Estudo de caso sobre o efeito da radiação cósmica em sistemas embarcados em aeronaves

Abstract

Nêutrons de alta energia, gerados a partir da interação da radiação cósmica com átomos da atmosfera, podem provocar efeitos indesejáveis nos dispositivos aviônicos. Estes efeitos são denominados como Single Event Effects (SEE) e podem ocorrer principalmente em computadores de bordo de aeronaves provenientes da mudança do estado lógico de células de memória ou em interrupções funcionais, podendo comprometer a segurança de voo. Os efeitos de SEE devem ser previamente avaliados e inseridos no processo de análise de segurança com a finalidade de determinar a susceptibilidade dos dispositivos a falhas por SEE. A taxa de SEE pode ser avaliada separadamente para nêutrons térmicos e para nêutrons rápidos com energia acima de 10 MeV. Este trabalho apresenta um estudo prospectivo da susceptibilidade à radiação para um tipo específico de memória SRAM, nos períodos de máximo e mínimo solar, em situações de voo equatorial e polar na altitude típica de voo das aeronaves atuais, bem como, em altitudes superiores, próximas ao máximo de Pfotzer. Este estudo foi realizado por meio de estimativas dos fluxos de partículas empregando-se os códigos EXPACS e QARM, avaliando a taxa esperada de SEE devida a nêutrons térmicos e a nêutrons rápidos separadamente. A distribuição em energia e a fluência de nêutrons no interior da aeronave são influenciadas pela massa total da aeronave, de forma que também são discutidas as influências da massa da aeronave na taxa de SEE do dispositivo, utilizando-se como casos exemplo, aeronaves de três categorias de peso máximo de decolagem.