Технико-экономические аспекты совершенствования процессов изготовления лазерных гироскопов с использованием методов компьютерного моделирования


Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

В статье рассматриваются пути повышения качества и экономической эффективности разработки и производства сложных инновационных электронных приборов, к которым относятся лазерные гироскопы (ЛГ). Описаны проблемы, возникающие при обеспечении надежной работы ЛГ в широком диапазоне температур, связанные с плотной компоновкой прибора. Детально рассмотрены теоретические принципы и математический аппарат, которые используются при построении тепловых моделей трехосных ЛГ с электроникой. Приводится разработанный алгоритм построения тепловой модели ЛГ, предусматривающий процедуру поэтапного разукрупнения (масштабирования - zooming). Описан процесс моделирования ЛГ с помощью системы АСОНИКА, представлена построенная тепловая модель ЛГ, а также тепловое поле одного из печатных узлов ЛГ. Указаны обнаруженные теплонагруженные электронные компоненты. Приведены результаты экспериментальной проверки точности моделирования посредством реального измерения термодатчиками температур в узлах модели, подтвердившие достоверность теплового моделирования с помощью системы АСОНИКА. Подчеркивается, что стоимость изготовления и испытаний ЛГ является достаточно высокой. Поэтому задача поиска путей снижения стоимости на этапах разработки и производства ЛГ с одновременным обеспечением повышения качества и надежности выпускаемых приборов является крайне актуальной. Точное тепловое моделирование на ранних стадиях разработки является эффективным способом решения этой задачи благодаря экономии средств на испытания и переконструирование, а также благодаря применению недорогой отечественной компьютерной системы моделирования АСОНИКА.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Евгений Викторович Кузнецов

НИИ «Полюс» имени М.Ф. Стельмаха; Центр национальной технологической инициативы «Фотоника» Инженерной академии Российского университета дружбы народов

Email: bereg@niipolyus.ru
доктор технических наук, профессор; генеральный директор; руководитель Центра национальной технологической инициативы «Фотоника» Москва, Российская Федерация

Дмитрий Николаевич Ермаков

НИИ «Полюс» имени М.Ф. Стельмаха; Инженерная академия Российского университета дружбы народов

Email: dermakow@mail.ru
доктор политических наук, доктор экономических наук, кандидат исторических наук, профессор; профессор Департамента инновационного менеджмента в отраслях промышленности; главный научный сотрудник научно-технического отдела Москва, Российская Федерация

Олег Евгеньевич Самусенко

Инженерная академия Российского университета дружбы народов

Email: samusenko@rudn.ru
кандидат технических наук, доцент; директор департамента инновационного менеджмента в отраслях промышленности Москва, Российская Федерация

Юрий Дмитриевич Голяев

НИИ «Полюс» имени М.Ф. Стельмаха

Email: bereg@niipolyus.ru
доктор технических наук, профессор; начальник ИПК-470 Москва, Российская Федерация

Юрий Юрьевич Колбас

НИИ «Полюс» имени М.Ф. Стельмаха

Email: bereg@niipolyus.ru
доктор технических наук; заместитель начальника ИПК по разработке и производству гидроскопических систем Москва, Российская Федерация

Юрий Николаевич Кофанов

НИИ «Полюс» имени М.Ф. Стельмаха; Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»

Email: bereg@niipolyus.ru
доктор технических наук, профессор; главный научный сотрудник; профессор Москва, Российская Федерация

Татьяна Ивановна Соловьева

НИИ «Полюс» имени М.Ф. Стельмаха; Инженерная академия Российского университета дружбы народов

Email: bereg@niipolyus.ru
кандидат технических наук, доцент; ведущий научный сотрудник; доцент Инженерной академии Москва, Российская Федерация

Никита Евгеньевич Кузнецов

НИИ «Полюс» имени М.Ф. Стельмаха

Email: bereg@niipolyus.ru
аспирант Москва, Российская Федерация

Юрий Андреевич Винокуров

НИИ «Полюс» имени М.Ф. Стельмаха

Email: bereg@niipolyus.ru
начальник лаборатории Москва, Российская Федерация

Список литературы

  1. Abaturov V.V., Savelyev I.I., Skopin C.A. Thermal model of Zeeman ring laser. International Seminar on Electron Devices Design and Production (SED 2019). Prague, 2019.
  2. Aldham С. Five common misconceptions about thermal design. 2017. https://thermalconference.com
  3. Belov A., Soloveva T. Intellectual ring laser quality control sys-tem - key component of ring lasers science-based production. 20th International Conference KES-2016 on Knowledge-Based and Intelligent Information and Engineering Systems (York, England, September 4-7 2016). Procedia Computer Science. 2016. Vol. 96. Pp. 456-464.
  4. Belov A., Vnukov A., Soloveva T. Complex education program “Project Seminar” to meet today and tomorrow needs of fast developing optical-electronic industry. ISSE 2017. 40th International Spring Seminar on Electronics Technology. Red Hook, USA: IEEE Computer Society, 2017. Pp. 1-7.
  5. Cook B. Slashing PCB design cycle time using real-time pcb thermal analysis tools. 2017. https://thermalconference.com
  6. Cheng H.C., Yu C.Y., Chen W.H. An effective thermal-mechanical modeling methodology for large-scale area array typed packages. Computer Modeling in Engineering & Sciences. 2005. Vol. 7. No. 1. Pp. 1-17.
  7. Chirkin M.V., Klimakov V.V., Ulitenko A.I., Molchanov A.V. Passive controlling of a temperature field inside strapdown inertial navigation system. Proceedings of 18th St.-Petersburg International Conference on Integrated Navigation Systems. 30 May - 1 June, 2011. Pp. 122-124.
  8. Kandalov P.I., Madera A.G. Mathematical and computing modeling of temperature fields in electronic modules. Proc. 16th Intern. Workshop on Thermal Investigations of ICs and Systems (THERMINIC). IEEE. Barselona, October 6-8, 2010.
  9. Kofanov Yu.N. Theoretical basement of designing, technology and reliability of radioelectronic devices. Moscow: Radio i svyaz. 1991. 360 p. (In Rus.)
  10. Kofanov Yu.N. Automated system ASONIKA in designing of radio-electronic devices. Moscow: MIEM NRU HSE. 2012. 58 p. (In Rus.)
  11. Kofanov Yu.N., Sotnikova S.Yu., Lemanskiy D. Method of computer modeling accuracy increase for electronic means based on inter-connection of different physical processes proceeding. In: Innovative information technologies: Materials of the international scientific-practical conference. S.U. Uvaysov (ed.). Part 2. Moscow: HSE, 2014. Pp. 616-620.
  12. Kofanov Yu.N., Vinokurov Yu.A., Sotnikova S.Yu. Optoelectronic devices’ thermal working modes providing method. International Seminar on Electron Devices Design and Production (SED 2019), Prague.
  13. Kuznetsov E., Kolbas Yu., Kofanov Yu. et al. Method of computer simulation of thermal processes to ensure the laser gyros stable operation. ICCES’2019 International Conference on Computational & Experimental Engineering and Sciences (Tokyo, 24-28 March, 2019). Conference Abstract. Co-sponsored by Tech Science Press, 2019.
  14. Kuznetsov E., Kolbas Yu., Kofanov Yu. et al. Method of computer simulation of thermal processes to ensure the laser gyros stable operation. In: Computational and experimental simulations in engineering. H. Okada, S. Atluri (eds.). ICCES 2019. Mechanisms and Machine Science. Vol. 75. Springer, Cham. 2020. Pp. 295-300.
  15. Li Geng, Zhang Pengfei, Wei Guo et al. Multiple-point temperature gradient algorithm for ring laser gyroscope bias compensation. Sensors (Basel). 2015. No. 15 (12). Pp. 29910-29922.
  16. Li J., Ma Y., Xiyuan Ch. Error modeling, calibration, and nonlinear interpolation compensation method of ring laser gyroscope inertial navigation system. Abstract and Applied Analysis. Vol. 2013. Hindawi Publishing Corp., 2013. Pp. 1-7. Article ID 359675.
  17. Liu D.S., Chen Y.W. Application of a new infinite element method for free vibration analysis of thin plate with complicated shapes. In: Computational and experimental simulations in engineering. H. Okada, S. Atluri (eds.). ICCES 2019. Mechanisms and Machine Science. Vol. 75. Springer, Cham. 2020. Pp. 301-306.
  18. Man L., Man E. Electro-thermal analogies for temperature calculation. Proceedings of the 2011 34th International Spring Seminar on Electronics Technology (ISSE). (Tratanska Lomnica, Slovakia, 11-15 May, 2011). IEEE. Pp. 358-362.
  19. Lukyanov D., Filatov Yu., Golyaev Yu. et al. 50th anniversary of the laser gyro. 20th Saint-Petersburg International Conference on Integrated Navigation Systems. ICINS 2013. Pp. 36-49.
  20. Madera A.G. The concept of mathematical and computer simulation of thermal processes in electronic systems. Software & Systems. 2015. No. 4 (112). Pp. 79-86.
  21. Miyazaki N., Ikeda T. Application of computational mechanics to reliability studies of electronic packaging. Computational Methods in Engineering and Science (EPMESC X). Aug. 21-23, 2006. Hainan, China. Tsinghua University Press & Springer.
  22. Naveen S., Siva Rama Krishna A., Konayya D. et al. Modeling and analysis of monolithic tri-axial ring laser gyro. International Journal of Emerging Technology and Advanced Engineering. 2013. Vol. 3. Issue 9. Pp. 145-148.
  23. Okada H., Liu C., Ninomiya T. et al. Analysis of particulate composite materials using an element overlay technique. CMES: Computer Modeling in Engineering & Sciences. 2004. Vol. 6. No. 4. Pp. 333-348.
  24. Raja B., Praveenkumar V., Leelaprasad M., Manigandan P. Thermal simulations of an electronic system using ansys icepak. Int. Journal of Engineering Research and Applications. 2015. Vol. 5. Issue 11 (Part 1). Pp. 57-68.
  25. Shalumov A.S., Kofanov Yu.N., Uvaysov S.U. et al. Automated system ASONIKA for modeling of physical processes in radioelectronic devices with considering of outer influences. Moscow: Radiotekhnika, 2013. 424 p. (In Rus.)
  26. Shafic S.I., Velez G., Toro C. et al. Designing Intelligent Factory: Conceptual Framework and Empirical Validation. ISSE 2017. 40th International Spring Seminar on Electronics Technology. Red Hook, USA: IEEE Computer Society, 2017. Pp. 1801-1808.
  27. Stroganov A., Zhadnov V., Polesskii S. Review of software complexes for reliability calculation of complicated technical systems. Components and Technologies. 2007. No. 5. Pp. 183-190.
  28. Sukhanov V.O., Kukartsev V.V. Actuality of CALS-technologies application at the engineering enterprises of Russia. Actual Problems of Aviation and Cosmonautics. 2011. Vol. 1. No. 7. Pp. 466-467.
  29. Udalov A.I. Thermal designing of radioelectronic devices. Moscow: MIREA, 2007. 211 p. (In Rus.)
  30. Yovanovich M.M. Four decade of research on thermal contact, gap, and joint resistance in mictroelectronics. IEEE Trans. CPMT, 28. 2005. Pp. 182-206.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать


Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах