小型航空活塞式发动机的研制方向

微小型的现在全面被电动方案所驱动，基本没有必要。
只有在一些微小型而且还要求长航时的场合有这种需求。但这种飞行器本身存在的价值就很迷惑。另外，用燃料电池来满足这个要求似乎也更为可行。

整体起飞重量不超过20Kg的较大的无人机（也就是单人可携带的上限）用燃油发动机也是有的。这类飞行器有一点顶到电动的上限了。

单人超轻型飞机或者类似重量载荷的无人机，也就是50~100Kg载荷。这类飞行器大概要20~30Kw的动力需求。
更大一些的可以通过双发或者简单增加缸数量来实现。

对于一次性发动机，可以考虑二冲程和转子发动机，结构相对简单而且重量轻。对于有长航时要求的，显然，只能选择四冲程发动机，甚至可以考虑柴油机。

摩托车发动机很适合这个类别
对于单缸发动机来说，天生振动大，即使安装了平衡轴也依然振动大。直列双缸虽然有一些航空发动机使用，但振动大是无法改良的缺陷。

最简单最直接的方法是改成双缸对置。用单缸发动机的缸头套缸组合成双缸对置。这样只需要重新做一个机匣和曲轴。甚至如果不过分重视功重比，能接受一点重量略微增加，采用双曲轴方案，那连曲轴也不用改了。
最普通的250单缸双气门发动机，组成双缸对置500cc的大概可以到20KW以上的功率，单缸4气门双凸轮轴的组合起来可以上到30KW以上。

另外一种方式是双缸并列（不是直列双缸），这个显然要用到双曲轴。使用两个曲轴看起来似乎更贵，但从市场采购上讲，因为这曲轴是已经存在的商品而不是需要特殊定制的单件，所以实际更便宜。唯一的缺点是重量略有增加。

双缸对置其实并不能完全消除振动。一个无法消除的是轴向扭矩脉动，发动机必然会沿着曲轴方向上产生扭转的振动，这个只能通过更多缸（6缸）来削峰填谷平缓扭矩脉动。这是所有活塞发动机都存在的问题。
另外一个是理论上没有但实际有的。因为实际的双缸对置并不是完全对置，而是因为连杆位置的限定，两个气缸是略有错开的，这会导致发动机产生横向的左右扭振。当然这个比较微小，取决于错开的程度。历史上有克服这个问题的机型，就是其中一个连杆做成双轴套的，装在另外一个连杆的左右两侧，这样两个气缸就绝对对中了。但这种构造结构复杂，基本没使用了。

另外一种方式是四缸并列，可以说把两个直列双缸并列起来用两个曲轴。这个方案消除了所有振动（扭矩脉动除外）。这种方式发动机外廓尺寸比较紧凑，但风冷显然不合适，必须水冷。
250~350cc的摩托车发动机中双缸的很多，可以用这个办法组成一台500~700cc的大概会有60KW。当然也可以用更大排量的比如500cc双缸来组合。

现在国内直列4缸的也有（400cc以上），看起来组合成8缸也行。但这种构造缸数太多，气门都会有32个之多，维修保养困难。航空发动机的可靠性很大程度上取决于规范严密的维护体系，维护太麻烦就不好用。在双缸就能接受的前提下，四缸已经是比较麻烦了，8缸就完全不可取。

再大一些的可以直接使用汽车发动机来改造。
现代汽车发动机的性能经过多年激烈的竞争和市场考验，已经发展到比沉寂多年原地踏步的航空活塞发动机的各方面性能都要强的地步，用成熟的汽车发动机替代老旧的航发是完全可行的。撇开这些性能不说，最大的优势在于价格极其低廉。

现代直列四缸汽车发动机基本指标为：
排量1.5~2.0升，重量120Kg左右，功率150Kw上下。

可以看到，因为现在的航空世界中，低功率的发动机完全被ROTAX垄断，导致绝大多数轻型飞机都是按ROTAX912系列的发动机来设计的。也就是这些飞机使用的发动机无论在重量上还是功率上都比普通的车用发动机要低。只有一些微型汽车使用这类较低功率的发动机（也就是1.4L以下的汽车发动机，而这类发动机往往没有功重比优势）。

要使用更大功率的汽车发动机，就意味着要重新设计飞机来适应更重的发动机。

航空发动机和车用发动机工作参数上有一个很大不同在于：
航发主要运行在高转速范围，比如同样用车用发动机改，虽然这个汽车发动机可以在6500转运转，但装汽车上这个发动机基本在3000转以下运转，而改成航发后飞行中绝大部分时间在4000转以上工作（高转速但低负荷）。
这有两个办法克服，一个是降低功率使用，另外一个是加强润滑。
降低功率使用实际是通过调整减速比，让发动机长时间工作转速降低到3000转，不进入5000转以上的高转速范围也就是放弃掉高转速功率。一般的汽车发动机在5000转以上的区间功率提升很小，所以实际放弃的功率并不多。

航发的螺旋吸收扭矩完全是个抛物线。也就是它需求的扭矩曲线应该是尖峰型的，不需要民用车上那种平台型扭矩曲线。也就是不需要低扭。不过这个并不是问题，车载发动机只是扭矩扩展范围更大而已（也就是说本来发动机就是尖峰型，只不过为了改善车用，通过技术手段比如增大飞轮惯性来增高低转速扭矩）。

还有一个倾斜导致油底壳润滑油无法吸到问题。其实飞机正常飞行倾斜量都很小，无论飞什么姿态，加速度矢量都竖直指向头顶。可以说比汽车上的倾斜变化都小。普通的航空发动机上通常是做一个非常高而窄的油底壳，这样即使大幅度倾斜（指飞机加速度矢量倾斜，而不是姿态倾斜），高而窄的油底壳中的油也依然可以在底部吸到。赛车上因为加速度矢量变化极大，而使用干式油底壳，滑油主要存储在专设的滑油箱而不是油底壳内，这样就不会产生吸不到油的问题。当然很多航发中也使用这个技术。显然普通车载发动机改航发这个改造是必须做的，除非你直接用了赛车发动机。