微小型航空發動機是航空發動機的一個分支，它與用于大型飛機的“航空發動機”有明顯區別。微小型航空發動機（Micro Aero-Engine）是一種比較復雜和精密的熱力機械，主要為無人機、巡航導彈等提供飛行所需動力，也可以為地面裝置提供電力。微小型航空發動機的技術難度沒有民用飛機航空發動機那么高，很多國家都可以自行設計并制造微小型航空發動機，實力比較突出的國家有法國、德國、美國、英國、捷克等。

    微小型航空發動機主要包括小型渦噴發動機、渦扇發動機、活塞發動機、轉子發動機等，其渦輪發動機的推力在500公斤以下級別，活塞發動機功率在100KW以下。

    太陽谷出版的《國內外微小型航空發動機發展狀況及市場需求調研報告》針對國內外微小型航空發動機的發展現狀、趨勢，國內外微小型航空發動機市場發展現狀、競爭格局，市場規模、未來發展趨勢等作了深入研究，對于微小型航空發動機研制單位具有重要參考價值。

    國內外微小型航空發動機發展現狀分析

    國外微小型航空發動機的主要研制單位包括：賽峰集團Microturbo公司、荷蘭AMT Netherlands B.V.公司、捷克PBS Velká Bíte?公司、奧地利ROTAX公司、德國Jet Cat公司、塞爾維亞EDePro公司、美國Williams International公司等。相關企業在該領域的研發歷史較長，產品較多，技術實力雄厚，特別是Microturbo公司、ROTAX公司、AMT Netherlands B.V.公司、Williams International公司等擁有許多明星級的產品，在該領域享有國際聲譽，產品競爭力非常強。

    美國在微小型航空發動機領域擁有很強的技術實力，普？惠公司、Williams International公司、洛克菲勒？馬丁公司、諾斯羅普？格魯門公司等在該領域都擁有很強的研發實力。

    俄羅斯在微小型航空發動機領域也取得了許多成果，俄羅斯的TBД-10渦輪螺槳發動機，是20世紀70年代的產品，俄羅斯把它作為基準發動機，通過改進改型，發展了6種不同功率、不同用途的發動機，這些系列產品是TB，L1-10E，TBД-20. PZL-IOW，BCY-10和用于運輸機上的燃氣渦輪發動機、以及用于輕型飛機的渦輪噴氣發動機。俄羅斯在巡航導彈領域擁有非常強的研發實力和技術開發能力，所研制的巡航導彈在世界具有極強的影響力，其動力裝置的研發實力也在國際上數一數二。

    法國的賽峰集團Microturbo公司是微小型航空發動機領域的領軍企業之一，Microturbo公司是世界上規模最大的微小型航空發動機企業之一，其擁有眾多型號的微小型航空發動機可供各種單位選擇。2014年，中法兩國航空制造業巨頭宣布將成立一個全新的合資企業，以打造成面向全球市場的民用渦槳發動機部件世界級供應商。

    德國在微小型航空發動機領域也擁有很強的實力，該國的JetCat公司研發了眾多代表性的微小型航空發動機，在該領域擁有一定的行業地位。此外，加拿大龐巴迪公司下屬的奧地利ROTAX公司在微小型航空發動機領域擁有非常強的技術研發實力以及市場占有率，該公司研制的ROTAX系列微小型航空發動機被美國和中國等國的先進無人機采用。

    國內擁有眾多微小型航空發動機研制單位，這些單位包括中科院系統、中航工業系統、航天集團、大學院校等等。

    在國內微小型航空發動機研制單位中，比較突出的研究單位有：中國科學院工程熱物理研究所、中航工業航空動力機械研究所（608所）、中國航天科工集團第三研究院第三十一所、中國燃氣渦輪研究院等。

    國內外主要技術差距分析

    1 我國無人機發展仍然受制于動力

    從整體上來講，我國航空發動機工業還比較薄弱，具體表現在產品性能指標偏低，并且產品系列不夠完善，還有許多空白，因此無法為型號的發展提供比較充足的動力支持和儲備，這樣就造成許多型號依賴國外發動機，或者性能受到限制，因此對于我國來說，不僅僅是無人機，整個航空工業能否進一步發展，在很大程度上取決于我們的航空發動機是否跟上前進的步伐。

    值得一提的是，我國航空發動機工業也在不斷進步，目前，我國完成了用于無人機的渦輪增壓型活塞發動機的研制，提高了國產無人機的高原性能，初步解決了國產無人機的動力問題，國產400KW/620馬力渦槳發動機的研制也取得進展，可以為我國輕型運輸機和大型無人機提供動力支持。

    在2014年無人機展會上，我國公開展出了CH-4大型無人機，它是繼翼龍、AH-3之后我國又一種偵察/打擊型無人機。

    不過翼龍的發動機來自奧地利的ROTAX914活塞發動機，它水平對置4缸廢氣增壓發動機，1.2L排量，110馬力輸出，重量64公斤，需要指出的是美國MQ-1捕食者無人機配備的也是這型發動機，這也是翼龍能夠在戰術技術能夠與MQ-1相抗衡的關鍵，目前國內能夠提供的航空活塞發動機與ROTAX914還是有一定的差距，從珠海航展來看，我國的HS-133活塞發動機，它的功率只有82 馬力，重量卻有80公斤，因此配備翼龍無人機就會明顯的降低它的性能。

    從這里可以看出，由于發動機的差距，我國無人機的戰術技術指標一下子被國外無人機拉開，這種差距并不是來自飛機本身，而飛機發動機性能的差距導致的，這也從一個側面反應了發動機對于航空工業的重要性。

    2  現有發動機譜系無法滿足需求

    我國作為一個幅員遼闊的大國，身處復雜的國際環境，現代化國防對無人機發展的需求同樣十分強烈，特別是隨著人們對未來戰爭觀念、作戰形式和任務要求的改變，無人機的研發得到了一定的關注。由于我國地域寬廣，陸海空覆蓋面積大，無人機是朝著高中低空、遠中近程、低速和高速無人機搭配使用方向發展。

    未來的空戰將是無人機之間的空戰，為了滿足戰爭的需要，我國需要有從短程到遠程，從低空到高空，從輕型到重型，從偵察到作戰，涵蓋各個范圍、各種用途全系列的無人機。我國現有的無人機類型遠遠不能滿足未來戰爭的需要，為了滿足國防發展需求，更好的發揮無人機作為有效軍事武器的潛力，有必要發展以下類型的無人機：特種作戰偵察使用的微型無人機；近程戰術偵察或者作戰需要的無人機；采用渦軸發動機的旋翼無人機；中高空中遠程無人機； 超高空超高速無人機。

    3  新型發動機技術研究落后

    我國在轉子發動機等新型微小型航空發動機研究方面比較落后，與美國、德國、日本等差距較大，為了更好地發揮無人機作為有效軍事武器的作用，發揮平臺的潛力，應高度重視無人機動力的研發。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”，由此可見動力技術的發展對無人機系統的發展起著尤為關鍵的作用。

    我國無人機動力發展應該以我國各軍兵種無人飛行器發展需求為依據，針對未來重點發展的無人作戰飛機、高空長航時無人機、高超聲速空天無人機等高端無人機平臺，兼顧其他無人機需求，以核心機及渦輪沖壓組合發動機為主線，遵循“加強預研、自主創新，統籌規劃、系列發展，填補空白、占領高端”的發展原則，突破無人系統動力裝置關鍵技術，通過新研和現有動力系列發展等方式，研制出滿足國內軍民用無人機系統發展需要的各類動力裝置。

    國內外微小型航空發動機發展趨勢分析

    1  高性能大涵道比渦扇發動機是重中之重

    大涵道比渦扇發動機是指涵道比4以上的渦扇發動機。由于大涵道比渦扇發動機的耗油率低、噪聲小，被廣泛用于大型民用和軍用運輸機以及其他大型亞聲速飛機如加油機、預警機、反潛機等。2013年11月12日，在第九屆中國國際航空展的航空發動機展區，中航工業展出了國產大涵道比渦扇發動機的金屬同比例模型。

    從民用和軍用飛機的發展現狀來看，急需要高性能的大涵道比渦扇發動機，毫無疑問，這是近期我國的需求重點也是難點之一。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，具有壽命長、成本低、易于實現系列化等優點，非常適合于未來無人機平臺對動力的需求。從國外無人機的現狀和發展趨勢看，目前在研和擬研的高端無人機動力也基本以渦扇發動機為主。例如，歐洲的“神經元”驗證機選用“阿杜爾”渦扇發動機。美國“聯合空戰系統計劃”（J-UCAS）中發展的X-45A／B和X-47無人戰斗機的驗證樣機選擇了現有渦扇發動機。因此，渦扇發動機將是今后發展的一個重點方向。

    2  未來發展重點是沖壓發動機

    沖壓發動機主要用于超音速巡航導彈，沖壓發動機是一種新型的、用于高速飛行的尖端航空科學技術。它正在日新月異地迅速發展。在這個領域內，有著廣泛的復雜問題需要研究解決。

    隨著飛行速度的提高，就要求設計制造出更有效的部件——擴壓器，燃燒室，尾噴管。有的國家正在計劃把沖壓發動機的飛行速度提高到5－7倍音速，甚至更高（約5300－7400公里/小時）。這就需要解決一系列新的問題。例如，首先要求解決熱障問題，在M=5飛行時，發動機壁面與空氣摩擦后溫度可以達到1000℃左右。燃燒室加熱以后的溫度將達到2500－2800℃左右，這就需要耐溫能力更高的材料。其次，為了使燃燒室中能加溫到更高的溫度，目前所采用的燃料（煤油）是不行的，這就需要高能量的燃料。

    今天已進入原子能時代。因此在沖壓發動機上使用原子能吸引著許多科學家，使他們進行不懈的研究。不久的將來這種理想就會變為現實。

    在地球大氣的上層，由于太陽和宇宙線的作用，部分空氣分解成為離子，當這些離子再合成分子時，就會放出大量的能量，因此就有可能在發動機內噴入少量的催化劑，使離子再結合成分子，放出能量而推動飛機，這樣就根本不必攜帶燃料。這種離子沖壓發動機的航程，可以認為是無限的。

    3  渦輪/沖壓及火箭/沖壓組合發動機是重要方向之一

    渦輪/沖壓及火箭/沖壓組合發動機主要用于高超音速巡航導彈和攻擊機，渦輪/沖壓及火箭/沖壓組合發動機是一個重要方向。兩款組合發動機的結構相似，一個重要的差異在于它自備燃燒用的氧。這種發動機有一多級渦輪驅動的低壓壓氣機，而驅動渦輪的功率是在火箭型燃燒室中燃燒燃料和液氧產生的。因為燃氣溫度可高達3500度，在燃氣進入渦輪前，需要用額外的燃油噴入燃燒室以供冷卻。然后這種富油混合氣（燃氣）用壓氣機流來的空氣稀釋，殘余的燃油在常規加力系統中燃燒。雖然這種發動機比渦輪/沖壓噴氣發動機小且輕，但是，其油耗更高。這種趨勢使它比較適合截擊機或者航天器的發射載機。這些飛機要求具有高空高速性能，通常需要有很高的加速性能而無須長的續航時間。

    4  超燃沖壓發動機發展前景廣闊

    超燃沖壓發動機主要用于高超聲速巡航導彈上，飛行速度可以達到8馬赫以上。從20世紀50年代人們就開始研究超燃沖壓發動機，最初的應用目標是單級入軌的飛行器、遠程高速飛機和遠程高超聲速導彈。從90年代開始，重點轉向巡航導彈用超燃沖壓發動機的發展。目前，美國、法國、俄羅斯、加拿大、德國、印度、意大利等國都在發展M數4~8、射程1000km以上的巡航導彈用超燃沖壓發動機。采用碳氫燃料、M數3~8的雙模態超燃沖壓發動機已結束地面試驗驗證，進行了飛行試驗。到2025年，以超燃沖壓發動機為動力的高超聲速空天飛機將有可能投入使用。

    5  脈沖爆震發動機具有很大潛力

    脈沖爆震發動機是利用脈沖爆震波產生推力的新概念發動機，它是目前航空推進領域的發展熱點之一，可以使發動機的效率提高24%，生產成本降低25%，并使燃油消耗降低25%，單位推力提高45%，它是未來無人機和巡航導彈極具潛力的動力裝置。

    國內微小型航空發動機市場發展前景預測分析

    2014年下半年，國內可能將召開低空空域改革座談會，這次會議可能為低空空域改革定調，低空空域改革一旦成行，對于我國的通用航空產業發展將會是極大的利好，并將刺激整個通用航空產業加快發展，當前，國內各方面都在推進改革，深化改革已經成為了領導層的一個共識，低空空域改革勢必在這樣的大環境下加快推進。這樣，國內微小型航空發動機將會在無人機需求提升的情況下得到較快的發展。

    巡航導彈作為一種重要的武器裝備，其市場需求比較穩定，國內目前有一定量的巡航導彈出口，但是，整體來看，目前出口量不算太大，今后，國內裝備需求和國外進口需求將保持穩定增長，但是，增長空間最大的可能是無人機用發動機，特別是小型渦噴和小型渦扇發動機將在軍用、民用無人機的提振下得到明顯的增長空間。

    但是，國內無人機用發動機也可能遭遇一些問題，其一是無人機整體市場發展受阻，其二是國內廠商無法滿足國內市場需求，相關市場將會繼續被國外企業所占領。

    圖表：2014-2020年中國微小型航空發動機市場規模預測（單位：億元）

    根據調研和分析，2014年，國內微小型航空發動機的市場規模可能達到46.3億元，之后在低空空域改革等政策刺激下，無人機用微小型航空發動機需求將得到明顯提升，到2020年，整體市場規模將達到167.5億元。

    國內微小型航空發動機企業目前主要產品線集中在低端微小型航空發動機領域，缺乏針對高端無人機的發動機產品，有些廠商比如三院31所已經取得了一些進步，總參60所在微小型航空發動機領域也取得了許多進步，今后，隨著國內市場發展，國內廠商在市場刺激下將進一步投入更多精力研發有競爭力的產品，與國外廠商競爭，行業主要競爭廠商和市場份額將倒向國內廠商。未來，在2014-2020年，行業主要競爭廠商及市場份額預測如下：

    總體來說，賽峰集團Microturbo公司、ROTAX公司、AMT Netherlands B.V.公司、Williams International公司等外國企業仍然將具備很強的競爭力，國內廠商比如中國科學院工程熱物理研究所、中航工業航空動力機械研究所（608所）、中國航天科工集團第三研究院第三十一所（北京動力機械研究所）、中國燃氣渦輪研究院、中航工業南方航空工業（集團）有限公司、中國人民解放軍總參謀部第六十研究所等在國內市場刺激下市場份額都會有所增長，未來市場份額的爭奪主要集中在無人機特別是民用無人機領域，國內廠商需求有針對性的推出適合民用無人機的發動機產品譜系，打造品牌，占領市場。

更多關于材料方面、材料腐蝕控制、材料科普等等方面的國內外最新動態，我們網站會不斷更新。希望大家一直關注中國腐蝕與防護網http://www.ecorr.org 

責任編輯：龐雪潔

《中國腐蝕與防護網電子期刊》征訂啟事
投稿聯系：編輯部
電話：010-62313558-806
郵箱：ecorr_org@163.com
中國腐蝕與防護網官方 QQ群：140808414