如何根据负载和续航需求匹配合适的电机？---壹倍达电机小课堂

一、先回答三个最朴素的问题

1 这架飞机到底要扛多重？

2 充满电后希望飞多久？

3 留给动力系统的重量、体积、预算各有多少上限？

把三个数字写在纸上，再往下看，每一步都有对应公式，直接代入就能算出电机、螺旋桨、电池的大致区间，避免“拍脑袋”带来的返工。

二、推重比：第一块“垫脚石”

行业默认“最大起飞重量×1.5”作为悬停拉力需求，也就是推重比≥1.5。

举例：航拍机起飞重量2 kg，需要整机拉力≥3 kg。四旋翼单桨最小拉力=3 kg÷4=0.75 kg。

记住0.75 kg这个数，后面所有计算都以它为底线。

三、悬停功率：决定续航的“大头顶”

悬停功率P（W）≈拉力T（N）^1.5 ÷ 空气密度修正系数K。

标准海平面K取2.3～2.5，高海拔或高温再乘1.2。

把0.75 kg换算成7.35 N，代入得P≈7.35^1.5÷2.4≈22 W。

这是单桨理论轴功率，再留20 %裕度→26 W。

四旋翼合计104 W，写在纸上，下一步用它挑电池容量。

四、能量账本：把“瓦时”算到分钟

续航时间（min）= 电池可用能量（Wh）×60 ÷ 整机功率（W）

可用能量=标称容量（Ah）×标称电压（V）×放电深度（%）

继续举例：想用4 S锂聚合物，满电16.8 V，降落14.8 V，平均按14.8 V算；放电深度取80 %；目标30 min续航。

30=容量×14.8×0.8×60÷104

解得容量≈4.4 Ah。

先找市面上最接近的4.5 Ah pack，重量约460 g，再把这个重量返填回起飞重量表，看是否突破2 kg上限。

如果突破，就把容量往下减，把时间往下降，直到重量闭环。

五、电机规格：在“Kv值-效率岛”里找交集

1 确定转速区间

螺旋桨静止推力公式：T=ρ×n²×D⁴×Ct

ρ空气密度1.22 kg/m³，Ct取经验0.1，D单位米，n单位转/秒。

把0.75 kg=7.35 N代入，反推n=√(7.35÷1.22÷0.1÷D⁴)

分别试10 inch(0.254 m)、12 inch(0.305 m)、14 inch(0.356 m)

得n≈5300 rpm、4200 rpm、3400 rpm

可见桨越大，转速越低，对应电机Kv值越小。

2 筛选Kv

电池平均电压14.8 V，电机理论空载转速=Kv×14.8

实际工作转速取空载75 %，于是

Kv≈n÷14.8÷0.75

10 inch：Kv≈480

12 inch：Kv≈380

14 inch：Kv≈310

先在市面找Kv 380±30 rpm/V的电机，再看其持续功率是否≥26 W，峰值功率≥60 W（应对机动）。

3 校核效率

厂家图表里找26 W对应工况，效率≥75 %即可。

若效率只有65 %，意味着电池要额外提供26÷0.65－26≈14 W热损耗，续航直接缩水一成，必须换更高效率型号或降低拉力需求。

六、螺旋桨：把“直径-螺距-实度”拉齐

直径已在第五步敲定，螺距选值原则：

• 以悬停为主，螺距≈直径×0.2～0.25

• 要高速巡航，螺距≈直径×0.3～0.35

实度（叶片面积/扫掠面积）越大，拉力系数高，但桨根易失速，效率反而掉。

常规两叶桨实度0.05～0.08，三叶桨0.08～0.12。

首次选型先两叶，留三叶做后备，避免一次变量太多。

七、高压与低速：续航的“隐形杠杆”

同一拉力，电压翻倍，电流可近似减半，铜损I²R降到四分之一。

若允许6 S电池，把Kv减半，电流降一半，导线、接插件、电调的发热全部下来，可把能量更多留给续航。

代价是电池重量、成本、充电复杂度同步上升，需要在图纸上先做重量闭环，再决定要不要上高压。

八、高海拔与高温：两个“隐藏坑”

海拔每升一千米，空气密度降10 %，同一桨拉力掉10 %。

保持拉力必须提高转速，n要增5 %，功率随之增15 %。

高温35 ℃比标准15 ℃密度再降6 %，功率再增8 %。

若作业地常年海拔2000 m、夏季35 ℃，功率要在原基础乘1.25系数。

把104 W×1.25=130 W返填能量账本，续航时间或电池容量必须同比例下调，否则落地电量将提前到零。

九、重量闭环：让“起飞重量”自己吃自己

选型过程会产生“拉力↑→功率↑→电池容量↑→电池重量↑→起飞重量↑→拉力再↑”的循环。

破解办法：

1 先设硬上限，例如整机≤2 kg

2 把电池、电机、螺旋桨、电调重量预先写进表格

3 每次迭代用“剩余重量=2 kg－已选件重量”去卡壳体、任务设备重量

4 若剩余重量为负，就回到第一步降低续航或降低负载，直到负数归零

如此可保证最后方案不是“空中楼阁”。

十、快速估算表：把半小时计算压进五分钟

拉力需求（kg）＝最大起飞重量×1.5÷桨数

悬停功率（W）＝拉力（N）^1.5÷2.4×1.2（裕度）

续航时间（min）＝容量×电压×0.8×60÷功率

Kv≈转速÷电压÷0.75

转速≈5300÷D（m）²

把五个公式写进Excel，四格自动关联，输入起飞重量、桨数、直径、电压、容量，五分钟就能跑出“可不可行”的第一印象。

十一、实战案例：把公式跑一遍

目标：四旋翼，起飞重量3 kg，续航25 min，4 S电池，海拔0 m，常温25 ℃

1 单桨拉力＝3×1.5÷4＝1.125 kg≈11 N

2 单桨功率＝11^1.5÷2.4×1.2≈58 W

3 整机功率＝58×4＝232 W

4 容量＝232×25÷60÷14.8÷0.8≈5 Ah，选市售5.2 Ah，重520 g

5 桨径试12 inch（0.305 m），转速n≈√(11÷1.22÷0.1÷0.305⁴)≈3800 rpm

6 Kv≈3800÷14.8÷0.75≈340 rpm/V

7 找Kv 340±20、持续功率≥60 W、峰值≥150 W电机，重量≈90 g

8 电调持续电流≥60 W÷14.8 V≈5 A，留一倍裕度，选10 A型号，重25 g

9 电池520 g+电机4×90 g+电调4×25 g＝520+360+100＝980 g

10 剩余重量＝3000－980＝2020 g，留给壳体、飞控、任务设备，闭环完成。

若剩余重量为负，就把容量降到4 Ah，时间降到20 min，再跑一遍，直到归零。

十二、常见误区

误区一：桨越大越省电

桨径增一档，转速降一档，但扭矩以平方增加，铜损I²R反而升高，若电机槽满率不足，效率会掉。正确做法是先算功率，再选效率岛，而不是盲目上大桨。

误区二：轻负载可以无限延长续航

空中悬停功率与重量1.5次方成正比，重量降到一半，功率只降三成，电池重量也同比下降，续航时间逼近极限后呈边际递减。经验值：多旋翼实用续航35 min就是“ sweet spot”，再往上每增加5 min，电池重量几乎翻倍，得不偿失。

误区三：高压一定更省

电压升一档，电调、接插件、电池保护板耐压等级同步升档，成本与重量同步涨。若只是日常航拍，拉高电压带来的三五个百分点效率，往往被新增线材重量吃掉。正确逻辑：先跑公式，再权衡成本，不盲目追高压。

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