通用航空及无人机产业的快速发展对小型航空动力装置的需求不断增加。航空活塞发动机由于其油耗和成本方面的明显优势,在中低速、长航时无人机领域占据主导地位。相比于航空汽油,航空煤油具有安全性高、后勤保障简易、燃料易得性好、价格低廉等特点,并且符合军方的单种燃料政策,应用前景更广阔。近年来,燃用航空煤油的活塞发动机成了军事和航空工业领域的重点研究方向。针对航空活塞发动机燃用航空煤油时雾化蒸发困难和燃烧效率降低的问题,本文基于某型四冲程航空煤油活塞发动机,通过建立燃烧室几何模型和CFD计算模型,利用专业的内燃机仿真软件AVL-FIRE对该型航空煤油活塞发动机燃烧系统油气室匹配的相关参数进行计算。重点研究了5500 r/min、全负荷巡航工况下燃油喷射参数中的喷油位置、喷雾锥角、喷油压力、喷油时刻和喷油角度对发动机缸内气流运动、燃油蒸发、混合气分布和燃烧过程的影响规律。随后,通过计算得到的燃油喷射参数进行点火参数中点火位置和点火时刻对燃烧性能和爆震相关的模拟计算。最后,基于油气室匹配性较好的喷油点火参数对该燃烧系统进行了改进。主要内容和结论如下:（1）研究了燃油喷射参数对航空煤油直喷发动机油气混合和燃烧特性的影响。喷油器侧置相对顶置,燃油喷雾与气流运动的耦合性较好,燃油在缸内的蒸发、扩散和混合速度更快,可以有效提高航空煤油燃烧质量。喷雾锥角为45°情况下,油束与燃烧室壁面碰撞时堆积量较小,燃油蒸发效果更好,点火前后流场流速分布合理,高湍动能区主要集中在气缸中心,火焰传播速度较快,滞燃期和燃烧持续期分别缩短1.5°CA和4°CA。对航空煤油活塞发动机而言,增大喷油压力可以提升其雾化水平,改善燃烧过程,喷油压力由6 MPa增大至16 MPa时,燃烧爆发压力增大17%,放热率峰值增加了12%。但当喷油压力大于16 MPa时,过大的喷雾贯穿距使得燃油黏附在活塞表面和燃烧室壁面,导致燃烧室内混合气不均匀度增大,燃烧过程恶化。该巡航工况下,70°CA喷油,燃油在缸内有足够的时间进行蒸发混合,形成混合气质量较好,燃烧过程相对稳定。喷油角度为45°时,油束与燃烧室几何结构和缸内气流运动适配较好,形成混合气质量最好,燃烧放热速度最快,放热率峰值增大10 J/（°CA）,燃烧爆发压力增大5.5%。（2）研究了点火参数对航空煤油直喷发动机燃烧和爆震特性的影响。当火花塞布置在气缸中央时,火焰传播速率最快,滞燃期最短为23°CA,燃烧爆发压力相比其它点火位置增大约11%,燃烧爆发压力对应相位相对靠近上止点,燃烧等容度较高。由于火焰传播距离缩短,因此发动机爆震强度降低。在该发动机巡航工况下,推迟点火时刻,可以有效降低爆震强度,但燃烧重心后移,后燃增加,更多的燃油在膨胀过程燃烧做功,膨胀损失增大,燃烧等容度减小,最大爆发压力减小。当点火时刻为340°CA时,燃烧过程组织的相对及时,燃烧等容度和热功转换效率较高,发动机爆震倾向较小。（3）选取了燃油喷射参数和点火参数计算中较优的参数对该型航空煤油活塞发动机燃烧系统进行了改进和性能对比。改进后的发动机缸内气流与燃油喷射参数的耦合特性有所改善,滚流强度有所提高,改善了燃料与空气混合过程,缸内混合气形成质量有所提升,接近当量混合气浓度。并且滚流运动在压缩终了附近保持较好,湍动能有所提高,加快了火焰传播速度,因此燃烧相位有所提前。燃烧重心提前2°CA,燃烧持续期缩短3°CA,瞬时放热率峰值由55.56 J/（°CA）提升至67.03 J/（°CA）,缸内最高燃烧爆发压力由5.73 MPa提升至6.25 MPa,最大燃烧压力对应曲轴转角提前了1.5°CA,最大压力升高率为0.33 MPa/（°CA）,燃烧质量得到改善。