无人机发动机，为什么应该是它？
只有综合考虑这些问题，并采取相应的措施，才能确保无人机能够稳定、可靠地运行，并充分发挥其性能优势。
文 | 王禹熹、刘霈时
在如今紧张的世界局势中，我们不难发现，无人作战已经得到大规模的运用，尤以无人机作战为甚。无论是在俄乌冲突，还是在巴以冲突，或是在红海危机中，无人机都作为一种主力作战武器得到了广泛应用。
乌军一无人机小组指挥官 图：央视新闻
那么，无人机装备的进一步发展便成为掌握战争主动权的关键。美国Wave Engine公司建议在无人机上使用脉冲空气喷气发动机（PUVRD）。脉冲空气喷气发动机有什么优势？它的发展与应用前景又是如何呢？
脉冲喷气发动机的历史可以追溯到早期的航空探索时期。基于燃烧产生推力的原理，早期科学家们开始尝试通过周期性燃烧产生推力，这种尝试为脉冲喷气发动机的发展奠定了基础。脉冲发动机主要包括两个部分：压缩机和喷气装置。首先，空气通过压缩机进入发动机，压缩机压缩空气并将其喷入燃烧室。在燃烧室内，燃料被喷入并与压缩的空气混合。混合物随后被点燃，产生高温、高压的气体。
脉冲喷气发动机剖面图
最后，喷气装置开始工作，将高温高压气体排出，从而产生推力。整个过程是周期性的，通过不断重复这一循环，脉冲喷气发动机能够持续产生推力，驱动无人机等航空器进行飞行。这种独特的喷气发动机形式，逐渐引起了人们的关注，为飞行器提供了一种新的动力选择。随着技术的进步，脉冲喷气发动机的设计逐渐得到了改进和优化。在第二次世界大战期间，纳粹德国为了推动其导弹技术，对脉冲喷气发动机进行了大量的研究和应用。他们利用这种发动机来驱动V-1导弹，并成功地对伦敦进行了轰炸。
V-1导弹
脉冲喷气发动机的独特结构也为其带来巨大的优势特点。并且这些优点可以很好地与无人机兼容适配。首先，脉冲喷气发动机具有结构简单、紧凑的特点，这使得它非常适合应用于小型无人机。无人机通常需要轻量化和高效的动力系统，而脉冲喷气发动机能够满足这一需求，同时减少无人机整体的重量和体积，从而增强无人机的机动性和灵活性。其次，脉冲喷气发动机具有高燃烧效率的特点，这意味着它能够在相同燃料消耗下提供更长的飞行时间和更高的飞行速度。这对于无人机来说尤为重要，特别是在需要长时间、高速飞行或执行复杂任务的场景中。此外，脉冲喷气发动机的工作频率可以通过设计进行调整，从而实现对无人机推力的精确控制。这种精确的推力控制有助于提高无人机的飞行稳定性和操纵性，使其在复杂环境和任务中表现出色。最后，虽然脉冲喷气发动机在某些情况下可能会产生较大的噪声，但在无人机应用中，这种噪声问题可以通过技术手段进行一定程度的缓解。例如，通过优化发动机设计、采用消音技术或调整飞行高度和速度，可以降低无人机在任务执行过程中产生的噪声对周围环境的影响。
装载脉冲喷气发动机的无人机
3月初，美Wave Engine公司已经开始测试一款装载脉冲喷气发动机的无人机Scitor—D，并公布了测试视频。根据官方数据，Wave Engine公司的脉冲喷气发动机是一种使用压力波而不是旋转机械运行的发动机，其工作原理是通过空心管内的间歇燃烧产生压力波，推动热气体并产生推力。这种发动机具有无动部件、高喷气性能和全权数字电子控制（FADEC）等优点，能够在一个低成本高效的动力装置中提供高性能的推进力。
Scitor-D无人机正在起飞
对于Scitor-D这款无人机而言，它具有修长的机身，3至3.5米的翼展，用固定装置将脉冲发动机置于机体上方。其尾翼打造成“H”形，有效防止干扰发动机的正常运行。其最高飞行速度可以达到370km/h，不过，装备了具有高效供能方式的新型脉冲喷气发动机，Scitor-D的飞行距离和飞行时间仍是一个未知数。如今，这款无人机的应用前景十分广阔，该公司与美国空军装备局签订了合同，为美国空军开发对未来航空和空战至关重要的技术。他们已经在利用这种发动机技术，设计和打造一种多功能空射平台（VALP），主要用于作为诱饵等多任务。这种VALP利用Wave Engine公司的专有发动机技术，展示了高性能、低成本的推进器在下一代高性能飞行器中的潜力。
总的来说，美国Wave Engine公司通过对脉冲喷气发动机的应用，成功地降低了喷气推进的成本和复杂性，并展示了这种发动机在高性能、低成本推进器方面的巨大潜力。脉冲喷气发动机的技术和产品不仅在军事领域、无人机领域有着广泛的应用前景，以后也可能在民用航空等领域发挥重要作用。另外值得注意的是，将脉冲喷气发动机安装到无人机上还需要注意多个方面的问题，包括重量与平衡、推力与功率匹配、燃油供应与消耗、噪声与振动以及安全性与可靠性等。只有综合考虑这些问题，并采取相应的措施，才能确保无人机能够稳定、可靠地运行，并充分发挥其性能优势。（作者单位：国防科技大学）