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无人机的悬停时间是一个评价动力系统的关键指标，直接影响其任务效率和续航能力。为了准确计算悬停时间，需要建立一个完整的动力系统模型，并确保各个子模型之间的参数传递合理且精确。本文将从悬停时间的需求出发，逐步反推所需的参数，并详细介绍每个步骤中的关键公式和逻辑。
01、模型之间的参数分析
● 为了计算悬停时间，首先需要知道总能耗，总能耗主要由电池的电池容量和电池放电流决定 。电池放电流是所有负载电流的总和，包括由当前悬停时的电调用电和当前悬停时其他负载的用电(如飞控系统、传感器等的电流)。
● 当前悬停时电调用电由当前悬停时电机用电和油门决定。
● 当前悬停时电机用电由当前悬停时的螺旋桨需要的扭矩 M决定。
●当前悬停时的螺旋桨需要的扭矩 M和当前悬停时的螺旋桨需要的转速 N是由无人机整机重量G=拉力T，空气密度，螺旋桨直径，螺距，拉力系数，扭矩系数等等来决定的。
02、整体建模
通过详细的分析各个参数得出下记模型
03、实例
设计目标与参数获取
为了确保无人机可以在不同的环境条件下正常运行，设定其工作高度为10m左右，这适用于大多数城市和户外环境。同时，考虑到温度对电池和其他电子组件的影响，将工作温度范围设定为25℃，这是大多数情况下都能满足的条件。
为了达到理想的升力和负载能力，将整机重量设计为大约1.5KG（对应于地球重力下的约14.7N）。这个重量既不会让无人机过于笨重，也足以携带必要的设备完成任务，如高清摄像头或小型传感器。
动力系统的效率直接决定了续航时间和整体性能。因此，我选择了四个高效的无刷电机，每个电机配备一个适当尺寸的螺旋桨。具体来说：
● 螺旋桨直径为10英寸，高度为4.5英寸，螺距比为2，这样的配置可以提供足够的推力，同时保持较高的能量转换效率。
● 电机选用KV值为890的型号，意味着每伏特电压下可产生890转/分钟的速度。最大电流可达19A，空载电流仅为0.5A，而空载电压为10V。电机内阻为0.101Ω，这些特性保证了电机在不同负载下的高效运行。
对于电力供应，选用了高容量但轻便的锂电池，容量为5000毫安时，放电倍率为45C。这种电池不仅能量密度高，而且充电速度快，支持无人机较长时间的飞行。电池的内阻为0.01Ω，有助于减少内部损耗，提高效率。
性能预测
根据悬停时间的模型，可以对上述的四旋翼无人机悬停时间进行一个预测。
● 悬停时间约为15.8分钟，在此期间它可以稳定地停留在空中执行任务。
● 系统的整体效率预计达到54.6%，这意味着大部分能量都有效利用于飞行和任务执行。
● 在正常工作状态下，电调电流约为3.6A，电调电压约为11.8V，电池电流约为15.2A，电机转速约为5223转/分钟。
