本书主要涉及作者多年来所从事的飞行器和重大装备伺服机构电气液伺服控制基础理论和应用技术的最新研究成果。内容包括：飞行器和重大装备的极限环境，如极端温度(极端高温、极端低温)、振动、冲击和离心加速度；电液伺服阀基本原理；气动伺服阀基本原理；电气液伺服控制理论；极端温度(极端高温、极端低温)下的电液伺服阀基础理论；振动、冲击环境下电液伺服阀基础理论和分析实例；离心加速度环境下电液伺服阀数学模型和分析实例；基于力矩马达综合刚度的电液伺服阀设计方法；基于幅值裕度的电液伺服阀优化设计方法；带补偿节流器的电液伺服阀新结构；带阻尼节流器和液容的新型电液伺服阀；极限环境下电液伺服阀的故障与对策实例；非对称电液伺服控制技术；非对称气动伺服阀的基本原理；高速气动控制。
《先进流体动力控制》作者结合多年来从事重大装备和武器系统研制过程中形成的实践成果，系统地总结了先进流体动力控制的基础理论与实践案例，涉及流体传动与控制科技史、新型工作介质、能源与舵机、系统与元件、极端环境下服役性能等。为我国重大装备和武器系统的研究、设计、制造、试验和管理的专业技术人员提供了有益的前沿性基础理论和实践材料。
从流体动力控制学科的发展历史看，2000余年来，经历了从发现流体静力学规律到发明水压机，从发明液压元件到开发高端动力装置，然后再到一般工业应用的创新实践过程。人类发明了各种飞行器，如飞机、导弹、火箭、航天飞机，形成了流体动力控制和燃气控制的理论体系和关键技术，尤其是解决了复杂极端环境下电液伺服控制的应用技术，也对未来更加复杂环境下工作的电气液伺服控制提出了更加苛刻的服役要求与期待。先进流体动力控制，是指极端温度、极端尺寸、极端环境（振动、冲击、离心环境）下以流体作为工作介质的高端装备动力控制系统及其元件。国外高端流体动力控制系统和元件，主要由国家和行业团体来组织研究与开发，并形成国家整体制造能力。例如对于电液伺服元件，美国空军在1950年前后组织40余家机构联合攻关，形成了电液伺服系统产品和涉密国防科技报告，并已装备于航空、航天、舰船领域。后来，欧美学者归纳并出版了仅有的几部流体动力控制著作。
高端装备高新技术，处于价值链的高端和产业链的核心环节。核心基础零部件(元器件)已经成为我国先进装备研制过程中急需重点突破的瓶颈。针对国内外流体动力控制著作较少，高端装备一直被国外垄断，尤其是我国高端液压件、密封件严重依赖进口的现状，本书作者结合多年来从事重大装备和武器系统研制过程中形成的实践成果，包括所承担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、国家自然科学基金、航空科学基金等项目研究成果，系统地总结了先进流体动力控制的基础理论与实践案例，涉及流体传动与控制科技史、新型工作介质、能源与舵机、系统与元件、极端环境下服役性能等。全书共分为13章。第1章着重阐述先进流体动力控制的内涵及其演变过程，主要介绍世界上飞机、导弹、火箭、航天飞机、舰船流体动力控制技术的产生背景及过程、创新历史。第2章介绍液压油、磷酸酯液压油、喷气燃料（燃油）、航天煤油、自然水（淡水与海水）、压缩气体、燃气介质等的成分和性质。第3章介绍蓄能器的结构与原理、极端温度下的特性，着重介绍蓄能器系统的典型案例。第4、 5章阐述飞行器电液伺服控制技术，包括电液控制技术科技史、弹性O形圈密封技术、飞行器能源系统与舵机系统、飞机液压系统温度控制技术。第6章介绍海洋波浪能摆式能量转换装置案例。第7章阐述液压泵及其热力学模型。第8章介绍非对称液压阀控非对称液压缸动力机构，包括非对称液压阀、液压缸、动力机构特性与实践案例。第9、10章阐述喷嘴挡板式电液伺服阀与射流管伺服阀的形成过程、数学模型、基本特性，以及零偏零漂产生机理与抑制措施、优化设计方法与设计案例。第11章介绍电液伺服阀优化设计。第12、13章介绍电液伺服阀在极端温度、振动、冲击和离心环境下的数学建模方法，以及耐极端环境的诸措施和工艺方法等案例。本书旨在为我国重大装备和武器系统的研究、设计、制造、试验和管理的专业技术人员提供有益的前沿性基础理论和实践材料，也希望为我国高端流体控制系统与元件的自主创新起到一定的促进作用。
本书由郭生荣研究员（南京机电液压工程研究中心）、訚耀保教授（同济大学）根据多年来的实践经验和科学研究成果系统地凝练撰写而成。第1~5、7章由郭生荣撰写；第6、8~13章由訚耀保撰写。在本书出版过程中得到了上海科学技术出版社、上海市教育委员会和上海市新闻出版局“上海高校服务国家重大战略出版工程”的大力支持和帮助。同济大学訚耀保教授研究室博士生、硕士生参加了资料整理工作。
限于作者水平，书中难免有不妥和错误之处，恳请读者批评、指正。
著 者2017年1月10日
郭生荣，研究员，中航工业首席技术专家，国防973首席专家。主要从事航空机电及液压技术的研究。获国家科技进步二等奖1项，省部级科技进步一等奖2项、二等奖4项、三等奖5项。
訚耀保，同济大学机械与能源工程学院教授、博士生导师。多年来，参与多个国家重点国防型号研制工作，先后担任某重点国防工程小组组长、高级工程师和两种地空导弹液压能源系统主管设计师。从事极端环境下流体传动与控制的基础理论研究，取得了导弹燃气涡轮泵液压能源与伺服控制多项关键技术突破，详细研究了非对称气动伺服阀及高速气动控制理论、先进流体测试技术（超声波流量计与雷达液位计）和液压与气动基本理论等。日本国立埼玉大学博士研究生毕业，获博士（工学）学位，曾在日本东京计器株式会社任研究职。主要著作有《极端环境下的电液伺服控制理论及应用技术》《海洋波浪能综合利用——发电原理与装置》等。
第1章 绪论
1.1 概述
1.2 导弹舵机系统技术
1.2.1 导弹技术的发展
1.2.2 导弹的组成
1.3 火箭飞行控制技术
1.3.1 火箭的原理
1.3.2 火箭的历史
1.3.3 火箭的分类
1.3.4 运载火箭
1.4 航天飞机控制技术
1.5 先进流体动力控制技术
1.5.1 概述
1.5.2 国外研究现状
1.5.3 我国研究与发展现状
参考文献
第2章 工作介质
2.1 液压油
2.2 磷酸酯液压油
2.3 喷气燃料（燃油）
2.4 航天煤油
2.5 自然水（淡水与海水）
2.6 压缩气体（空气、氮气、惰性气体）
2.7 燃气发生剂
参考文献
第3章 液压蓄能器系统
3.1 液压蓄能器
3.1.1 液压蓄能器的分类、原理及功用
3.1.2 蓄能器的容量
3.1.3 蓄能器的结构和工作原理
3.1.4 蓄能器的应用
3.2 液压蓄能器系统案例
3.2.1 液压蓄能器用于储存能量时的分析案例
3.2.2 液压蓄能器用于吸收脉动压力时的分析案例
3.2.3 液压蓄能器用于吸收冲击压力时的案例
3.2.4 液压蓄能器用于吸收系统管路热膨胀的案例
3.2.5 液压蓄能器性能试验及换算案例
3.3 极端温度环境下的飞行器液压蓄能器与气瓶特性
3.3.1 极端温度下的应用
3.3.2 真实气体的范德瓦尔斯方程
3.3.3 高压气瓶充气质量
3.3.4 高压气瓶和气腔的气体压力特性
3.3.5 蓄能器特性
3.3.6 结论
参考文献
第4章 飞行器电液伺服控制技术
4.1 概述
4.1.1 发展概况
4.1.2 机载电液控制技术
4.1.3 发展动向
4.1.4 新材料——电液技术进化的重要促成因素
4.1.5 电流变流体技术
4.2 弹性O形圈密封技术
4.2.1 O形圈的构型和密封原理
4.2.2 O形圈密封的特点
4.2.3 O形圈材料
4.2.4 O形圈的选取和设计
4.2.5 O形圈的保护和故障防止
4.3 飞行器电液伺服技术
4.3.1 大功率
4.3.2 高压、高温
4.3.3 高速
4.3.4 高可靠性
4.3.5 数字化、信息化
4.4 防空导弹控制执行系统
4.4.1 设计综合要求
4.4.2 必要性、可行性论证过程
4.4.3 设计准则
4.4.4 性能试验
4.4.5 结论
4.5 防空导弹辅助能源
4.5.1 能源方案分类
4.5.2 应用实例
4.6 飞行器燃气涡轮泵液压能源应用技术
4.6.1 燃气初级能源的应用
4.6.2 燃气涡轮泵的应用
4.6.3 燃气涡轮泵液压系统工作区域
4.7 液压舵机系统功率匹配设计
4.7.1 液压舵机系统负载模型
4.7.2 伺服机构输出特性与负载轨迹最佳匹配
4.7.3 实际舵机系统能源需求状况
4.7.4 工作压力变化因素与系统频率特性
参考文献
第5章 飞机液压能源系统
5.1 概述
5.1.1 液压系统的定义
5.1.2 液压能源系统的功能要求
5.1.3 主流机型的液压能源系统液压泵分配比较
5.2 飞机液压系统热分析与油液温度控制技术
5.2.1 飞机液压系统热分析基础
5.2.2 飞机液压系统静态热分析建模与静态温度计算方法
5.2.3 飞机液压系统动态热分析建模与动态温度计算方法
参考文献
第6章 海洋波浪能摆式能量转换元件
6.1 概述
6.2 摆式能量转换原理及其波浪能发电系统
6.3 波浪能与液压能的转换元件
6.3.1 波浪能转换元件结构
6.3.2 数学模型
6.3.3 关键技术
6.4 实践案例
参考文献
第7章 液压泵
7.1 概述
7.2 基本特性
7.2.1 压力
7.2.2 排量和流量
7.2.3 功率
7.2.4 效率
7.3 数学模型与基本方程
7.3.1 轴向柱塞泵
7.3.2 外啮合齿轮泵
7.4 考虑热传递的恒压柱塞泵温度特性评价
7.4.1 柱塞泵效率特性
7.4.2 考虑热传递时的柱塞泵特性
7.4.3 模型仿真实例
7.5 液压泵的选型
参考文献
第8章 非对称液压阀控非对称液压缸动力机构
8.1 零开口非对称液压阀控非对称液压缸的动力机构
8.1.1 液压缸换向前后的压力突变
8.1.2 负载边界
8.2 非对称液压阀控制系统速度增益特性
8.2.1 零开口阀控液压缸动力机构速度增益特性
8.2.2 正开口阀控液压缸动力机构速度增益特性
8.2.3 负载力边界
8.2.4 实践案例
8.3 液压缸和气缸的固有频率
8.3.1 液压缸和气缸的分类
8.3.2 活塞初始位置对气缸固有频率的影响
8.3.3 活塞初始位置对液压缸固有频率的影响
8.3.4 液压缸系统和气动气缸系统比较
8.4 对称不均等正开口液压滑阀
8.4.1 对称不均等液压滑阀及其压力特性
8.4.2 零位压力值及零位泄漏量
8.4.3 应用事例
参考文献
第9章 喷嘴挡板式电液伺服阀
9.1 喷嘴挡板式电液伺服阀及其演变过程
9.1.1 电液控制技术
9.1.2 电液伺服阀的历史
9.1.3 电液伺服阀结构演变过程
9.1.4 极端环境下的电液伺服元件
9.2 喷嘴挡板式电液伺服阀工作原理
9.3 力反馈电液伺服阀的基本方程
9.3.1 永磁式力矩马达的基本方程
9.3.2 双喷嘴挡板阀的基本方程
9.3.3 衔铁组件的力矩方程
9.3.4 主阀芯力平衡方程
9.4 力反馈电液伺服阀的传递函数
参考文献
第10章 射流管电液伺服阀
10.1 概述
10.2 射流伺服阀国外专利
10.3 射流伺服阀在航空飞行器上的应用
10.4 射流伺服阀基本原理与结构
10.4.1 分类及工作原理
10.4.2 结构与特点
10.5 射流管伺服阀射流前置级压力特性
10.5.1 接收器接收孔的接收面积
10.5.2 射流管前置级模型与压力特性
10.5.3 射流旋涡与射流负压现象
10.5.4 阀体疲劳寿命定量计算
10.6 射流管伺服阀零偏零漂产生机理与抑制措施
10.6.1 零偏零漂的定义及其产生机理
10.6.2 零偏零漂抑制措施
10.6.3 实践案例
10.7 三维离心环境下射流管伺服阀的零偏特性
10.7.1 三维离心环境下射流管伺服阀力学模型
10.7.2 三维离心环境下射流管伺服阀的零偏值
10.7.3 案例讨论
10.7.4 三维离心环境下零偏的抑制措施
参考文献
第11章 电液伺服阀优化设计
11.1 基于幅值裕度的电液伺服阀优化设计
11.1.1 概述
11.1.2 理论分析
11.1.3 优化设计
11.2 电液伺服阀力矩马达综合刚度优化设计
11.2.1 概述
11.2.2 理论分析
11.2.3 力矩马达设计
11.3 带补偿节流器的电液伺服阀
11.3.1 结构原理
11.3.2 理论分析
11.3.3 特性分析
11.4 非对称喷嘴挡板式单级电液伺服阀
11.4.1 喷嘴挡板式电液伺服阀结构
11.4.2 理论分析
11.4.3 应用分析
11.5 力反馈两级电液伺服阀喷嘴挡板阀的非对称性
11.5.1 喷嘴挡板初始间隙对称与不对称特性
11.5.2 喷嘴直径对称与不对称特性
参考文献
第12章 极端温度环境下的电液伺服阀
12.1 温度对电液伺服阀配合间隙的影响
12.2 温度对液压油黏度的影响
12.3 温度对阀腔流场的影响
12.4 温度对磁性材料的影响
12.5 试验案例及其结果分析
参考文献
第13章 振动、冲击、离心环境下的电液伺服阀
13.1 振动、冲击环境下的电液伺服阀
13.1.1 振动、冲击环境下的电液伺服阀数学模型
13.1.2 单位阶跃加速度环境下的电液伺服阀
13.1.3 单位脉冲加速度环境下的电液伺服阀
13.1.4 振动条件下的电液伺服阀
13.2 离心环境下的电液伺服阀
13.2.1 牵连运动为圆周运动时的加速度合成定理
13.2.2 离心环境为匀速圆周运动时的电液伺服阀
13.2.3 离心环境为匀加速圆周运动时的电液伺服阀
13.2.4 一维离心环境下电液伺服阀的零偏值
13.2.5 离心环境下电液伺服阀的性能
13.3 三维离心环境下的电液伺服阀特性
13.3.1 电液伺服阀的特征位移与三维离心环境
13.3.2 三维离心环境下的电液伺服阀数学模型
13.3.3 试验案例结果及其分析
13.4 振动、冲击、离心环境下电液伺服阀布局措施
参考文献
附录
附录1 南京机电液压工程研究中心特殊电液伺服阀
附录2 南京机电液压工程研究中心液压泵
书单推荐
