在第十一屆中國航展亮相的CH-5中空長航時無人機系統。新華社記者 梁 旭攝

△ 在第十一屆中國航展上展出的易瓦特EWZ110油動變矩多旋翼無人機。 本報記者 周明陽攝

由俄羅斯聯合發動機制造集團（UEC）生產的渦扇發動機模型。 本報記者 周明陽攝

在日前結束的第十一屆中國航展上，無人機是一大看點。《經濟日報》記者在展會現場看到，展品以專業級無人機及相關構件為主，包括工業級和軍工級無人機。目前國內消費級無人機已達到世界領先水平，但專業級無人機卻尚未取得更高成就，動力系統是制約其發展的重要因素。

飛機能夠飛起來離不開螺旋槳推進，螺旋槳要想產生推力必須依靠動力系統帶動。動力技術是無人機技術的關鍵。美國在《無人機系統路線圖（2005—2030）》指出：“推進技術和處理器技術是無人機的兩大關鍵技術。”作為無人機系統發展的基石，無人機動力系統的發展直接決定了無人機能夠飛多遠、飛多久。

民用無人機：

化“電動”為“油動”

不同類型的無人機平台對動力裝置的需求有所不同，動力裝置決定著無人機的飛行時間和載荷重量，反過來又制約了無人機的作業能力。目前，無人機的動力系統分為電動機和發動機兩大類，即“電動”和“油動”。

電動機，又稱電動馬達、電機，一般應用在微型無人機上，現在市場上大部分商用無人機安裝的都是電機。這種動力裝置優點是結構簡單、重量輕、使用方便，適合作為低空、低速、微型無人機的動力。“油動”的發動機一般應用於無人直升機等軍工級飛機。目前無人機廣泛採用的發動機包括往復式和旋轉式活塞發動機，以及包括渦噴、渦扇、渦槳和渦軸在內的燃氣渦輪發動機。採用電動馬達的小型無人機載重約為3至5公斤，續航時間為15至20分鐘﹔而使用汽油發動機作動力系統，載重一般可達15公斤以上，續航時間可達2小時。

專業級無人機在電力、安防、農業、森林防火、警用等不同細分領域的應用正在穩步增長。相比消費級無人機，應用於行業當中的無人機對載重負荷能力和續航能力的要求更高。市面上所售的大部分電動多旋翼由於鋰電池的局限性，在帶動5公斤重物輕載巡航的情況下，飛行時間最多不超過40分鐘。長航時大載重多旋翼無人機缺乏，成為國內無人機市場的“盲點”。

一些國內廠商探索將電動多旋翼和油動直升機的優點結合起來，以達到增加飛機續航時間、增強飛機飛行穩定性、提升飛機綜合性能的目的。易瓦特科技股份公司是國內領先的民用無人機系統制造商，其研發的固定翼無人機、多旋翼無人機和大載荷無人直升機等產品已廣泛用於新聞影視、物流配送、農林植保等10多個領域。航展期間，易瓦特發布了新品無人機——EWZ110油動變矩多旋翼。這款多旋翼無人機最大有效載荷20公斤，最大起飛重量40公斤，最大續航時長120分鐘，突破了現今大部分商用電動無人機動力系統的限制，從各方面顯著提升了無人機的性能。

易瓦特科技股份公司總裁趙國成介紹，這款多旋翼無人機的高效和續航更久的動力系統，源自針對油動變矩多旋翼自主研發的強制風冷航空活塞發動機。汽油的能量密度為11.8kWh/KG、鋰電池的能量密度為0.25kWh/KG，在使用同樣重量的汽油和鋰電池的情況下，使用汽油的發動機能顯著提升飛機的續航時間。此外，這款無人機的機身結構主要採用航空鋁合金及碳纖維材料，在保持機身結構強度的前提下，大大減輕機身重量。

對於專業級無人機來說，動力系統的穩定性能指標尤為重要，因為無人機中的電機或發動機一般會帶來較強烈的振動，一旦減震控制不好，會在飛行過程中產生很大的加速度，引起角度變化，導致無人機飛行不平穩，尤其是燃油發動機的振動比電動馬達還要大很多。為了克服這個問題，易瓦特自主研發出了雙輸出軸雙缸強制風冷的動力系統，兩缸體水平對置放置,使兩缸體內曲柄活塞機構運轉產生的振動互相抵消,減輕了發動機的振動及噪聲，其振動值僅是普通航空活塞的十分之一，飛機的穩定性得到顯著提升。

軍用無人機：

動力和平台更匹配

善攻者攻於九天之上。無人作戰飛機以其“零傷亡”“非接觸”“無流血”和超機動、大過載等特有優勢，成為未來空戰的主力。本次航展上，中高空長航時無人機、無人作戰飛機等高端機型成為展出的重要內容。此類機型主要用於執行戰略和戰役偵察任務，可搜集目標區完整的情報信息，還可執行多種打擊任務，是無人機中最高端的種類。航展上，採用重油燃料活塞發動機的“彩虹—5”（CH—5）中空長航時無人機實機首次現身航展現場。該機挂載有16枚導彈，最長能持續飛行60個小時。

目前，國外高端無人機動力的發展趨勢是以渦扇發動機為主。渦扇發動機耗油率相對較低，質量和推力等級能與無人機較好匹配，十分適用於中高空長航時無人機和無人作戰飛機。本次航展上，美國、俄羅斯等國也帶來了本國的渦扇發動機參展。我國也加強了對發動機的布局和研發。今年8月新成立、承載著打造強勁“中國心”使命的中國航空發動機集團首次參展，我國自行研制、具有自主知識產權的高性能、大推力加力渦扇發動機“太行”和“玉龍”“金沙”等均以實物展出，展現了我國在發動機研發上的先進成果。

發動機領域專家、中國燃氣渦輪研究院總設計師黃維娜認為，未來無人機動力系統的發展趨勢是低速無人機配置功率不大於100千瓦的活塞發動機，旋翼無人機配裝功率不大於500千瓦的渦軸發動機，中低速無人機配裝功率不大於600千瓦的渦槳發動機，中高端無人機使用渦噴/渦扇發動機，高超聲速無人機配置渦輪沖壓組合發動機，以使動力與平台實現更好的匹配。

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