吾是土豆泥
在无人机中，螺旋桨与电机无疑是最核心的两大部件，二者互为约束。对于直升机来说，由于一般尺寸较大，动力源自于发动机，自由设计的面较窄。所以本文主要浅析无人机螺旋桨与电机匹配问题，许多博文在这方面多有论述，读者自行选择阅读，在此仅述一家之言。一方面，一副螺旋桨（rotor）每选定一个工作转速都对应产生一种拉力和反扭矩，同时需要输入扭矩，另一方面，电机（motor）给定一种电压则输出一种转速和转矩，且受电池功率容量和功率限制，这就决定了续航时间。大桨配小电机显然达不到设计的转速故而无法达到额定载荷，重则将电机烧毁。若电机配的过大，则操纵裕度小，使螺旋桨气动性能与设计不匹配（转速超出设计的最佳迎角或升阻比对应的转速），丧失最佳气动性能。可见，螺旋桨与电机的匹配问题很关键。无人机的电池一般为蓄电池，主要参数为KV值，扭矩和功率效率。关于电机和配桨的详细介绍您可参考螺旋桨一般都是基于预设（额定）的转速下而设计，包括飞行高度、气候条件均有预设。因此，对于自行设计的（掌握了旋翼最佳的设计参数）螺旋桨主要任务是配电机。可按旋翼动量理论预估整个旋翼的功率，初选电机。按照悬停动量理论：诱导功率约占60%，型阻功率约占30%，非均匀入流损失功率约为5%-7%，桨尖尾涡瞬时约1%，桨尖损失约4%。进而通过查阅电机所给数据表，确定旋翼的设计转速是否在电机的50%油门输出处（这一点主要基于后期操纵裕度考虑，因为无人机不可能一直处于悬停状态，还需要保证有一定的操纵裕度）。由此可以评估，按照该输出功率对应的续航时间是否满足要求。电池当然可以累加，累加的优势在于可以增加续航时间，但约束是增加了空重，使载荷效率降低，这是一个互为制约的过程，科学的方法当然是基于准确的数学建模方法，建立优化模型，求得最优解。这方面，我没见人尝试过，优化理论早已完备，大数据也日新月异，姑且相信优化设计还是会深入人心吧，虽然目前大家还是喜欢经验性的调试，认为“差不多"吧。当然，您可能是先有了电机，再选择或设计螺旋桨的，这种情况实际转化为螺旋桨的设计了，可参考前文。
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