行波管工作在非常惡劣的環(huán)境下，對結(jié)構(gòu)可靠性具有很高的要求。工作過程中產(chǎn)生的高溫易導(dǎo)致各個部件變形，同時承受各種機械沖擊和振動應(yīng)力的作用，高溫下的振動引起的應(yīng)力和變形影響更加惡劣，從而影響行波管的各項性能指標和工作壽命，在熱特性分析的基礎(chǔ)上進行振動分析，可以獲得工作狀態(tài)下真實的振動特性，為產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計，提高產(chǎn)品的可靠性提供技術(shù)支持。本文調(diào)研分析了國內(nèi)外學者及科研機構(gòu)對行波管結(jié)構(gòu)熱與動力學特性分析的研究方法和研究情況，并結(jié)合電子五所的研究成果提出了行波管可靠性研究的進一步研究重點。

　　行波管作為唯一能在倍頻程范圍內(nèi)提高功率輸出的微波電真空器件，具有功率大、頻帶寬、效率高和可多種模式工作等良好特性，在雷達、通訊、精確制導(dǎo)等領(lǐng)域有著很好的應(yīng)用前景。近年來，隨著雷達、通訊和電子對抗系統(tǒng)的發(fā)展，對行波管的功率、頻帶和帶寬特性的要求越來越高，而影響行波管進一步提高功率等性能的一個重要因素是行波管的熱傳導(dǎo)能力，因此需要對行波管進行熱分析，根據(jù)溫度分布結(jié)果提出改善措施，優(yōu)化相關(guān)設(shè)計參數(shù)和材料性能，保證行波管工作在一個合理的溫度范圍。為了減少相關(guān)組件的熱變形對電性能參數(shù)的影響需要進行熱力耦合分析。此外行波管在使用過程中要承受各種機械沖擊和振動應(yīng)力的作用，因此行波管必須進行振動分析以滿足各種機械環(huán)境應(yīng)力的考核，保證在規(guī)定的應(yīng)力環(huán)境下正常工作。行波管熱分析在行波管設(shè)計階段，對行波管的熱特性進行模擬仿真，獲得其溫度分布圖，以評價其工作可靠性，即在保證行波管電學性能的前提下進行必要的熱設(shè)計，可使得行波管具有更好的熱特性和散熱性能，提高行波管的可靠性與穩(wěn)定性。行波管的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，用傳統(tǒng)的熱解析法求解其溫度分布和熱形變很難，早期計算機的數(shù)據(jù)處理能力有限以及有限元理論方法不完善，因此模擬熱分析工作開展較少。

　　近年來使用熱模擬仿真技術(shù)開展行波管熱可靠性評價及優(yōu)化設(shè)計主要體現(xiàn)在幾個方面，材料、結(jié)構(gòu)及接觸熱阻等優(yōu)化設(shè)計以提高熱特性。對電子槍關(guān)鍵部件(熱屏筒、支撐筒)的材料、結(jié)構(gòu)的改進可以明顯提高加熱效率及快熱性能，如對熱屏筒材料及厚度的改進，得到采用不同材料(鉭、鉬錸合金、鉬)熱屏筒的陰極組件的溫度分布情況，重點考察了陰極底面和鉬筒溫度隨厚度變化曲線如圖1所示。由圖1可知在材料方面采用鉭材料的熱屏蔽筒優(yōu)勢最明顯，此時的陰極溫度高，熱屏筒溫度低，溫差也最大，熱量散失最小，能量利用率高。