前 言
当前，从“科学”到“技术”到“市场”演进周期大为缩短、各研发阶段边界模糊，技术更新和成果转化更加快捷。为适应这一新技术革命和产业变革的特征，将原来的国家重点基础研究发展计划（973计划）、国家高技术研究发展计划（863计划）、国家科技支撑计划、国际科技合作与交流专项、产业技术研究与开发基金和公益性行业科研专项进行整合而成为新设立的国家重点研发计划。
该计划着力改变现有科技计划按不同研发阶段设置和部署的做法，按照基础前沿、重大共性关键技术到应用示范进行全链条设计，一体化组织实施。是针对事关国计民生的重大社会公益性研究，以及事关产业核心竞争力、整体自主创新能力和国家安全的战略性、基础性、前瞻性重大科学问题、重大共性关键技术和产品，为国民经济和社会发展主要领域提供持续性的支撑和引领。
流体传动与控制是机械传动中的重要分支，其技术水平对我国的先进制造装备、航空航天、工程机械等国民经济支柱行业的水平。目前我国在流体传统领域的基础技术水平和关键基础件方面离国际先进水平都还有较大差距，造成我国很多关键装备都大量采用进口原件及系统，面临着卡脖子的风险。针对该问题，国家重点研发计划近两年发布了一批针对流体传动与控制中原件和系统的指南，支持该方向的高校、研究所和企业开展基础性、重大共性关键技术和产品研究，助推流体传动与控制领域的加速发展。本栏目将系列报道近两年流体传动与控制领域的重点研发计划获批的项目。
01“液压元件与系统轻量化设计制造新方法”项目
80%的液压元件及系统应用于运载设备、重载机器人和飞行器等移动装备，对其轻量化不仅可提高装备的续航能力、机动性能和承载能力，还可实现节能减排。在高端移动装备中，液压缸、油源和液压集成单元在液压系统中占重超过80%，为最具轻量化潜力的液压元部件。部分发达国家已通过碳纤维、紧凑设计和增材制造等新材料新工艺手段，大力开展轻量化液压元件的研究工作，部分已处于样机测试阶段，但其技术对中国封锁，而我国至今仍未开展液压元件轻量化的系统性研究工作，这又将成为一项潜在的“卡脖子”技术。为此，国家重点研发计划2018年在“制造基础技术与关键部件”重点专项的基础前沿类中设立了“液压元件与系统轻量化设计制造新方法”专项指南。
经过多个团队的精心准备和激烈竞争，最终以燕山大学孔祥东教授为项目负责人的团队获批了该重点研发计划重点专项项支持。已于2019年5月立项，执行期限为2019年7月至2022年6月，项目获批总经费1348万元。
为促进行业的轻量化发展，提升我国在该领域的科技竞争力。项目围绕“轻量化液压元件对流体动力传输与控制性能影响规律”和“材料和工艺新应用对液压元件制造控形控性影响规律”两个关键科学问题，从系统新集成、材料新应用、设计新方法和制造新工艺等方面着手，开展“小型化液压油源和一体化电液执行器整体综合设计理论与方法”、“碳纤维液压缸设计方法及制造工艺”、“油箱小型化设计方法与成型技术”和“液压集成单元选区激光熔化制造工艺”等研究，构建液压元件与系统轻量化设计制造新理论。
项目预期突破高压流体作用下非金属材料液压元件尺寸精度低和蠕变问题，攻克液压油源小型化的气液污染物高效分离技术，形成液压元件与系统轻量化设计理论；提出碳纤维液压缸、小型化液压油源、非金属液压油箱和一体化电液执行器的制造工艺和方法，研制样机并建立轻量化液压系统演示平台。
项目下设四个课题，具体情况如表1所示，各课题之间的逻辑关系如图1所示。项目参研人数98人，其中高级职称19人，中级职称9人，初级职称2人。申报团队依托5个国家重点学科、4个国家级重点实验室、2个国家级工程中心，建成了“流体传动及控制”和“高性能液压基础件”2个国家机械工业优秀创新团队和“飞行器流体动力控制与操纵”教育部创新团队。
表1 项目各课题情况
图1 各课题之间的逻辑关系
该项目的预期成果将填补我国流体传动及控制领域轻量化设计理论及技术空白，引领我国轻量化液压元件与系统发展，有望应用于未来的工程机械、救援装备、机器人和航空航天等领域，以提高运载能力，提升机动性能，降低能源消耗，具有显著的社会效益、经济效益和生态效益。
02
“工程机械用高压多路阀”项目
工程机械是我国“强国制造战略”重点发展的产业之一，年产值超6000亿元，位居全球第一，尤其是高端工程机械产品属国家重大装备，是国防建设和国家重大建设工程的有力保障。挖掘机、起重机产量世界第一，但以高压多路阀为代表的核心零部件长期依赖进口，卡脖子问题严重。针对此问题，国家将“工程机械用高压多路阀”列入了2018年 “制造基础技术与关键部件” 重点研发计划指南，支持重点企业创新发展，突破多路阀卡脖子问题。
徐工集团作为中国工程机械行业排头兵，肩负着振兴民族工业的使命，一直贯彻习总书记“创新是企业核心竞争力的源泉，很多核心技术是求不到、买不来的。要努力占领世界制高点，掌控技术话语权，使我国成为现代装备制造业大国”的指导精神，以做大做强零部件产业强力支撑徐工主机产业发展。2018年徐工集团联合十四家单位申报了“工程机械用高压多路阀”重点研发计划项目，通过了专家评审，获批立项。
为了缩小技术差距，打破产品垄断，急需解决可靠性差、一致性差、操控性差、自主设计技术缺失关键问题。可靠性差主要表现在片间渗漏、阀芯卡滞等问题。一致性差表现为不同批次产品内泄漏量、滞环等性能差异大。整机操控性差表现为复合动作下，多路阀流量分配受负载影响大，动作不协调，严重影响作业质量与效率，上述问题的根源在于自主设计技术的缺失。
针对上述4类关键问题，项目围绕主机产品升级需求及国家重点研发计划指南要求，从关键共性技术、原理创新、系统匹配、工程示范应用等方面开展产学研联合攻关，开展项目研究工作，从设计、制造、试验、应用全流程着手，重点突破高压阀内复杂流道与结构优化设计及密封控制、整体式复杂阀体型芯的高精度抗变形、大长径比高精度阀孔在线动态补偿珩磨工艺等9项关键技术、工艺与方法的研究。
 
项目牵头单位徐工集团目前全球行业排名第六，国内排名第一，拥有液压阀/缸核心零部件专业制造公司，研制出首台套重大装备100多项；拥有3个国家级研发平台：高端工程机械智能制造国家重点实验室、国家级技术中心、国家级工业设计中心，并在全球设立5大研发中心。自2010年以来，承担国家重点研发计划项目、科技支撑项目等国家科技项目10项，获得国家科技进步二等奖4 项，具有丰富的国家项目管理、产学研合作经历，形成了一系列的产学研项目管理规范。项目参与单位浙江大学、哈尔滨工业大学、太原理工大学、燕山大学、西安交通大学、大连远景等高校与企业拥有4个国家重点实验室、2个国家工程研究中心、5个国家重点学科相关科研平台，团队近年来共承担国家、省部级项目110余项，获国家、省部级奖励30余项，拥有相关技术领域的专利300多件，发表学术论文100余篇。在流体传动与控制、多路阀研发、国家项目管理方面具有坚实的基础。
徐工集团拥有徐工液压件有限公司、荷兰AMCA液压技术有限公司、德国Fluitronics液压技术有限公司三家专业液压元件制造工厂，拥有多路阀实验设备20余台套，800亩整机综合试验场，已自主研发两代50余种多路阀产品，广泛应用于起重机、挖掘机等工程机械产品。参与单位大连远景铸件有限公司是液压阀最早定点专业铸造公司，是工信部工业强基工程“中大吨位（挖掘机）高端整体多路阀铸件”唯一示范项目的承担单位。在多路阀铸造能力、试验检测能力、示范应用等方面具有坚实的基础，保障了项目的规划实施、示范应用。
项目研发团队总人数157人，其中高级职称40人，博士23人，根据各个单位技术优势，组建了每个课题的技术团队。项目实施周期为3年，并行开展关键技术研究、样阀研制、性能测评，项目累计投入资金6371万，其中国拨资金1371万，配套资金5000万，经费的90%以上用于关键技术攻关、原理样阀研发、制造工艺优化、工业化考核及示范。
通过本项目实施，自主研制出2类7种规格高压多路阀，额定压力大于32 MPa，流量范围从0-600 (L/min)/路，产品综合性能达到国际竞争对手同类产品水平，并在挖掘机和起重机上示范应用。通过项目实施，发表论文26篇，申请国内发明专利40件，国际发明专利2件，申报软件著作权5件，培养一批研发、制造、试验等关键技术人才，形成高压多路阀自主研发、批量生产能力，建成自主可控的完整产业链，打破国外对高压多路阀的垄断,引领行业发展。支撑《中国制造2025》制定的“核心基础零部件（高压多路阀）实现自主保障”的目标。
根据项目任务书和里程碑计划表要求，通过2019年下半年快速开展，项目4项关键共性技术取得了阶段性进展，完成了5种规格挖掘机多路阀与2种规格多路阀总体方案及结构设计。完成了整机系统集成方案设计，液压系统各元件的选型、整机布置与总体设计。下一步，根据项目任务书和里程碑计划表要求，快速推进7种规格高压多路阀的试制、装机调试及示范应用。
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