近年来,随着无人机技术日益成熟,在向高功率、长行程方向迅速发展的过程中,对气缸材料的轻量化要求也越来越高。无人机发动机轻量化材料的使用,不仅可以提高无人机的动力性能和承载能力,还能获得较好的经济性,减少废气污染。同时,气缸-活塞环是发动机的核心部件,其摩擦损失占无人机总机械损失的40%-50%。因此,减轻气缸-活塞环摩擦副间的摩擦损伤,是提高无人机工作效率的有效途径。人们对气缸-活塞环摩擦副间的摩擦机理进行了一些研究,通过调整结构参数、表面处理技术减轻了磨损,研究所用的缸体表面都经过涂镀层处理。当无人机发动机气缸表面的涂镀层出现破坏,就会发生铝、镁合金气缸与活塞环的摩擦。为了延长气缸的使用,有必要进行气缸轻量化材料的摩擦学研究。目前有关无人机发动机气缸轻量化材料的研究主要集中在添加合金元素和调整热处理工艺方面,且在润滑状态(正常运行)、干摩擦(乏油状态)、含砂润滑状态(空气过滤网损坏导致砂粒进入气缸)下的摩擦学研究鲜有报道。同时,为了进一步提高铝、镁轻量化材料与活塞之间的润滑状态,还需开展适用于铝、镁合金的润滑油体系。为此,本文针对二冲程无人机发动机润滑特点,进行汽油与机油的不同配比性能测试。材料选用两种铝合金(ZL104和ZL111)和两种镁合金(ZA81M和Elektro21),润滑介质选用商品油、68#机械油、10W-30全合成机油,添加剂选用ZDDP,进行不同载荷、不同润滑介质以及不同往复频率的摩擦磨损试验,分析混合油的物理性能及材料在干摩擦、油润滑及含砂油润滑下的摩擦磨损机理。研究发现68#机械油的润滑性能较好,与汽油的最佳配比为30:1;镁合金在干摩擦下的抗磨性能好于铝合金;ZL111的摩擦学性能好于ZL104;ZA81M在低频油润滑下的摩擦学性能好于铝合金;Elektro21在油润滑下的摩擦学性能最差;ZDDP在68#机械油中的最佳体积分数为4%;添加砂粒后产生磨粒磨损会破坏表面反应层,加剧磨损。本论文的研究,将为在不同工作条件下的无人机发动机气缸材料及润滑油种类的选择提供了理论支持,对于提高在不同工作环境下无人机发动机气缸寿命的研究有着重大意义,对完善无人机发动机摩擦理论体系产生一定帮助。