. В., Кофанов Ю.Н. Виды и причины отказов БРЭУ. М.: МГИЭМ, 1995. - 64 с.

83. Носов Ю.Р., Петросянц К.О., Шилин В.А. Математические модели элементов интегральной техники. М.: Сов. Радио, 1976.

84. Чуа J1. О. , Пен-Мин Лин. Машинный анализ электронных схем: Пер. с англ. / Под. ред. В.Н. Ильина.- М: Энергия, 1980.

85. Андреев А.И., Кофанов Ю.Н., Шалумов A.C., Гольдин В.В. РДВ 319.01.05-94 (ред. 2-2000) КСКК АПУ ОВН. Принцип применения математического моделирования при проектировании.

86. Воловиков В.В., Желтов P.JL, Белоконев A.C. Программа моделирования разнородных физических процессов, протекающих в РЭА // « Новые информационные технологии». Тез. докл./ Материалы научно-практического семинара. М.:МГИЭМ, 1998.- с. 334-340.

87. Желтов PJL Идентификация механических параметров печатных плат в РЭА.// Научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых специалистов МГИЭМ. Тез. докл.- М.: МГИЭМ, 1998.- с.251.

88. Желтов Р.Л. Разработка комплексной теплоаэродинамической макромодели блока цифровой обработки сигналов .// Научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых специалистов МГИЭМ. Тез. докл.- М.: МГИЭМ, 2002.- с. 303-305.