Efeitos das Radiações Ionizantes em Sistemas Aeronáuticos

Efeitos da radiação cósmica em sistemas aviônicos

O ambiente de radiação ionizante aeronáutico é caracterizado pela radiação cósmica que é composta por diversos tipos de partículas e ondas de alta energia oriundas do espaço e que atingem a Terra. Parte destas partículas é defletida pelo campo magnético terrestre enquanto outra parte, dependendo da energia da partícula, do ângulo de incidência e da latitude geomagnética, atravessa o mesmo.

Quando isto ocorre, as partículas primárias da radiação cósmica interagem com os átomos da atmosfera formando chuveiros secundários de radiação que impactam a terra, principalmente a troposfera e a baixa estratosfera (FEDERICO, 2011). Devido ao fato de estarem inseridos neste ambiente de radiação ionizante os equipamentos eletrônicos embarcados em aeronaves são susceptíveis a um grupo de fenômenos conhecidos por “Single Event Effects” (SEE) produzidos principalmente por nêutrons. Estes efeitos acontecem nos computadores de bordo e subsistemas que armazenam dados nas aeronaves podendo comprometer a segurança de vôo (DYER, 2001; NORMAND, 2004; VUKOVIC et al, 2010).

Devido à crescente miniaturização e alto grau de integração destes componentes, indo da escala de micro para nanômetros, tem-se observado um aumento significativo na susceptibilidade de sistemas digitais aos efeitos da radiação ionizante. O principal efeito dos SEEs que podem provocar falhas na operação destes sistemas é conhecido como “Single Event Upset” (SEU) que ocorre quando uma partícula ionizante atinge um nó sensível de uma célula de um circuito digital, podendo provocar uma mudança de um registro lógico (“bit flip”), alterando assim a informação armazenada na célula (SANNIKOV, 2004).

Se ocorrer “bit flip” simultâneo em mais de uma unidade de armazenamento que contém informação da mesma palavra, tem-se uma alteração denominada “Multiple Bit Upset” (MBU), que é muito mais difícil de efetuar-se correção em nível de software. Um MBU não pode ser corrigido por um simples “error-correcting code” (ECC) [PRADO et al, 2013; MUSSEAU et al, 1996; NEUBERGER et al, 2013; MANIATAKOS et al, 2012; SWIFT, 2013; NASEER et al, 2013; RADAELLI et al, 2005).

Os nêutrons rápidos são constituintes desta radiação cósmica na atmosfera e são os principais responsáveis pela dose de radiação recebida pelos tripulantes e sistemas aviônicos e os principais causadores de SEEs em sistemas digitais. A taxa de dose oriunda desta radiação é alterada devido ao ciclo solar, clima espacial, latitude geomagnética (PRADO et al, 2012) e aumenta significativamente com a altitude, atingindo um máximo entre 10 km e 20 km, denominado máximo de Pfotzer, faixa esta já atingida por vôos comerciais de grande teto operacional (FEDERICO, 2011).

Diferentemente do setor espacial, para o setor aeronáutico, estudos nesta área são recentes (principalmente nos últimos dez anos) e emergentes (BARTLETT, 2004; WILSON, 2008; DYER, 2001; NORMAND, 2004; VUKOVIC, 2010), dado ao crescente impacto destes efeitos nos equipamentos eletrônicos de bordo, que comprometem a segurança da aeronave (PRASDO, 2012). Relatórios de acidentes e anomalias em vôo atribuídos a SEE já são encontrados na literatura especializada (COOPER, 2012).

Algumas normas internacionais, como as especificações técnicas da IEC número 6396 de 2008 já contemplam o assunto (IEC, 2006; IEC, 2008a-d), incluindo nelas a necessidade de testes de qualificação de componentes eletrônicos de aviônicos quanto à sua tolerância a SEE e da efetividade de mecanismos de correção de erros que poderiam conduzir a falhas funcionais de sistemas críticos.

 

Colaboradores
ieav
ipev
inpe
tima
ird
onera
lda
anac
ita-site
Financiadores
Visitas
  • 2396Total de visitas: