微软飞行模拟 现代螺旋桨模拟—— 想说用你不容易

这是应该是一篇没啥用的文字,只是记录下使用PROP Modern不断的调试并最终没有成功的一个记录,毕竟,我确实做过很多工作了。
微软飞行开发了现代螺旋桨模拟,使得开发者能够更加真实的模拟螺旋桨的各种效应。我不知道其他人是否成功了,在研究了大部分我购买的市售模飞后,我发现大部分飞机并没有实施这个模型,就连官方的塞斯纳172也只是使用了部分模拟参数——即螺旋桨并不会将受力反馈到发动机,他们之间是不会相互影响的。
我现在的问题是在调试中,螺旋桨的最高转数时的吸收功率远远超过了发动机的输出功率(大概有2.5倍),但在低转速时,输出又完全不足。而且,额外的超高吸收功率,在模拟中产生了更多的滑流,产生了额外的空气阻力。

正如图中所示,零升阻力是一个精心计算的参数,在这里它是0.03590,一个精确到如此地步的参数,被后面那个Other drag大大的超越了,平均数值在零升阻力的两倍更多。这倒不是关键问题,问题是怎么计算出来的SDK完全没有说明过。
好吧,还是说螺旋桨,使用现代螺旋桨模型,我的愿望是可以自然地模拟出螺旋桨的各种效应反扭作用、陀螺效应、滑流效应、气流斜吹效应,我以为他们是被自然而然的放进了模型的。但似乎实际的效果并非如此。当我第一次使用新模型实现了起飞时的偏航时(嗯,应该有右偏航,需要睬左舵)我非常高兴,随即我又测试了一次从跑道的相反方向进行滑行。这次飞机往相反的方向(向左!)偏航了!!!what?这个难道不是螺旋桨的效应,而只是环境风向的影响?环境风向的影响这么巨大?那我为什么要用你。但,滑流似乎是模拟了,但这个额外的滑流可能还造成了高速时的严重抖动,这个我可能还要进一步测试。
让我看看国外的开发者是怎么反映现代螺旋桨模拟这个问题的:
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sombol提出的问题是:” 我有一个配置正确的螺旋桨,功率吸收标量使螺旋桨在空闲时以1220RPMs旋转,轴扭矩力为141ft-lbs...(空闲),然后在ISA条件下全推力时,它以2000RPM旋转,就像手册里说一样,并提供正确的动力来起飞,保持速度,等等,所有匹配都是有效的...重要的是,这不是使用传统的查表。
然而,一旦我启用PROP MODERN,所有的设置都会变得奇怪起来。
问题1:prop_mod_use_absorbed_torque = 0。
这导致在怠速时又出现了错误的转速。它从1220RPM下降到几乎一半,就像功率吸收标量被完全忽略而支持其他东西一样。所以我把它设置为prop_mod_use_absorbed_torque = 0......这就把我带到了问题2。
(注:这个是变量命名问题,如果设置为0,实际的作用是开启发动机扭矩吸收,和名称的意思完全相反,所以转速在怠速时会下降,因为它确实反馈了,但发动机带不动,很可能是发动机的摩擦参数设置错误)
问题2:prop_mod_use_absorbed_torque = 1
这样就保持了正确的怠速扭矩141英尺-磅,正确的N1和正确的1220转/分的螺旋桨,但是似乎同时功率吸收公式出了问题,因为我最终发现螺旋桨在怠速时产生了非常大的推力(450磅新与180-200磅旧),导致飞机相当快地过度滑行!然后在全功率下降,推力下降太多。(失去了大约300磅的力量与非现代的相比)使飞机无法使用POH跑道长度起飞,所以很明显,推力在这种情况下出了问题。
(注:因为设置为1就是关掉了反馈,发动机限制完全无关联,螺旋桨只是按设置值进行计算,更加疯狂了)
我试着改变所有的PROP_MOD值来纠正这个问题,但没有用,唯一有点帮助的是把prop_mod_aspect_ratio从6改为4。 但是,我无法在全功率下产生更多的推力(根据POH,969英尺-磅),因此,我似乎无法用旧的曲线来平衡曲线。
(是的,要得到飞行参数正确的值,需要在部件级别上偏离手册值)
我目前唯一的解决办法是把power_propeller_absorbed_cf重设为1.0(从我需要的0.42),这样就能在现代飞行模式下返回螺旋桨的全部功率,但我失去了所需的1220空载转速与所需的空载扭矩和空载N1。
问题3:是的,如果你启用CFD+Re-inject转子......那么螺旋桨失去更多的推力......多达200到250磅。为什么会这样? Re-inject转子是如何影响涡轮螺旋桨的性能的?
(确实有很多不能解释的地方,或者说,开发者不能计算的地方)
结论:我想使用现代的螺旋桨,但坦率地说,在不眠不休地调整了2个星期之后,我准备放弃它,把它全部遗留下来。我能够相当快地调整活塞式发动机+螺旋桨的现代性,但是对于涡轮螺旋桨,吸收的扭矩会导致我无法理解或控制的错误行为。
(我想我加起来可能不止2星期的调试,因为我真的挺想搞清楚问题。)
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另一位是是来自SWS的AlexVletsas,这个公司应该是开发大棕熊飞机的那个。
我想为我们自己的涡轮螺旋桨飞机利用现代的螺旋桨系统,但我遇到了同样的墙和一些限制。我没有像@Simbol那样花太多时间,因为我有一个截止日期,但我发现自己受到很大的限制。
澄清一下,我是遗留表格的忠实拥护者,因为它们允许我完全按照我的需要来调整螺旋桨,而且用于它们的数据和公式符合学术和工业标准,我知道它的第一手资料。
文档:一个显示哪些标量和参数在现代螺旋桨系统中起作用的表格会有很大的帮助。比如说,prop_power_absorbed到底能不能用?
未记录的参数:prop_mod_aoa_lift_delta_align_beta_deg
更好的解释:例如,Advance_ratio_on_effective_beta,没有意义--即使没有使用。通过阅读,我认为随着提前量比的增加(在J/β表上向右移动),螺旋桨β也会增加。那么,一个0.2的值意味着什么?进动比每改变0.2,螺旋桨β就会改变1度?诸如此类的事情如果得到解释或制定,会有很大的帮助。
离散控制:现代飞行模型应该能够模拟螺旋桨在所有提前率和β角下的运行,因为它使用了非常基本的翅片特性。这个模型(以及以前的现代螺旋桨模型)的问题是,它是通用的,你不能预测特定范围内的行为。也就是说,螺旋桨在飞行时可能工作良好,但在空转时,它的转速可能过高或过低。如果我调整功率_吸收以使我的空转正确,我需要重新制定我的飞行转速,然后推力等。
我还遇到了另一种情况:我的螺旋桨在怠速和起飞时工作得很好,但在爬升时,它的转速会超过实际的转速。由于我无法调整吸收的功率,我找到的解决方案是将beta_max设置为90度,这样螺旋桨就有更多的发挥空间。这样一来,如果它要超转速,它就会从40度变成45、50、60或任何它想保持的转速。问题是,根据飞机手册,真正的螺旋桨不会上升到40度以上。这表明,在现代螺旋桨模拟中,吸收的螺旋桨功率要么是错误的,要么是不可调的。如果我们的选择是将螺旋桨移动到不现实的螺距来使其工作,那就这样吧,但我们需要知道为什么。
(都需要偏离手册值!)
我的下一个观点来了。在之前的情况下,我还注意到我的顺桨转速是应该的一半,这使问题更加明显。那么,我有一个可以从12度飞到80度的螺旋桨,但在83度时就顺桨,而且不产生推力?从物理学的角度看,这是不可能的。
螺旋桨平桨:每一个螺旋桨都有一个β角,在这个角度下会产生零推力,在滑行时用来保持飞机的位置。使用传统的表格可以指定这个角度,但是使用现代的调频器,它将被猜到(是的,完全靠猜)。同样,如果螺旋桨性能好的话,我对使用不切实际的数字没有意见,但它把螺旋桨的开发变成了猜测,而没有完美的物理模型可以准确地预测它。
接下来是我的观点。数学公式。如果现代螺旋桨模型的公式能列在各自的参数旁边,并且放在一起是完整的,这将对我有很大的帮助--例如,其他东西如ITT的公式是不完整的,如果放在EXCEL中,也不会有适当的输出。
现代道具模型作为一个概念是有意义的,但它的实施有错误,甚至在中等情况下也会显示出来。缺乏对边缘情况的调整选项,如顺桨、平桨或反转,使问题变得更糟,因为我们不得不依靠试验和错误,而不是可预测的公式和真实数据。如果,至少,我们有了现代道具模型的公式,我们就可以在更短的时间内把它塑造成我们需要的样子。
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虽然国外的开发者使用的是涡轮螺旋桨发动机,但他们面临的问题和我遇到的几乎一模一样,而且,在开发论坛中,显然没有正面答案(答案是放弃使用)。
也许我可以通过一些其他的方式对参数实施补偿,毕竟根据现在的调试,在低于2000米一下时,我的参数是比较正确的。但这个和正真的根据手册相比,确实是要妥协一些地方了。
现代螺旋桨模拟还是表格查询?答案对大部分开发者其实挺清晰的。