作者：Lauren Nagel
螺旋桨动平衡对于优化无人机（UAV）的性能、可靠性和使用寿命至关重要。不平衡的螺旋桨会产生过大的振动，导致推力效率降低、噪音增大，并加速轴承和传感器磨损。
螺旋桨的平衡方法有三种：静态平衡、动态平衡和气动平衡。
静态平衡和动态平衡包括在螺旋桨上添加配重，使其在静止状态（静态平衡）或工作转速（动态平衡）下达到质量均匀。相比之下，气动平衡侧重于通过调整叶片的物理特性使各叶片产生相同的推力，通常称为叶片对齐。
本文将讨论静态平衡和动态平衡，这两者应在进行气动平衡之前完成。
如果您想深入了解这两种技术的对比，请查看我们关于无人机静态和动态螺旋桨平衡技术。
目录：
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为什么螺旋桨平衡很重要
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静态平衡方法
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动态平衡方法
1. 为什么螺旋桨平衡很重要
不平衡的螺旋桨是无人机产生意外振动的常见原因。这些振动可能导致各种问题，包括轴承和飞行控制器磨损加剧、噪音水平升高以及飞行稳定性降低。通过平衡螺旋桨，可以最大限度地减少这些振动，从而使飞行更加平稳、飞行控制器性能更好，并延长螺旋桨的使用寿命。
虽然许多现成的无人机都配备了符合 ISO 标准的预平衡旋翼，但大型无人机或自主制造的无人机可能需要对螺旋桨进行平衡，以减轻不平衡带来的影响。
欲了解更多信息，请查看我们关于不平衡螺旋桨对无人机性能的影响的研究。
图 1：六旋翼无人机上的螺旋桨
2. 静态平衡：适用于小型无人机的简单方法
静态平衡是一种简单实惠的螺旋桨平衡方法，通常用于非商业无人机。该方法将螺旋桨安装在固定支架上，并进行调整，直到螺旋桨肉眼可见地达到平衡。
工作原理：
进行静态平衡时，将螺旋桨安装在平衡器上，平衡器通常通过磁铁提供低摩擦的旋转支点。这种装置允许螺旋桨轻微旋转。如果其中一个叶片有下降趋势，则可能比另一个叶片更重。随后可以在该叶片上添加或移除材料，以达到平衡。
如需了解技巧，请查看我们的文章：如何为无人机螺旋桨添加和移除材料。
当您能将螺旋桨置于任何位置且它都能保持不动时，就知道该螺旋桨已达到良好平衡。
图 2：使用胶带对无人机螺旋桨进行静态平衡（Servo Magazine）
添加和移除材料的方法：
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添加材料：可以使用透明漆、胶水、指甲油、粘胶带或小螺丝等材料涂抹或固定在叶片上，以调整其重量。
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移除材料：打磨、修剪或在螺旋桨上钻孔可以减轻重量。打磨通常在叶片下表面进行，而修剪则在后缘或叶尖进行，以尽量减少气动影响。
静态平衡的优点：
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成本效益高：与动态平衡系统相比，静态平衡设备价格更便宜。
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易于使用：简单易学，非常适合爱好者。
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快速设置：设备安置好后，平衡工作可以相对快速完成。
局限性：
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精度：静态平衡的精度低于动态平衡，且不会生成用于衡量平衡的 G 值。
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人工操作：平衡过程需要更多的人工干预，这可能导致结果出现差异，尤其是对于可折叠螺旋桨等复杂螺旋桨。
3. 动态平衡：商业无人机的精准选择
动态平衡是商业无人机开发商和运营商的首选方法。与静态平衡不同，动态平衡在螺旋桨旋转时测量其振动，从而实现更符合运行条件的平衡。
工作原理：
动态平衡包括将电机和螺旋桨安装在带有测量转速和振动的传感器的测试台上。Tyto Robotics 的 Flight Stand 就是一个内置符合 ISO 标准的螺旋桨平衡功能的测试台，很好的例子。随后使用软件分析数据，并提供添加或移除材料的说明，以纠正不平衡。
图 3：使用胶带进行动态螺旋桨平衡
动态平衡步骤：
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设置：将电机和螺旋桨安装在测试台上，并连接转速传感器。
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输入旋翼参数：将旋翼的质量、转速和所需平衡等级输入平衡软件。
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初始测试：进行一次试转，让系统获取基础读数。
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添加校准配重：软件会告诉您需要添加多少材料（例如胶带、胶水），以完成校准读数。
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添加修正配重：软件会告诉您需要添加多少材料，以达到合格的平衡质量等级，通常为 < G 6.3。
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最终结果：在第三次旋转后，软件将确认平衡是否达到所需等级。如有必要，系统会推荐进一步修正。
图 4：Flight Stand 软件动态螺旋桨平衡图形用户界面
动态平衡的优点：
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精度：动态平衡提供高度准确的结果，非常适合不平衡后果严重的专业应用。
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符合标准：动态系统可以根据无人机行业平衡标准测量平衡，例如 ISO 21940-11:2016。
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速度：自动化系统使过程非常快捷，每只螺旋桨通常耗时不到五分钟。
局限性：
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成本：动态平衡所需设备比静态装置更贵。
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复杂性：操作动态平衡系统需要一定的技术知识，尤其是在确定目标转速和 G 值等变量时。
结论
静态和动态平衡方法在无人机开发领域各司其职。对于小型非商业无人机，静态平衡是一种经济实惠且简单的方法；而对于需要精度并符合行业标准的商业开发商，动态平衡则是首选方法。
欲了解更多，请查看我们关于螺旋桨平衡技术的深入白皮书：
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