Review and Challenges of Lightweight Composite Hydraulic Cylinder

液压元件及系统广泛应用于运载设备、重载机器人和飞行器等移动装备。出力大、功重比高是液压传动区别于其他传动最明显的优势之一。液压缸作为液压系统最主要的执行元件，现有技术的液压缸重量大，严重制约主机性能提升，其科学减重可进一步提升功重比，对实现装备的节能减排，提高承载能力、机动性能和续航能力具有突出意义。通过深入剖析轻量化复合材料液压缸的迫切需求、轻量化途径、轻质材料选择、研究现状与市场现状，对轻量化复合材料液压缸的发展进行综述。强度-密度比极高的纤维增强聚合物复合材料（Fiber reinforced polymer，FRP），是高压轻量化液压缸的优选材料，减重潜力巨大。结合应用FRP制造轻量化液压缸的约束条件，重点阐述各向异性FRP的设计参数影响规律、异质材料复合结构设计、异质材料复合结构控形控性制造、密封-摩擦副、性能表征等5个挑战。论述面向轻量化、耐高压、低泄漏、低摩擦、耐疲劳等特征的液压缸的主要挑战和发展趋势。