你有没有想过太空任务有多深，都能够从太阳能系统传回地球的边缘发送图像？这些长距离传输由一个高度专业化型真空管的成为可能。虽然最早的真空管可以追溯到1904年，到本世纪中期，他们已逐渐成为家庭中无处不在世界范围内。在第二次世界大战中，即在微波频率工作的高功率真空管的后半部分被发明。它被称为行波管（TWT），并继续发挥的空间通信至关重要的作用，这一天。
今天使用的现代行波管是由先进的金属合金和陶瓷制成的精密真空电子器件，与它们的低频率、玻璃包裹的前辈几乎没有相似之处。对于更高功率的需求，如卫星转发器，行波管放大器(TWTA)用于提供关键的通信功能，将弱输入信号转换为高功率信号。TWTAs是一个行波管和电子电源调节器的组合，它将航天器总线电压转换到必要的更高电压水平，并具有附加的命令和遥测功能。TWTAs通过吸收沿管下行的电子束的能量来放大射频信号。
“通过晶体管所替代之前，真空管是与消费级电视机重要组成部分收音机，直到20世纪70年代。人们常常惊讶地得知，TWT放大器，重量更轻，比他们的同行晶体管更加有效地执行，”迈克尔Muha，资深工程专家在航空说。
如果遵循适当的设计实践和合格的制造工艺，行波管在关键空间应用领域提供强大和可靠的服务方面是无与伦比的。然而，他们的表现付出了相当大的代价。
玩必威棋航空航天公司最近帮助确定并解决了一个涉及客户行波管技术的技术挑战，同时还提供了一种创新的补救方法，使客户的项目在没有重大延误或成本超支的情况下继续进行。单个装置的生产成本可能高达100万美元，并且可能需要一年以上的时间来建立或使用目前的协议进行认证。行波管结构复杂，因此依赖于高制造标准，如果达不到这些标准，可能会导致潜在的灾难性设计缺陷和系统故障。航空航天的巧妙解决方案很可能在未来建立更好、更快、更划算的做法。
行波管：可靠，但并非万无一失
航空工程师最近与提供在TWTA一个高压连接失效，这最终热真空测试过程中发生，导致电力“跳跃”到附近的接地物体（称为电弧的现象）的综合评估任务。而TWT高压连接通常封装有聚合物材料，以防止这种情况发生，导致产生电弧事件，这呈现的TWT不起作用的聚合物在一个偶然的无效。
工程师的评估包括一个最佳的返工方案，在返工过程中，行波管损坏的风险使其复杂化。行波管通常永久性地安装在基板上，基板在组装后不能拆卸。航空航天通信电子部主任Samuel S. Osofsky说:“如果你必须从基板上取下(行波管)，它会破坏结构，你必须重新测试每一个被破坏的结构。固有的风险不仅限于飞行界面的损坏，还包括行波管本身的全部损失。新设备的制造可能需要60周的时间。
因此，比赛开始寻找一种方法来修复行波管而不把它从它的基板分离。这个看似简单的解决方案具有航天技术的所有特点，包括创造一种新的封装模具，可以在增材制造的帮助下原位放置在受损的行波管上，这种增材制造通常被称为3D打印。
添加剂制造到救援
虽然大多数3D打印机可以使用各种类型的塑料生产组件，但这些打印介质缺乏返工所需的足够分辨率和设计保真度。幸运的是,几3D打印选项都可以在航空航天，其允许树脂系或金属合金打印介质。在识别潜在的解决问题的方法，Muha能够在整个企业内到达，并与其他航天专家把想法付诸合作。
”有很多资源,因为我们研究航空制造技术和我们观察的不同方法制造部分对于空间的应用程序,所以我们在这个领域有很多的资源,除了诊断能力和大量的杠杆在这个跨学科专家的调查,“Muha说。
Muha，行波管技术，具有30年在该领域经验的专家推崇，招募同伴航天工程师奥利弗豚草的数字通信实现的帮助下，和泰特D. McLouth和大卫·威肯在材料科学系。
根据航空航天高级学位研究员McLouth的说法，所提议的模具是两件式蛤壳设计，适合于被封装的高压连接和底板之间的有限空间，并完全符合所需的行波管封装高压馈通几何形状。“它看起来像一个有两个开口的阶梯式圆筒;一种用于注入树脂，另一种用于释放过量的封装剂。打印出来大约花了四个小时。”虽然客户也尝试过类似的补救措施，但他们的3D打印机只能产生粗糙的模具外表面，使封装树脂产生类似粗糙的纹理，从而妨碍了透明。这也使飞行资格检查成为不可能。
“你看不到到它清楚地识别空隙，或其他缺陷的存在或不存在，” Muha说。后一些初始航天印刷聚合物模具不令人满意，则决定做出设计和打印用镍基超合金Inconel 718合金的模具，其提供所需的质地光滑性和透明度到馈通封装。这种方法被证明是一个巨大的成功，确保排除缺陷注入的聚合物中，同时还证明，免拆装维修TWT的可行性的能力。
为空间创造灵活性和弹性
这种新的方法来补救具有深远的影响。直到现在，这种类型的故障会习惯都需要TWT高得多的风险返工，可能导致工期延误以及跨越多个节目和卫星指数成本增加。长期所涉问题同样困扰。按照Muha，“这些类型的缺陷，如果他们未被发现，可能导致任务的总损失，因为TWT保护电路将不允许TWT再次开启。”
虽然大多数航天器飞行是旨在作为备份主系统所谓的“冗余”系统，这些冗余系统通常不会被激活，直到很久以后的任务（在大多数情况下，年）。这个特殊的行波管的失败可能造成在任务的总寿命急剧减少。
“不管你信不信，全面返工后，一切都依然表现为合同的原始期限内交付，并在预算为好，即使在考虑了所有这些单位的返工，” Muha补充道。“我们是根据预算远远领先于整个分娩，对整个飞行组的时间表。”
在展示这种新方法改造的可行性，航空航天公司再次利用其著名的专业技术知识和解决问题提供一个快速和具有成本效益的解决方案，以一个看似棘手玩必威棋的挑战。按照维特金，资深科学家在航空航天，“航天已经证明，你可以使生产与快速周转，而不必依靠传统的供应链和它们带来的延迟。”
