Validação

Quanto você pode confiar nos números de desempenho do Propforge? Rodamos o modelo em hélices medidas no túnel de vento da Universidade de Illinois e publicamos o resultado — inclusive onde ele falha.

Erro do coeficiente de empuxo
9.6 %
média · percentil 90 19.5 %
Erro do coeficiente de potência
9.2 %
média · percentil 90 20.4 %
Erro de eficiência
3.6 pts
média · percentil 90 8.9 pts
Hélices
13
1143 pontos medidos

Erro absoluto médio na faixa normal (empuxo medido de pelo menos 30% do empuxo estático). Meta: dentro de 15.0 %.

Método

  • Teoria de elemento de pá e quantidade de movimento (formulação QPROP de Drela) com perdas de Prandtl na ponta e no cubo, resolvida em 40 estações.
  • Sustentação e arrasto de uma tabela de polares tipo XFOIL (NeuralFoil) por arqueamento, espessura, Reynolds e ângulo de ataque; modelo de placa plana após o estol; compressibilidade de Prandtl–Glauert.
  • Geometria da pá (corda e ângulo) exatamente como medida pela UIUC. Os perfis não são publicados, então cada hélice recebe uma de duas classes de perfil (RC genérico ou slow flyer fino), escolhida pelo tipo de produto — nada é ajustado por hélice.
  • O único ajuste global, o parâmetro de transição n_crit = 7, foi escolhido com metade das hélices; a outra metade serviu de verificação.
  • Esta página é gerada pela suíte de testes. Se uma mudança piorar o modelo além dos limites, o build falha.

Medido vs calculado

Coeficiente de empuxo a 5001 RPMMedido (UIUC)Propforge
0.0000.0200.0400.0600.500.600.700.80JCT
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JMedido (UIUC)Propforge
0.490.0640.065
0.510.0580.060
0.550.0500.054
0.570.0450.050
0.600.0390.044
0.630.0340.038
0.660.0290.032
0.690.0240.026
0.730.0180.018
0.750.0130.012
0.790.0070.004
0.810.003-0.002
0.84-0.003-0.010
Coeficiente de potência a 5001 RPMMedido (UIUC)Propforge
0.0000.0100.0200.0300.0400.500.600.700.80JCP
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JMedido (UIUC)Propforge
0.490.0460.047
0.510.0440.045
0.550.0400.042
0.570.0370.040
0.600.0340.037
0.630.0310.034
0.660.0290.030
0.690.0260.027
0.730.0220.022
0.750.0190.018
0.790.0150.013
0.810.0120.008
0.840.0090.003
Coeficiente de empuxo estáticoMedido (UIUC)Propforge
0.0000.0250.0500.0750.10020003000400050006000RPMCT
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RPMMedido (UIUC)Propforge
19750.0980.094
22920.1000.098
26320.1020.101
29080.1020.103
32110.1030.105
35040.1040.105
38150.1040.106
41440.1050.107
44090.1050.108
47110.1060.108
50110.1070.108
53250.1080.109
56240.1120.109
59380.1130.109
62310.1130.110
65420.1140.110
Coeficiente de potência estáticoMedido (UIUC)Propforge
0.0000.0200.04020003000400050006000RPMCP
Mostrar tabela de dados
RPMMedido (UIUC)Propforge
19750.0550.051
22920.0540.049
26320.0540.049
29080.0540.047
32110.0540.046
35040.0540.046
38150.0540.045
41440.0540.045
44090.0530.044
47110.0530.044
50110.0530.044
53250.0530.044
56240.0510.044
59380.0510.043
62310.0510.043
65420.0510.043

Todas as hélices

HélicePerfil assumidoErro CT (viés)Erro CP (viés)Pontos
APC Thin Electric 10×7RC genérico3.9 % (+1 %)4.1 % (−1 %)109
APC Thin Electric 11×5.5RC genérico10.3 % (+9 %)8.3 % (+3 %)69
APC Thin Electric 14×12RC genérico7.9 % (−4 %)10.5 % (−9 %)81
APC Slow Flyer 10×4.7Slow flyer16.1 % (−16 %)9.9 % (−10 %)87
APC Slow Flyer 11×7Slow flyer3.9 % (−3 %)6.7 % (−4 %)84
APC Slow Flyer 9×6Slow flyer16.5 % (−17 %)15.5 % (−15 %)109
APC Sport 11×6RC genérico4.3 % (−2 %)10.3 % (−10 %)90
Graupner CAM Prop 10×6RC genérico11.2 % (+11 %)7.6 % (+3 %)95
Graupner Super Nylon 11×8RC genérico16.7 % (+17 %)16.7 % (+14 %)91
GWS Slow Flyer 10×4.7Slow flyer5.1 % (+1 %)6.5 % (+2 %)46
Kyosho 10×6RC genérico5.6 % (+5 %)6.0 % (−3 %)107
Master Airscrew 11×7RC genérico3.7 % (+0 %)6.1 % (−6 %)82
Master Airscrew Scimitar 10×5RC genérico16.6 % (+17 %)9.6 % (−10 %)93

Erro absoluto médio na faixa normal; viés entre parênteses (positivo = Propforge superestima).

Limites conhecidos

  • A potência estática é subestimada (viés −16 %, percentil 90 28.5 %); o escoamento na raiz de uma hélice parada é muito tridimensional. As faixas de potência estática são ampliadas por isso.
  • Perto de empuxo zero (razão de avanço alta) erros relativos não fazem sentido; o erro absoluto de CT chega a 0.025 e CP desvia 32.1 % em média. O app usa faixas absolutas nessa região.
  • Abaixo de Reynolds 40.000 os erros crescem (CT 6.4 %, CP 11.7 %); hélices pequenas e lentas são o caso mais difícil.
  • Os perfis desconhecidos das hélices comerciais limitam esta comparação: nos seus projetos o perfil é conhecido exatamente, mas superfícies impressas são mais rugosas que as moldadas.
  • Não modelado: contração da esteira, aerodinâmica de rake/skew, atraso de estol 3D, deflexão da pá, dutos, cavitação e tudo o que uma CFD capturaria.

Rotores e bombas

O modelo de curvas de bomba ainda não foi comparado com curvas medidas, por isso as faixas são propositalmente largas (±25% altura, ±30% potência). Use os valores de rotores como primeira orientação e meça sua bomba.

Dados

Dados de túnel de vento de 13 hélices (APC, Graupner, Kyosho, Master Airscrew, GWS) do volume 1 do UIUC Propeller Data Site, usados com atribuição.

Brandt, J.B., Deters, R.W., Ananda, G.K., Dantsker, O.D., Selig, M.S., UIUC Propeller Database, Vols 1–4, University of Illinois at Urbana-Champaign. m-selig.ae.illinois.edu/props/propDB.html. Airfoil polars: NeuralFoil (P. Sharpe, MIT licence), an XFOIL surrogate.