我国吨级无人机实现电磁弹射起飞重油航空发动机优势在哪里？

  11月24日，安徽航瑞航空动力装备股份有限公司通过其微信公众号发布了旗下DB416B云雀重油发动机的最新进展。根据发布的海报，航瑞动力介绍称，一款吨级的固定翼无人机已经成功搭载了这款发动机，并且成功完成了电磁弹射起飞。

  近年来，随着我们国家低空经济的发展，重油发动机这一概念逐渐进入了公众视野。那么，为什么一些航空器需要用重油作为能源呢？重油发动机相比于其他发动机的优势在哪里？飞机所使用的重油到底是什么？首先，需要明确的是，重油在不相同的领域的含义是不一样的。许多以高/低、轻/重、大/小等命名的概念，实际上都是相对的，只有在特定的语境中，这些词语才能准确指代具体的物质或现象。重油的原本含义是指分子量较大、碳链较长的液态烃类燃料。从物理性质来看，由于其密度大、黏稠、挥发性差，所以被称为重油。通常情况下，常规意义上的重油是指石油分馏产品中，介于重柴油和沥青之间的渣油。这种重油非常粘稠，在常温下甚至呈半固态状态，只有加热到80℃甚至更高的温度，才能具备比较好的流动性，进而能够高效地被输送到发动机中进行燃烧。

  然而，如果要使用这种重油作为燃料，就必须配备非常庞大且重的燃料和动力系统。因此，常规的重油并不适合用于飞行器。近年来出现的重油动力航空发动机和相关航空器，实际上所使用的航空重油，通常是航空煤油和部分轻柴油。在绝大多数情况下，航空重油实际上就是指航空煤油。与目前用于中大型军民用飞机的燃料相同，航空重油的重是相对航空汽油的轻而言的。那为什么飞机要使用这种重油呢？答案主要与安全需求有关。从历史上看，早期的飞机就开始使用航空重油了。在二战时期，航空柴油活塞发动机曾是许多成功机型的核心动力——而柴油比煤油还要重。然而，由于两方面的缺陷，航空柴油发动机最终被淘汰，汽油发动机成为主流。

  首先，柴油发动机采用压燃工作原理，这使得柴油发动机的重量远大于轻油类型的汽油发动机；其次，柴油的重油特性轻易造成其在低温下凝固冻结，随着飞机飞行高度的增加，外界温度急剧下降，柴油动力飞机的燃油系统在这种条件下极易出现问题。对飞行器性能的影响很大，甚至导致汽油发动机的易挥发性和易燃性问题反而成为相对次要的考量因素。随技术进步，柴油和汽油的缺点最终促使涡轮发动机的崛起，航空煤油作为介于两者之间的燃料，既不容易冻结，也不容易点燃，成为全世界中大型飞机的主流燃料，兼顾了安全性与性能的综合优势。

  然而，从原理上讲，活塞发动机的气密性是通过活塞和缸体之间的微小间隙配合来维持的，而涡轮发动机则是依靠叶片旋转形成的气流压力来实现气密性。这在某种程度上预示着，涡轮发动机需要具备足够大的尺寸，才能在结构和燃烧效率上占据优势。这也是怎么回事，尽管涡轮发动机在现代航空中占据主导地位，但许多轻型飞机和小型燃油无人机仍然使用汽油发动机。在如今汽油发动机高度成熟的情况下，民用小型飞机使用汽油已经能够很好的满足安全要求。尤其是在车用发动机技术向小型飞机领域扩展后，现在许多小型飞机甚至可使用普通的95号汽油，而不再依赖传统的含铅抗爆震航空汽油。这大幅度的降低了燃料成本，也增加了燃料获取的灵活性。

  不过，对于军用飞机来说，汽油动力的安全风险隐患依然存在。因此，许多国家在军事装备的开发上，特别是在飞机、船舶和车辆的动力系统中，都在努力减少对汽油的依赖，转而使用柴油或煤油类燃料。自20世纪90年代以来，无人机和小型载人飞机的活塞发动机开始慢慢地重油化，这一趋势实际上与当年军用车辆柴油化的进程类似，只是由于技术难度较大以及需求不那么迫切，这一转变显现得相对较晚。

  然而，飞机活塞发动机使用重油的最大挑战在哪里呢？安全性与性能常常是相互矛盾的。与汽油这种高挥发性轻油不同，煤油和柴油由于不易挥发、闪点较高，具备比较好的安全性。例如，地面上的柴油液体很难通过一根火柴直接点燃。然而，这也使得它们在动力系统中更加难以被高效雾化并均匀燃烧。在这种情况下，如果通过汽油发动机的方式使用火花塞点燃重油和空气的混合物，有几率会使爆燃，从而引发严重的爆震，甚至有可能导致发动机损坏。要克服这样一些问题，有必要进行深入的燃烧研究，并使发动机具备更高精度的燃油喷射调节能力和点火控制系统。

  由于军用航空活塞发动机市场规模比较小，因此无法单独推动这一技术突破的普及。因此，直到汽车活塞内燃机技术出现重大突破，诸如缸内直喷、高压共轨喷射技术和计算机实时调节点火的技术应用，军用航空活塞发动机才开始有了专门的方向进行研发技术。也正因为如此，现代重油航空活塞发动机的首次试飞，直到20世纪90年代中期才得以实现。

  然而，在使用燃油的安全性方面，中小型无人机也面临着越来越尖锐的矛盾。几乎所有航母失去战斗力的严重事故都与火灾有关，如果舰载无人机接着使用汽油动力，将会给航母的后勤支持和损管体系带来严重隐患。相比传统的航空汽油发动机，新一代的重油发动机一般会用了新的设计理念和技术，因此在整体性能上得到了提升，包括更紧凑的设计、更轻的重量和更高的燃油效率。此外，重油发动机的使用明显提升了无人机的续航时间和航程。从军用无人机的动力重油化进程来看，它不仅能有效消除潜在安全风险隐患，还能够统一航母的燃料供应，从而提升电磁弹射航母的整体战斗力。返回搜狐，查看更加多