Диаметр пропеллера у Вас несоразмерно большой. Для 20 л.с.
Здесь, речь о количестве лопастей больше 2-х. Есть параметр - "покрытие ометаемой площади", "относительная ширина лопасти... Либо многолопастной, но меньшего диаметра. Либо большой диаметр, но меньшим количеством лопастей.
При этом, учитывается мощность, потребная для раскрутки пропеллера, с его спроектированной геометрией. Или, в обратную сторону, по располагаемой мощности оптимизируем конструкцию пропеллера, чтобы реализовать мощность мотора с максимальным КПД.
Шаг несколько завышен для 50 км/ ч максимальной.( примерно в 1,2 раза больше). Мощность в 20 л.с. , с лихвой, реализуется нормальным 2-х лопастным пропеллером.
Основная причина несоответствия статистических характеристик вашего пропеллера - расчётным, не оптимальное передаточное отношение редуктора. Для пропеллера Ф1500, максимальные обороты 1400 об/ мин. - это мало. Должно быть около 2600. Вы верно отметили, что скорость конца лопасти следует выбирать не менее 150-180м/сек. Этого и добиваются редуктором.
По этой же причине калькулятор завышает шаг...
"Поиграйте" параметрами пропеллера в калькуляторе. Это даст некоторое представление о зависимостях...
4-ре лопасти ( тем более соосные пропеллеры ) совершенно ни к чему. Кончики лопасти, правильно посчитанного пропеллера, должны иметь угол установки около 4 град. ( Для проверки: на 0,75 R установочный угол около 12-15 град. )
Поправка:
4 градуса - это на расчётном режиме - угол атаки ( на скорости 50 км/ч.). Установочный будет в районе 7 градусов.
12-15 градусов правильно - это установочный угол.
Угол корневого сечения в районе 23-26 градусов.