發動機性能要求排序:軍用>民用>微型
航空飛機對發動機的要求遠高于汽車發動機,飛機代數的升級背后往往由發動機的升級支撐,“一代發動機鑄就一代戰斗機”(經歷的四代戰機背后就有 四代發動機)。航空發動機主要包括活塞發動機和噴氣發動機。而噴氣發動機由分為渦噴、渦軸(提供軸動力,直升機)、渦槳(提供軸動力,低速大載重飛機)和 渦扇發動機。
從發動機推重比(推力和自身重量比重)、耗油量等角度考慮,活塞發動機劣于噴氣發動機,而噴氣發動機中,以渦扇發動機性能最好,這也符合發動機的發展歷程。
軍用無人機高空、大載重、長航時、高機動特性,需高性能發動機。軍用無人機性能要求很高,對發動機品質要求十分苛刻。美國的捕食者、全球鷹和 X-47B等高端無人機用的都是原有人機的四代發動機改造而來,中國的CH-4、翔龍和利劍無人機用的都是俄羅斯的四代發動機(全文發動機代際劃分采用俄 羅斯分類)。
民用無人機本質為“空中貨車”,飛行載重為主要功能,低端發動機就可滿足需求。中科院工程熱物理所專家認為,航空活塞發動機或一代二代渦噴發動 機就可完全滿足民用無人機需求。而我國活塞發動機或中低端渦噴發動機相關技術已經很成熟,故民用無人機在推進動力方面不存在發展瓶頸。
微型無人機的發動機多為電力驅動。由于微型多旋翼無人機體積小、載荷下,不適合安裝體積大量重的內燃發動機,目前多使用電力發動機,使用鋰電 池,續航時間大多小于30分鐘。而小型電力發動機技術也較成熟,需要突破的是電池蓄電技術(如增加電池能量密度、發展高效太陽能電池)。
總結來說,只有軍用無人機需要高代際(四代甚至未來的五代)高性能的發動機,這些高品質發動機是中國技術薄弱之處。
有效載荷技術:軍用、微型無人機要求高,民用低
軍用無人機高空、高速、高機動、長航時飛行,還要執行偵察、通信中繼和精確武力打擊等功能,這必然對其載荷技術有很高要求。微型多旋翼無人機體 積小、載荷小,如要承載相對體積龐大的相機進行工作,必然對載荷的科學設計要求很高。相反,民用無人機只是充當“空中貨車”,所以對其如何高效載荷要求并 不特別高。
軍用、民用、微型無人機核心技術壁壘總結如下:
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軍用無人機 |
民用無人機 |
微型無人機 |
飛行控制技術 |
中 |
低 |
高 |
發動機技術 |
高 |
中 |
低 |
有效載荷技術 |
高 |
低 |
高 |