項(xiàng)目一：液壓元件與系統(tǒng)輕量化設(shè)計(jì)制造新方法的意義

項(xiàng)目的意義：80%的液壓元件及系統(tǒng)應(yīng)用于運(yùn)載設(shè)備、重載機(jī)器人和飛行器等移動(dòng)裝備，對(duì)其輕量化不僅可提高裝備的續(xù)航能力、機(jī)動(dòng)性能和承載能力，還可實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。在高端移動(dòng)裝備中，液壓缸、油源和液壓集成單元在液壓系統(tǒng)中占重超過(guò)80%，為最具輕量化潛力的液壓元部件。部分發(fā)達(dá)國(guó)家已通過(guò)碳纖維、緊湊設(shè)計(jì)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(jī)測(cè)試階段，但其技術(shù)對(duì)中國(guó)封鎖，而我國(guó)至今仍未開展液壓元件輕量化的系統(tǒng)性研究工作，這又將成為一項(xiàng)潛在的“卡脖子”技術(shù)。為此，國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃2018年在“制造基礎(chǔ)技術(shù)與關(guān)鍵部件”重點(diǎn)專項(xiàng)的基礎(chǔ)前沿類中設(shè)立了“液壓元件與系統(tǒng)輕量化設(shè)計(jì)制造新方法”專項(xiàng)指南。

項(xiàng)目執(zhí)行情況：經(jīng)過(guò)多個(gè)團(tuán)隊(duì)的精心準(zhǔn)備和激烈競(jìng)爭(zhēng)，最終以燕山大學(xué)孔祥東教授為項(xiàng)目負(fù)責(zé)人的團(tuán)隊(duì)獲批了該重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃重點(diǎn)專項(xiàng)項(xiàng)支持。已于2019年5月立項(xiàng)，執(zhí)行期限為2019年7月至2022年6月，項(xiàng)目獲批總經(jīng)費(fèi)1348萬(wàn)元。

項(xiàng)目下設(shè)四個(gè)課題，具體情況如表1所示，各課題之間的邏輯關(guān)系。項(xiàng)目參研人數(shù)98人，其中高級(jí)職稱19人，中級(jí)職稱9人，初級(jí)職稱2人。申報(bào)團(tuán)隊(duì)依托5個(gè)國(guó)家重點(diǎn)學(xué)科、4個(gè)國(guó)家級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、2個(gè)國(guó)家級(jí)工程中心，建成了“流體傳動(dòng)及控制”和“高性能液壓基礎(chǔ)件”2個(gè)國(guó)家機(jī)械工業(yè)優(yōu)秀創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)和“飛行器流體動(dòng)力控制與操縱”教育部創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)。

項(xiàng)目取得的成果及價(jià)值：為促進(jìn)行業(yè)的輕量化發(fā)展，提升我國(guó)在該領(lǐng)域的科技競(jìng)爭(zhēng)力。項(xiàng)目圍繞“輕量化液壓元件對(duì)流體動(dòng)力傳輸與控制性能影響規(guī)律”和“材料和工藝新應(yīng)用對(duì)液壓元件制造控形控性影響規(guī)律”兩個(gè)關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題，從系統(tǒng)新集成、材料新應(yīng)用、設(shè)計(jì)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(zhí)行器整體綜合設(shè)計(jì)理論與方法”、“碳纖維液壓缸設(shè)計(jì)方法及制造工藝”、“油箱小型化設(shè)計(jì)方法與成型技術(shù)”和“液壓集成單元選區(qū)激光熔化制造工藝”等研究，構(gòu)建液壓元件與系統(tǒng)輕量化設(shè)計(jì)制造新理論。

項(xiàng)目預(yù)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(wèn)題，攻克液壓油源小型化的氣液污染物高效分離技術(shù)，形成液壓元件與系統(tǒng)輕量化設(shè)計(jì)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(zhí)行器的制造工藝和方法，研制樣機(jī)并建立輕量化液壓系統(tǒng)演示平臺(tái)。

該項(xiàng)目的預(yù)期成果將填補(bǔ)我國(guó)流體傳動(dòng)及控制領(lǐng)域輕量化設(shè)計(jì)理論及技術(shù)空白，引領(lǐng)我國(guó)輕量化液壓元件與系統(tǒng)發(fā)展，有望應(yīng)用于未來(lái)的工程機(jī)械、救援裝備、機(jī)器人和航空航天等領(lǐng)域，以提高運(yùn)載能力，提升機(jī)動(dòng)性能，降低能源消耗，具有顯著的社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益。