DTNSRDC将螺旋桨设计分为六步，包括方案设计、升力线设计、桨叶叶型设计、升力面设计、技术设计校核以及试验评估。其中，方案设计主要是确定直径和转速的限定值；升力线设计主要是应用最优环量分布理论确定水动力螺距角（进流角）的径向分布；桨叶叶型设计则是以最小化激振力和空化为目标并且在满足强度的条件下确定叶片弦长、厚度分布以及侧斜角分布；升力面设计则是确定几何螺距角分布、拱度分布和纵倾分布；技术设计校核阶段主要是定量评估快速性指标能否满足以及确定系泊状态下的空化情况；最后的试验评估阶段则是对整个推进系统的性能进行校核，包括螺旋桨敞水性能、自航性能、空化初生性能、非定常力和脉动压力性能以及空化腐蚀性能等。这六步构成了螺旋桨设计与工程应用的一个完整体系，是一个国家舰艇推进系统设计水平的浓缩，但在缺少较多细节信息并且对其设计专用软件掌握不清的情况下，较难直接吸收借鉴相关经验。
方案设计时，主要是以敞水效率为目标函数，选取直径、转速、叶片数以及盘面比的相应组合值，叶片数考察范围为5叶、6叶和7叶，最大桨叶直径由桨叶叶梢距船底的最小径向距离（按经验取为0.12D）来确定。因直径和叶片数对非定常力和空化性能非常敏感，需迭代考虑其最后取值。因桨叶在周向具有对称性，使得推力和力矩脉动通常仅有叶频及其谐频分量经轴向传递，并且一般以叶频线谱为主，或者表现出与叶片数对应的谐次信息，如5倍叶频或者7倍叶频。经过非定常力的经验公式估算，当7叶桨直径为6.4 m时，该螺旋桨的轴向非定常力取值最小，同时选取盘面比为0.77。
升力线设计环节中的关键是确定桨叶径向载荷分布，而确定叶梢泄载程度又是其中较为重要的一环。叶梢卸载能够直接减小桨叶诱导的船体脉动压力，延迟桨叶梢涡空化初生并且减小叶片应力，但同时也会降低螺旋桨效率，须折中考虑。此外，经验表明，叶根泄载通常不需要严格控制，因为毂涡空化在水面船的工程应用中通常无须过多关注。
在叶型设计环节中，叶截面最大厚度沿径向分布应光滑过渡，且通常需校核0.3R～0.5R区间的应力分布。同时，该设计环节中最为核心的是确定侧斜角分布，当叶片数确定后，需优化侧斜角沿径向的分布，以使得非定常推力和力矩以及侧向力和弯曲力矩最小化，而这通常需要依据设计经验以及试凑来完成。经验表明，适度侧斜不仅能够显著减小非定常轴承力和船体脉动压力幅值，而且有利于增加伴流场中螺旋桨的抗空化裕度。螺旋桨诱导上方平板脉动压力的试验测量表明，叶频线谱处脉动压力幅值随侧斜程度增加而单调减小。因此，理论上讲，从减小螺旋桨诱导船体脉动压力的角度来看，当叶梢侧斜度接近或达到100%时最佳，即叶梢理想侧斜角等于两相邻叶片之间的夹角（2π/Z）。此外，对于轴向非定常力来说，侧斜角沿径向的分布规律最为重要，初始设计时通常取为线性分布规律，然后迭代调整。该7叶桨最终取为单向后侧斜，叶根侧斜角0°、叶梢侧斜角45°，侧斜度为87.5%。
在升力面设计环节中，最终确定了桨叶的螺距、弦长、最大厚度、最大拱度、侧斜以及纵倾六个参数沿径向分布的取值。除此之外，还应特别关注桨叶随边的加厚与切割问题，即通常所述的抗鸣边设计。该7叶桨随边切割方法为叶背侧距随边5%处切割成25°倾斜角，如图5.1所示。
图5.1 军辅船7叶桨随边抗鸣边切割方法（吸力面切割25°角）
在空化性能校核时，DTNSRDC以额定功率系泊状态对应的极端工况来进行。因转速为零，叶截面负攻角达到最大值，桨叶推力载荷最重，空化也最为严重，由此来确认叶背泡空化初生航速是否满足要求。最终空化试验测量结果表明，该7叶桨叶背片空化初生航速为20.9 kn，且起始于0.9R处；当航速增加至21.9 kn时，叶背片空化范围扩展至0.8R处；梢涡空化初生航速为10.4 kn，因动力仪安装于桨叶下游，无法观测毂涡空化；空化腐蚀测试时持续运转时间为40 h。经验表明，当螺旋桨产生空化后，空化状态下诱导的船体脉动压力幅值反比于测点距离，且正比于空化体积加速度（空化体积对时间的二阶导数），因此，可以通过固定测点的脉动压力测量以及给定区域的激励力测量直接呈现空化状态下螺旋桨轴向非定常力以及所诱导的船体脉动压力的特征，从而完整展示该7叶桨在全航速范围内的激振力特性。(www.xing528.com)
在激振力试验测量中，7叶桨桨模直径为249.2 mm，桨叶上方平行于桨轴布置一块平板，平板与叶梢之间的垂向距离为0.25D～0.4D，可调，船尾非均匀伴流以伴流丝控制轴向速度分量来模拟，整体布置如图5.2所示。测量工况包含无空化工况以及梢涡空化和片空化共存的工况。典型脉动压力测量结果如图5.3所示，可知，产生空化后，前三阶叶频处的脉动压力幅值均显著增加，且叶频处谱处增加尤其迅速；空化数一定时，桨盘面上方的脉动压力最大。
图5.2 军辅船7叶桨模激振力试验测量布置
图5.3 军辅船7叶桨模叶频线谱处脉动压力幅值系数测量结果
从上述设计步骤描述可以看出，大侧斜要素在抑制螺旋桨激振力的过程中起到了十分关键的作用，但鉴于侧斜度取值以及侧斜角沿径向分布规律本身具有较大的随机性，通常是通过经验取值和试凑设计最终得出来的效果，难以在新桨设计过程中直接应用，那么，有没有可能通过搜集现有优秀母型桨的侧斜分布规律及其相应试验测量结果，归纳拟合得出相应的统计分布规律，以弥补叶型设计理论的不足？
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