螺旋桨作为螺旋桨无人机的重要动力部件之一,对无人机的性能有着至关重要的影响。对于多旋翼无人机来说,螺旋桨作为唯一的升力部件,其性能参数决定着无人机的性能好坏,因此螺旋桨的重要性不言而喻。本文设计了一种特殊的多旋翼无人机用的螺旋桨,从片条理论出发,结合优化算法,详细展现了螺旋桨的设计过程,并对其进行了CFD计算与试验研究。翼型的气动特性是螺旋桨设计的基础,翼型的设计是螺旋桨设计重要的一部分。本文以NACA四位数字翼型为基础,利用MATLAB编写了翼型生成软件,通过改变四个参数,可以得到不同的翼型坐标数据。以最大升阻比为优化目标,设置了个参数变量的取值范围,经过优化筛选得到了性能最合适的翼型的一组参数,通过仅改变其厚度,得到了用于螺旋桨设计的翼型族。多旋翼螺旋桨一般为定桨距的螺旋桨,为了保证其性能,螺旋桨的弦长沿径向为非线性分布。利用Bessel样条曲线拟合弦长与翼型安装角的分布,根据经验给出较为合适的一组弦长分布曲线的参数,可以得到初步的螺旋桨的翼型弦长分布。弦长影响着不同径向位置的翼型的雷诺数,有了弦长分布,就可以得到利用XFOIL软件计算翼型的气动参数,主要是升力系数、阻力系数、升阻比和俯仰力矩系数。根据计算结果可以得到每个翼型的初步最佳迎角,利用片条理论计算出干设计的大小,从而计算出螺旋桨的轴向诱导速度,并代入轴向诱导速度,计算出螺旋桨拉力、扭矩及功率等性能参数。利用得到的干涉角对初步最佳迎角进行修正,并用样条曲线进行拟合,可以得到螺旋桨翼型安装角沿径向的分布,这就确定了初步的螺旋桨叶片形状。以最大拉力为优化目标,Bessel样条曲线的参数为变化量,根据强度要求给出了参数的变化范围,以最大功率、最大扭矩以及翼型的最佳安装角之间关系作为约束条件,采用了粒子群的优化算法,对螺旋桨的弦长及翼型安装角进行了优化,最终得到了理论最优的螺旋桨桨叶形状。并利用CATIA强大的曲面建模功能,建立的螺旋桨的三维数字模型,为螺旋桨的加工及CFD计算做准备。对设计完成的螺旋桨通过CFD计算做初步验证,并设计了试验装置来验证螺旋桨的设计。试验装置包括测试螺旋桨的性能和用来测试螺旋桨与发动机匹配性能的试验装置。将理论计算、CFD计算与试验研究得到的结果比较,得出结论。