无人机目前普遍采用航空汽油发动机作为动力装置,而军用的舰艇、飞机、坦克等装备采用重油发动机作为动力装置。无人机燃用重油,不仅可以满足国防装备对燃料统一性的要求,而且重油相比汽油具有闪点高、不易挥发等优点,储存和运输更安全。由于二冲程发动机的升功率高于同排量四冲程发动机,并且结构简单,重量轻,功重比大,因此广泛应用在小型无人机上。但是,传统的二冲程航空发动机存在换气效率低、高度特性差、耐久性低、排放高等致命缺点。为此,本文设计了一种新的二冲程阶梯活塞直流扫气重油发动机,以期获得更好的性能。二冲程发动机的扫气过程对发动机的性能有着重要影响。基于此,本文对新设计的二冲程阶梯活塞发动机的直流扫气过程及柴油燃烧过程进行数值模拟研究。研究了涡流方向角（SOA）和阶梯活塞直径比对扫气性能的影响;选取几个典型的喷油时刻（扫气阶段中期、末期,压缩行程中期和末期）,研究不同喷油正时对缸内当量比分布以及燃烧过程的影响;此外,还研究了不同的点火时刻、火花塞布置方案对燃烧特性的影响。主要结论如下:（1）二冲程阶梯活塞发动机直流扫气效率达95%以上,直流扫气方式采取适当的SOA可以减少新鲜充量与废气的掺混,有效提高二冲程发动机扫气效率。（2）缸内涡流强度随着SOA的增大而增强,采用较大的SOA有利于扫气早期废气的扫除,但后期出现了恶化,气缸中部残余废气不易扫除干净;而采用较小的SOA在扫气过程中新鲜充量极易发生短路。最佳SOA随阶梯活塞直径比的增加而略微有所增大。（3）扫气效率和发动机的泵气功随阶梯活塞直径比的增大而增加。因此,选择一个合理的阶梯活塞直径比有利于同时提高发动机的动力性和经济性。当阶梯活塞直径比为1.75时,最佳SOA为11.2°左右。（4）当喷油正时为压缩行程中期（SOI=280°CA）时,燃油蒸发、混合质量较好。在点火时刻混合气浓度适中,且分布相对均匀,适合火花的点燃及火焰的传播,燃烧放热率峰值及缸内平均压力峰值高。（5）随着点火提前角的减小,缸内平均压力和放热率峰值降低;当双火花塞对称布置在Y轴两侧的X=±0.022位置时,火焰传播较快,燃烧放热率峰值及缸内平均压力峰值较高,是推荐的火花塞布置方案。