作者：張海平

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當(dāng)前，新技術(shù)層出不窮，技術(shù)改變的速度越來越快，許多顯赫一時(shí)被普遍應(yīng)用的產(chǎn)品被取代了。所以，液壓技術(shù)是否會被取代，這是所有與液壓相關(guān)的人都應(yīng)該關(guān)心的問題。

在20世紀(jì)90年代，就有人說過，液壓技術(shù)會被取代。于是，中國許多大學(xué)的液壓專業(yè)改稱為機(jī)電研究所。如今，中國的液壓工業(yè)落后世界水平30年，成為國民經(jīng)濟(jì)的鎖喉之痛。兩者恐怕也并非不無聯(lián)系吧。

為何這里今天又要舊話重提呢？

1.新能源帶來的影響

為了減少廢氣和污染顆粒PM10的排放，保護(hù)人民的健康，采用新能源取代內(nèi)燃機(jī)的呼聲越來越高。世界多國已經(jīng)制定了禁售燃油汽車的時(shí)間表。例如，荷蘭、挪威2025年，印度2030年，德國2030年后，法國、英國2040年。我國也在2017年10月26日發(fā)布了“節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖”。

為移動(dòng)設(shè)備提供新能源，目前正在試驗(yàn)的主要有兩種模式：純蓄電池和燃料電池+蓄電池。

蓄電池目前還嫌笨重。小轎車要想充一次電能走幾百km，蓄電池要占一半的重量。

燃料電池可以直接把燃料（氫氣或天然氣）的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，可以大大減少所攜帶的蓄電池?cái)?shù)量，是目前最有可能在較大功率需求場合取代內(nèi)燃機(jī)的技術(shù)。目前國際上已有多個(gè)公司推出了采用燃料電池與蓄電池結(jié)合，作為能源的公共汽車和卡車的原型車。

與汽車相比，許多移動(dòng)液壓設(shè)備的功率大得多，能量消耗也大得多，因此，采用新能源的技術(shù)難度也高得多。但相信，隨著新能源的大規(guī)模應(yīng)用，肯定會催生出新技術(shù)，降低成本。所以，新能源在移動(dòng)液壓設(shè)備上逐步取代內(nèi)燃機(jī)也是遲早的事。這就會給移動(dòng)液壓帶來大洗牌。

因?yàn)椋谝詢?nèi)燃機(jī)作為能量來源時(shí)，雖然內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)生的機(jī)械能需要經(jīng)過液壓泵，轉(zhuǎn)化為液壓能，才能驅(qū)動(dòng)液壓缸，但要驅(qū)動(dòng)電驅(qū)動(dòng)器，也一樣需要通過發(fā)電機(jī)發(fā)電。都有一次能量轉(zhuǎn)化，電驅(qū)動(dòng)并無特別優(yōu)勢。而在蓄電池成為能量來源后，電能就是現(xiàn)成的。所以，主機(jī)設(shè)計(jì)師會優(yōu)先考慮電驅(qū)動(dòng)，競爭的格局就會對液壓傳動(dòng)不利。

2.傳動(dòng)技術(shù)的競爭

雖然液壓技術(shù)只是傳遞機(jī)械能而非產(chǎn)生機(jī)械能的技術(shù)，就像運(yùn)輸業(yè)，只是轉(zhuǎn)運(yùn)貨物而非制造貨物一樣。但就像運(yùn)輸業(yè)不會被淘汰一樣，傳遞機(jī)械能的技術(shù)也會始終需要。

傳遞機(jī)械能，除了液壓以外，還有機(jī)械傳動(dòng)（杠桿、齒輪、傳動(dòng)帶、鏈條等等）、氣壓傳動(dòng)和電力傳動(dòng)（電動(dòng)機(jī)，電磁鐵）。液壓傳動(dòng)比機(jī)械傳動(dòng)靈活，比氣壓傳動(dòng)和電力傳動(dòng)的力密度大得多，因而成為一些應(yīng)用中的首選。這也像各種運(yùn)輸工具：飛機(jī)、輪船、火車、卡車，都是搞運(yùn)輸?shù)模饔懈鞯奶攸c(diǎn)。雖說在某些應(yīng)用中有競爭，此消彼長，但任何一種都不會被完全淘汰。

3.一些例證

1）在實(shí)際應(yīng)用中比較不同傳動(dòng)模式，代價(jià)不小。因?yàn)椋粌H要紙上演練，做出相應(yīng)的方案，還必須實(shí)際制造。妖魔躲在細(xì)節(jié)里。許多設(shè)想要等到真正實(shí)際制造，才能接觸到細(xì)節(jié)，才能真正確定方案的可行性。因此，在很多應(yīng)用領(lǐng)域，限于設(shè)計(jì)制造成本，往往沿用現(xiàn)有模式，不太敢傷筋動(dòng)骨地去嘗試不同的傳動(dòng)模式。而如所周知，對航空航天工業(yè)而言，設(shè)計(jì)制造成本不是首位的考慮因素，安全可靠重量輕才是最重要的。所以，飛機(jī)設(shè)計(jì)師在確定方案時(shí)，肯定會比較各種可能的傳動(dòng)模式。最終，飛機(jī)的前襟翼、后襟翼、擾流板、尾翼、起落架，等等，還是采用液壓來驅(qū)動(dòng)，說明液壓有其不可替代的長處。

歷史表明，在驅(qū)動(dòng)技術(shù)上，引領(lǐng)潮流，采用新技術(shù)的常常是航空工業(yè)。只要液壓技術(shù)在飛機(jī)上還繼續(xù)在用，那么在工程機(jī)械上也不可能完全被取代。

2）美國波士頓動(dòng)力公司近年來正在研發(fā)的機(jī)器人Atlas的驅(qū)動(dòng)也采用了液壓。Atlas身背蓄電池，為什么不直接采用電驅(qū)動(dòng)，而是要先用電驅(qū)動(dòng)液壓泵，再把液壓油輸送到四肢去作為驅(qū)動(dòng)源，繞一個(gè)大圈子呢？這也說明，液壓有其不可替代的長處。

3）對固定設(shè)備而言，電能一般都可直接獲得。所以，液壓傳動(dòng)并非首選，是不得已時(shí)才會采用的。但液壓還是被相當(dāng)多地應(yīng)用，也說明了液壓技術(shù)不會單純因?yàn)殡娔芤椎枚蝗〈?/span>

根本原因在于液壓的力密度高。為獲得直線運(yùn)動(dòng)，液壓缸結(jié)構(gòu)簡單，可以達(dá)到的推力，電驅(qū)動(dòng)望塵莫及。小推力的，幾十幾百公斤力（千克力），電驅(qū)動(dòng)還可以。但大推力，不要說幾萬噸力，就是幾千噸力，電驅(qū)動(dòng)都很難做到，這是因?yàn)椋姶帕Ρ浑娏飨拗啤Ｄ壳八锌捎玫牟牧隙加须娮瑁弘娏髟酱螅l(fā)熱越嚴(yán)重。

4.地平線后面的烏云

1）超導(dǎo)體，電阻幾乎為零，理論上可以通過極大的電流，從而減小電磁執(zhí)行器的體積和質(zhì)量，進(jìn)一步提高功率密度。自“高溫超導(dǎo)體”的發(fā)現(xiàn)在1987年獲諾貝爾獎(jiǎng)之后，世界多國科學(xué)家投入大量精力財(cái)力研究。

據(jù)說，德國科學(xué)家在2015年發(fā)現(xiàn)，有0.01%的石墨顆粒在—70℃時(shí)可能超導(dǎo)（維基百科），這對科學(xué)界是一個(gè)轟動(dòng)，但對工程機(jī)械來說卻還遠(yuǎn)不實(shí)用。

金屬氫的超導(dǎo)溫度據(jù)說可達(dá)20℃。2017年年初，美國哈佛大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)宣稱，通過加壓50萬MPa制得了金屬氫。50萬MPa，這可超過了地心壓力，也已逼近合成鉆石強(qiáng)度崩潰的邊緣啊。

所以，超導(dǎo)體什么時(shí)候能進(jìn)入工業(yè)生產(chǎn)還很難說。

在常溫超導(dǎo)體技術(shù)或其他什么新技術(shù)進(jìn)入實(shí)用階段之前，液壓傳動(dòng)還可繼續(xù)以自己的力密度高而洋洋得意。

2）力≠功率，力密度高≠功率密度高！

功率是力×速度。電流強(qiáng)度限制了電磁力，但并沒有限制電驅(qū)動(dòng)的速度。因此，高速電動(dòng)機(jī)的功率密度可以超過液壓馬達(dá)。

在采用新能源，電能唾手可得以后，移動(dòng)液壓中首先會受到挑戰(zhàn)的可能就是液壓馬達(dá)。但電驅(qū)動(dòng)由于慣量較大，靈活性較差，因此，只有在轉(zhuǎn)速不那么多變的應(yīng)用場合，才可能勝出。

5.關(guān)于技術(shù)取代

（1）實(shí)例

歷史表明，新技術(shù)不一定能取代老技術(shù)。以下一些實(shí)例，可以提供借鑒。

1）磁懸浮列車靠磁力懸浮在空中，行進(jìn)時(shí)不接觸地面，沒有與地面的摩擦力。理論上來說，是極其美好的。其原理早在1922年就由德國工程師提出了。然而，實(shí)際動(dòng)手制造，則發(fā)現(xiàn)造價(jià)昂貴。因?yàn)榇帕εc間隙成反比，因此，對軌道的平直度有極高的要求。世界上首條磁懸浮列車線路于1984年在英國伯明翰開始商業(yè)運(yùn)營，已于2003年拆除，更換為輪式系統(tǒng)。上海的磁懸浮示范運(yùn)營線目前是世界上唯一一條商業(yè)運(yùn)營的高速線路。

2）火車牽引機(jī)車，最早被應(yīng)用的是蒸汽機(jī)車（1825年），后來出現(xiàn)的是電力機(jī)車（約1840年），20世紀(jì)七八十年后才出現(xiàn)內(nèi)燃機(jī)車（約1920年）。現(xiàn)在，蒸汽機(jī)車基本退出了使用，內(nèi)燃機(jī)車與電力機(jī)車同時(shí)并用已近一個(gè)世紀(jì)。盡管現(xiàn)在高速列車普遍使用的是電力驅(qū)動(dòng)，但內(nèi)燃機(jī)車還在大量地使用。

3）汽油發(fā)動(dòng)機(jī)是1883年發(fā)明的，而柴油發(fā)動(dòng)機(jī)是之后9年才發(fā)明的。多年來柴油機(jī)由于出力大，備受青睞，在船舶、卡車、移動(dòng)工程機(jī)械上幾乎是唯一的動(dòng)力源，在轎車上也與汽油機(jī)平分天下。然而，現(xiàn)在，柴油機(jī)又因?yàn)槭羌?xì)微顆粒PM10和NOx的主要排放源而前途岌岌可危了。

（2）技術(shù)取代的條件

1）功能、應(yīng)用領(lǐng)域環(huán)境必須基本相同。拿牛頭與馬腿來談取代，是無稽之談。

2）性價(jià)比更優(yōu)：或性能優(yōu)，而價(jià)格增加不多；或性能不差，但價(jià)格明顯低。這里的性能應(yīng)該是廣義的，包括了持久性、環(huán)保性等等。

這里的價(jià)格，則不僅要考慮到研發(fā)、設(shè)計(jì)、制造費(fèi)用，還要考慮到更換、替代費(fèi)用。

因此，要說一項(xiàng)技術(shù)先進(jìn)，可以取代另一項(xiàng)，就需要實(shí)事求是地全面比較通過測試獲得的性能數(shù)據(jù)，比較各種成本，光比較某一點(diǎn)是不夠的。例如，伺服閥，盡管其重復(fù)性、線性等明顯優(yōu)于電比例閥，但其應(yīng)用數(shù)量、范圍還是遠(yuǎn)不如電比例閥，不僅是由于伺服閥結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本降不下來的緣故，還有伺服閥對污染十分敏感等等問題。

另外，對于性能，不同應(yīng)用的關(guān)注重點(diǎn)不同。例如，液壓元件的工作持久性，遠(yuǎn)洋船希望能20年，而導(dǎo)彈則只需要幾分鐘。在一種應(yīng)用中是優(yōu)秀的性能，完全可能在另一種應(yīng)用中不被重視。

所以，說什么，發(fā)明了一種神器，可以取代全部現(xiàn)有液壓技術(shù)的，那不是幼稚，不了解液壓技術(shù)的博大精深、應(yīng)用廣泛，就是有意忽悠。

特別是現(xiàn)在，有些人喜歡用做娛樂廣告的方式來宣傳技術(shù)，什么名詞時(shí)髦就掛什么，炒作的概念甚多，例如，什么“空氣驅(qū)動(dòng)大巴”“水驅(qū)動(dòng)自行車”，全然不顧科學(xué)技術(shù)的嚴(yán)謹(jǐn)性。

所以，作為液壓技術(shù)人員，現(xiàn)在特別需要有警覺與識別忽悠的能力與習(xí)慣，多剖析現(xiàn)象，多思考本質(zhì)。

（3）技術(shù)取代的過程

技術(shù)取代總是有一個(gè)過程的。

1）發(fā)現(xiàn)技術(shù)可能性。

2）找到成本價(jià)格可接受，可以批量生產(chǎn)的工藝。

3）開始獲得應(yīng)用，成本、價(jià)格進(jìn)一步下降。

4）某個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域的主機(jī)廠開始在新生產(chǎn)的主機(jī)上采用。即便如此，已在流通工作的設(shè)備的擁有者也不會像是對手機(jī)那樣，說換就換，隨手拋棄現(xiàn)有的設(shè)備。

5）取代不會一下子全面鋪開，而是逐個(gè)逐個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域地發(fā)生。

所以，這個(gè)過程，是需要一定時(shí)間的。像液壓這樣一種經(jīng)過幾百年發(fā)展，由幾十萬人研發(fā)，被幾百萬乃至幾千萬人在國民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域中使用的技術(shù)，即使出現(xiàn)什么能取代的新技術(shù)，被全面取代的過程至少要持續(xù)10～20年。在這10～20年中，液壓技術(shù)本身又會出現(xiàn)多少創(chuàng)新？

6.做好自己的工作

物理定律，難以抗拒，大趨勢也很難改變。望著大趨勢哀鳴，無濟(jì)于事。但是，現(xiàn)實(shí)生活是極其復(fù)雜的：炎炎烈日之下，總能找到遮陽避暑的地方；冰封千里之時(shí)，也總有辦法避風(fēng)保暖，開個(gè)冰下旅館，還能掙錢。

其實(shí)，“天眼”的調(diào)節(jié)促動(dòng)器最初選用的是電驅(qū)動(dòng)，碰到一些問題，未能解決。之后，國內(nèi)一批液壓專家，克服了很多技術(shù)困難，用液壓傳動(dòng)滿足了要求。試想，如果液壓傳動(dòng)的困難沒有被克服，而電驅(qū)動(dòng)解決了那些技術(shù)問題，液壓不就在這個(gè)應(yīng)用上被排擠取代了嗎？

所以，技術(shù)取代問題需要具體分析，而非籠統(tǒng)地一言概之。在認(rèn)清大趨勢的同時(shí)，更要關(guān)注的是：自己公司的產(chǎn)品是否有發(fā)展前途；市場份額是否在減少。液壓傳動(dòng)是否會被取代，也取決于各人各企業(yè)自己的努力。

液壓技術(shù)不會被完全取代，但液壓產(chǎn)品會被淘汰。

移動(dòng)液壓現(xiàn)在已經(jīng)對能耗十分敏感，采用新能源后，對節(jié)能的要求肯定會更高。能效低的元件和回路被淘汰是必然趨勢。

所以，搞液壓技術(shù)的，必須不斷學(xué)習(xí)。企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)應(yīng)該關(guān)注，挑選對自己有利的戰(zhàn)場，不斷探索、改進(jìn)、創(chuàng)新、與時(shí)俱進(jìn)，調(diào)整適應(yīng)顧客需求的變化。如果想學(xué)一次管用一輩子，相同的產(chǎn)品一造幾十年的話，那么，被淘汰是不可避免的。

巴克教授還指出，“創(chuàng)新意味著，識別出新的未被意識到的應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)新的聯(lián)系，這是一種才能，需要絞盡腦汁與橫向思維。流體技術(shù)在這方面看上去特別有潛力，因此我對流體技術(shù)的未來毫不擔(dān)心。它將繼續(xù)發(fā)展。也許不像我們能夠想象的那樣，但它會找到新的路。從這個(gè)意義上我祝愿我們這個(gè)專業(yè)領(lǐng)域繼續(xù)蓬勃發(fā)展。

兩院院士，前中科院院長路甬祥教授，中國液壓領(lǐng)域中出現(xiàn)的最杰出者，在通觀全局后高瞻遠(yuǎn)矚地作出了如下斷言：“由于流體特性及其應(yīng)用領(lǐng)域的多樣化及復(fù)雜性，流體傳動(dòng)與控制技術(shù)在未來有著無窮無盡的研究領(lǐng)域和無止境的應(yīng)用范圍。”

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