穿越机动力系统详解，科普贴

纸飞歼轰

本帖讲述穿越机螺旋桨、电机、电调、电池、分电板及其它零配件的知识，同时说一些动力搭配的小技巧。如有错误和不合适地方，欢迎读者指正！


免责声明：穿越机是航空模型的一种，其速度快、具有一定的危险性，操作不当将会引起事故。请在无人、无贵重财产地方使用。本文仅限学习交流，使用者应为使用穿越机承担相应的风险。本帖作者将不承担任何责任。


螺旋桨通过旋转，将平面内的空气向下扇，反作用力使得穿越机上升和前进，单位时间内移动的空气质量越大、速度越快，螺旋桨的动力就越强。相同动力下消耗电机的机械功越少，螺旋桨的效率越高。



螺旋桨转速翻倍，其移动空气质量和速度都翻倍。这意味着螺旋桨的拉力为电机实际转速的平方，能耗是电机实际输出功率的立方。
直径、螺距、叶片数、形状与性能的关系：

1、直径：螺旋桨直径越大，旋转平面面积越大，转动一圈加速的空气量越大，拉力越大，但是大桨载荷的增加将会降低转速，提升电机载荷。

特性：直径更大，电机载荷更大，拉力更大，最高速度更小，匹配电机Kv值应更低


2、螺距：假设螺旋桨在一个固体介质旋转，它每旋转一周前进的距离就是它的螺距。在一定范围内，螺距的变化意味着扇风气流速度的变化，大多数航空模型使用的是定螺距螺旋桨。螺旋桨螺距和效率可以大致由此图片反映

在一定恰当范围之内大螺距螺旋桨最高效率更高，最高效率对应的速度更高，小螺距螺旋桨在低速下效率更高。
螺旋桨与机翼一样，具有三个重要迎角（零升迎角、最大升阻比迎角、临界迎角）。前进速度、螺距和电机转速一定时，迎角也就一定。
零升迎角决定了飞行器的最大速度，假设飞行器不受空气阻力，在该速度下螺旋桨推力为零，但仍需克服相当的粘性摩擦阻力。
最大升阻比迎角（有利迎角），在该电机转速/前进速度下，螺旋桨的效率最高，适合巡航。
临界迎角：此时螺旋桨拉力最大，大于此迎角螺旋桨将失速，拉力下降同时耗电增加。这可以解释为什么5050桨拉力略小于5045桨。
合适的螺距：急加速在临界迎角、急减速在零升迎角、速度和油门操作近似不变时接近有利迎角。
螺距过大：超过临界迎角，不仅仅加速缓慢，还非常耗电
螺距过小：接近零升迎角，加速无力，巡航很慢，看起来省电其实单位距离耗电不低。

对比：5030VS5051

5030：小到中等螺距适合特技飞行和大多数需要转弯较多的竞速飞行，悬停和急加速性能良好，最高速不是特别快。
5051：大螺距，极速更高，高速时效率更高，悬停部分面积失速，适合转弯较少的赛道。但是高速下需要大功率克服空气阻力，所以它是电老虎。
3、叶片数
4、叶片形状

电机：将电能转化为机械能，本文重点说明大多数穿越机使用的直流无刷电机。无刷电机有两个重要的量：电机尺寸常量Km和电机速度常量Kv。
电机尺寸常量是 输出扭矩除以铜损的开平方，电机尺寸越大，Km越大。2208的Km值大于1806的。在模型界通常使用定子尺寸而不是Km值如：1103 1806 2204 2206等
Km值越高，额定功率越大，铜损越小，铁损越大。大功率下高Km的电机效率更高，小功率下高Km的效率更低。
电机速度常量是无负载状态下单位电压下的转速。如果输入电压为10V，Kv2000 那么无负载转速为20000 r/min。
在相同其他条件下 假设绕24次会绕满槽，那么2线并绕12圈和4线并绕6圈的Km值是相等的，而Kv值后者是前者的两倍。
Kv值越高，其最大功率点和最大效率点都会提高，适合高转速，为了达成高转速需要使用小尺寸螺旋桨。
机械特性:在较大的范围内随着转速上升扭矩线性减小