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标题: ◆ 四旋翼桨效率摸索系列之（四）：DJI 1555 VS APC1655MR ◆ [打印本页]
作者: Himalaya    时间: 2014-9-24 17:07
标题: ◆ 四旋翼桨效率摸索系列之（四）：DJI 1555 VS APC1655MR ◆
◆ 四旋翼桨效率摸索系列之（四）：DJI 1555 VS APC1655MR ◆


前置声明：心态阳光的人受尊敬，请自重。

同一题材的系列扩展阅读：

◆ 四旋翼桨效率摸索系列之（三）：1555碳桨，DJI VS TM ◆

◆ 四旋翼桨效率摸索系列之（二）这是为什么： 多旋翼为何多用慢飞桨？ ◆

◆ 四旋翼桨效率摸索系列之（一）：简单对比测试 ◆

此文为系列第四篇，乃其狗尾续貂之作。

现在开始。

上回书说道，同样是多旋翼专用，同样号称“高效”，同样是碳纤维桨....桨型不同，能效比大不同：DJI桨型完胜TM桨型（9.89g/W VS 7.85g/W @668g/桨，悬停），相差竟然达到20%之巨。。。这回测点啥捏？ 碳桨 PK 塑料桨如何！

参K选手：

碳桨： DJI 桨型兼容桨，15x5.5规格，12mm孔距双M3螺钉压盘安装式

塑料桨： APC 原厂MR桨型，16x5.5规格，1/4“轴孔单螺母紧固安装式。

是的，很明显，这不公平，15寸 PK 16寸，打一开始就扯淡了。。。。不是不想公平，是真心没办法啊。APC MR系列根本没有15寸的规格（如果您真的买到了15寸MR，那么恭喜您，伟大山寨帝国的子民....），MR只有1455和1655。要不这样吧，来个包围法测试，即：分别测试14寸和16寸的性能，以期与15寸具有某种程度的可比性，您看行吗？ 我是真没别的辙了。。。本期暂时先测试16寸。

为了尽量达至测试的准确，配重上花了点时间，见图。中间的过程略过，总之在家里拆啊、装啊、测啊、算啊....最后的结果就是，起飞重量一律配到 2750g。

(, 下载次数: 135)
APC16X5.5MR：44.3g/支

(, 下载次数: 136)
DJI15X5.5：19g/支

(, 下载次数: 135)
用来固定DJI桨的快装件：12.34g/套

(, 下载次数: 149)
用来固定APC桨的桨夹：9.61g/套

(, 下载次数: 147)
APC1655MR桨+桨夹，总重54.1g/套

(, 下载次数: 137)
DJI1555桨+快装，总重31.4g/套

于是总的重量差异=(54.1g-31.4g)x4=90.8g，用90g配重铁块正好可以配平。

(, 下载次数: 136)

(, 下载次数: 150)


择吉日开测。当然吉日并非黄历上说吉便是吉了，而是天天关注天气预报，每天早上望向窗外的树叶枝条，树欲静而风不止的日子一律略过，直到上个星期五，等来了一个风力微弱的上午，开干。

(, 下载次数: 138)

测试时电池电压由3.93V/cell一路下滑至3.75V/cell。为了消除电压变化的影响，测试分为3段：

第1)段: DJI 1555，加配重至起飞重量=2750g。
第2)段: 换上APC 1655MR桨，换桨夹，去掉配重，起飞重量=2750g。
第3)段: 换回 DJI 1555桨和桨夹，加配重至起飞重量=2750g。

(, 下载次数: 142)
图：电压、电流 VS 时间。

Oops!  这次跟前三次完全不同，看上去功率都差不多，桨效测试系列首次迎来了势均力敌的局面。两种桨消耗的功率并无明显高低之分。好吧，把数据导出到Excel，取三段中最稳定的部分求平均，得到这个结果：

(, 下载次数: 136)
图：功率 VS 时间

第1)段:  DJI 1555 碳：           2750g/287.48W= 9.57g/W
第2)段:  APC 1655MR:           2750g/289.78W= 9.49g/W
第3)段:  DJI 1555 碳：           2750g/286.83W= 9.59g/W

真是超级接近，相差不过1%，实际上不存在有意义的高下之分。

几点观察：

1） 升力效率，DJI1555 与 APC1655MR非常接近。
（结论仅限2750g/4=687.5g/桨的负载条件下的悬停工况——致严谨可爱的喷友们）

2） 但是！DJI1555是碳桨，自重较轻，相对APC1655MR的优势四只加起来可达百余克（不用快装的话），因而实际飞行DJI1555更省电。

3） 用APC MR桨时，功率曲线明显变得更毛糙。这可能是因为塑料桨较重（两倍余于碳桨），飞控每次给出加速减速的调整动作都带来更剧烈的瞬时功率的起伏变化。

4） 同样用DJI1555桨的第一段和第三段，明显可见，电池电压逐渐下降，电流随之上升。而在功率图上看，总功率的变化不可察觉，实际上小于系统误差。电压电流互相弥补，其乘积（功率）趋于稳定。
（回答本系列第三贴中一些兄弟的提问，感谢你们的质疑）

5） 几次测试，即使是同样的桨，同样的平台，得到的数值也不绝对相等。说明非试验室条件下的试飞测试结果并不精确，仅可供参考。

6） 既然大一号的16寸APC-MR仅与15寸DJI的力效相当，那么更小的14寸APC-MR还有必要测试吗？



测试说明：

1） 平台：Tarot IRON MAN 650，带全部航拍负载，电池6S5000mAh，配齐配重块后的飞行全重 AUW=2.75kg。

2） 因为APC MR桨（44g）比DJI桨型（19g ）重得多，加上两种桨要配不同的桨夹具也有重量差异，所以在DJI桨型起飞前预配了90g配重铁块，在换APC桨时取下。如此，保证每一次测试飞行的重量都是AUW=2750g。

3） 每次起飞前用双手中指提起测试，移动电池位置进行调试，保证重心在中央。

4） 与飞行和数据记录无关的机载设备全部断电，包括云台、相机、OSD+GPS、图传、LED。它们只是作为配重存在。飞控GPS正常工作。

5） 测试时用GPS模式自动悬停于约6米上空，排除地效因素。

6） DJI 桨型是兼容产品，非原厂；APC MR桨是购自米国本土的原装货。

声明：

1） 以上测试结果仅代表我手里的这两套桨，仅适用于上述负载下的悬停工况对比。

2） 不排除负载变化后结果逆转的可能性。不排除在非悬停工况、不同飞行速度下结果逆转的可能性。不排除离地更高/更低时结果逆转的可能性。不排除本人RP垃圾，拿到不合格产品的可能性。

3） DJI 只代表桨型，不是产品的商标。此测试在任何意义上不代表DJI原厂产品的可能表现。

4） 不排除第一段碰上气象史上最猛上升气流，而后第二段遇到全地球最狠的下沉气流，第三段遇上没谱的紊乱湍流，间或出现超自然反引力场......而导致貌似小数点后好几位数其实测试结果完全扯蛋....的可能性。

附录：

两种桨型长什么样子：

DJI 桨型：
（图片含外部链接予以删除版主留）

APC MR 桨型：


以上所有过程和结果仅供参考。未尽事宜见声明。

完毕。感谢列位赐览。




作者: mx小杨    时间: 2014-9-24 17:09
技术贴，顶！
作者: sjm999    时间: 2014-9-24 17:13
楼主辛苦了，完全能说明问题了！
作者: 新25    时间: 2014-9-24 17:38

作者: wangyu1204    时间: 2014-9-24 17:43
看得爽，佩服之至！
作者: senosy    时间: 2014-9-24 17:58
学习了！赞！
作者: yuyanzt    时间: 2014-9-24 18:42
有主流飞控的测试比较不
作者: 懒汉    时间: 2014-9-24 18:46

作者: do335maomao    时间: 2014-9-24 19:23
好东西！看来dji1555还是值得一用，用过1455mr，第一印象就是好重，足有30g，没想到1655更是变本加厉，这么重，这转动惯量要比碳桨大好几倍啊
作者: happynut    时间: 2014-9-24 19:59
话说没有那种更好只有那种更适合。
作者: yklee    时间: 2014-9-24 20:25
楼主做得非常好啊，佩服，有机会可以对比测试一下木桨和碳桨的
作者: szhcs    时间: 2014-9-24 20:29
支持技术贴
作者: kenken    时间: 2014-9-24 20:47
APC16X5.5MR：44.3g/支..相当於450电直大桨重量


作者: clark0311    时间: 2014-9-24 20:47
支持楼主的技术贴，对桨的选择很有帮助~
作者: jianghui_1990    时间: 2014-9-24 21:07
技术贴要顶！
作者: ruoxi66    时间: 2014-9-25 04:06
dji桨叶面积明显比apc大、比较用大一号。而tm要比dji大、所以tm1455会和dji1555效率相当吧。我猜的。
作者: zachary_dcb    时间: 2014-9-25 07:43
感谢楼主，但是我有一点疑问要提啊，无论这次的测试还是上次的测试，你用的电机都是什么规格的电机？因为桨叶的重量关系，对电机的扭力有一定的要求，我在家测试静拉力的时候，使用的是4112 320KV的电机，发现同转速下，TM的桨叶拉力要略高于DJI桨叶，功率略微接近，但是用4110型号400KV的时候，TM的功率要比DJI要低，最近更换4120的TM电机，在扭力富裕的情况下，TM的效率也是要高出DJI的桨型的，楼主在做这几款对比的时候，有没有考虑你的电机是否处于一种不利的工况下工作，更多的功率用来提升扭力了，这只是猜想，望楼主一起探讨，谢谢
作者: nxshine    时间: 2014-9-25 10:17
APC输在材质上
作者: Himalaya    时间: 2014-9-25 10:54
zachary_dcb 发表于 2014-9-25 07:43
感谢楼主，但是我有一点疑问要提啊，无论这次的测试还是上次的测试，你用的电机都是什么规格的电机？因为桨叶的重量关系，对电机的扭力有一定的要求，我在家测试静拉力的时候，使用的是4112 320KV的电机，发现同转速下，TM的桨叶拉力要略高于DJI桨叶，功率略微接近，但是用4110型号400KV的时候，TM的功率要比DJI要低，最近更换4120的TM电机，在扭力富裕的情况下，TM的效率也是要高出DJI的桨型的，楼主在做这几款对比的时候，有没有考虑你的电机是否处于一种不利的工况下工作，更多的功率用来提升扭力了，这只是猜想，望楼主一起探讨，谢谢


非常好的关注点。 这是一个复杂的问题，我们尝试一起探讨。

先回答提问，DJI\TM\APC-MR测试使用的是同一套机架，电机是X4108S KV380。

现代无刷电机的典型效率趋势如下图所示：


电机并非工作越轻松越高效，实际情况正好相反，在极轻负载时效率是很低的，随着负载的增加效率***改善，到满负载的40%以上就变化不明显了，在接近满负载处出现极值（蓝色竖线处），而后极微量下降。

鉴于此，我特意选用了相对不算大的4108，一来求其自重轻，二类期望它的工作量相对饱满，效率较高。
即便如此，对照厂方数据，负载仍然偏轻：朗宇厂方x4108s-KV380的数据中6S+1555配置满油门可以达到近14A电流，而我的试验中整机才12A，单桨3A不到。看起来，要压榨出这颗电机的最高效率，还要再加上几kg的负载才行.....

但是，不幸的是，螺旋桨的效率曲线其趋势与此相反，其拉力vs功率的效率随着转速的升高而急剧下降。因而要尽量保持轻载荷、低转速才能保持高效。

同样追求高效，一个要重载，一个要轻载，让我们何去何从！

过得去的现代电机，效率普遍在80~90%以上，且这一效率区间相当宽泛。而桨叶的拉力效率随转速增加而剧烈地单调递减。这意味着在实际飞行中影响效率的关键因素是桨叶，而不是电机。

诚如你所言，影响升力VS电力消耗的因素太过复杂，桨、电机、电调、环境、气流、气压、甚至离地高度都有明显影响，我们难以将它们一一精确计算。通过实际试飞，在最接近实际飞行载荷的条件下换用不同的桨进行简单的横向对比应该是比较公平有效的做法，对于飞行选桨也更有实际参考意义。

我相信不同的桨型也有其各自最优的工作转速区间，例如Slo-Flyer跟MR就完全不同。因此不排除负载变化后结果逆转的可能性。换用不同的电机也是一样，存在各种可能。文中已经强调这个对比结论只适合687.5g/桨的负载条件下。

非常期待兄台能分享您所做的测试数据，这东西越琢磨越有意思。








作者: zachary_dcb    时间: 2014-9-25 10:55
本帖最后由 zachary_dcb 于 2014-9-25 10:56 编辑
Himalaya 发表于 2014-9-25 10:48
非常好的关注点。 这是一个复杂的问题，我们尝试一起探讨。

先回答提问，DJI\TM\APC-MR测试使 ...

楼主人才，我也想和你一样具体的统计具体电流消耗，想问一下你使用什么设备提取电流和功耗的数值的？因为我使用的是大疆的飞控，没有这个功能，我主要是想测试大型机架的功耗，机架一般都是在5KG~7KG区间的，如果有合适的设备进行统计，我觉得可以给你的数据起到补充作用，因为1kg每轴负载，比较适合航拍机的实际情况，但是市售电流模块A数太小，8轴或6轴大型多轴，有时候极限情况电流会超过150A


作者: makeflyeasy    时间: 2014-9-25 11:09
赞一个！！！！！！！！！
作者: Himalaya    时间: 2014-9-25 11:10
zachary_dcb 发表于 2014-9-25 10:55
楼主人才，我也想和你一样具体的统计具体电流消耗，想问一下你使用什么设备提取电流和功耗的数值的？因为我使用的是大疆的飞控，没有这个功能，我主要是想测试大型机架的功耗，机架一般都是在5KG~7KG区间的，如果有合适的设备进行统计，我觉得可以给你的数据起到补充作用，因为1kg每轴负载，比较适合航拍机的实际情况，但是市售电流模块A数太小，8轴或6轴大型多轴，有时候极限情况电流会超过150A

用了好多年的一块 Eagle Tree e-logger V4，150A 80V。

如果电流上限低，也可以只测单臂或双臂的电流，也一样。




作者: zachary_dcb    时间: 2014-9-25 11:24
还有楼主，我想请教一下，对于电机的扭力输出曲线你是否有研究，因为就像你说的，电机工作效率在接近满负载时候是最高的，但是满负载时候是否是桨叶的效率区间，还有APC的那个转速限制，其实不能简单的用KV值来衡量，一般15寸桨配合目前电机，满油门很少有超过7000转的时候，但是实测7000转，转速与升力转化效率还没有明显的下滑趋势，我是不是可以理解为，这款桨叶的实际性能还没有得到完全的压榨？这只是一个构想，因为螺旋桨效率下降，主要是因为翼尖接近音速产生共振，还有就是过早进入前桨的扰流导致效率下降，不知我的理解是否有问题，APC的桨叶速度限制我觉得更多是出于受力安全考虑，而不是出于效率考虑的，炭纤维桨叶结构强度和重量都要有所优化，是否可以承受更高的转速
作者: dexter571    时间: 2014-9-25 11:38
学习了，很珍贵的数据
作者: Himalaya    时间: 2014-9-25 11:41
本帖最后由 Himalaya 于 2014-9-28 14:44 编辑
zachary_dcb 发表于 2014-9-25 11:24
还有楼主，我想请教一下，对于电机的扭力输出曲线你是否有研究，因为就像你说的，电机工作效率在接近满负载时候是最高的，但是满负载时候是否是桨叶的效率区间，还有APC的那个转速限制，其实不能简单的用KV值来衡量，一般15寸桨配合目前电机，满油门很少有超过7000转的时候，但是实测7000转，转速与升力转化效率还没有明显的下滑趋势，我是不是可以理解为，这款桨叶的实际性能还没有得到完全的压榨？这只是一个构想，因为螺旋桨效率下降，主要是因为翼尖接近音速产生共振，还有就是过早进入前桨的扰流导致效率下降，不知我的理解是否有问题，APC的桨叶速度限制我觉得更多是出于受力安全考虑，而不是出于效率考虑的，炭纤维桨叶结构强度和重量都要有所优化，是否可以承受更高的转速

桨的转速限制当然是安全考虑，性能下降谁管你，别射桨坠机来找我APC的麻烦就行。。。。

既然出于安全考虑，当然就要考虑最不利的情况，所谓 Worst Case。前贴已经重复很多次了，不再嘚吧。

电机的扭力很简单： 跟电流成正比，中学时学习的内容仍然适用。

桨的性能边界在哪里，我很乐见极限测试，相信大家也都喜闻乐见。。。




作者: proci    时间: 2014-9-27 22:34
学习了！  留存
作者: freshbeef1    时间: 2014-9-29 11:31
好贴，必须顶
作者: panzerelite    时间: 2014-10-8 14:12
学习一下
作者: 新薪    时间: 2014-10-22 18:14
所有在实际使用中选好匹配好桨和装好桨比其它的部件更显的重要。

作者: supertankhzt    时间: 2014-10-24 14:29
Himalaya 发表于 2014-9-25 11:41
桨的转速限制当然是安全考虑，性能下降谁管你，别射桨坠机来找我APC的麻烦就行。。。。

既然出于安全 ...

【跟电流成正比】是否应该指明跟“相电流”成正比，一般的测量仪器只能测母线电流。

作者: dawei77    时间: 2014-10-24 15:25
有意思了，学习中，赞这种不断探索的研究精神
作者: autobox    时间: 2014-12-2 15:10
专业，关注了
作者: ZFY    时间: 2014-12-2 15:38
难得一见的贴子！
作者: lijiahaiwb    时间: 2014-12-2 15:49
分析的很多，技术性的贴
作者: fshwg    时间: 2014-12-13 21:41
我太喜欢楼主你了，你做的正解我心中疑惑。谢谢。
作者: gds135    时间: 2014-12-14 08:38
留下脚印～～
作者: 寻秦使    时间: 2015-1-6 02:04
今晚刚把DJI1555换下，装好了APC 1655，准备明早试试。  看了此贴果断换上JXF1550木桨。。
作者: xlla    时间: 2015-4-1 14:27
兄台的测试严谨、详实，令人叹服！
作者: hsp2008    时间: 2015-5-30 19:40



这测试看把LZ折腾的，为何不D个简易的电桨测试平台，只需单电单桨的测试，就不需要这样麻烦点上机测试了。不知LZ注意到没有，实际上市面上桨的质量参差不起，甚至同批次、同规格的单片桨之间的拉力差异不小~

作者: Himalaya    时间: 2015-6-1 10:46
hsp2008 发表于 2015-5-30 19:40
这测试看把LZ折腾的，为何不D个简易的电桨测试平台，只需单电单桨的测试，就不需要这样麻烦点上机测试了。不知LZ注意到没有，实际上市面上桨的质量参差不起，甚至同批次、同规格的单片桨之间的拉力差异不小~

正解！ 工艺限制下，良莠不齐很常见。所以我在重量要求不是特别严苛的场合首选APC MR，成熟模制品一致性还是有保障的。

看到兄制作的平台了，一个字，赞！

我用飞行方式测试，主要考虑到这么几个因素：
1） 排除地面效应影响。（包括周边的桌面、墙壁等等）
2） 排除共振特性不同带来的偏差。
3） 排除室内环流带来的误差。
4） 排除电子秤读数跳跃读不准的影响。

总之就是要尽量接近实际飞行工况。不过其实以上都是借口，真正的原因是：

5） 排除在家里飞沙走石被老婆狠狠修理的危险。



作者: stuchuan    时间: 2016-3-1 09:35
我觉得这个载重量的话apc14未必会比16差哦




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