高速航空柱塞泵研究现状——浙江大学欧阳小平教授团队

一、研究背景

航空液压泵是飞机液压系统最关键的动力元件。斜盘柱塞式航空液压泵由于具有结构紧凑、转动惯量小、流量大、易于变量控制等特点，广泛应用于飞机液压能源系统。航空柱塞泵通常工作在高压（3000~5000psi）、宽温域（-55℃~135℃）、高转速（3000rpm以上）、高振动（30g以上）的复杂工况。相比于工业柱塞泵，航空柱塞泵在功率密度和可靠性等方面优势明显。

二、研究成果

压力脉动衰减器方面，提出一种用于11柱塞航空柱泵的内置式RC滤波压力脉动衰减器，大幅降低某型军机柱塞泵的压力脉动；开发了一种共振型内置式压力脉动衰减器，工作频率易于调节，方便集成于泵壳体，在共振频率附近能够达到20dB的脉动衰减效果。

在斜盘振动研究方面，提出了一种能较好预测斜盘振动和压力脉动状态的全耦合模型，对降低柱塞泵压力脉动、提高其可靠性具有重要意义。

在泵源与管路配置方面，研究了管道弯曲、截面应力分布、管路摩擦耦合和联接耦合等复杂因素影响，在时域和频域对某型飞机液压能源系统管路进行优化设计。

RC原理11柱塞泵脉动衰减器

共振型压力脉动衰减器

泵-管路系统配置研究

三、未来方向

高速航空柱塞泵未来的研究方向主要集中在：

（1）高压：向5000psi或更高压力领域发展。

（2）高速高响应：开发新型原理的柱塞泵以降低转动惯量提高其动态响应，同时向10000rpm以上发展。

（3）长寿命：研究新型材料或原理，将现有高速柱塞泵的寿命提高2倍以上。

（4）一体化：研究一体化高功率密度电机泵，以及集驱动及智能感知于一体的智能电液作动器EHA。

（5）智能化：研究高速泵能量输出与负载匹配的控制方法；开发微型传感器技术，开展柱塞泵的智能状态监测与寿命预测研究。

研究团队在国家973、863、自然基金等项目的支持下，获得了如下研究成果：

泵和飞机液压能源系统方面：提出了基于RC原理的柱塞泵压力衰减器结构，大幅降低某型军机柱塞泵的压力脉动。研制了C919液压系统原理性实验台、C919飞机液压系统地面实验接口设备（便携式含气量检测装置和HLRM接口测试设备），为C919液压系统设计、状态检测提供强有力支持。建立飞机液压系统管路模型，研究泵-管路系统流固耦合特性，优化柱塞泵结构和管路布置。

往复密封方面：建立了基于混合润滑理论、结合跨尺度多物理场耦合模型，分析了复杂工况下航空作动器往复密封机理，为高可靠往复密封研制提供理论依据。

外骨骼机器人方面：将高柱塞泵技术应用于外骨骼机器人，开发出了高功率密度低噪声的外骨骼机器人动力源，并成功应用于外骨骼机器人，大幅降低外骨骼机器人样机重量。

欧阳小平，工学博士，浙江大学流体动力与机电系统国家重点实验室，教授，博导。担任中国机械工程学会流体传动与控制分会青年工作委员会委员、中国航空学会流体传动与控制专业委员会委员、航空机电学会青年工作委员会委员。

主持和承担了“973”课题、“863”课题、国家自然基金项目、企业项目等30余项。发表学术论文30多篇，获得发明及实用新型专利30余项、出版专著1部，获得中国机械工业科学技术一等奖1项。

主要从事飞机液压能源系统特性分析、高速柱塞泵压力脉动抑制技术、复杂工况往复密封机理及优化设计、外骨骼机器人技术等领域的研究工作。