验证
Propforge 的性能数据可信度有多高?我们用本模型计算伊利诺伊大学风洞实测过的螺旋桨,并公开结果——包括模型失效的地方。
推力系数误差
9.6 %
平均值 · 第 90 百分位 19.5 %
功率系数误差
9.2 %
平均值 · 第 90 百分位 20.4 %
效率误差
3.6 个百分点
平均值 · 第 90 百分位 8.9 个百分点
螺旋桨数量
13
1143 个实测点
正常工作范围内的平均绝对误差(实测推力不低于静推力的 30%)。目标:15.0 % 以内。
方法
- 叶素动量理论(Drela 的 QPROP 形式),含桨尖与桨毂 Prandtl 损失,在 40 个桨叶站位求解。
- 升力与阻力取自 XFOIL 级极曲线表(NeuralFoil),覆盖弯度、厚度、雷诺数与攻角;失速后采用平板模型;Prandtl–Glauert 可压缩修正。
- 桨叶几何(弦长与桨叶角)完全采用 UIUC 实测值。翼型截面未公开,因此每个螺旋桨按产品类型取两种截面类别之一(通用航模或薄型慢飞)——不针对单个螺旋桨调参。
- 唯一的全局设置——转捩参数 n_crit = 7——在一半螺旋桨上选定,另一半用于检验。
- 本页由测试套件生成。若修改使模型误差超过阈值,构建会失败。
实测与预测对比
显示数据表
| J | 实测(UIUC) | Propforge |
|---|---|---|
| 0.49 | 0.064 | 0.065 |
| 0.51 | 0.058 | 0.060 |
| 0.55 | 0.050 | 0.054 |
| 0.57 | 0.045 | 0.050 |
| 0.60 | 0.039 | 0.044 |
| 0.63 | 0.034 | 0.038 |
| 0.66 | 0.029 | 0.032 |
| 0.69 | 0.024 | 0.026 |
| 0.73 | 0.018 | 0.018 |
| 0.75 | 0.013 | 0.012 |
| 0.79 | 0.007 | 0.004 |
| 0.81 | 0.003 | -0.002 |
| 0.84 | -0.003 | -0.010 |
显示数据表
| J | 实测(UIUC) | Propforge |
|---|---|---|
| 0.49 | 0.046 | 0.047 |
| 0.51 | 0.044 | 0.045 |
| 0.55 | 0.040 | 0.042 |
| 0.57 | 0.037 | 0.040 |
| 0.60 | 0.034 | 0.037 |
| 0.63 | 0.031 | 0.034 |
| 0.66 | 0.029 | 0.030 |
| 0.69 | 0.026 | 0.027 |
| 0.73 | 0.022 | 0.022 |
| 0.75 | 0.019 | 0.018 |
| 0.79 | 0.015 | 0.013 |
| 0.81 | 0.012 | 0.008 |
| 0.84 | 0.009 | 0.003 |
显示数据表
| RPM | 实测(UIUC) | Propforge |
|---|---|---|
| 1975 | 0.098 | 0.094 |
| 2292 | 0.100 | 0.098 |
| 2632 | 0.102 | 0.101 |
| 2908 | 0.102 | 0.103 |
| 3211 | 0.103 | 0.105 |
| 3504 | 0.104 | 0.105 |
| 3815 | 0.104 | 0.106 |
| 4144 | 0.105 | 0.107 |
| 4409 | 0.105 | 0.108 |
| 4711 | 0.106 | 0.108 |
| 5011 | 0.107 | 0.108 |
| 5325 | 0.108 | 0.109 |
| 5624 | 0.112 | 0.109 |
| 5938 | 0.113 | 0.109 |
| 6231 | 0.113 | 0.110 |
| 6542 | 0.114 | 0.110 |
显示数据表
| RPM | 实测(UIUC) | Propforge |
|---|---|---|
| 1975 | 0.055 | 0.051 |
| 2292 | 0.054 | 0.049 |
| 2632 | 0.054 | 0.049 |
| 2908 | 0.054 | 0.047 |
| 3211 | 0.054 | 0.046 |
| 3504 | 0.054 | 0.046 |
| 3815 | 0.054 | 0.045 |
| 4144 | 0.054 | 0.045 |
| 4409 | 0.053 | 0.044 |
| 4711 | 0.053 | 0.044 |
| 5011 | 0.053 | 0.044 |
| 5325 | 0.053 | 0.044 |
| 5624 | 0.051 | 0.044 |
| 5938 | 0.051 | 0.043 |
| 6231 | 0.051 | 0.043 |
| 6542 | 0.051 | 0.043 |
全部螺旋桨
| 螺旋桨 | 假定截面 | CT 误差(偏差) | CP 误差(偏差) | 点数 |
|---|---|---|---|---|
| APC Thin Electric 10×7 | 通用航模 | 3.9 % (+1 %) | 4.1 % (−1 %) | 109 |
| APC Thin Electric 11×5.5 | 通用航模 | 10.3 % (+9 %) | 8.3 % (+3 %) | 69 |
| APC Thin Electric 14×12 | 通用航模 | 7.9 % (−4 %) | 10.5 % (−9 %) | 81 |
| APC Slow Flyer 10×4.7 | 慢飞 | 16.1 % (−16 %) | 9.9 % (−10 %) | 87 |
| APC Slow Flyer 11×7 | 慢飞 | 3.9 % (−3 %) | 6.7 % (−4 %) | 84 |
| APC Slow Flyer 9×6 | 慢飞 | 16.5 % (−17 %) | 15.5 % (−15 %) | 109 |
| APC Sport 11×6 | 通用航模 | 4.3 % (−2 %) | 10.3 % (−10 %) | 90 |
| Graupner CAM Prop 10×6 | 通用航模 | 11.2 % (+11 %) | 7.6 % (+3 %) | 95 |
| Graupner Super Nylon 11×8 | 通用航模 | 16.7 % (+17 %) | 16.7 % (+14 %) | 91 |
| GWS Slow Flyer 10×4.7 | 慢飞 | 5.1 % (+1 %) | 6.5 % (+2 %) | 46 |
| Kyosho 10×6 | 通用航模 | 5.6 % (+5 %) | 6.0 % (−3 %) | 107 |
| Master Airscrew 11×7 | 通用航模 | 3.7 % (+0 %) | 6.1 % (−6 %) | 82 |
| Master Airscrew Scimitar 10×5 | 通用航模 | 16.6 % (+17 %) | 9.6 % (−10 %) | 93 |
正常工作范围内的平均绝对误差;括号内为偏差(正值表示 Propforge 预测偏高)。
已知局限
- 静态功率被低估(偏差 −16 %,第 90 百分位 28.5 %);静止螺旋桨根部流动高度三维。静态功率区间已相应加宽。
- 接近零推力(高进距比)时相对误差没有意义;此处 CT 绝对误差最高 0.025,CP 平均偏差 32.1 %。应用在该区域改用绝对区间。
- 雷诺数低于 40,000 时误差增大(CT 6.4 %,CP 11.7 %);小而慢的螺旋桨最难预测。
- 商用螺旋桨截面未知限制了本对比:对于你自己的设计,截面是精确已知的,但打印表面比注塑件更粗糙。
- 未建模:尾流收缩、纵倾/侧斜的气动影响、三维失速延迟、桨叶变形、涵道、空化,以及 CFD 才能捕捉的一切。
叶轮与泵
泵性能曲线模型尚未与实测曲线对比,因此区间有意放宽(扬程 ±25%,功率 ±30%)。请把叶轮数据当作初步参考,并实测你的泵。
数据
13 个螺旋桨(APC、Graupner、Kyosho、Master Airscrew、GWS)的风洞数据,来自 UIUC Propeller Data Site 第 1 卷,已注明出处使用。
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.