浅谈中国彩虹无人机的重油活塞发动机 中国篇（中）

　　原标题：谁言老干曾疏落，且看新枝再弄春（四）
　　——浅谈中国彩虹无人机的重油活塞发动机 中国篇（中）

在《浅谈中国无人机的（重油）活塞发动机 中国篇（上）》中说到，重油航空活塞发动机未来或将成为通用航空小型飞行器和军用中低空无人机的主要动力。而中国自研航空活塞（特别是重油）发动机的历史非常单薄，积累贫弱，短时间突破技术和生产瓶颈存在很大困难。因此，自主研发之外，引进和吸收国外先进技术，该出手时就出手，成为中国发展航空（重油）活塞发动机自主研发之外的另一条发展战略。

为此，中国航空工业精心筹划的一系列资本+技术布局，从2010年代后开始运作了：
　　

第一次出手：西锐设计公司
　　

2011年，中航通飞率先出手，收购了全球第二大通用飞机制造企业，美国西锐设计公司(Cirrus Design)。资料显示，活塞发动机飞机的四大制造商包括：赛斯纳(Cessna)、西锐(Cirrus)、钻石(Diamond)，和派珀(Piper)（见下图1）。西锐以24%的市场份额，成为仅次于美国赛斯纳飞机公司（市场份额27%）的全球第二大通用飞机制造企业，成立于1984年，目前其产品已经发展到第五代单发活塞式飞机SR22系列，连续五年在同级别机型中销量最大。中国通飞出手不凡，首先从飞机设计高端切入了世界通用航空产业链。

　　图1：四大活塞动力飞机生产商市场份额（中国民用航空网）

　　随后，在动力产品方面，中国航空技术国际控股有限公司（以下成为“中航国际”）接连两次出手，既快又稳。

　　第二次出手：大陆发动机公司

　　2011年4月收购美国大陆发动机公司（Continental Motors Group，简称CMG）。该公司1929年就开始提供航空动力产品。CMG所生产的A-70型活塞式航空发动机曾成功取得了环球飞行不加油的良好成绩，并一举奠定了在活塞式航空发动机在世界市场上的开创地位。此外，CMG还是第一个引入气缸水平对置布局，并拥有世界上最先进的全权限数字电子控制（FADEC）系统和服务体系。CMG的航煤发动机在先进技术领域拥有领导地位，其压燃式航煤发动机领域作具有独特优势。在航汽发动机方面也有非常独到的建树。2012年，大陆发动机公司与莱康明（Lycoming）公司一起，市场份额达到世界活塞发动机市场份额的80%（原文如此）。

　　表1：世界畅销的部分通用航空飞机机型-发动机机型-马力对照表（中国民用航空网）注：*为重油机使用jet A等航空煤油/柴油类燃料

　　以下是大陆发动机公司的部分产品介绍图。

　　　　图2：CD-200型航煤发动机

　　　　图3：CD-500型航汽发动机（功率375hp）装备比奇Bonanza和塞斯纳Cessna飞机

　　第三次出手：蒂勒特航空发动机公司

　　2013年7月22日，中航国际经过两年的谈判和准备，在德国德累斯顿，完成了对蒂勒特航空发动机公司(Thielert Aircraft Engines)资产收购交割，并获得了中国政府和德国政府的批准。

　　总部位于汉堡的蒂勒特公司，是世界顶尖的活塞发动机生产厂商之一。（见以下表2）。

表2：世界主要活塞发动机公司

　　蒂勒特公司拥有全球领先的以航空煤油为燃料的活塞发动机技术和产品，如百夫长Centurion系列活塞发动机。这是功率99kW-257 kW的四冲程活塞发动机，是世界上最先进的无人机重油活塞发动机产品之一。其主要适配机型包括著名的“塞斯纳”改进型轻型飞机，以及美军MQ-1C“灰鹰”无人机等。

　　图4：Centurion 1.7活塞发动机((功率99kW/135hp)

　　中航国际的这两次收购，是针对航空汽油和航空重油（煤油）发动机为主的领军厂商，两家公司的系列产品，满足不同客户和不同动力的需要，有很好的互补作用。官方说，至此，中航国际已经成为“全球唯一拥有全系列航空汽油活塞发动机和全系列航空煤油活塞发动机的供应商”，同时兼有活塞机动力的通用飞机供应能力，具备了满足通航市场核心产业链多样化需求的能力。

　　“全球唯一”这话呢，兵器迷个人觉得说得有点……因为拥有贝尔直升机公司和贝尔航太的美国德事隆集团(Textron)，也有与中国类似的活塞机产业布局。即在活塞动力飞机方面，德事龙收购了世界排名第一的塞斯纳飞机公司Cessna（对比中方的西锐设计Cirrus Design）；在活塞发动机方面，德事龙收购了莱康明发动机公司(Lycomming)（对比中方的大陆发动机公司和蒂勒特公司）。莱康明的汽油机没说的，煤油机如Lycoming IO-320也不差的。

　　有趣的是，第二次收购的蒂勒特资产，已全部注入新成立的由中航国际全资控股的德国天发公司TMG（蒂勒特的原有发动机品牌Centurion将继续作为产品名称使用）。而这个德国天发公司，又将由中航国际第一次收购的美国大陆发动机公司进行一体化运营管理。也许中航国际希望这两家被收购的公司，能够在产品研发和市场布局上相互融合发展。在蒂勒特收购仪式上，美国大陆发动机公司总裁罗怀德说，“中航国际在对大陆发动机公司收购后制定了良好的发展策略和远景目标，两年来中方和美方合作良好”。资本运营的道道，大家对此各自解读吧。

　　伴随着国内无人机产业的风起云涌和国际上的这几次资本并购，国内多家单位也加速布局研发60-130hp的二冲程或四冲程活塞发动机技术。中国航空活塞重油发动机的技术研究工作，终于开始露出曙光。

　　汽油改装重油技术：

　　2013年，南京航空航天大学在某国防预研项目的支持下，对蒂勒特Thielert公司的2冲程汽油机进行重油改装，利用煤油为燃料，采用点燃式进行实验，在煤油喷射油膜补偿和电话提前角方面取得了一定的研究成果。但是点燃式的燃油效率低，经济性能不佳。

　　重油发动机的轻量化技术：2013年，山河智能装备股份有限公司与美国Deltahawk公司合作，采用国外先进的工艺技术和材料减轻发动机的重量和缩小外形尺寸，力图在发动机轻量化和提高可靠性上有所突破。

　　重油雾化和电喷技术：

　　2012年，清华大学为了使电喷系统能够满足航空发动机不同工况下对供油量的需求，开发了适用于压燃式活塞航空发动机的电控单元，试验表明，高压燃油喷射电控单元能够满足发动机在各种工况下的使用需求。

　　2014年，北航提出了MFVI（Multiple Fixed-Volume Injection）小尺度微量多次喷射系统。这是一种微量低压定容多次喷射系统结构。喷油器每次吸入的燃油体积是一定的，燃油量调节通过喷射次数的多少来实现。该系统的特点是结构非常简单，属于微型电磁柱塞泵，元件数目非常少，只有一个；而且系统连接布置简单，不需要回油路；驱动方式和控制调节非常简单，不需要传统燃油喷射系统的复杂压力调节控制；系统功耗低，属于脉冲驱动工作方式而不是持续工作方式；体积重量小，容易集成，可以实现发动机控制系统的更高集成度；可直接实现重油雾化，实现无辅助预热装置的可靠起动。

　　涡轮增压技术：

　　2011年，西北工业大学某研究所针对活塞式航空发动机提出的一种可调二级增压系统结构。在二级增压系统中，高低压级增压器串联连接，在发动机的整个运行海拔和工况范围内，两级增压器均保持同时运行。高压级增压器的最大增压比为2. 5，低压机增压器的最大增压比为3. 5。

　　2011年，北京理工大学设计了一种带有放气阀的紧凑型二级涡轮增压系统，通过不同海拔仿真模拟试验，二级增压发动机极限工作高度达到海拔8000-9000米。

　　2011年，北京航空航天大学利用计算机仿真软件，针对小型高空汽油机设计了一种串联二级涡轮增压系统，并配有放气阀、调节阀和转化阀，够将发动机的使用升限从4500米 提升到10000米。

　　2014年，我国终于初步完成了用于无人机的涡轮增压型活塞发动机的研制，提高了国产无人机的高原性能。

　　有了这几年的引进借鉴，再加上多年的自主研发，2015-2016年，几个好消息的发布，让人们看到中国航空活塞发动机终于迎来了期待已久的突破。

　　所有资料来自于互联网公开报道和公开出版物，如：
　　《无人机用航空活塞发动机的发展》
　　《活塞航空重油发动机的发展现状》
　　《小功率航空活塞发动机的重油技术进展》
　　《高端作战无人机先进动力系统发展现状及趋势》

（作者：兵器迷的天空）

江淮机电网相关阅读：

浅谈中国无人机的（重油）活塞发动机.中国篇（上）

《浅谈中国彩虹无人机的重油活塞发动机 中国篇（中）》是由江淮机电网编辑整理，如果侵犯了你的权益，请告知我们，我们会及时删除侵权内容，谢谢合作！