11月24日，安徽航瑞航空动力装备股份有限公司通过其微信公众号中发布旗下

DB416B云雀重油发动机的最新进展。在海报中航瑞动力表示，有一款吨级固定翼无人机搭载了该款发动机并成功完成电磁弹射起飞。

航瑞动力宣传图

近年来，随着我国低空经济的发展，“重油发动机”的概念逐渐走入人们的视野。那么为什么一些航空器要以重油为能源？重油发动机的优势是什么？

飞机烧的重油到底是什么

首先需要澄清的是，重油在不同领域的涵义是不同的。很多使用“高/低”“轻/重”“大/小”冠名的概念主要指相对概念，只有在特定的语境下，这些词语才准确表示具体的涵义和事物。

“重油”本意是指的分子量更大、碳链更长的液态烃类，在物理性质上，它由于密度更大、更黏稠、更难以挥发而得名。在大多数情况下，常规意义上的重油是石油分馏产物中，介于重柴油与沥青之间的“渣油”。这些重油非常黏稠，在常温下甚至可以是半固态，只有加热到80摄氏度甚至更高的温度才能具备较好的流动性，也才能被高效的泵送到发动机区域，雾化后喷入燃烧室与空气混合燃烧。

常规意义上的重油

如果要使用重油作为燃料，必须配备很大体积和重量的燃料与动力系统，因此它基本只适用于地面工厂或重型船舶。也就是说，常规意义上的重油并不适合在飞行器上使用。    

JP-8“航空重油”

近年来兴起的重油动力航空发动机和航空器，其所依赖的航空重油实际上是航空煤油和部分轻柴油。在多数情况下，航空重油就是指航空煤油，与目前各种中大型军民用飞机一样。航空重油的“重”是相对于航空汽油的“轻” 而言的。

为什么要用重油？重点是安全需求

从历史角度看，飞机很早就在使用航空重油了。在二战时期，航空柴油活塞发动机一度是相当多成功机型的关键动力——柴油比煤油还要“重”。但两方面的劣势使航空活塞类发动机的路线竞争加重，最终，汽油发动机淘汰了柴油发动机。

容克-86是二战时期一款成功的柴油飞机

首先，压燃式的工作原理导致柴油发动机要比轻油类型的汽油发动机重很多；其次，油料越重越容易凝固冻结，随着飞机的飞行高度不断加大，环境温度的急剧降低对于柴油动力飞机的燃油系统可靠性形成了严峻威胁。这两个因素对飞行器性能的影响很大，以至于汽油高度挥发易燃的安全性问题都成为了相对次要的考虑要素。

随着技术的发展，柴油和汽油的缺陷最终导致涡轮燃机兴起以后，介于汽油和柴油之间、既不过度易于被冻结也不过度易于被点燃的煤油成为了全球中大型飞行器的主流燃料，具备安全和性能方面的相对综合优势。

活塞发动机的气密配合

涡轮燃机的叶片间隙与叶片/机匣间隙

不过，从原理上看，活塞发动机的气密，是依靠活塞/缸体的极微小间隙配合完成的。而涡轮发动机的气密是靠叶片旋转形成的气流压力来维持的。这意味着涡轮燃机需要在足够大的尺度级别上，才能形成结构和燃烧效率上的优势。这为航空汽油活塞发动机保留了市场，至今很多轻型飞机和小型燃油无人机，都还是采用汽油动力。

在汽油动力高度成熟普及的今天，民用的小型飞机使用汽油是可以满足安全需求的。特别是车用发动机技术向小型飞机扩散以后，现在很多小型飞机不需要传统的含铅抗爆震航空汽油，而是能够使用车辆的95号汽油，在燃料获取的成本和灵活性上都显示出极大的优势。

小型飞机在普通油站与汽车一起加油

不过对注重军用需求的飞机来说，汽油的安全劣势则仍然是隐患。如今，任何国家，一旦其注重发展体系化的军事装备，不论是车辆、船舶还是航空系统，都在努力去汽油化，以柴油或煤油类燃料为主要动力来源。

可以说，20世纪90年代以来，无人机和小型载人飞机的活塞发动机重油化，实际上就是当年军用车辆柴油化的发展历程再现——只是由于技术难度高、需求急迫性没有那么高，因此该趋势显现得更晚。

飞机活塞发动机烧重油的难度在哪里？

在燃料的特性上，安全与性能经常是相互冲突的要素。相较于以汽油为典型的高挥发性轻油，煤油和柴油不易挥发、闪点更高的特点，一方面使它们具备了更好的安全性。比如流淌在地面上的油液，很难用一根火柴直接点燃。但另一方面，这也使它们在动力系统中，更难以被高效、均匀的雾化，并在雾化后通过点燃的方式形成稳定可控的燃烧。    

活塞发动机点火

由于这一原因，如果用汽油机的方式，通过火花塞去点燃雾化后的重油空气混合物，极易形成不稳定的爆燃，导致发动机出现严重的爆震现象，轻则振动严重超标，重则发动机迅速损坏。要克服这些问题，需要更为深入的火焰燃烧基础研究，并使发动机具备更为精密迅速的燃油喷射雾化调节能力和点火控制能力。

但是从市场经济的角度来说，全球范围内军用航空活塞发动机的市场份额都不算大，不足以独自推动活塞内燃机技术实现如此重大的技术突破和普及。因此，直到汽车活塞内燃机上一系列突破性技术，包括以缸内直喷、高压共轨喷射为代表的燃油喷射技术，计算机根据传感器反馈实时调节的先进点火等技术在内，大规模应用并普及化之后，军用航空活塞发动机，才有行业基础针对煤油化需求进行特定方向的研发突破。

这也是为什么现代意义上的先进重油航空活塞发动机，直到20世纪90年代中期才完成首次试飞。

重油动力对于电磁弹射航母意义重大

在弹射器的技术发展中，电磁弹射相较于蒸汽弹射的核心优势就是对能量管理的灵活性，使它能不需要烦琐的调整甚至是改造，就能迅速以较低的输出能量和牵引速度，辅助重量和起飞速度远低于战斗机的中小型低速无人机起飞，而不至于直接拉坏无人机的结构。而这些无人机的参战，又能极大的提升航母的感知和打击灵活性，是航母在未来战场上生存和作战能力的关键所在。

无人机在航母上的潜力要充分发挥依赖于电磁弹射器。

与此同时，中小型无人机的燃油安全矛盾也变得越发尖锐。几乎所有导致航母失去战斗力的严重战损和沉没案例，直接原因都与故障或者遇袭后引发的火灾存在因果关系。舰载无人机如果继续使用汽油动力，将使航母的后勤和损管体系出现安全隐患。

此外，相较于传统的航空汽油活塞发动机，新一代的重油发动机在设计时通常会引入新设计理论和技术应用，因此整体性能将普遍都得到了提升。这些提升包括但不限于：整体尺寸更紧凑，重量更轻，燃油效率更高；从整体上看，它们普遍对无人机的续航时间和航程形成了明显的强化。

从这个方面来说，军用无人机的动力重油化能够支持消除潜在隐患，使航母在运用无人机上不再有后顾之忧，并通过共用航空煤油实现燃料供应的统一。这对于电磁弹射航母的战斗力进一步完善提升，有着显著的意义和价值。

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