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。本文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。

微小型液压元件是飞行器、机器人和高端装备等的关键基础件。如何在实现高功重比的同时兼顾结构的微小型化，从而获得相对于近年飞速发展的电气传动的竞争优势，是流控领域的热点研究问题之一。国外在此领域对我国实行技术封锁，而国内外的研究工作多数围绕着传统泵阀的结构进行按比例缩小，在性能、可靠性、效率和功重比等诸多方面不尽如人为此，国家重点研发计划2019年在“制造基础技术与关键部件”重点专项中设立了“微小型液压元件关键技术”专项指南，属于重大共性关键技术类。

浙江工业大学深耕二维液压技术多年，与河南航天强强联手，经过预申报、同行评议、视频答辩等多轮评审，最终由河南航天液压气动技术有限公司牵头、浙江工业大学阮健教授为项目负责人获批了该重点专项支持。该项目已于2019年12月立项，执行期限为2020年1月至2022年12月，总经费2810万元。

项目预期将突破二维高速开关阀的湿式高功率力矩马达、导控级阀口液动力机理与减阻优化设计、气穴气蚀条件下的稳定性判据和变温阻尼补偿方法、小型力平衡式、微型插装式、小型并联分离式和力平衡式等多种二维活塞泵的结构原理、高速结构动力学特性等关键技术，建立微小型二维高速开关阀和二维活塞泵的设计理论与方法，探明微小型二维液压元件的制造工艺规范，形成微小型二维液压元件的性能测试理论与方法，研制微小型二维液压元件的性能测试设备，并完成基于微小型二维液压泵阀的飞机液压泵源系统样机、电液作动器样机和井口安全控制系统等典型应用研究。

项目下设五个课题，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133人，其中高级职称47人，中级职称38人，初级职称12人。申报团队由液压件行业的4家企业与4所高校联合组成，依托4个国家重点学科、7个国家级研发平台。

项目依托具有完全自主知识产权的二维液压元件技术，拟针对面向微小型化的二维液压元件及相关测试方法和应用开展创新性的研究，符合国家循环经济和可持续发展战略。项目研究成果将会快速推动我国高端微小型液压元件与系统在航空航天、石油装备等领域的发展和应用，从而突破微小型液压元件主要依赖国外进口的限制，打破国外技术垄断，进一步提升我国液压元件的自主创新技术水平和国际竞争力。

表1 项目各课题情况

图1 项目的总体技术路线图

团队在微小型液压元件方面又很深的研究基础。浙江工业大学阮健教授团队一直致力于研究二维液压技术的研究，提出了液压元件的双运动自由度设计思想，所设计的泵阀被称为二维泵和二维阀。经过三十多年的理论和实验研究，初步形成一套较为完整的二维泵阀设计理论和方法。二维泵阀的结构属国际首创，长期的理论与实践表明二维泵阀具有原理先进、性能优越、耐油污染及轻质高能（重量不到同类产品的三分之一）的特点，特别适合应用于各种航空航天和工程机械等对功率重量比有突出要求的移动式液压系统领域，如图2所示。

图2.应用于军工及航空航天领域的部分二维液压阀泵元件

图3所示为二维阀的工作原理图，其具有平转联动的特点：导控级为差动式液压阻力半桥，压力增益特别高，阀芯只要有微小角位移就可以实现高速换向。加之，其导控级与功率级集成于单一阀芯上，与传统阀相比，结构简单，使得其成为微小型高速开关阀的理想解决方案。

图3 二维阀的工作原理示意图

图4所示为二维活塞泵的工作原理图，其将活塞、配流机构及传动轴集成于一体，以空间端面凸轮轨道将活塞的旋转运动用于配流，摆脱了传统的滑动摩擦副对泵的高压、高速等性能提升的约束；将滚动轴承用于运动副主要支撑元件，减轻了摩擦、提高了寿命和机械效率，具有结构简单、功率重量比高、抗污染能力强的突出特点，是液压泵面向微小型化的优选解决方案。

1.锥滚轮 2.等加减速凸轮 3.缸体 4.同心环 5.拨叉-锥滚轮联轴器 6.活塞

图4.二维活塞泵的工作原理图