活塞式发动机因其体积小、重量轻、升功率高、结构及操作简单等优点,在无人机领域得到了广泛的应用。点燃式活塞发动机具有较高的热效率和功重比,成为无人机上的主流动力装置,大多使用航空汽油作为燃料,而由于航空汽油的运输、储存等有较大的安全隐患,并且随着燃料单一化战略需求的日益提高,以航空煤油作为小型活塞式发动机的燃料也成为一种趋势。航空煤油粘度、密度较大,雾化较为困难,并且航空煤油辛烷值较低,在大负荷工况下极易发生爆震。因此,开展活塞式无人机发动机直喷航空煤油喷雾及燃烧特性方面的研究,并寻求抑制航空煤油爆震,提升发动机性能水平的方法,具有十分重要的意义。首先,本文基于自主开发的高压共轨电控系统,在定容燃烧弹内展开了直喷航空煤油喷雾特性的研究,研究结果表明:提高喷射压力与环境背压有助于增强燃油与空气之间的相互作用,促进航空煤油的雾化。这一结果为后续在单缸机中进行航空煤油燃烧特性试验时的喷射压力与喷射时刻具有指导意义。然后,本文基于一台点燃式单缸发动机,以三号航空煤油作为基础燃料,开展了缸内直喷航空煤油对发动机性能的影响研究。由于航空煤油辛烷值较低,高压缩比下极易发生爆震,在原汽油机基础上降低压缩比对拓宽改烧航空煤油时的负荷范围、改善动力性以及抑制爆震有显著效果,但是发动机经济性会有所降低。因此,本文通过研究不同压缩比对发动机负荷区间的影响,使用降低压缩比的方式并结合不同的喷射策略来拓宽负荷区间,恢复发动机功率。由于发动机燃烧航空煤油时循环变动较大,本文采用双点火的策略来显著降低循环变动。基于此,研究了不同喷射压力、喷射时刻对发动机性能的影响,并结合二次喷射来提升燃烧航空煤油的经济性,实现发动机燃用航空煤油接近原机性能水平。最后,基于上述单缸机中直喷航空煤油易于爆震燃烧的特性,本文以三号航空煤油作为基础燃料,乙醇为辅助燃料,开展了高压缸内直喷航空煤油掺混乙醇燃料对发动机性能的影响研究。本文通过研究不同喷射压力、乙醇/航空煤油掺混比、喷射时刻来拓宽负荷区间,恢复发动机功率,实现发动机燃用航空煤油接近原机性能水平。本文开展了不同策略对点燃式活塞发动机缸内直喷航空煤油性能改善的试验研究,对点燃式活塞航空发动机燃烧航空煤油具有一定的指导意义。