浅析军用无人直升机的动力装置选择

浅析军用无人直升机的动力装置选择

王振成

海军装备部   陕西西安 710016

摘要：军用无人直升机凭借其体积小、造价低、无人员伤亡可能、机动性强、战场生存力强、飞行性能独特等优势，具有巨大的使用价值，在军事领域愈发受到关注和重视。在军用无人直升机的研发制备中，选择适宜的动力装置是极为关键的环节，动力装置选择的科学性直接决定着军用无人直升机的整体性能。本文对军用无人直升机的动力装置选择进行分析，并对其未来发展进行阐述，希望能够军用无人直升机的发展提供帮助。

关键词：军用；无人直升机；动力装置

社会生活中常见的无人直升机，多为微型无人直升机，其多用于摄像摄影、巡逻巡查、农林植保、消防灭火救援等领域，起飞质量多小于100千克，以电动力作为动力。这些微型无人直升机受到电池材料、结构与能量密度的影响，续航时间极为有限，通常小于1小时。而军用无人直升机具有更大的起飞质量，且对于飞行续航时长提出了更高的要求。因此，军用无人直升机一般而言需以化石能源燃料作为动力。

1.军用无人直升机的动力装置选择

当前军用无人直升机的发动机类型主要分为涡轴发动机、活塞式发动机两种类型，同时，也存在少部分转子发动机。

涡轴发动机，如涡轮喷气发动机，通常被用于大型无人直升机，其优点包括高功率密度、高可靠性和耐久性以及低振动和噪音等。涡轴发动机具有较高的功率密度，能够提供更大的推力，适用于需要较高性能的军用无人直升机。同时，涡轴发动机结构简单、零部件少，相对活塞式发动机更加可靠，能够在恶劣环境和长时间任务中保持稳定运行。此外，涡轴发动机运转平稳，振动和噪音较小，有助于提高无人直升机的飞行舒适性和隐蔽性。然而，涡轴发动机也存在部分缺点。首先，涡轴发动机制造成本较高，维护和维修成本也相对较高，使得无人直升机的采购和使用成本较高。其次，涡轴发动机通常在高功率状态下工作，燃油消耗量较大，在直升机各方面条件以及发动机功率相同的情况下，其续航能力较弱，无法与活塞式发动机相比。

活塞式发动机，如往复式发动机，通常用于小型和中型无人直升机。其具有低成本以及燃油经济性的优势。活塞式发动机制造成本相对较低，维护和维修成本也较低，适用于预算有限的项目。同时，活塞式发动机在低功率状态下工作时燃油消耗相对较低，能够提供较长的续航能力，适合长时间巡航任务。同样地，活塞式发动机也存在一定的不足。一是活塞式发动机功率受到限制。相较于涡轴发动机，活塞式发动机功率相对较低，适用于小型和中型无人直升机，无法满足大型无人直升机的高性能需求。二是活塞式发动机存在振动与噪音问题，其运转时振动和噪音较大，可能影响飞行舒适性和隐蔽性。

一般而言，军用无人直升机动力装置的选择主要依据为直升机的最大起飞重量，最大起飞重量与荷载能力、续航时间等有着直接的关联。当军用无人直升机最大起飞质量达3到1吨及以上时，其动力装置最大功率需要在300kW以上，因此需要选择动力更为充沛的涡轴发动机。而当军用发动机级别为1吨以下而高于700千克时，其动力装置则具有了多种选择，既可以选择涡轴发动机，也可选择活塞式发动机，具体的选择需要根据无人直升机的设计技术路线与实际应用需求做出决定[1]。最大起飞质量在700千克以下的直升机，其所需发动机功率通常不高于100kW，在此功率范围内，活塞式发动机的做工效率高于涡轴发动机，一般情况下为直升机动力装置的首要选择。但随着军用无人直升机工作内容与工作环境的复杂化，直升机对油料使用以及发动机环境适应性提出了更高的要求，涡轴发动机在中小型军用无人直升机中的应用比例持续增加。

总而言之，传统的燃油动力发动力是军用无人直升机动力装置的第一选择，而具体选择涡轴发动机或活塞式发动机，则需要根据无人直升机的最大起飞重量与实际应用需求条件所决定。

2.军用无人直升机动力装置发展方向

随着科学技术的持续发展，以重油活塞式发动机和新能源动力系统为代表的，适用于军用无人直升机的新型动力装置形式已经在加速研发与制备过程中，在未来将成为军用无人直升机动力装置的新选择[2]。

2.1重油活塞式发动机

重油活塞式发动机是以柴油、煤油等作为燃料的发动机，其能够解决航空汽油安全性和通用性较差的问题，从而在一定程度上解决军事后勤补给难题。重油活塞式发动机结构简单、零部件少，运行稳定可靠，适用于各种恶劣环境下的军用应用。同时，重油活塞式发动机有着传统活塞式发动机燃油效率较高的优势，其油耗低，能够满足军用无人直升机长途远距、持续飞行的需求。但同时，重油活塞式发动机排放的废气中含有大量的颗粒物和有害气体，会对环境造成一定污染。为克服这一问题，未来重油活塞式发动机的研究与发展方向主要为改进燃烧技术、优化发动机设计、降低排放等，以满足军用无人直升机对高性能、环保和可靠性的需求。

2.2新能源动力系统

军用无人直升机动力装置的发展方向之一是新能源动力系统。新能源动力系统主要包括电动动力系统和混合动力系统两种类型。电动动力系统通过电池或燃料电池等储能装置提供电能，驱动无人直升机的电机工作。这种系统具有零排放、低噪音的特点，能够有效减少对环境的污染，并且具有良好的能量转换效率。混合动力系统结合了传统燃油动力和电动动力的优势，通过电机和内燃机共同驱动无人直升机，既保留了传统动力系统的可靠性和续航能力，又具备了新能源动力系统的环保性和高效性。相较于传统燃油动力系统，新能源动力系统采用清洁能源，减少了对化石燃料的依赖，减少了污染物的排放，有助于保护环境，提高空气质量。同时，新能源动力系统工作时噪音较低，有利于减少噪音污染，提升飞行舒适性，降低对周围环境和人员的影响。此外，新能源动力系统具有较高的能量转换效率，能够更有效地利用能源，降低能源消耗，提高飞行续航能力和使用成本。然而，新能源动力系统也存在一定的问题。首先，系能源动力系统的技术相对较新，尚未达到与传统动力系统相同的成熟水平，需要进一步的研发和改进。其次，与传统动力系统相比，新能源动力系统的制造和维护成本较高，使得无人直升机的采购和运营成本增加。最后，电池等储能装置的续航能力仍然有限，无法满足长时间、远距离的军事任务需求，且电能充满速度缓慢，难以在短时间内迅速充能，无法在短时间内多次执行任务。

结语

综上所述，军用无人直升机有着广阔的应用前景，其动力装置形式也存在多种选择，对于军事装备设计研发人员而言，应当根据多方面条件与需求酌情选择动力装置，并积极探索重油活塞式发动机以及新能源动力系统的应用，推动军事无人直升机持续创新。

参考文献

[1]肖蔓,肖雪,沙绍智,等.欧洲军用直升机及其动力的更新换代[J].航空动力,2023,(01):35-38.

[2]刘腾跃,王士奇.军用无人直升机及其动力装置分析[J].航空动力,2020,(04):7-10.