随着小型无人机、直升机的发展,对小型航空煤油活塞发动机提出了更高的要求。活塞发动机燃烧煤油可以提高安全性、缓减能源危机,目前国内轻型动力装置大部分为汽油发动机,煤油发动机的技术还不成熟。在以汽油发动机为原型机的基础上改制煤油发动机存在一定的技术难题,对煤油发动机进行总体性能分析与优化可以为发动机的改制提供参考,解决新型发动机研制的难题。本文基于一维数值仿真软件GT-Power,首先建立了某型汽油发动机仿真模型,通过台架试验验证了该模型的准确性,结合改制煤油发动机进排气结构以及燃料物性参数等的变化,建立了改型煤油发动机数值仿真模型,计算和分析了煤油发动机的总体性能、发动机工作条件和发动机设计参数对发动机性能影响的规律。在发动机工作条件方面,对模拟高空进气/排气压力、模拟高空进气温度两种条件下的性能分析结果进行了试验验证,结果表明计算结果和试验结果吻合较好,证明了本文提出和建立的汽油和煤油数值仿真模型的准确性;在发动机设计参数方面,针对压缩比、点火提前角、空燃比等设计参数对发动机性能影响的规律,选择点火提前角和空燃比作为设计变量,发动机输出功率和燃油消耗率作为优化目标,发动机爆震感应期积分作为约束条件,基于mode FRONTIER软件与GT-Power软件耦合对其进行了优化设计与分析,得到煤油发动机在不同工况点下的最优解集,为煤油发动机的研发与性能优化提供了新的设计思路和研究方法。本文研究工作是对小型航空煤油活塞发动机总体性能分析、试验与优化的一个新的尝试,研究方法和研究结论对于我国开展小型航空煤油活塞发动机的研制具有一定的参考价值。