计算一架无人机能承载多少重量

在本文中，Tyto机器人提供计算无人机螺旋桨推力的方法，包括使用其推力试验台，以确定无人机可以携带多少重量。

---

当今最大的无人机和eVTOL能够承载数千磅的重量，包括人员、货物等。但我们如何确定无人机能承载多少重量呢?

无人机能承载的重量首先取决于螺旋桨产生的推力。

无人机推力重量比

当无人机在原地悬停(无风条件下)时，推力等于无人机的重量:

重量=质量×重力(9.81)

例如，如果无人机的质量是35公斤:

重量= 35 × 9.81 = 343 N

因此，无人机的螺旋桨需要产生343牛或35公斤立方英尺的推力才能使无人机悬停。如果我们建造一架有四个螺旋桨的四轴飞行器，那么每个螺旋桨的重量为86牛或约9公斤。

但这并不是那么简单，因为在大多数情况下，无人机还需要起飞和机动，这需要加速和更大的升力。

基本操作所需推力

有一个基本的规则说，对于大多数无人机，如果你的螺旋桨能产生两倍于盘旋所需的推力，你就有足够的控制大多数操作。所以，如果你正在建造一架用于监视、摄像或基本飞行的无人机，这是一个非常简单的规则。

对于我们35公斤重的无人机，每个螺旋桨需要产生大约18公斤立方英尺的推力才能稳定控制。

无人机承载能力

假设我们希望无人机除了自身重量外还能携带有效载荷。我们只需要计算出我们需要增加多少质量，然后确保螺旋桨能产生足够的推力。

让我们假设我们想让35公斤的无人机携带5公斤的有效载荷，所以它的总重量将是40公斤。

如果我们使用与之前相同的公式:

重量= 40 × 9.81 = 392 N或40公斤

我们计算出我们的四轴飞行器需要产生40kgf的推力才能悬停，或者80kgf的推力才能稳定控制。除以四个螺旋桨，每个螺旋桨是20kgf。

接下来我们需要确认我们的无人机每个旋翼可以产生20 kgf的推力，我们可以使用几种方法来做到这一点。

螺旋桨推力计算

有几种方法可以确定我们的螺旋桨是否能产生足够的推力:

1. 检查螺旋桨数据库对于推力数据。
2. 用推力架测试螺旋桨。
3. 使用螺旋桨推力计算器-螺旋桨制造商Mejzlik提供的计算器用于估计静态和动态螺旋桨推力，在他们的网站．

我们将尝试这三种方法，看看我们能得出什么结果。

查看螺旋桨数据库

我们举办了一个免费的数据库无人机马达和螺旋桨的数据。数据由使用我们的推力架测试其螺旋桨的用户提供。

为了找出多大的螺旋桨可以产生20 kgf的推力，我们将点击“测试数据”标题，然后点击“添加过滤器”。接下来我们点击“数据”，“动力总成数据”，在第一个下拉菜单中选择“推力(kgf)”，然后在下一个下拉菜单中选择“≥”，最后在最后一个框中手动输入20。最后，我们可以点击“应用过滤器”。

这些设置将向我们展示所有使用产生至少20 kgf力的螺旋桨进行的测试。

在出现的表格中，我们可以首先查看“螺旋桨”列，它为我们提供了符合我们标准的螺旋桨直径和螺距的快照。如果我们想了解更多关于它们的信息，我们可以点击每个测试来获得更多的细节和数据。

以这个62英寸的螺旋桨为例，我们可以看到它产生了超过20 kgf的推力:

也就是说，它产生的推力比我们需要的大得多，这意味着它可能比必要的要大得多。

我们可以看看其他的结果，找到一个推进器，能给我们足够的推力，而不是太多。这个40英寸的螺旋桨与10的pitch是一个很好的例子，因为它产生推力高达20 kgf，但没有太多超出。这将确保我们不会背负超过我们需要的重量。

用推力架测试螺旋桨

一旦我们选择了一个我们认为可以工作的螺旋桨，我们就可以用推力架测试它，以确认它能产生我们需要的推力。我们还可以测量它的效率，并与其他螺旋桨进行比较，找出最有效的一种。

一个推力架如系列1580适用于5 kgf以下的小型螺旋桨，但为了我们的目的，我们需要测量每个螺旋桨高达20 kgf，因此50号候机台效果最好。

根据前一节的数据库结果，我们选择了一个40“螺旋桨，我们认为将满足我们的需求。我们把马达和40英寸的螺旋桨安装在50号飞行架上，然后运行手动控制测试使用飞行台软件。我们逐渐将油门调到最大，看看我们是否能达到所需的20 kgf的推力。

这次试验证实，这个推进器可以提供我们所需要的推力。我们可以使用直径、螺距和材料相似的不同螺旋桨重复测试，看看哪一种螺旋桨在10到20 kgf的工作范围内效率最高。

螺旋桨推力计算器

我们在Mejzlik的朋友创建了两个螺旋桨推力计算器:一个用于静态测试，一个用于动态测试。两者都可以在上面下载他们的网站．

如果我们在静态推力输入表中输入40英寸螺旋桨的数据，它为我们提供了性能估计，包括推力和效率:

图表告诉我们，我们的40英寸螺旋桨可以在我们的悬停和最大推力下运行，作为奖励，它在我们的悬停推力下非常有效，我们将花费大量的飞行时间。

结论

综上所述，无人机的重量取决于几个因素，但最重要的是螺旋桨产生的推力。

有几种方法来估计你的螺旋桨是否能产生足够的推力，比如使用数据库或推力计算器，但唯一确定的方法是进行适当的测试。