无人机发动机(无人机最核心发动机未来如何发展？且听西安爱生公司专家马震为您解读)

2016UAS作为我国无人机领域内规模最大，学术水平最高，参与人数最多的无人机盛会，虽然已经结束，但很多没能前往现场的无人机爱好者都希望获得这次展会的更多信息。今天为您奉上西安爱生技术集团公司发动机研发中心主任马震的发言。该发言为2016UAS大会现场速记资料无人机发动机，未经本人核对审核。

西安爱生技术集团公司发动机研发中心主任马震

马震1998年本科毕业于西安交通大学内燃机专业，2001年硕士毕业于西安交通大学内燃机专业，2003年进入西安爱生技术集团公司，现任西安爱生技术集团公司发动机研发中心主任。马震的发言主题是对无人机用中小型活塞发动机和大家做一些交流。 1 回顾航空活塞发动机历史发展

目前各型有人机、无人机使用的动力，包括燃气涡轮发动机、活塞式内燃机、电动机、燃料电池、太阳能、火箭、冲压发动机以及其他一系列发动机。

目前占统治地位还是燃气涡轮发动机和活塞式内燃机。这两款发动机都处于热机，把燃料化学能转换成机械能的设备。在人类历史发展过程中，热机经过了三次大的突破，最早是蒸汽机，属于外燃机的一种；第二个革命就是内燃机，有两种，一种是汽油机，还有柴油发动机。随着人类对飞行器速度的追求无人机发动机，应运而生了一种涡轮喷气发动机。蒸汽机由于体积重量大、效率低，经过努力，但很难应用在航空飞行器上。

1903年12月17日，莱特兄弟采用一台12马力汽油发动机完成了人类历史上首次有动力的飞行，真正人类进入航空飞行领域。

从上世纪第一次飞行截止到30年代，活塞发动机有了巨大的发展，活塞发动机+螺旋桨组合方式，飞机已经成为一个固定的推进方式。40年代，二战爆发，战争推进了发动机巨大的发展，活塞式发动机功率由单台10千瓦发展到单台达到2100千瓦，当时飞机速度达到每小时800公里，飞行高度达到1.5万千米。发动机功率与飞机飞行速度成正比，飞机速度提高，所需功率迅速增加，速度达到每小时800公里，往深速发展，螺旋桨桨尖速度已接近声速。相对而言活塞发动机结构简单，成本低，易于维护，基本小功率，500马力以下的活塞发动机目前仍在通航飞机和无人机上大量使用。

喷气发动机是1935年由德国人奥海因博士设计了HeS-3A发动机的设计，从此人类进入喷气领域。到目前为止，燃气发动机为人类生活提供了很大的方便。

2 航空活塞发动机的现状

发动机分类方法很多，采用冲程、点火方式、采用的燃料，现在是两冲程、是冲程，往复活塞发动机、旋转式，目前很火的是重力发动机，柴油机就是重力发动机的一种。

美国军方根据无人机根据飞行高度、重量做了一个基本分类。2013年，除了几公斤重的基本用电动机以外，在第二类、第三类、第四类的一部分是80%、90%采用的都是活塞发动机。

中国到“十二五”末，通航整个飞机是4511架，90%以上采用的都是活塞发动机，活塞发动机市场目前被几大发动机公司所占领，大陆航空、莱康明、林巴贺和庞巴迪。

无人机除了电动机以外，目前民用+军用，90%以上无人机采用的都是活塞发动机。

我国活塞发动机现状，西安爱生公司专门针对无人机使用开发的发动机，我国总的来看无人机使用活塞发动机来源比较多

一是使用专门针对无人机所开发专用的无人机用活塞发动机；

二是通航用的活塞发动机，国内大量用的是914发动机；

三是因为没有找到合适的发动机，会从汽车，卡丁车、摩托车、雪地车采用的活塞发动机；

四是舷外机。针对无人机专门设计的活塞发动机是非常少的。

而且我国无人机发动机还存在一些问题：

基础薄弱

从航空活塞发动机技术来看，涡轮发动机和国外有差距，航空活塞发动机差距更大，二战以前，国外发展很厉害，但是咱们国家没有基本的一些工业，所以活塞发动机发展是缺失的，但是建国以后又做了一个跨越式的发展，直接进入喷气式时代，国家当时成立一所一场，只是简单对苏联的活塞发动机进行一些研仿，为了满足教练机的使用，导致目前航空活塞发动机基本是工业结构不完整，没有形成一个产业，没有形成一个行业，而且是以研仿为主，缺乏自主创新，最终导致人才缺乏。基本目前属于把产品做出来，立足于工程师的阶段，达不到设计师，更谈不上往前发展一些创新的东西，做一个科学家，目前人才也是缺乏的。

规划缺乏

航空活塞发动机，和国家涡轮发动机够不到一块去，另外和车用发动机比较接近，都是内燃机，但是又进不到汽车领域，因为都是规模效应，量很大，活塞发动机处于两不管的状态，目前的状态比较困难。

产品性能不足

现在航空活塞发动机很不明确，目前现有活塞发动机不管是从耗油率、功重比、可靠性、六性都比较低，国外的现状是种类比较齐全功率覆盖范围比较广。

3 无人机对活塞发动机的需求

这个发动机要保证这个飞机能飞的高、要飞的久。飞的久有两层意思，自身续航时间要长，达到长航时，一个起飞架次任务时间比较长；对发动机可靠性、寿命都提出了很高的要求。什么地方都能用，除了陆地还要能上舰，什么环境都能飞，基本能做到全天侯，不能天一下雨不能飞，刮风也不能飞。这是无人机对活塞发动机提出的要求。

参仿燃气涡轮发动机的发展，假如我们认为战斗机现在进入第四代，把目前发展无人机定位第四代，定位第四代无人机用航空活塞发动机技术特点是什么，可以从功重比、耗油率、使用高度、燃料、使用环境、寿命等，针对它的需求，我们明确提出发动机的一些发展指标，引领大家从事这一行业的人往这方面发展。

4 技术展望

针对前面无人机对发动机提出的需求，我个人认为未来几年应该是从中小功率四冲程发动机技术、重油活塞发动机技术、电控技术、增压技术、氢燃料发动机技术、增程技术等几方面考虑。

1 四冲程发动机技术。

四冲程发动机和两冲程发动机以及转子发动机比较的话，它的很大优势是燃油消耗率比较低，两冲程燃油消耗率达到每千瓦小时达到500g左右，转子发动机达到400g左右，四冲程，机油机是300g，柴油机更低，可能是210-220，耗油率很低。所以它的重量可能会增加一点，但是随着滞空时间的延长，过了某一个时间段，靠耗油率已经把重量这一块拿回来了。四冲程发动机可靠新高、寿命长。

中小功率四冲程发动机技术有两个：四冲程汽油发动机技术、四冲程柴油发动机技术。914发动机大家用的比较多，是典型的一款四冲程发动机。四冲程柴油发动机，目前国内真正用于无人机上是没有的，这一块还有很多工作需要去做，需要去研究。总体设计技术、轻量化设计技术、燃油喷射技术、高效燃烧与控制技术、涡轮增压与匹配技术、冷却技术、低温起动技术，针对航空特点，需要在车用原先发动机基础上做一些更进一步的研究。