國家重點研發計劃 | 流體傳動與控制篇(二)

項目一：液壓元件與系統輕量化設計制造新方法的意義

項目的意義：80%的液壓元件及系統應用于運載設備、重載機器人和飛行器等移動裝備，對其輕量化不僅可提高裝備的續航能力、機動性能和承載能力，還可實現節能減排。在高端移動裝備中，液壓缸、油源和液壓集成單元在液壓系統中占重超過80%，為最具輕量化潛力的液壓元部件。部分發達國家已通過碳纖維、緊湊設計和增材制造等新材料新工藝手段，大力開展輕量化液壓元件的研究工作，部分已處于樣機測試階段，但其技術對中國封鎖，而我國至今仍未開展液壓元件輕量化的系統性研究工作，這又將成為一項潛在的“卡脖子”技術。為此，國家重點研發計劃2018年在“制造基礎技術與關鍵部件”重點專項的基礎前沿類中設立了“液壓元件與系統輕量化設計制造新方法”專項指南。

項目執行情況：經過多個團隊的精心準備和激烈競爭，最終以燕山大學孔祥東教授為項目負責人的團隊獲批了該重點研發計劃重點專項項支持。已于2019年5月立項，執行期限為2019年7月至2022年6月，項目獲批總經費1348萬元。

項目下設四個課題，具體情況如表1所示，各課題之間的邏輯關系。項目參研人數98人，其中高級職稱19人，中級職稱9人，初級職稱2人。申報團隊依托5個國家重點學科、4個國家級重點實驗室、2個國家級工程中心，建成了“流體傳動及控制”和“高性能液壓基礎件”2個國家機械工業優秀創新團隊和“飛行器流體動力控制與操縱”教育部創新團隊。

項目取得的成果及價值：為促進行業的輕量化發展，提升我國在該領域的科技競爭力。項目圍繞“輕量化液壓元件對流體動力傳輸與控制性能影響規律”和“材料和工藝新應用對液壓元件制造控形控性影響規律”兩個關鍵科學問題，從系統新集成、材料新應用、設計新方法和制造新工藝等方面著手，開展“小型化液壓油源和一體化電液執行器整體綜合設計理論與方法”、“碳纖維液壓缸設計方法及制造工藝”、“油箱小型化設計方法與成型技術”和“液壓集成單元選區激光熔化制造工藝”等研究，構建液壓元件與系統輕量化設計制造新理論。

項目預期突破高壓流體作用下非金屬材料液壓元件尺寸精度低和蠕變問題，攻克液壓油源小型化的氣液污染物高效分離技術，形成液壓元件與系統輕量化設計理論；提出碳纖維液壓缸、小型化液壓油源、非金屬液壓油箱和一體化電液執行器的制造工藝和方法，研制樣機并建立輕量化液壓系統演示平臺。

該項目的預期成果將填補我國流體傳動及控制領域輕量化設計理論及技術空白，引領我國輕量化液壓元件與系統發展，有望應用于未來的工程機械、救援裝備、機器人和航空航天等領域，以提高運載能力，提升機動性能，降低能源消耗，具有顯著的社會效益、經濟效益和生態效益。