在第十一屆中國航展亮相的CH-5中空長(cháng)航時(shí)無(wú)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(dòng)變矩多旋翼無(wú)人機。 本報記者 周明陽(yáng)攝

由俄羅斯聯(lián)合發(fā)動(dòng)機制造集團(UEC)生產(chǎn)的渦扇發(fā)動(dòng)機模型。 本報記者 周明陽(yáng)攝

在日前結束的第十一屆中國航展上，無(wú)人機是一大看點(diǎn)?！督?jīng)濟日報》記者在展會(huì )現場(chǎng)看到，展品以專(zhuān)業(yè)級無(wú)人機及相關(guān)構件為主，包括工業(yè)級和軍工級無(wú)人機。目前國內消費級無(wú)人機已達到世界領(lǐng)先水平，但專(zhuān)業(yè)級無(wú)人機卻尚未取得更高成就，動(dòng)力系統是制約其發(fā)展的重要因素。

飛機能夠飛起來(lái)離不開(kāi)螺旋槳推進(jìn)，螺旋槳要想產(chǎn)生推力必須依靠動(dòng)力系統帶動(dòng)。動(dòng)力技術(shù)是無(wú)人機技術(shù)的關(guān)鍵。美國在《無(wú)人機系統路線(xiàn)圖(2005—2030)》指出：“推進(jìn)技術(shù)和處理器技術(shù)是無(wú)人機的兩大關(guān)鍵技術(shù)。”作為無(wú)人機系統發(fā)展的基石，無(wú)人機動(dòng)力系統的發(fā)展直接決定了無(wú)人機能夠飛多遠、飛多久。

民用無(wú)人機：

化“電動(dòng)”為“油動(dòng)”

不同類(lèi)型的無(wú)人機平臺對動(dòng)力裝置的需求有所不同，動(dòng)力裝置決定著(zhù)無(wú)人機的飛行時(shí)間和載荷重量，反過(guò)來(lái)又制約了無(wú)人機的作業(yè)能力。目前，無(wú)人機的動(dòng)力系統分為電動(dòng)機和發(fā)動(dòng)機兩大類(lèi)，即“電動(dòng)”和“油動(dòng)”。

電動(dòng)機，又稱(chēng)電動(dòng)馬達、電機，一般應用在微型無(wú)人機上，現在市場(chǎng)上大部分商用無(wú)人機安裝的都是電機。這種動(dòng)力裝置優(yōu)點(diǎn)是結構簡(jiǎn)單、重量輕、使用方便，適合作為低空、低速、微型無(wú)人機的動(dòng)力。“油動(dòng)”的發(fā)動(dòng)機一般應用于無(wú)人直升機等軍工級飛機。目前無(wú)人機廣泛采用的發(fā)動(dòng)機包括往復式和旋轉式活塞發(fā)動(dòng)機，以及包括渦噴、渦扇、渦槳和渦軸在內的燃氣渦輪發(fā)動(dòng)機。采用電動(dòng)馬達的小型無(wú)人機載重約為3至5公斤，續航時(shí)間為15至20分鐘;而使用汽油發(fā)動(dòng)機作動(dòng)力系統，載重一般可達15公斤以上，續航時(shí)間可達2小時(shí)。

專(zhuān)業(yè)級無(wú)人機在電力、安防、農業(yè)、森林防火、警用等不同細分領(lǐng)域的應用正在穩步增長(cháng)。相比消費級無(wú)人機，應用于行業(yè)當中的無(wú)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(dòng)多旋翼由于鋰電池的局限性，在帶動(dòng)5公斤重物輕載巡航的情況下，飛行時(shí)間最多不超過(guò)40分鐘。長(cháng)航時(shí)大載重多旋翼無(wú)人機缺乏，成為國內無(wú)人機市場(chǎng)的“盲點(diǎn)”。

一些國內廠(chǎng)商探索將電動(dòng)多旋翼和油動(dòng)直升機的優(yōu)點(diǎn)結合起來(lái)，以達到增加飛機續航時(shí)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(lǐng)先的民用無(wú)人機系統制造商，其研發(fā)的固定翼無(wú)人機、多旋翼無(wú)人機和大載荷無(wú)人直升機等產(chǎn)品已廣泛用于新聞?dòng)耙?、物流配送、農林植保等10多個(gè)領(lǐng)域。航展期間，易瓦特發(fā)布了新品無(wú)人機——EWZ110油動(dòng)變矩多旋翼。這款多旋翼無(wú)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(shí)長(cháng)120分鐘，突破了現今大部分商用電動(dòng)無(wú)人機動(dòng)力系統的限制，從各方面顯著(zhù)提升了無(wú)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(wú)人機的高效和續航更久的動(dòng)力系統，源自針對油動(dòng)變矩多旋翼自主研發(fā)的強制風(fēng)冷航空活塞發(fā)動(dòng)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(fā)動(dòng)機能顯著(zhù)提升飛機的續航時(shí)間。此外，這款無(wú)人機的機身結構主要采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。

對于專(zhuān)業(yè)級無(wú)人機來(lái)說(shuō)，動(dòng)力系統的穩定性能指標尤為重要，因為無(wú)人機中的電機或發(fā)動(dòng)機一般會(huì )帶來(lái)較強烈的振動(dòng)，一旦減震控制不好，會(huì )在飛行過(guò)程中產(chǎn)生很大的加速度，引起角度變化，導致無(wú)人機飛行不平穩，尤其是燃油發(fā)動(dòng)機的振動(dòng)比電動(dòng)馬達還要大很多。為了克服這個(gè)問(wèn)題，易瓦特自主研發(fā)出了雙輸出軸雙缸強制風(fēng)冷的動(dòng)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(chǎn)生的振動(dòng)互相抵消,減輕了發(fā)動(dòng)機的振動(dòng)及噪聲，其振動(dòng)值僅是普通航空活塞的十分之一，飛機的穩定性得到顯著(zhù)提升。

軍用無(wú)人機：

動(dòng)力和平臺更匹配

善攻者攻于九天之上。無(wú)人作戰飛機以其“零傷亡”“非接觸”“無(wú)流血”和超機動(dòng)、大過(guò)載等特有優(yōu)勢，成為未來(lái)空戰的主力。本次航展上，中高空長(cháng)航時(shí)無(wú)人機、無(wú)人作戰飛機等高端機型成為展出的重要內容。此類(lèi)機型主要用于執行戰略和戰役偵察任務(wù)，可搜集目標區完整的情報信息，還可執行多種打擊任務(wù)，是無(wú)人機中最高端的種類(lèi)。航展上，采用重油燃料活塞發(fā)動(dòng)機的“彩虹—5”(CH—5)中空長(cháng)航時(shí)無(wú)人機實(shí)機首次現身航展現場(chǎng)。該機掛載有16枚導彈，最長(cháng)能持續飛行60個(gè)小時(shí)。

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

發(fā)動(dòng)機領(lǐng)域專(zhuān)家、中國燃氣渦輪研究院總設計師黃維娜認為，未來(lái)無(wú)人機動(dòng)力系統的發(fā)展趨勢是低速無(wú)人機配置功率不大于100千瓦的活塞發(fā)動(dòng)機，旋翼無(wú)人機配裝功率不大于500千瓦的渦軸發(fā)動(dòng)機，中低速無(wú)人機配裝功率不大于600千瓦的渦槳發(fā)動(dòng)機，中高端無(wú)人機使用渦噴/渦扇發(fā)動(dòng)機，高超聲速無(wú)人機配置渦輪沖壓組合發(fā)動(dòng)機，以使動(dòng)力與平臺實(shí)現更好的匹配。