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前不久,哈爾濱東安動力試驗試制中心傳來重磅突破,國內首臺高功率轉子發動機 R05E 樣機完成一次點火。可以說,這一成果打破國外數十年技術壟斷,為中國低空經濟裝上自主研發的動力核心,業內公認的轉子發動機技術難關也隨之被中國工程師成功攻克。
不過,很多人好奇轉子發動機的特質,以及它與常見發動機的核心區別。
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從技術上看,傳統活塞發動機依靠往復運動做功,轉子發動機則通過三角形轉子在缸體內旋轉完成做功,將往復運動形式轉化為旋轉。
看似只是運動形式的轉變,背后卻蘊藏極高研發難度,技術壁壘覆蓋結構設計、材料工藝、密封潤滑等全維度,既要攻克轉子高速旋轉的動平衡難題,還需突破精密加工、耐高溫材料適配等一系列技術卡點,研發門檻遠超傳統活塞發動機。
當然,技術挑戰的背后,是轉子發動機無可替代的先天優勢。
摒棄復雜的曲柄連桿機構,整體結構更簡潔,同等功率下體積較傳統發動機縮小 30% 以上、重量減輕 40%,可完美適配各類對體積、重量、功率均有嚴苛要求的裝備。
轉子發動機的研發歷史由來已久,上世紀(參數丨圖片)便憑借獨特技術優勢驚艷行業。馬自達是深耕該領域的標桿車企,打造的 RX-7、RX-8 經典車型,將轉子發動機的動力優勢展現得淋漓盡致,還曾憑借這項技術斬獲勒芒 24 小時耐力賽佳績,成為轉子技術發展史上的重要里程碑。
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受核心密封難題與技術壁壘掣肘,馬自達的研發之路幾經波折,最終未能實現該技術大規模商用,全球范圍內轉子發動機的核心技術也長期被國外壟斷。
國內相關研究起步晚、壁壘高,此前始終未能突破中高功率轉子發動機技術瓶頸,此次東安動力 R05E 樣機一次點火成功,真正實現國產高功率轉子發動機從 0 到 1 的關鍵突破。
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值得注意的是,轉子發動機公認的技術短板,核心在于密封難題。
三角形轉子在 “8” 字形缸體內高速旋轉,需同時完成角部、側向、密封面的三向動態密封,難度遠高于傳統發動機的單一環形密封,這也是行業長期以來的卡脖子問題。此前這項核心技術被國外企業牢牢掌控,國內相關裝備只能依賴進口,不僅采購成本居高不下,還面臨供應受限的困境。
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為此,東安動力研發團隊歷時八個月成功攻克這一難題。為解決密封問題,團隊聯合國內優質供應商,采用復合密封材料搭配多結構密封設計,同時運用細砂精密鑄造、NDC 減磨涂層等工藝,全面提升轉子密封效果。
在此基礎上,團隊設計獨立機油噴射潤滑系統與防積碳燃燒室,從根源上解決發動機磨損和積碳問題,大幅提升整機耐用性與可靠性。
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除攻克核心技術外,這款 R05E 發動機的各項參數均達到實用標準。其額定轉速 6500rpm,輸出功率超 53kW,可滿足中大型載人低空載具的飛行動力需求;后續研發的雙轉子機型,功率將提升至 110kW,能適配重載無人機、大型飛行汽車等更多裝備。
為進一步強化性能,發動機集成獨立電路雙點火系統、轉子高效燃燒技術和一體式水套設計,功重比達 1.2kW/kg,遠超傳統活塞發動機 0.8kW/kg 的平均水平。
此次技術突破,恰逢我國低空經濟快速發展的關鍵階段。當前低空飛行器對動力系統要求嚴苛,既要體積小、重量輕,又要功率充足、續航穩定。
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純電動力雖具備環保優勢,但受限于電池能量密度,2025 年量產動力電池的能量密度目標僅為 220-250 瓦時 / 千克,難以滿足中長航時使用需求,能量密度、功率密度與安全性的平衡,也是航空動力電池現階段難以突破的瓶頸。
轉子發動機的特性,恰好匹配低空經濟的發展需求。其體積小、重量輕,可節省裝備載荷空間,同時運行平穩、噪音低,NVH 表現優異,無論是城市空中交通的飛行汽車、中遠程物流配送的大型無人機,還是應急救援所用的重載航空器,均可適配應用。
而搭載該發動機的無人機,能實現更遠距離配送,無需頻繁中途充電;飛行汽車可做到低噪音、長續航,減少城市空域運行的擾民問題;應急搶險場景中,配套救援設備可快速抵達現場、長時間持續作業,為救援爭取更多時間。
目前,東安動力已規劃形成全覆蓋的轉子發動機產品矩陣,未來產品排量將覆蓋 0.5L 至 1.5L,功率范圍達 50kW 至 150kW,可針對輕型無人機、大型載人飛行器等不同裝備,提供梯度化動力解決方案。并且,企業已與小鵬匯天、大疆等行業頭部企業達成合作,同時與天津直升機研究所、華為等開展技術交流,推動動力系統與整機設計、智能控制技術深度融合,加速國產轉子發動機落地應用。
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按照規劃,R05E 發動機將于 2027 年實現量產,到 “十五五” 末期,相關產品線營收有望突破 10 億元。轉子發動機背后,是千億級的市場空間。據相關預測,2030 年國內 eVTOL 電機前裝市場規模將達 131 億元,后裝市場規模達 392 億元;2045 年全球新型電推進飛行器市場規模對應 16 萬架,其中我國占比約 3.5 萬架,市場價值超 3000 億美元。
此次技術突破,不僅能助力中國企業搶占這一市場核心地位,還將帶動上下游產業升級,形成技術突破、產業協同、標準完善的良性發展循環。
從行業發展角度來看,這款國產高功率轉子發動機研發成功,是我國高端裝備自主化進程中的重要一步。
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動力系統是低空航空器的核心部件,技術水平直接影響我國在低空交通網絡建設、通用航空產業升級等領域的核心競爭力。此前我國在中高功率轉子發動機領域存在技術空白,如今不僅填補空白、掌握核心技術,未來更有望參與行業標準制定,完善低空動力技術生態,為我國低空經濟參與全球競爭筑牢基礎。
這臺國產轉子發動機的成功,是高端裝備自主化的重要一步。動力系統作為低空航空器的 “心臟”,技術水平直接關乎我國在低空交通網絡搭建、通用航空產業升級等領域的核心競爭力。
此次突破填補了中高功率轉子發動機領域的技術空白、掌握了核心技術,未來更有機會參與制定行業標準,完善低空動力技術生態,為我國低空經濟的全球競爭筑牢根基。
當然,這只是研發之路的一個開始。
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目前東安動力已在推進自吸式與增壓式轉子發動機研發,未來產品應用范圍將拓展至中高空無人機動力系統領域,還支持獨立適航認證與隨機適航認證兩種模式。
隨著技術不斷迭代,轉子發動機能耗將進一步降低,應用場景也會持續拓寬。或許用不了多久,民眾就能坐上搭載國產轉子發動機的飛行汽車上下班,看著滿載貨物的無人機穿梭在城市上空,而這一切,都源于此次意義非凡的 “點火轟鳴”。
值得期待的是,雙轉子機型研發已經在路上,110kW 的功率將帶來更多驚艷應用場景;隨著技術成熟,轉子發動機有望走進更多民用領域。
這個國產 “旋轉心臟” 還藏著諸多驚喜,靜待市場驗證與行業見證。
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