1 引言

发动机是飞机的“心脏”这对于无人机也不例外，目前无人机广泛采用的动力装置包括往复式或旋转式的活塞发动机、涡轮轴发动机、涡轮喷气发动机、涡轮风扇发动机、脉冲爆震发动机、固体火箭发动机和超燃冲压发动机等，此外还包括微型无人机中普遍采用的电池驱动的电动机等。这些无人机的动力装置可以分别应用到高空高速无人机、侦查无人机、攻击无人机等。由于无人机需求的不同使得无人机动力装置所需要的功率也不尽相同，但总的来说还是属于中小型的发动机。

2 无人机动力装置的现状及发展趋势

2.1 发展现状

无人机发动机的选择不但与无人机的技战术指标要求有关，还与发动机的研制水平以及用户的经济能力有关。从现有的无人机动力装置来看，活塞式发动机适用于低速、中低空的侦查、监视无人机。受动力系统的限制，飞机的起飞重量较小，一般为几百千克，少数能达到1200Kg。例如美国的“影子”600 多用途无人机，起飞重量仅有265Kg；像“捕食者”B 无人机这样采用活塞式发动机，起飞重量能达到1020Kg 的无人机还是比较少的；涡轮喷气发动机适合于飞行时间较短的中高空、高速的无人侦察机、靶机、无人攻击机等，起飞重量较活塞式无人机大。例如俄罗斯的图-243喷气式战术侦查系统，起飞重量已经达到1600Kg；涡轮轴发

动机适宜于中低空、低速短距/垂直起降无人机货旋翼式无人机；涡轮螺旋桨发动机适用于中高空长航时无人机，起飞重量较涡轮喷气式无人机大。例如以色列的“苍鹭”B 中空长航时无人机，起飞重量为1650Kg；涡扇发动机适合于高空长航时无人机和无人攻击机，起飞重量很大。例如美国的“全球鹰”无人机起飞重量为11.6 吨；微型电动机等微型动力适用于微型无人机，起飞重量很小一般小于0.1Kg。

目前无人机多数采用的是活塞式发动机，然而由于活塞式发动机的自身一些因素的限制，导致了活塞式发动机只适用于低速小型的无人机，局限性较大；而推力范围广、耗油率低、高空性能好的涡扇发动机将在无人机动力装置中占有很重要的位置。到目前为止，国外发展和研究过的无人机用小型涡扇发动机数量还不是很多，而且这些发动机都是在现有的民用支线飞机或公务机动力的基础上发展而来，比较典型的有AE3007、PW530、JT15D 和F124 等。目前，国外无人机用涡扇发动机的发展基本上都遵循了尽量利用现有的发动机，根据任务需求进行改进和系列发展的途径，这样做减少了飞行器平台的初始成本，并且缩短了发展时间和降低了风险。

2.2 发展途径

用途不同的无人机对于动力装置的要求也不同，但是都希望所选的装置体积小、工作可靠、成本低、维修性好。对于一次性使用的靶机等的动力装置，要求推力大、抗过载的能力强，但使用寿命可以较短；对于无人战斗机动力装置主要要求加减速性好、巡航时耗油率低；对于长航时无人机则要求耗油率低、使用寿命长、高空性能好；由于小型无人侦察机动力系统的功率小，所以要求动力系统在满足功率的前提下尽量的减小重量，并且减小加工成本。

从经济性、安全性、可靠性来考虑无人机用的发动机的发展将通过两种途径，一是在现有的发动机基础上采用先进的技术进一步改型发展，另一条途径是发展全新的发动机。

目前正在发展的无人机都采用了现成的推进装置。如“全球鹰”采用了罗.罗公司的AE3007H 涡扇发动机，我国的某型靶机采用的某型涡轮喷气发动机等。这样做可减少飞行器平台的初始成本。但是采用目前的推进系统由于有大量的维修需求，所以飞行器的航程将受到限制。当现役的发动机不能满足飞机需求时，研制新型的发动机就成为了必然。国外已经提出了一些用于未来无人机的先进小型涡扇发动机概念，尽管它们不能达到传统双转子涡扇发动机的全部性能能力，但仍有可能带来经济性方面的好处。

2.3 发展趋势

如前文所述，由于活塞式发动机的一些局限性，使得活塞式发动机只适合用于低空、低速且起飞重量小的无人机。对于更大使用范围的无人机来说，燃气涡轮发动机应是首选。由于涡轴、涡喷、涡扇发动机等燃气涡轮发动机的结构和性能特点各异，使得无人机在动力装置的选择空间大大增加。比如涡轴发动机适用于无人直升机，涡喷和涡扇发动机适用于固定翼的无人机。在这些类型的发动机种中等推力的涡扇发动机因其耗油率低，推力和重量比较适合无人机，所以这类的发动机比较适合于高空长航时无人侦查机和无人攻击机，如美国的 “全球鹰”、“X45”等。未来无人机将比有人飞机需要更多的电力，并且，未来的无人机还要求发动机在长时间的储存期内无需维修，因此，无需润滑、大大减少维修工作量的多电发动机将是未来无人机动力的一个发展方向。未来先进的小型无人机对耐久性和隐身的要求更高，并且任务范围更广，因此需要采用热效率和功率密度更高的小型涡扇发动机。另外，对于一次性使用的无人机来说，需要短寿命、低成本的发动机，为此，减少发动机部件的数目和简化流路是未来无人机动力技术的一个重要发展方向。