你有没有想过深空任务是如何将太阳系边缘的图像传回地球的?这种长距离的传输是靠一种高度专业化的真空管才能实现的。虽然最早的真空管可以追溯到1904年，但到本世纪中叶，它们已经在全球家庭中普及。在第二次世界大战后期，一种工作在微波频率的大功率真空管被发明了。它被称为行波管(TWT)，直到今天它仍然在空间通信中发挥着重要的作用。
今天使用的现代TWT是由先进的金属合金和陶瓷制成的复杂真空电子设备，并且与其较低频率，玻璃包络的前辈相对相似。对于诸如卫星转发器的更高功率需求，TWT放大器（TWTA）用于通过将弱输入信号转换为高功率的TWT放大器（TWTA）来提供关键通信功能。TWTA是行驶波管和电子功率调节器的组合，可将航天器总线电压转换为必要的更高电压电平，增加了命令和遥测功能。TWTAS通过从电子束沿着管中吸收电力来放大RF信号。
在被晶体管取代之前，真空管一直是消费级电视机和收音机的基本部件，直到20世纪70年代。人们经常惊讶地发现，行波管放大器比晶体管放大器重量更轻，性能更高效。
当遵循正确的设计实践和合格的制造工艺时，行波管在关键空间应用中提供可靠可靠的服务方面是无与伦比的。然而，它们的性能也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的技术难题，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。单个单元的生产成本可能高达100万美元，按照目前的协议，可能需要一年多的时间才能建成或获得资格。行波管结构复杂，因此依赖于高制造标准，如果不能达到标准，可能会导致灾难性的设计缺陷和系统故障。航空航天的巧妙解决方案很可能会建立更好、更快、更划算的未来实践。
行波器:可靠，但并非绝对可靠
航空航天工程师最近被任务提供了对TWTA的高压连接失败的全面评估，这在最终热真空测试期间发生，导致电力“跳跃”到附近的接地物体（称为电弧的现象）。虽然TWT高压连接通常用聚合物材料封装以防止这种情况发生，但是聚合物中的意外空隙导致电弧入射，这使得TWT不起作用。
工程师的评估包括在返工期间对TWT损坏的风险复杂的最佳返工方案。TWOS通常永久安装到底板上，该底板不设计成一旦组装成分。根据Samuel S. Osofsky，航空航天通信电子部门主任，“如果您必须从其基板上拍摄（AWT），它会破坏配置，以及您打破的每一个配置，您都必须重新测试。”固有的风险不限于破碎的飞行界面，但TWT本身的总损失。新单位的制造可能需要长达60周。
因此，寻找一种既能修复行波管又不将其与底板分离的方法的竞赛开始了。这个看似简单的解决方案体现了航空航天的独创性，包括在增材制造(更广为人知的是3D打印)的帮助下，创建一种新的封装模具，可以原位放置在损坏的行波管上。
增材制造的救星
虽然大多数3D打印机可以使用各种类型的塑料产生组件，但这些印刷介质缺乏足够的分辨率和设计返工所需的忠诚。幸运的是，几个3D打印选项可在航空航天，其允许基于树脂或金属合金印刷介质。在确定问题的潜在解决方案时，Muha能够跨越企业，并与其他航空航天专家合作，使这个想法成为成果。
“航空航天有很多资源，因为我们研究了制造技术，我们看看了用于空间应用的不同方式的制造零件，所以我们在该地区有很多资源，除了诊断功能以及很多杠杆杠杆的多学科专业知识这项调查，“Muha说。
穆哈是一个尊敬的波浪管技术专家，拥有30年的现场经验，招募了航空航天工程师奥利弗·奥比利亚在数字通信实施的帮助下，以及材料科学部门的泰国·米克茅斯和大卫威特金。
As per McLouth, Advanced Degree Fellow at Aerospace, the proposed mold was a two-piece clamshell design that fit in the confined space between the high voltage connection to be encapsulated and the base plate, and conformed exactly to the required TWT’s encapsulated high voltage feedthrough geometry. “It looked like a stepped cylinder with two openings; one to inject the resin and another to allow the excess encapsulant to come out. And it took about four hours to print,” McLouth said. While a similar remediation had been attempted by the customer, their 3D printer could only yield a rough exterior surface to their mold, imparting a similarly rough texture to the encapsulating resin which precluded transparency. This also rendered flight qualification inspection impossible.
穆哈说:“你无法清楚地看到里面，以确定是否有空隙或其他缺陷。”在一些最初的航空印刷聚合物模具证明不理想后，决定设计和打印一个模具使用镍基高温合金Inconel 718，提供所需的光滑纹理和透明度的feedthrough封装。该方法取得了巨大的成功，既能够排除注入聚合物中的缺陷，也证明了无需拆卸行波管修复的可行性。
为空间创造灵活性和弹性
这种新的补救方法具有深远的影响。到目前为止，这种类型的故障通常需要对行波管进行高风险的返工，可能会导致多个项目和卫星的进度延迟和成本成倍增加。长期影响同样令人不安。Muha说:“这些缺陷如果没有被发现，可能会导致整个任务的失败，因为行波管保护电路不允许行波管再次被打开。”
虽然大多数航天器飞行所谓的“冗余”系统，旨在用作主系统的备份，但这些冗余系统通常不会激活，直到特派团后来（在大多数情况下，年）。这种特殊TWT的失败可能导致特派团的总预期寿命急剧减少。
“在全面的返工之后，相信它与否，一切仍然在合同的原始绩效期内交付，并且甚至占所有这些单位的返工，”Muha补充道。“我们在整个航班套装中提前预算并提前提前提前。”
为了证明这种新的返工方法的可行性，航空航天公司再次利用其著名的技术专长和解决问题的能力，为看似棘手的挑战提供了快速和成本效益高的解决玩必威棋方案。正如航空航天公司的高级科学家Witkin所说，“航空航天公司已经证明，你可以通过快速周转来实现生产，而不必依赖传统的供应链和它们带来的延迟。”