2. Методы повышения надежности

2.1. Условия эксплуатации аэро

Наиболее общей причиной нарушения надежности АЭРО является изменение параметров измерения под действием физико-химических процессов, скорость протекания которых связана с климатическими факторами, с механическими воздействиями, с перегревом внутри изделия, а также с выбранными материалами, покрытиями и принятыми конструктивными решениями. Интенсивность дестабилизирующих воздействий определяется, прежде всего, условиями эксплуатации АЭРО, которые нужно учитывать при проектировании. Климатические воздействия определяются, прежде всего, давлением, температурой и влажностью воздуха. Их принято считать нормальными, если температура воздуха находится в пределах 15…25⁰С, относительная влажность – 45…75% и давление воздуха – 650…800 мм. рт.ст. При оценке влияния климатических условий на работу радиоаппаратуры принято различать следующие типы климатов: умеренный, холодный, жаркий сухой и жаркий влажный.

В соответствии с типом климата нормальны следующие основные виды климатических воздействий: воздействие температуры, тепловые удары, влажность, давление, пыль, солнечная радиация.

Опыт эксплуатации показывает, что в основном АЭРО работает при температуре -60⁰…+60⁰С. Однако прямое воздействие солнечных лучей на блоки аппаратуры может существенно изменить температуру внутри них по сравнению с температурой окружающего воздуха, которая может отличаться на 12…35⁰С в зависимости от окраски блоков. При повышенной температуре протекают следующие деградационные процессы: высыхание и пересыхание защищенных покрытий с деформацией или растрескиванием, миграция примесей в полупроводниках, изменение электрических характеристик, деформация сопряженных деталей с различным температурным коэффициентом расширения. При конструировании РЭА следует учитывать, что температурный режим работы радиоаппаратуры обуславливается как поступлением тепла извне, так и выделением его термоактивными элементами внутри блока.

Низкая температура внутри блока определяется только температурой атмосферы. Деградационные процессы в конструкции АРЭО, при пониженной температуре связаны с конденсацией влаги, изменениями электрических характеристик, деформацией сопряженных деталей.

Работоспособность аппаратуры определяется допустимым температурным диапазоном работы ее элементов. Внутри этого диапазона аппаратура должна сохранять работоспособность во включенном, т.е. в рабочем состоянии. Этот диапазон определяется интервалом рабочих температур, характеризующих требования к конструкции по термоустойчивости. Требования по термостойкости определяются предельными температурами. Они отражают способность аппаратуры, находящейся в неработоспособном состоянии, переносить температурные воздействия (тепло - и холодопрочность).

Верхние и нижние значения температуры атмосферы при эксплуатации, а также температуры воздуха при хранении и транспортировании аппаратуры разделяют по степеням жесткости.

Тяжелые температурные условия работы осложняются трудностями охлаждения с учетом малой массы и габаритных размеров.

Условия охлаждения аппаратуры на больших высотах ухудшаются из-за уменьшения теплоемкости воздуха. Для облегчения теплового режима применяют различные системы охлаждения, усложняющие техническую эксплуатацию радиооборудования, а также термостатирование, термокомпенсацию и термоизоляцию.

Другими факторами, определяющими климатические условия, являются давление и влажность воздуха. В условиях пониженного атмосферного давления работает РЭА, эксплуатируемая в горной местности. Пониженное атмосферное давление не только ухудшает условия охлаждения, но и приводит к увеличению проводимости воздуха, что в определенных условиях может вызвать электрические пробои. Перемена давления вызывает изменение диэлектрической проницаемости воздуха и, как следствие, изменение настройки резонансных контуров, что приводит к уходу резонансных частот генераторов, изменению полос пропускания приемных устройств и другим вредным последствиям.

Влага, проникающая в радиоаппаратуру, вызывает коррозию металлических деталей, понижает сопротивление изоляции диэлектриков, способствует образованию грибковых образований. В этом состоит основная причина отказов трансформаторов и деталей. В конденсаторах наблюдается увеличение емкости и уменьшение сопротивления потерь; в резисторах – уменьшается сопротивление изоляции и разрушается токопроводящий слой. Под действием влаги ускоряются процессы старения в конструкционных материалах. Главной мерой предохранения РЭА от воздействия давления и влаги является герметизация блоков и узлов, применение специальных влагозащитных покрытий, специальных влагопоглотителей.

Одно из опасных воздействий на РЭА – механические нагрузки, возникающие при транспортировке и работе. Удары и вибрации приводят к повреждениям аппаратуры, обрывам проводов, разрушению крепежных соединений, нарушению регулировок. Для работы АЭРО особенно опасны вибрации в диапазоне частот 15…150 Гц и 175…500 Гц. В первом случае возможны резонансные явления в элементах конструкции, а во втором – резонансные колебания электрических элементов. Мерами борьбы с механическими перегрузками являются применение различного рода амортизирующих устройств и рациональное размещение блоков в местах с наименьшими перегрузками.

На работу РЭО существенное влияние могут оказывать солнечная радиация, электромагнитные и радиационные излучения. Длинноволновая часть спектра солнечного излучения приводит, в основном, к нагреванию блоков, а коротковолновая оказывает фотохимическое воздействие, что способствует старению материалов, потере упругости, прозрачности и цвета. Мощное электромагнитное излучение может привести к нарушению электромагнитной совместимости РЭО, к перегрузкам входных каскадов приемных устройств, к пробою и выгоранию кристаллических смесителей. Радиационное излучение особенно опасно для аппаратуры, выполненной на полупроводниковых приборах и интегральных схемах, так как приводит к изменению их характеристик.

Нежелательные изменения параметров РЭА могут быть вызваны наличием вредных примесей в воздухе: пыли, паров, кислот, соли и т. п. При проектировании и эксплуатации АЭРО следует учитывать действие различных биологических факторов и возможное присутствие в процессе эксплуатации грызунов. Конкретные меры защиты аппаратуры от различных механических и климатических воздействий необходимо применять с учетом вида, типа аппаратуры, норм жесткости, оговоренных в нормативно-технической документации.