螺旋桨转矩(the torque of the whole propeller)，是指螺旋桨运转时所收到的或为克服空气阻力所需的转矩，通常简称为M或者J，与螺旋桨功率、螺旋桨转速之间三者关共同构成螺旋桨特性曲线。

在螺旋桨气动力分析时，首先应用翼型理论进行螺旋桨叶素分析。利用翼型升阻特性数据，回避了有限机翼的展弦比问题，诱导流动由涡流模型确定，取决于桨叶数目、间距以及作用于每片桨叶上的气动力，因此也考虑了桨间干涉问题。涡流理论不考虑气流通过螺旋桨桨叶的径向流动，诱导流动认为是由桨叶尾涡系产生的通过桨盘的平均速度场。在螺旋桨桨叶后任意一点处，诱导流动具有周期性，通过每片桨叶是变化的。精确计算这种周期流动是困难和复杂的，Glauert用平均流动代替了实际流动，这个简化相当于假定螺旋桨具有无限数目的桨叶，通过每个环面上的转矩和拉力是不变的。如果用Va表示桨盘处的诱导轴向速度，Vt 表示桨盘处环向诱导速度，由动量定理可知，桨盘处诱导速度是滑流速度的一半。

如下图1所示，在径向r处，取一微段长度dr，相应叶素弦长b。在飞行中，叶素的运动轨迹是螺旋线，其中前飞速度为V0，在桨盘面内的切向速度为2πnsr，气流相对于叶素的几何合成速度为

气流相对于叶素的迎角为

α = θ — β —ρ0

由动量定理可得

dT= 2πrdr( Vo + Va)ρ( Vo +2Va一 Vo) =4πrdρ ( Vo +Va) Va

令轴向诱导速度系数为a=Va/Vo，则有

dT = 2πrdr( Vo +Va) ρVa= 4 π r dr ρ Vo^2 (1+a) a

环向诱导速度导致螺旋桨角动量的变化，从而产生了螺旋桨的转矩。

基于等离子体附壁射流抑制边界层分离的两种机制， 采用等离子体射流与来流方向相同的正向射流方式和与来流方向相反的逆向射流方式， 研究了微秒脉冲等离子体射流对螺旋桨三维流动分离的控制效果， 对比分析了两种射流方式增效特点． 实验结果表明，在螺旋桨转速为300 r/min， 电压峰值为8.5kv， 脉冲频率为10-160Hz范围内， 正向射流有利于减小螺旋桨转矩， 逆向射流对转矩的效果则相反。

转矩则随着脉冲频 率 的 变化呈现不规则跳动， 这是因为影响转矩的因素较多， 包括桨叶上下表面与气流的摩擦阻力、 前后缘压差阻力及螺旋桨径向流动等因素， 其中压差阻力受外部空间随机气流的影响很大， 因此仅通过控制桨叶的流动分离很难呈现出规律性变化． 但根据实验结果发现转矩变化有两个特点： 其一， 尽管呈现不规则跳动， 除20Hz以外， 施加控制后转矩整体小于无控制时的值， 减小幅度在0.04%—1.25%； 其二， 通 过10、40、90、160Hz四 个脉冲频率的转矩可以发现， 转矩与拉力的控制效果呈负相关， 即在拉力增效明显时， 不利于转矩减小； 拉力 增 效 减 弱 时， 转 矩 明 显 减 小。

永磁无刷直流电机驱动高空螺旋桨负载时，由于大气密度随海拔高度变化，电机转速随螺旋桨负载变化不断波动，传统定参数 PID 控制难以随环境变化对电驱动系统 PID 控制参数进行实时调整，系统的动态特性和鲁棒性较差。杨剑威等在《高空螺旋桨无刷直流电机重置粒子群 PID 控制》提出一种基于 BFGS( Broyden-Fletcher-Goldfarb-Shanno) 动态重置粒子群算法( BFGS-RPSO) 的永磁无刷直流电机 PID 参数控制方法， 该方法利用 BFGS-RPSO 算法灵活快速的在线参数寻优特点，对永磁无刷直流电机控制系统 PID 参数进行在线实时优化调整，提高了螺旋桨负载电驱动系统的动态特性和鲁棒性。Matlab 仿真和实验表明，电机在起动过程中，转速上升时间较短，转速和转矩超调较小，且在负载波动过程中电机转矩脉动较小，BFGS-RPSO PID 参数控制比传统 PID 控制具有更好的动态特性和鲁棒性，适合应用于高空螺旋桨永磁无刷直流电机螺旋桨电驱动系统。