8.4 桨叶的选择
1.桨叶的参数
螺旋桨的型号由4位数字表示，如8045、1038等。该数字的前两位和后两位分别代表桨叶两个重要的参数，即桨直径和桨螺距。桨直径是指桨转动所形成的圆的直径，对于双叶桨（两片桨叶，这是最常用的桨）恰好是两片桨叶长度之和，由前两位数字表示，如上面的80和10，单位为英寸。桨螺距则代表桨旋转一周前进的距离，由后两位数字表示，如上面的45和38。桨直径和桨螺距越大，桨能提供的拉（推）力越大。
由于我们使用的是8520的空心杯电机，8520的电机可以适配65 mm、75 mm、76 mm的桨叶。那么哪种尺寸的桨叶与电机更加匹配呢？
2.桨叶与电机的匹配
电机、螺旋桨与多旋翼整机的匹配是一个比较复杂的问题，螺旋桨越大，升力就越大，但对应需要更大的力量来驱动；螺旋桨转速越高，升力越大；电机的KV值越小，转矩就越大。综上所述，大螺旋桨需要用低KV值电机；小螺旋桨需要用高KV值电机（因为需要用转速来弥补升力不足）。如果高KV值带大桨，力量不够，那么就很困难，实际还是低速运转，电机和电调很容易烧掉；如果低KV值带小桨，完全没问题，但升力不够，可能造成无法起飞。可以从以下几个方面去选择。
（1）按照选择多旋翼布局→选择螺旋桨→选择电机→选择电调→选择电池的步骤进行配置。按照多旋翼无人机搭载的任务设备，预计飞行时间、总起飞质量并留出冗余量先估算出无人机所需的拉力，这个拉力可以用四旋翼来提供，也可以用六旋翼满足；每个旋翼轴的拉力和功率可以用大桨低速满足，也可以用小桨高速满足，但慢速的大桨效率高。优先选择X布局4旋翼形式，尽量采用最大尺寸的桨，如果结构不好布置再考虑6、8旋翼形式换中尺寸的桨；然后再分步选择电调和电池。
（2）大螺旋桨用低KV值电机，小桨用高KV值电机。如果高KV带大桨，扭矩不够，转不动或转不快，电机和电调很容易烧掉。如果低KV值带小桨，则只是转速低升力不够，无法离地。
（3）选择动力冗余配置。根据飞行器的全重和电机厂家配以各类螺旋桨的测试参数，选择挂载全套设备后依旧有50%或以上动力冗余的螺旋桨与电机配置。多旋翼螺旋桨的拉力除用于悬停外，还要用一部分动力来前进后退，左右平移。最关键的还有抗风，所以，建议保留一半的动力来做这些动作，而且可使电池电压降低后不至于升力不足而炸机。一般四个2212电机的最大拉力是3 300 g，整机质量不要超过最大拉力的2/3，也就是2 200 g。如果超过这个界限，电机就是高负荷运行，后果是效率变低，电机振动变大，同时可能会影响飞控。
动力冗余对于六旋翼、八旋翼飞行器来说，如果一轴出现问题，还能保留动力完成降落或返航。如果挂载设备后质量已经接近螺旋桨与电机配置的极限，一旦其中一轴出现问题，飞控会尝试其他几轴输出更大油门来稳定姿态，会直接让其他几轴的电机电调迅速达到保护临界，电调烧毁、电机过热，随时可能导致炸机。
（4）四旋翼建议的螺旋桨、电机搭配，见表8-2。
表8-2 螺旋桨、电机搭配
（5）四旋翼建议的螺旋桨、机架搭配，见表8-3。
表8-3 螺旋桨、机架搭配
螺旋桨的拉力测试可以通过电机拉力测试台来进行测量。电机拉力测试台如图8-4所示。
图8-4 电机拉力测试台
电机拉力测试台是专门用来测试电机拉力的装备，上面有手动油门，也能生成自动油门，电机就是安装在其左上方的位置，安装完毕后即可进行拉力测试。其中，“M1”按键是用来控制自动油门，“T”按键是用来调零，为了减小误差，油门旋钮用来控制油门的大小，也就是手动油门。65 mm与75 mm螺旋桨（图8-5）的拉力测试数据见表8-4。
图8-5 65 mm与75 mm螺旋桨
表8-4 螺旋桨拉力数据
续表
从表8-4的拉力测试数据可以看出，在8520电机上，75 mm螺旋桨的拉力更大，效率更高，总体性能更优，在本项目中采用75 mm螺旋桨。学生也可以安装不同的螺旋桨进行测试，以实际飞行来测试螺旋桨与电机的匹配关系。