当栖云蜂鸟的共轴双旋翼在蓝天盘旋时，其背后是实验室里无数次与“空气”的博弈：从毫米级的旋翼建模到精准的气流调控，每一次测试与优化，都是在破解共轴飞行的空气动力学密码，让每一度电都转化为持久的升力。

01实验室里的相亲 电机与电调交叉适配

要让共轴双旋翼发挥最大效率，首先得让“动力搭档”找到最佳契合点——电机与电调的每一次参数匹配，都可能成为决定气动效率的关键。就像相亲时需考量双方性格、习惯的适配度，电机的功率输出、响应速度，与电调的电流控制精度、散热能力，必须经过反复磨合，才能避免“动力内耗”，让能量高效转化为升力。

为了还原旋翼的真实气动特性，团队先用高精度 3D 扫描仪螺旋桨做了次 “全身 CT”：生成的.stl 网格文件精准捕捉了旋翼曲面的每一处弧度，再通过 Solidworks 搭建实体模型 —— 黄色的建模实体与扫描网格几乎完美重合，误差控制在毫米级以内。

高精度激光雷达扫描

螺旋桨逆向建模

团队随后搭建了“动力适配数据库”，对电机与电调形成近百组交叉适配组合。每一组“搭档”都要经过三轮严苛考验：

共轴双旋翼动力测试台

动力交叉匹配测试结果

第一轮：静态参数匹配：先核对电机KV值与电调持续输出电流的兼容性

第二轮：动态负载测试：将“电机-电调”组合安装在模拟共轴负载平台上，模拟8kg-12kg的实际载重场景。测试得到电机与电调的组合表现最优

第三轮：能效比筛选：通过功率分析实时监测每组组合的“输入功率-输出拉力”比。

02共轴的“气流困境

单旋翼的气动特性早已成熟，但共轴双旋翼的“气流特性”却藏着意想不到的谜题。

团队先从单桨测试入手：用边界层网格（500K+网格数量）和SST、K-epsilon两套湍流模型，还原了3000RPM下的气流轨迹——单桨的下冲气流速度稳定在13m/s以内，升力约6954g，扭矩3.4Nm，数据与实测偏差控制在15%以内。但当两副旋翼共轴旋转时，“麻烦”来了：

螺旋桨网格及边界层网格划分

单螺旋桨仿真结果

单螺旋桨仿真数据

下桨的“气流困境”：上桨产生的下冲气流会直接吹向下桨，就像让下桨在“空气的乱流区”里工作——下桨叶素的攻角被迫减小，升力跟着打折，阻力却没减少。测试显示，未优化时下桨的升力仅为上桨的74%，相当于“两个人划船，一个人在发力，另一个在‘拖后腿’”。

共轴双旋翼气动仿真结果

共轴双旋翼气动结果图

桨间距的“临界值”：团队测试了10cm到25cm的桨间距，发现当间距小于280mm时，上下桨的气流干扰几乎无法避免；只有间距超过280mm，下桨才能跳出上桨的尾流，升力占比才会从74%提升到78%，两桨的阻力也逐渐趋近平衡。

共轴双旋翼上下螺旋桨扰动图

03针对性优化：让每一缕气流都为升力服务

找到瓶颈后，团队开始“对症下药”，从气流调控到结构优化，让共轴双旋翼的气动效率再上一个台阶。

（1）给上下桨“量身定制”攻角

上桨的优化从“角度”入手：团队对比了30x10.5旋翼与常规10.5寸桨的倾转角——在径向80mm处，常规桨的倾转角为27.95°，而桨仅21.3°，这导致部分区域“抓风效率”不足。于是根据不同径向位置的转速（2000-3000RPM）和雷诺数（6.25E+04-3.11E+05），将上桨各截面的倾角调整为5°-9.2°，让每一段桨叶都能在最佳攻角下工作，升阻比显著提升。

螺旋桨桨距优化方案

下桨则针对“来流干扰”单独优化：通过CFD计算发现，上桨的下冲气流会给下桨带来约30°的来流角（β角），导致下桨的实际攻角偏小。团队据此将下桨的攻角修正15°左右，相当于给下桨“装了导航”，让它能顺着气流方向“抓风”，下桨升力比74%提升到77%。

下螺旋桨桨距优化结果

（2）减震：被忽视的“气动帮手”

测试中发现，电机震动会让旋翼的气流轨迹产生偏差——高频震动导致桨叶“轻微抖动”，不仅增加了阻力，还让拉力数据波动达10%。团队在电机座加装橡胶螺柱后，震动明显减弱，数据精度提升，比未减震时再省4%。

（3）电机与桨的“最佳搭档”

经过重重困难和不懈的努力，最终的“黄金组合”浮出水面！

这些优化的背后，是对“每一缕气流”的极致利用——不是堆砌更多电池，而是让共轴双旋翼的每一处设计都顺应空气动力学规律。当蜂鸟在蓝天中持久悬浮时，它不仅证明了共轴技术的潜力，更指明了无人机行业的效率方向：真正的突破，源于对空气动力学的深度掌控。