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国家标准计划《航空电子过程管理 大气辐射影响 第8部分: 对航空电子产品中质子、电子、π介子、μ介子、α射线导致单粒子效应的考虑》由 TC427(全国航空电子过程管理标准化技术委员会)归口 ,主管部门为国家标准委

主要起草单位 中国商用飞机有限责任公司上海飞机设计研究院

目录

基础信息

计划号
20251499-Z-469
制修订
制定
项目周期
12个月
下达日期
2025-05-06
公示开始日期
2025-04-29
公示截止日期
2025-05-29
标准类别
基础
国际标准分类号
49.025
49 航空器和航天器工程
49.025 航空航天制造用材料
归口单位
全国航空电子过程管理标准化技术委员会
执行单位
全国航空电子过程管理标准化技术委员会
主管部门
国家标准委

起草单位

采标情况

本标准等同采用IEC国际标准:IEC TR 62396-8:2020。

采标中文名称:航空电子过程管理 大气辐射影响 第8部分:航空电子设备中质子、电子、π介子、μ介子、α射线通量和单粒子效应 意识指南。

目的意义

当银河宇宙线和太阳宇宙线粒子穿过地磁场达到地球大气层时,粒子中的高能质子会与中性大气中的N、O分子作用发生核散裂反应,产生中子、质子、电子、γ射线、π介子、μ介子等次级辐射,其中具有强相互作用的粒子(强子,如π介子、质子、中子)能够继续与大气原子发生级联反应,生成第三代、第四代……的次级粒子。

大气环境高能宇宙射线(主要是大气中子)轰击电子系统中的敏感器件如处理器、寄存器等,产生单粒子效应,可引起数据翻转、功能中断和系统死机等。

大气中子来源于太空中的高能宇宙射线与地球大气层碰撞相互作用,高能宇宙射线大气中子中子穿透能力极强,广泛分布于整个大气空间。

大气中子的能量范围宽,覆盖meV到GeV,且中子通量从海平面向上随着海拔高度的增高急速增加,并在大约20km空域达到峰值。

因此,飞机在巡航高度会经受较恶劣的大气中子辐射环境威胁,大气中子会穿透飞机蒙皮和设备外壳到达电子设备内部,诱发电路发生单粒子效应,进而导致电子系统出现数据错误、数据丢失、功能异常、功能丧失、自动复位、死机、甚至器件烧毁等故障。

由于商用货架产品(COTS)器件在航空电子产品中大量应用,且随着半导体集成电路工艺尺寸不断缩小进入纳米尺度,航空电子产品对大气中子越来越敏感。

大气中子诱发的单粒子效应已成为航空电子系统的主要故障之一,已严重影响机载电子系统的可靠性,甚至危及飞行安全。

航空电子过程管理领域一直紧密关注国际上标准化发展动态,项目牵头单位为全国航空电子过程管理标准化归口单位即中国航空综合技术研究所,一直积极跟踪国际标准,并与IEC及相关国家保持紧密联系,主导编制了14项国际标准、60余项国家标准并且具有丰富的标准化研制及管理经验。

在多年的标准编制于研究过程中,中国航空综合技术研究所与中航工业的重要机载设备研制单位——中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所、中国航空工业集团公司雷华电子技术研究所、太原航空仪表有限公司等,以及国内专业技术研究单位——工业和信息化部电子第五研究所等建立了良好的合作关系,并得到了中航工业主机院所厂——中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所、沈阳飞机工业(集团)有限公司、成都飞机工业(集团)有限责任公司等的大力支持,建立了由多名专业技术专家和标准化专家的专家团队,能够保证标准编制工作的顺利完成。

范围和主要技术内容

本标准给出了小粒子(即质子、电子、π和μ子通量)和单粒子效应的详细信息,提供了在60000英尺(18300米)高度飞行的飞机上使用航空电子设备的认识和指导,确定了由于受大气辐射而引起的潜在问题,给出了电子元器件中单粒子效应(SEE)率的定量计算方法。 本标准适用于航空电子产品的开发。 本标准为航空电子产品的设计者提供明确的指导依据。 本标准的主要技术内容包括: a)大气二次粒子基础知识; b)电子设备故障状态的四种典型层次; c)辐射源的介绍; d)单粒子设计指南。