Como escolher a combinação certa de hélice / motor para um quadcopter?

Existem muitos sites que explicam brevemente esse problema e até propõem combinações. No entanto, eu gostaria de uma explicação muito mais detalhada. O que vai dar mais agilidade ao meu quad? Preciso de motores / acessórios maiores em um quad pesado para alcançar o mesmo nível de agilidade do que em um quad mais leve?

EDIT: Aqui está o que eu entendi sobre o assunto:

• Um quadcopter não precisa de motores de alta rotação, pois existem 4 hélices que fornecem motores de impulso e de alta rotação que requerem mais energia da bateria.
• Hélices maiores fornecem mais empuxo por rotação do motor.

A questão se concentra mais nas características gerais de várias combinações, mas algumas questões específicas vêm à mente:

1. Para uma dada combinação, qual seria o efeito de aumentar o tamanho da hélice em comparação à instalação de motores de rotação mais alta?
2. Que mudanças precisariam ser feitas para levantar um quadrilátero mais pesado?
3. Como posso obter mais agilidade no meu quad?

Escolher a combinação correta de hélice / motor pode ser um desafio. Pior ainda, a grande maioria dos motores RC terá especificações vagas ou inexistentes. Isso dificulta muito a matemática "real". Em vez disso, você terá que confiar nas classificações de impulso de prop ou usar uma combinação conhecida que outras pessoas testaram.

Hélices: A capacidade de manobra de um quad depende da rapidez com que você pode alterar o impulso (com a rapidez com que pode alterar o RPM dos adereços).

Um suporte menor é mais fácil de acelerar e desacelerar, enquanto um suporte maior leva muito tempo para alterar a velocidade. Além de um determinado tamanho, você é essencialmente incapaz de voar. É por isso que você vê hexacoptors e octocopters que usam mais adereços menores, em vez de quadrotores gigantes.

Por outro lado, a eficiência da hélice está relacionada à área de uma hélice (ou raio ao quadrado), portanto, um pequeno aumento no diâmetro da hélice tornará o quad muito mais eficiente.

Quanto mais rápido você quer ir, mais agressivo é o tom. Como os quadrotores geralmente estão pairando, isso significa que você deseja o tom mais baixo disponível. Se você quiser ir a algum lugar rápido, um tom mais alto pode ser apropriado.

Motores: Geralmente, você apenas escolhe um motor que corresponda ao suporte fornecido. Ter um motor muito grande será pesado e um motor muito pequeno terá um desempenho ruim ou queimará.

Um suporte menor requer um motor de RPM mais alto porque deve girar mais rápido para gerar uma elevação equivalente.

Se você juntar tudo, um quad eficiente terá motores de baixa rotação e tamanho adequado, com suportes muito grandes.
Um quad acrobático vai querer adereços menores e mais agressivos, motores mais rápidos, e você pode até sobrecarregar os motores para obter uma resposta mais rápida.

Embora seja difícil encontrar curvas de torque para motores Rc, você terá classificações de impulso e corrente para um determinado suporte, o que torna bastante simples determinar o quanto você pode levantar e aproximadamente quanto tempo você pode voar depois de escolher uma combinação. .

Como regra geral, você deseja uma relação de empuxo / peso de 2: 1 para um quad padrão e 3: 1 ou superior para algo acrobático. Sabe-se que 1.5: 1 voa.

Apenas para adicionar à boa resposta do user65 .

A rotação rápida em torno de um eixo horizontal resultará de uma grande diferença entre o impulso produzido por motores opostos. Quanto maior a diferença, maior a taxa de rotação. Assim, motores que podem produzir muito mais empuxo do que o necessário para simplesmente manter o helicóptero no ar ajudarão a obter rotações rápidas.

A rotação rápida em torno do eixo vertical resulta de uma grande diferença de torque entre um par oposto e outro. Portanto, agora você precisa não apenas de uma abundância de empuxo sobressalente, mas também de um arrasto de hélice.

Infelizmente, esses dois requisitos (impulso sobressalente e arraste do suporte) implicam menor eficiência.