電液執(zhí)行器(EHA)結(jié)構(gòu)原理與應(yīng)用及發(fā)展分析

文:文/河北科技大學(xué) 張利平2025年第六期

導(dǎo)語(yǔ):電液執(zhí)行器 (EHA) 是一種機(jī)電液融合一體的新型執(zhí)行器,具有高效能量轉(zhuǎn)換、按需供能、高功率密度等技術(shù)特性,已在航空航天、軍事裝備、工程機(jī)械、機(jī)器人等領(lǐng)域展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。本文結(jié)合作者相關(guān)教學(xué)科研工作與為企業(yè)進(jìn)行技術(shù)服務(wù)的體會(huì),以及極具影響力的亞洲國(guó)際動(dòng)力傳控展(PTC ASIA)、中國(guó)國(guó)際高新技術(shù)成果交易會(huì)(CHTF)和深圳國(guó)際工業(yè)自動(dòng)化及機(jī)器人展(ARE Shenzhen)等大型展會(huì)的觀展見(jiàn)聞,在概述EHA基本原理、組成及分類,核心特點(diǎn),國(guó)內(nèi)外歷史發(fā)展與技術(shù)演進(jìn)及應(yīng)用概況基礎(chǔ)上,分析論述了EHA的典型結(jié)構(gòu)原理及應(yīng)用場(chǎng)景,介紹了EHA的技術(shù)挑戰(zhàn)與發(fā)展方向,市場(chǎng)規(guī)模、發(fā)展前景及趨勢(shì),以期賦能國(guó)內(nèi)EHA的普及認(rèn)知、推廣應(yīng)用及新品研發(fā)和市場(chǎng)化。

  1 電液執(zhí)行器概述

  1.1 定義

  電液執(zhí)行器(Electro-Hydraulic Actuator,EHA)是融合電力驅(qū)動(dòng)與液壓傳動(dòng)技術(shù)的新型機(jī)電液一體化裝置,通過(guò)伺服電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)液壓泵,進(jìn)行“電能-液壓能-機(jī)械能”的二次能量轉(zhuǎn)換,實(shí)現(xiàn)直線或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中位置、速度(轉(zhuǎn)速)和力(轉(zhuǎn)矩)精確控制。

  1.2 基本原理及分類

 ?、呕驹?。EHA系統(tǒng)通常由伺服電機(jī)、雙向液壓泵、液壓缸/液壓馬達(dá)、液壓閥及蓄能器等主要元件構(gòu)成。 EHA的其核心工作原理是泵控容積調(diào)速,通過(guò)機(jī)電液一體化集成設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)高效能量轉(zhuǎn)換:高響應(yīng)的伺服電機(jī)接收控制指令,精確改變旋轉(zhuǎn)方向和轉(zhuǎn)速,直接驅(qū)動(dòng)雙向液壓泵(定量泵或變量泵)。泵的旋轉(zhuǎn)方向決定液壓油的流向,轉(zhuǎn)速則線性控制輸出至執(zhí)行元件的油液流量,從而精準(zhǔn)控制負(fù)載的運(yùn)動(dòng)方向、位置和速度。

 ?、葡到y(tǒng)分類

  圖1所示為EHA的分類,線性和旋轉(zhuǎn)EHA的共性是都采用泵控容積調(diào)速方式對(duì)執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)方向和速度實(shí)施控制;目前,線性EHA實(shí)際應(yīng)用相對(duì)較多。對(duì)于線性EHA,在流量一定時(shí),對(duì)稱結(jié)構(gòu)的因缸雙腔面積相同,故往返速度相同;非對(duì)稱結(jié)構(gòu)則因兩工作腔有效面積不同,故往返速度不同。

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  1.3 核心特點(diǎn)(見(jiàn)表1)

  1.4 EHA的歷史發(fā)展與技術(shù)演進(jìn)及應(yīng)用概況

       1.4.1歷史進(jìn)展與技術(shù)演進(jìn)

  EHA源于航空領(lǐng)域:1970年代,美國(guó)為解決飛機(jī)液壓管路繁重問(wèn)題,提出“electrically-based aircraft”構(gòu)想,采用功率電傳作動(dòng)技術(shù)(Power-By-Wire),以電信號(hào)控制驅(qū)動(dòng)器并傳輸能量,代替液壓管路。斯普洛克霍夫(SPROCKHOFF)博士首次將"泵控馬達(dá)回路" 原理引入液壓缸控制領(lǐng)域的開創(chuàng)性研究于1979年在德國(guó)亞琛工業(yè)大學(xué)以博士學(xué)位論文形式發(fā)表,這一研究作為泵控缸技術(shù)發(fā)展歷程中的早期探索,為后續(xù)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用奠定了重要基礎(chǔ)。1980年由美國(guó)邁阿密大學(xué)教授安東尼·埃斯波西托(ANTHONY ESPOSITO)在其所著的《流體動(dòng)力及應(yīng)用》一書中,披露了美國(guó)斯佩里威格士公司生產(chǎn)的液壓馬達(dá)作為執(zhí)行元件集成式靜液壓部件(見(jiàn)圖2)。

  進(jìn)入1990年代,得益于電磁技術(shù)、數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)及大功率伺服技術(shù)的進(jìn)步, EHA作動(dòng)技術(shù)迎來(lái)了工程樣機(jī)研制和試飛的高峰。如里程碑事件:①1991年,美國(guó)派克(Parker)公司研制的 EHA 作動(dòng)器在C-130飛機(jī)上完成空中試飛并取得滿意效果;②隨后在1994~1997年之間,美國(guó)把Moog公司設(shè)計(jì)出的EHA運(yùn)用到了F/A-18戰(zhàn)斗機(jī)的副翼作動(dòng)上,并且成功完成了試飛測(cè)試,圖3所示為F-18戰(zhàn)斗機(jī)用EHA。③1998年,英國(guó)額盧卡斯公司設(shè)計(jì)的 EHA 在C-141副翼上完成近1000h的飛行試驗(yàn);④21世紀(jì)初,歐洲各國(guó)相繼開展EHA研究,英法兩國(guó)完成集成式 EHA并投入A380 客機(jī)應(yīng)用。

  在過(guò)去20年間, EHA技術(shù)在性能、可靠性、重量和成本諸方面取得了顯著進(jìn)步。目前,EHA 技術(shù)已成功應(yīng)用于洛克希德·馬丁公司的F-35閃電II戰(zhàn)斗機(jī)等先進(jìn)戰(zhàn)機(jī)的革命性電動(dòng)飛行控制系統(tǒng)。我國(guó)從上世紀(jì)80年代開始研究EHA原理,北京航空航天大學(xué)和哈爾濱工業(yè)大學(xué)等先后研制出樣機(jī)并在EHA的傳熱、潤(rùn)滑、散熱及設(shè)計(jì)方法等方面取得研究成果 ,2023年與2024年浙江大學(xué)先后啟動(dòng)了國(guó)家自然基金重大項(xiàng)目“智能電靜液驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器基礎(chǔ)研究”及及國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“深海水下電液作動(dòng)器(EHA)研制與應(yīng)用示范”項(xiàng)目。

  1.4.2應(yīng)用概況

  EHA以其集成度高、能量效率高、功率密度高等優(yōu)點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于機(jī)器人領(lǐng)域(關(guān)節(jié)機(jī)器人、可穿戴機(jī)器人、人形機(jī)器人等)。例如,日本川崎公司開發(fā)的Hydro Servo Muscle EHA系統(tǒng)能夠輸出最大6000N的力;韓國(guó)延世大學(xué)設(shè)計(jì)出的泵控EHA應(yīng)用于可穿戴機(jī)器人。此外,EHA的應(yīng)用領(lǐng)域還從軍用和航天設(shè)備擴(kuò)展到農(nóng)業(yè)和工程機(jī)械等民用設(shè)備。隨著技術(shù)和市場(chǎng)的發(fā)展,EHA廠商逐漸增多,產(chǎn)品不斷改進(jìn)創(chuàng)新,例如深圳賽諾動(dòng)力公司針對(duì)航天航空及河海領(lǐng)域,基于PBF3D打印技術(shù)的旋轉(zhuǎn)直驅(qū)伺服閥,研制成功了液壓缸體+柱塞泵體+伺服閥體+油箱四合一一體化的多余度電液伺服執(zhí)行器(EHSA)(圖4),重量較傳統(tǒng)EHA減重60%,降低了泄漏風(fēng)險(xiǎn),提高了系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性。同時(shí),EHA在控制算法方面也不斷優(yōu)化,如采用PID與自適應(yīng)控制、滑??刂频确椒ǎ岣吡讼到y(tǒng)的抗干擾能力和動(dòng)態(tài)性能。

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  2 EHA的典型結(jié)構(gòu)原理

  2.1一般原理

  2.1.1線性EHA

  線性EHA的一般液壓原理如圖5所示,它是一個(gè)定排量變轉(zhuǎn)速型EHA-FPVS,其中電機(jī)泵1是系統(tǒng)的主油源,執(zhí)行元件

  可以是單桿缸2-1或雙桿缸2-2,泵1與缸2構(gòu)成閉式回路。主泵1-2可雙向旋轉(zhuǎn),調(diào)節(jié)伺服電機(jī)1-1的轉(zhuǎn)速即可改變液壓缸的輸入流量及速度。管路14和15的壓力隨電機(jī)泵的轉(zhuǎn)向而變,即管路14為高壓,則管路15就為低壓,反之亦然。溢流閥5和6分別用于管路14和15的雙向過(guò)載安全保護(hù)。補(bǔ)油泵3第一個(gè)作用是可經(jīng)液控單向閥7或8的分別向低壓管路14或15供油(其中閥7正向推開時(shí),則閥8關(guān)閉,反之亦然),泵3的第二個(gè)作用是為蓄能器17補(bǔ)償因單桿缸兩工作腔面積不同造成的流量差提供通路(注:當(dāng)系統(tǒng)的執(zhí)行元件為等直徑雙桿缸2-2時(shí),蓄能器17可去掉,閥7和8則可改為普通單向閥)。過(guò)濾器9和10用于補(bǔ)油泵的吸油和排油過(guò)濾。差壓式梭閥11、溢流閥12和冷卻器13用于系統(tǒng)的熱交換(低壓管路的)。溢流閥4的設(shè)定補(bǔ)油壓力要略高于溢流閥4的調(diào)整壓力,以保證梭閥換向時(shí)能將低壓管路的熱油經(jīng)溢流閥12放出一部分到油箱,新的冷油不斷進(jìn)入低壓管路。

  2.1.2 旋轉(zhuǎn)型EHA

  旋轉(zhuǎn)型EHA(以圖2所示靜液壓部件為例)的液壓原理如圖6所示,它是一個(gè)變排量泵恒轉(zhuǎn)速型EHA-VPFS,其中變量泵1-2是系統(tǒng)的主油源,執(zhí)行元件為雙向定量液壓馬達(dá)2,二者構(gòu)成閉式回路。主泵1-2為可正反向旋轉(zhuǎn)的變量泵,調(diào)節(jié)泵1-2的排量即可改變?cè)摫幂斔徒o馬達(dá)的流量,進(jìn)而改變馬達(dá)的轉(zhuǎn)速。管路9和10的壓力隨電機(jī)泵的轉(zhuǎn)向而變,即管路9為高壓,則管路10就為低壓,反之亦然。溢流閥7和8分別用于管路9和10的雙向過(guò)載安全保護(hù)。補(bǔ)油泵1-3可經(jīng)單向閥5或6的分別向低壓管路10或9供油(其中閥5正向推開時(shí),則閥6關(guān)閉,反之亦然),補(bǔ)油壓力由溢流閥3設(shè)定。過(guò)濾器4用于補(bǔ)油泵的排油過(guò)濾。

  2.2 典型結(jié)構(gòu)

  2.2.1 線性EHA

 ?、艑?duì)稱結(jié)構(gòu)線性EHA。圖7所示為用于A380副翼的對(duì)稱結(jié)構(gòu)線性EHA(定排量變轉(zhuǎn)速型EHA-FPVS),也稱電動(dòng)靜液作動(dòng)筒。變速電機(jī)(下簡(jiǎn)稱電機(jī))與雙定量泵組成的電機(jī)泵,其執(zhí)行元件為雙桿液壓缸,泵、缸組成閉式容積調(diào)速回路。系統(tǒng)采用三相交流電源AC供電。電磁閥用于液壓缸工作模式(機(jī)翼襟翼的展開與收起等動(dòng)作的)選擇和切換。系統(tǒng)的控制器為飛行控制計(jì)算機(jī),系統(tǒng)設(shè)有位移傳感器、壓力傳感器和速度傳感器等,以實(shí)現(xiàn)對(duì) EHA 系統(tǒng)的精確控制和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

  當(dāng)EHA系統(tǒng)接收到控制信號(hào)后,電機(jī)驅(qū)動(dòng)雙向定量泵以特定的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向旋轉(zhuǎn),向系統(tǒng)提供壓力油,實(shí)現(xiàn)了電能到液壓能的轉(zhuǎn)換。在液壓缸工作腔的活塞上產(chǎn)生的液壓力推動(dòng)活塞(桿) 往復(fù)運(yùn)動(dòng)克服負(fù)載而做功,缸另一腔的回油則被液壓泵吸入,實(shí)現(xiàn)了液壓能到機(jī)械能的轉(zhuǎn)換。缸的運(yùn)動(dòng)方向和速度則由電機(jī)的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速?zèng)Q定。為了確保EHA系統(tǒng)能夠精確地按照預(yù)定要求工作,系統(tǒng)采用了閉環(huán)控制策略。系統(tǒng)中的傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)執(zhí)行元件的位移、速度、電流和系統(tǒng)壓力等參數(shù),并將這些信息反饋給控制系統(tǒng)。控制系統(tǒng)通過(guò)對(duì)反饋信號(hào)與預(yù)設(shè)的目標(biāo)值進(jìn)行比較,根據(jù)偏差值調(diào)整電機(jī)的控制信號(hào),使電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)發(fā)生改變,進(jìn)而調(diào)整定量泵的輸出流量和壓力,最終使缸的實(shí)際運(yùn)行參數(shù)趨近于目標(biāo)值。這種閉環(huán)控制方式有效地提高了EHA系統(tǒng)的控制精度和穩(wěn)定性,使其適應(yīng)復(fù)雜多變的工作環(huán)境和要求。

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  ⑵非對(duì)稱結(jié)構(gòu)線性EHA。圖8a所示為一種國(guó)產(chǎn)非對(duì)稱線性EHA的實(shí)物外形圖,它由電機(jī)泵1(永磁同步電機(jī)+靜音雙向齒輪泵)、控制閥組2、皮囊式蓄能器3和單桿活塞缸4及安裝支架5等組成。結(jié)合圖8b可知,該EHA為定排量變轉(zhuǎn)速型EHA-FPVS,具有以下顯著技術(shù)優(yōu)勢(shì):①使用便捷:用戶只需將購(gòu)回的EHA通過(guò)安裝支架裝到主機(jī)(例如堆高車、挖掘機(jī)等)工作機(jī)構(gòu)近旁,即可由液壓缸驅(qū)動(dòng)負(fù)載完成所需的工作,而無(wú)須再自行設(shè)計(jì)制造和安裝調(diào)試;②操縱簡(jiǎn)便:用戶通過(guò)操控手柄,即可便利地向控制器15發(fā)出指令信號(hào),改變電機(jī)泵的旋轉(zhuǎn)方向,從而改變液壓缸及其負(fù)載的運(yùn)動(dòng)方;③閉式回路補(bǔ)油:與圖4不同的是,該EHA的閉式油路低壓側(cè)并非采用補(bǔ)油泵補(bǔ)油,而是采用液壓蓄能器4完成,該蓄能器兼具防止液壓油氣穴功能;④流量補(bǔ)償: 由于液壓缸非對(duì)稱(單桿缸上下腔有效面積不同),缸進(jìn)退時(shí)兩腔相差的流量(不對(duì)稱流量)通過(guò)皮囊式蓄能器10來(lái)進(jìn)行補(bǔ)償和回收;⑤節(jié)能:整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊,體積小;無(wú)節(jié)流和溢流及管流損失,運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定可靠(電磁閥9作為旁通閥,在系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)通電打開,液壓油直接經(jīng)閥9返回泵1-2,起到隔離故障的作用),噪音低,智能高效,節(jié)能達(dá)40%;

  ⑥系統(tǒng)通過(guò)典型的的三環(huán)伺服策略:外環(huán)-液壓缸位置控制(傳感器13位移反饋)、中環(huán)-轉(zhuǎn)速控制(電機(jī)內(nèi)的編碼器速度反饋)及內(nèi)環(huán)-電流控制(電機(jī)電流反饋,保證電機(jī)不至超載而燒損電機(jī))實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的閉環(huán)快速精確控制。工作時(shí), 電機(jī)驅(qū)動(dòng)液壓泵旋轉(zhuǎn),輸出成比例流量的液壓油,控制液壓缸的速度,當(dāng)缸的位移傳感器13檢測(cè)出與給定指令接近時(shí),控制器調(diào)節(jié)使電機(jī)轉(zhuǎn)速逐漸降低,直至控制誤差范圍,與維持液壓缸要求位置的內(nèi)泄露量相符。其他液壓元部件則不參與伺服控制。⑦該EHA是為挖掘機(jī)16而開發(fā)的(其電壓300V,功率4kw,轉(zhuǎn)速0~3500r/min可調(diào)),在挖掘機(jī)的動(dòng)臂、斗桿、鏟斗可分別裝上EHA,速度可調(diào)控,響應(yīng)快。

 ?、嵌喔拙€性EHA。針對(duì)某些專用機(jī)械設(shè)備的特殊需要,目前有的生產(chǎn)廠商新進(jìn)還推出了數(shù)智化多缸線性EHA,如圖9所示的三缸EHA。其特點(diǎn)為:①將電機(jī)泵1(泵為螺旋齒靜音齒輪泵)、液壓缸2(三個(gè))、小型油箱3、閥件和管路等集成為一體,結(jié)構(gòu)緊湊,體積小,其功率為30~150HP。②作為某些特定機(jī)械設(shè)備(角度和旋轉(zhuǎn)翻外機(jī))的液壓動(dòng)力單元,使用維護(hù)便捷。

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  2.2.2旋轉(zhuǎn)EHA

  旋轉(zhuǎn)EHA,除了圖2所示的結(jié)構(gòu)型式外, 圖10所示的靜液壓裝置HTs(Hydrostatic Transmissions)作為典型的通用部件之一,它是由雙向變量泵+定量馬達(dá)構(gòu)成的變排量泵恒轉(zhuǎn)速型EHA-VPFS(丹佛斯的 LDU20閉式回路傳動(dòng)單元),其輸入功率22kw,最大壓力345bar,外部補(bǔ)油壓力5bar,可用于草坪護(hù)理機(jī)、小型農(nóng)業(yè)機(jī)械,相當(dāng)便利。

  3 典型應(yīng)用場(chǎng)景

  EHA 憑借其獨(dú)特的技術(shù)性能優(yōu)勢(shì),在眾多領(lǐng)域中發(fā)揮著關(guān)鍵作用,為各行業(yè)的發(fā)展提供了強(qiáng)大的技術(shù)支持。其典型應(yīng)用場(chǎng)景有:①航空航天。如在飛機(jī)舵面控制中(圖11a),替代傳統(tǒng)集中式液壓系統(tǒng),消除管路泄漏風(fēng)險(xiǎn),功率密度提升30%以上;在起落架收放中,無(wú)人機(jī)EHA系統(tǒng)通過(guò)導(dǎo)線替代管道,可靠性提升且維修時(shí)間減少50%。②機(jī)器人及自動(dòng)化。足式機(jī)器人(如機(jī)器狗)采用EHA關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)(圖11b),實(shí)現(xiàn)20 Nm/kg的扭矩密度,超越傳統(tǒng)電機(jī)方案;太陽(yáng)能板跟蹤系統(tǒng)利用EHA實(shí)現(xiàn)±0.1°角度控制及精密定位。③工程機(jī)械。如裝載機(jī)、挖掘機(jī)采用三腔缸EHA (圖11c)進(jìn)行鏟斗平衡,實(shí)現(xiàn)流量自補(bǔ)償,功率密度提升40%;液壓升降路障,集成化設(shè)計(jì)使安裝時(shí)間減少70%。

 ?、芴厥猸h(huán)境設(shè)備。如深海/高溫設(shè)備,封閉式液壓回路(圖11d)耐受極端壓力與溫度。醫(yī)療設(shè)備,手術(shù)床、輪椅坡道等場(chǎng)景實(shí)現(xiàn)靜音、無(wú)泄漏操作。此外,EHA還在軍事裝備領(lǐng)域(如艦船與潛艇、裝甲車輛)、工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域(如水處里中的閥門啟閉遠(yuǎn)程控制、機(jī)床、工業(yè)機(jī)械臂及精密測(cè)試平臺(tái))、醫(yī)療及特殊領(lǐng)域(如手術(shù)床、坡道輪椅等醫(yī)療設(shè)備,深海探測(cè)等)獲得了日益廣泛的應(yīng)用。

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  4 技術(shù)挑戰(zhàn)與發(fā)展方向

  4.1技術(shù)挑戰(zhàn)及局限性

  盡管EHA具有諸多優(yōu)勢(shì),但其發(fā)展仍面臨以下一些技術(shù)挑戰(zhàn)和局限性(見(jiàn)表2)。

  4.2最新研究進(jìn)展及未來(lái)突破方向

  針對(duì)上述挑戰(zhàn),國(guó)內(nèi)外研究人員正在多個(gè)方向進(jìn)行創(chuàng)新研究(見(jiàn)表3)。

  5 市場(chǎng)規(guī)模、發(fā)展前景及發(fā)展趨勢(shì)

  5.1市場(chǎng)規(guī)模分析

  根據(jù)多家研究機(jī)構(gòu)的數(shù)據(jù), EHA市場(chǎng)呈現(xiàn)穩(wěn)步增長(zhǎng)趨勢(shì):①全球市場(chǎng)。2024年全球EHA收入規(guī)模約20.5 億元人民幣,預(yù)計(jì)到2031年收入規(guī)模將接近30.2 億元人民幣, 2025~2031年年均復(fù)合增長(zhǎng)率(CAGR)為5.7%。2025 年全球EHA市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到3.22 億美元,預(yù)計(jì)2032 年達(dá)到4.92億美元, CAGR為 6.25%(2025~2032)。另有報(bào)告預(yù)測(cè),到2033年全球EHA市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到4.714億美元,CAGR為3.5%。②中國(guó)市場(chǎng)。2022年節(jié)能型電液執(zhí)行機(jī)構(gòu)市場(chǎng)規(guī)模已達(dá)87.6億元,占整體市場(chǎng)規(guī)模的34.8%,較 2019年提升12個(gè)百分點(diǎn),CAGR達(dá)18.9%。2025年中國(guó)EHA市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)達(dá)到7.33億元人民幣。

  5.2增長(zhǎng)驅(qū)動(dòng)因素

  ①自動(dòng)化程度提升。工業(yè)自動(dòng)化和智能制造的發(fā)展推動(dòng)了對(duì)高精度、高可靠性執(zhí)行器的需求增長(zhǎng);②節(jié)能環(huán)保需求。EHA 的按需供能特性符合全球節(jié)能環(huán)保趨勢(shì),有助于減少碳排放;③技術(shù)進(jìn)步。EHA技術(shù)不斷創(chuàng)新,性能持續(xù)提升,應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大;④航空航天與國(guó)防需求。航空航天和國(guó)防領(lǐng)域?qū)Ω咝阅?、高可靠性?zhí)行器的需求持續(xù)增長(zhǎng),特別是在新一代戰(zhàn)機(jī)和航天器中;⑤國(guó)產(chǎn)化替代。中國(guó)市場(chǎng)對(duì)國(guó)產(chǎn)化高端裝備的需求增長(zhǎng),為國(guó)內(nèi)EHA研發(fā)開發(fā)制造商提供了發(fā)展機(jī)遇。

  5.3 未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

 ?、俑唠妷旱燃?jí)應(yīng)用。未來(lái)E HA將向高電壓等級(jí)

  (540VDC)系統(tǒng)應(yīng)用方向發(fā)展,提高系統(tǒng)效率和功率密度;②混合架構(gòu)。與機(jī)電作動(dòng)器(EMA)的混合架構(gòu)將成為未來(lái)重要發(fā)展方向,充分發(fā)揮兩種技術(shù)的優(yōu)勢(shì);③智能化升級(jí)。通過(guò)集成傳感器、執(zhí)行器和控制系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)更高效、更精確的執(zhí)行,基于數(shù)字孿生的預(yù)測(cè)性維護(hù)技術(shù)將得到廣泛應(yīng)用;④集成化設(shè)計(jì)。EHA將朝著更高功率密度、更緊湊的方向發(fā)展,通過(guò)優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和采用先進(jìn)制造工藝,進(jìn)一步減小體積和重量,同時(shí)提高承載能力和輸出功率;⑤標(biāo)準(zhǔn)化推進(jìn)。ISO 22072和SAEARP6154 等標(biāo)準(zhǔn)為 EHM (電靜液模塊)子系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化奠定了基礎(chǔ),未來(lái) EHA 的標(biāo)準(zhǔn)化工作將進(jìn)一步推進(jìn),以助力EHA 的通用性和互換性的提高,研發(fā)和生產(chǎn)成本的降低;為EHA的全球應(yīng)用和市場(chǎng)推廣提供技術(shù)基礎(chǔ),促進(jìn)國(guó)際貿(mào)易和技術(shù)交流;也助力規(guī)范EHA的測(cè)試和評(píng)估方法,提高產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性。

  6 結(jié)語(yǔ)

  電液執(zhí)行器 (EHA) 作為一種機(jī)電液融合一體的新型執(zhí)行器,憑借其高效能量轉(zhuǎn)換、按需供能、高功率密度等優(yōu)勢(shì),已在航空航天、軍事裝備、工程機(jī)械、機(jī)器人等領(lǐng)域展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。未來(lái),隨著高電壓等級(jí)應(yīng)用、混合架構(gòu)、智能化控制等技術(shù)的發(fā)展,以及ISO 22072、SAE AIR6353 等標(biāo)準(zhǔn)的推進(jìn)及本土化適配,EHA 將朝著更高功率密度、更智能化、更標(biāo)準(zhǔn)化的方向發(fā)展,市場(chǎng)規(guī)模有望在 2025~2032 年保持 近6.25%的年復(fù)合增長(zhǎng)率。此外,EHA技術(shù)仍面臨動(dòng)態(tài)性能不足、非線性特性、溫升問(wèn)題等挑戰(zhàn),需要進(jìn)一步的研究和創(chuàng)新來(lái)解決。未來(lái)研究方向可關(guān)注EHA與人工智能AI、物聯(lián)網(wǎng)等新興技術(shù)的融合,以及在工業(yè)及新能源、深海探測(cè)等新興領(lǐng)域的應(yīng)用拓展,這些都可能為 EHA 技術(shù)帶來(lái)新的發(fā)展機(jī)遇,無(wú)疑也將助力技術(shù)產(chǎn)業(yè)化落地與全球競(jìng)爭(zhēng)力提升。

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