]> git.mxchange.org Git - flightgear.git/blob - src/FDM/IO360.cxx
3ee2e1ed2ac084831d7d2b239533b747d763a478
[flightgear.git] / src / FDM / IO360.cxx
1 // Module:        10520c.c
2 //  Author:       Phil Schubert
3 //  Date started: 12/03/99
4 //  Purpose:      Models a Continental IO-520-M Engine
5 //  Called by:    FGSimExec
6 // 
7 //  Copyright (C) 1999  Philip L. Schubert (philings@ozemail.com.au)
8 //
9 // This program is free software; you can redistribute it and/or
10 // modify it under the terms of the GNU General Public License as
11 // published by the Free Software Foundation; either version 2 of the
12 // License, or (at your option) any later version.
13 //
14 // This program is distributed in the hope that it will be useful, but
15 // WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
16 // MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
17 // General Public License for more details.
18 //
19 // You should have received a copy of the GNU General Public License
20 // along with this program; if not, write to the Free Software
21 // Foundation, Inc., 59 Temple Place - Suite 330, Boston, MA
22 // 02111-1307, USA.
23 //
24 // Further information about the GNU General Public License can also
25 // be found on the world wide web at http://www.gnu.org.
26 //
27 // FUNCTIONAL DESCRIPTION
28 // ------------------------------------------------------------------------
29 // Models a Continental IO-520-M engine. This engine is used in Cessna
30 // 210, 310, Beechcraft Bonaza and Baron C55. The equations used below
31 // were determined by a first and second order curve fits using Excel. 
32 // The data is from the Cessna Aircraft Corporations Engine and Flight
33 // Computer for C310. Part Number D3500-13
34 // 
35 // ARGUMENTS
36 // ------------------------------------------------------------------------
37 // 
38 // 
39 // HISTORY
40 // ------------------------------------------------------------------------
41 // 12/03/99     PLS     Created
42 // 07/03/99     PLS     Added Calculation of Density, and Prop_Torque
43 // 07/03/99     PLS     Restructered Variables to allow easier implementation
44 //                      of Classes
45 // 15/03/99     PLS     Added Oil Pressure, Oil Temperature and CH Temp
46 // ------------------------------------------------------------------------
47 // INCLUDES
48 // ------------------------------------------------------------------------
49 //
50 //
51 /////////////////////////////////////////////////////////////////////
52 //
53 // Modified by Dave Luff (david.luff@nottingham.ac.uk) September 2000
54 //
55 // Altered manifold pressure range to add a minimum value at idle to simulate the throttle stop / idle bypass valve,
56 // and to reduce the maximum value whilst the engine is running to slightly below ambient to account for CdA losses across the throttle
57 //
58 // Altered it a bit to model an IO360 from C172 - 360 cubic inches, 180 HP max, fixed pitch prop
59 // Added a simple fixed pitch prop model by Nev Harbor - this is not intended as a final model but simply a hack to get it running for now
60 // I used Phil's ManXRPM correlation for power rather than do a new one for the C172 for now, but altered it a bit to reduce power at the low end
61 //
62 // Added EGT model based on combustion efficiency and an energy balance with the exhaust gases
63 //
64 // Added a mixture - power correlation based on a curve in the IO360 operating manual
65 //
66 // I've tried to match the prop and engine model to give roughly 600 RPM idle and 180 HP at 2700 RPM
67 // but it is by no means currently at a completed stage - DCL 15/9/00
68 //
69 //////////////////////////////////////////////////////////////////////
70
71 #include <iostream.h>
72 #include <fstream.h>
73 #include <math.h>
74
75 #include "IO360.hxx"
76
77
78 // ------------------------------------------------------------------------
79 // CODE
80 // ------------------------------------------------------------------------
81
82
83 // Calculate Engine RPM based on Propellor Lever Position
84 float FGEngine::Calc_Engine_RPM (float LeverPosition)
85 {
86     // Calculate RPM as set by Prop Lever Position. Assumes engine
87     // will run at 1000 RPM at full course
88     
89     float RPM;
90     RPM = LeverPosition * Max_RPM / 100.0;
91     // * ((FGEng_Max_RPM + FGEng_Min_RPM) / 100);
92     
93     if ( RPM >= Max_RPM ) {
94         RPM = Max_RPM;
95     }
96
97     return RPM;
98 }
99
100 float FGEngine::Lookup_Combustion_Efficiency(float thi_actual)
101 {
102     float thi[11];  //array of equivalence ratio values
103     float neta_comb[11];  //corresponding array of combustion efficiency values
104     float neta_comb_actual;
105     float factor;
106
107     //thi = (0.0,0.9,1.0,1.05,1.1,1.15,1.2,1.3,1.4,1.5,1.6);
108     thi[0] = 0.0;
109     thi[1] = 0.9;
110     thi[2] = 1.0;
111     thi[3] = 1.05;      //There must be an easier way of doing this !!!!!!!!
112     thi[4] = 1.1;
113     thi[5] = 1.15;
114     thi[6] = 1.2;
115     thi[7] = 1.3;
116     thi[8] = 1.4;
117     thi[9] = 1.5;
118     thi[10] = 1.6;
119     //neta_comb = (0.98,0.98,0.97,0.95,0.9,0.85,0.79,0.7,0.63,0.57,0.525);
120     neta_comb[0] = 0.98;
121     neta_comb[1] = 0.98;
122     neta_comb[2] = 0.97;
123     neta_comb[3] = 0.95;
124     neta_comb[4] = 0.9;
125     neta_comb[5] = 0.85;
126     neta_comb[6] = 0.79;
127     neta_comb[7] = 0.7;
128     neta_comb[8] = 0.63;
129     neta_comb[9] = 0.57;
130     neta_comb[10] = 0.525;
131     //combustion efficiency values from Heywood [1]
132
133     int i;
134     int j;
135     j = 11;  //This must be equal to the number of elements in the lookup table arrays
136
137     for(i=0;i<j;i++)
138     {
139         if(i == (j-1))
140         {
141             //this is just to avoid crashing the routine is we are bigger than the last element - for now just return the last element
142             //but at some point we will have to extrapolate further
143             neta_comb_actual = neta_comb[i];
144             return neta_comb_actual;
145         }
146         if(thi_actual == thi[i])
147         {
148             neta_comb_actual = neta_comb[i];
149             return neta_comb_actual;
150         }
151         if((thi_actual > thi[i]) && (thi_actual < thi[i + 1]))
152         {
153             //do linear interpolation between the two points
154             factor = (thi_actual - thi[i]) / (thi[i+1] - thi[i]);
155             neta_comb_actual = (factor * (neta_comb[i+1] - neta_comb[i])) + neta_comb[i];
156             return neta_comb_actual;
157         }
158     }
159
160     //if we get here something has gone badly wrong
161     cout << "ERROR: error in FGEngine::Lookup_Combustion_Efficiency\n";
162     //exit(-1);
163     return neta_comb_actual;  //keeps the compiler happy
164 }
165 /*
166 float FGEngine::Calculate_Delta_T_Exhaust(void)
167 {
168         float dT_exhaust;
169         heat_capacity_exhaust = (Cp_air * m_dot_air) + (Cp_fuel * m_dot_fuel);
170         dT_exhaust = enthalpy_exhaust / heat_capacity_exhaust;
171
172         return(dT_exhaust);
173 }
174 */
175
176 // Calculate Manifold Pressure based on Throttle lever Position
177 static float Calc_Manifold_Pressure ( float LeverPosn, float MaxMan, float MinMan)
178 {
179     float Inches;  
180     // if ( x < = 0 ) {
181     //   x = 0.00001;
182     // }
183
184     //Note that setting the manifold pressure as a function of lever position only is not strictly accurate
185     //MAP is also a function of engine speed.
186     Inches = MinMan + (LeverPosn * (MaxMan - MinMan) / 100);
187
188     //allow for idle bypass valve or slightly open throttle stop
189     if(Inches < MinMan)
190         Inches = MinMan;
191
192     return Inches;
193 }
194
195
196 // set initial default values
197 void FGEngine::init() {
198
199     CONVERT_CUBIC_INCHES_TO_METERS_CUBED = 1.638706e-5;
200     // Control and environment inputs
201     IAS = 0;
202     Throttle_Lever_Pos = 75;
203     Propeller_Lever_Pos = 75;   
204     Mixture_Lever_Pos = 100;
205     Cp_air = 1005;      // J/KgK
206     Cp_fuel = 1700;     // J/KgK
207     calorific_value_fuel = 47.3e6;  // W/Kg  Note that this is only an approximate value
208     R_air = 287.3;
209
210     // Engine Specific Variables used by this program that have limits.
211     // Will be set in a parameter file to be read in to create
212     // and instance for each engine.
213     Max_Manifold_Pressure = 28.50;  //Inches Hg. An approximation - should be able to find it in the engine performance data
214     Min_Manifold_Pressure = 6.5;    //Inches Hg. This is a guess corresponding to approx 0.24 bar MAP (7 in Hg) - need to find some proper data for this
215     Max_RPM = 2700;
216     Min_RPM = 600;                  //Recommended idle from Continental data sheet
217     Max_Fuel_Flow = 130;
218     Mag_Derate_Percent = 5;
219 //    MaxHP = 285;    //Continental IO520-M
220     MaxHP = 180;    //Lycoming IO360
221 //  displacement = 520;  //Continental IO520-M
222     displacement = 360;  //Lycoming IO360   
223     displacement_SI = displacement * CONVERT_CUBIC_INCHES_TO_METERS_CUBED;
224
225     Gear_Ratio = 1;
226     started = true;
227     cranking = false;
228
229     CONVERT_HP_TO_WATTS = 745.6999;
230 //    ofstream outfile;
231  //   outfile.open(ios::out|ios::trunc);
232
233     // Initialise Engine Variables used by this instance
234     Percentage_Power = 0;
235     Manifold_Pressure = 29.00; // Inches
236     RPM = 600;
237     Fuel_Flow = 0;      // lbs/hour
238     Torque = 0;
239     CHT = 370;
240     Mixture = 14;
241     Oil_Pressure = 0;   // PSI
242     Oil_Temp = 85;      // Deg C
243     HP = 0;
244     RPS = 0;
245     Torque_Imbalance = 0;
246     Desired_RPM = 2500;     //Recommended cruise RPM from Continental datasheet
247
248     // Initialise Propellor Variables used by this instance
249     FGProp1_Angular_V = 0;
250     FGProp1_Coef_Drag =  0.6;
251     FGProp1_Torque = 0;
252     FGProp1_Thrust = 0;
253     FGProp1_RPS = 0;
254     FGProp1_Coef_Lift = 0.1;
255     Alpha1 = 13.5;
256     FGProp1_Blade_Angle = 13.5;
257     FGProp_Fine_Pitch_Stop = 13.5;
258
259     // Other internal values
260     Rho = 0.002378;
261 }
262
263
264 // Calculate Oil Pressure
265 static float Oil_Press (float Oil_Temp, float Engine_RPM)
266 {
267     float Oil_Pressure = 0;                     //PSI
268     float Oil_Press_Relief_Valve = 60;  //PSI
269     float Oil_Press_RPM_Max = 1800;
270     float Design_Oil_Temp = 85;         //Celsius
271     float Oil_Viscosity_Index = 0.25;   // PSI/Deg C
272     float Temp_Deviation = 0;           // Deg C
273
274     Oil_Pressure = (Oil_Press_Relief_Valve / Oil_Press_RPM_Max) * Engine_RPM;
275         
276     // Pressure relief valve opens at Oil_Press_Relief_Valve PSI setting
277     if (Oil_Pressure >= Oil_Press_Relief_Valve) 
278         {
279             Oil_Pressure = Oil_Press_Relief_Valve;
280         }
281         
282     // Now adjust pressure according to Temp which affects the viscosity
283         
284     Oil_Pressure += (Design_Oil_Temp - Oil_Temp) * Oil_Viscosity_Index; 
285         
286     return Oil_Pressure;
287 }
288
289
290 // Calculate Cylinder Head Temperature
291 static float Calc_CHT (float Fuel_Flow, float Mixture, float IAS)
292 {
293     float CHT = 350;
294         
295     return CHT;
296 }
297
298 /*
299 //Calculate Exhaust Gas Temperature
300 //For now we will simply adjust this as a function of mixture
301 //It may be necessary to consider fuel flow rates and CHT in the calculation in the future
302 static float Calc_EGT (float Mixture)
303 {
304     float EGT = 1000;   //off the top of my head !!!!
305     //Now adjust for mixture strength
306
307     return EGT;
308 }*/
309
310
311 // Calculate Density Ratio
312 static float Density_Ratio ( float x )
313 {
314     float y ;
315     y = ((3E-10 * x * x) - (3E-05 * x) + 0.9998);
316     return(y);
317 }
318
319
320 // Calculate Air Density - Rho
321 static float Density ( float x )
322 {
323     float y ;
324     y = ((9E-08 * x * x) - (7E-08 * x) + 0.0024);
325     return(y);
326 }
327
328
329 // Calculate Speed in FPS given Knots CAS
330 static float IAS_to_FPS (float x)
331 {
332     float y;
333     y = x * 1.68888888;
334     return y;
335 }
336
337
338 // update the engine model based on current control positions
339 void FGEngine::update() {
340     // Declare local variables
341     int num = 0;
342     // const int num2 = 500;    // default is 100, number if iterations to run
343     const int num2 = 5; // default is 100, number if iterations to run
344     float ManXRPM = 0;
345     float Vo = 0;
346     float V1 = 0;
347
348
349     // Set up the new variables
350     float Blade_Station = 30;
351     float FGProp_Area = 1.405/3;
352     float PI = 3.1428571;
353
354     // Input Variables
355
356     // 0 = Closed, 100 = Fully Open
357     // float Throttle_Lever_Pos = 75;
358     // 0 = Full Course 100 = Full Fine
359     // float Propeller_Lever_Pos = 75;  
360     // 0 = Idle Cut Off 100 = Full Rich
361     // float Mixture_Lever_Pos = 100;
362
363     // Environmental Variables
364
365     // Temp Variation from ISA (Deg F)
366     float FG_ISA_VAR = 0;
367     // Pressure Altitude  1000's of Feet
368     float FG_Pressure_Ht = 0;
369
370     // Parameters that alter the operation of the engine.
371     // Yes = 1. Is there Fuel Available. Calculated elsewhere
372     int Fuel_Available = 1;
373     // Off = 0. Reduces power by 3 % for same throttle setting
374     int Alternate_Air_Pos =0;
375     // 1 = On.   Reduces power by 5 % for same power lever settings
376     int Magneto_Left = 1;
377     // 1 = On.  Ditto, Both of the above though do not alter fuel flow
378     int Magneto_Right = 1;
379
380     // There needs to be a section in here to trap silly values, like
381     // 0, otherwise they will crash the calculations
382
383     // cout << " Number of Iterations ";
384     // cin >> num2;
385     // cout << endl;
386
387     // cout << " Throttle % ";
388     // cin >> Throttle_Lever_Pos;
389     // cout << endl;
390
391     // cout << " Prop % ";
392     // cin >> Propeller_Lever_Pos;
393     // cout << endl;
394
395     //==================================================================
396     // Engine & Environmental Inputs from elsewhere
397
398     // Calculate Air Density (Rho) - In FG this is calculated in 
399     // FG_Atomoshere.cxx
400
401     Rho = Density(FG_Pressure_Ht); // In FG FG_Pressure_Ht is "h"
402     // cout << "Rho = " << Rho << endl;
403
404     // Calculate Manifold Pressure (Engine 1) as set by throttle opening
405
406     Manifold_Pressure = 
407         Calc_Manifold_Pressure( Throttle_Lever_Pos, Max_Manifold_Pressure, Min_Manifold_Pressure );
408     // cout << "manifold pressure = " << Manifold_Pressure << endl;
409
410     //DCL - hack for testing - fly at sea level
411     T_amb = 298.0;
412     p_amb = 101325;
413     p_amb_sea_level = 101325;
414
415     //DCL - next calculate m_dot_air and m_dot_fuel into engine
416
417     //calculate actual ambient pressure and temperature from altitude
418     //Then find the actual manifold pressure (the calculated one is the sea level pressure)
419     True_Manifold_Pressure = Manifold_Pressure * p_amb / p_amb_sea_level;
420
421     //    RPM = Calc_Engine_RPM(Propeller_Lever_Pos);
422     // RPM = 600;
423     // cout << "Initial engine RPM = " << RPM << endl;
424
425 //    Desired_RPM = RPM;
426
427 //**************        
428         
429         //DCL - calculate mass air flow into engine based on speed and load - separate this out into a function eventually
430         //t_amb is actual temperature calculated from altitude
431         //calculate density from ideal gas equation
432         rho_air = p_amb / ( R_air * T_amb );
433         rho_air_manifold = rho_air * Manifold_Pressure / 29.6;
434         //calculate ideal engine volume inducted per second
435         swept_volume = (displacement_SI * (RPM / 60)) / 2;  //This equation is only valid for a four stroke engine
436         //calculate volumetric efficiency - for now we will just use 0.8, but actually it is a function of engine speed and the exhaust to manifold pressure ratio
437         volumetric_efficiency = 0.8;
438         //Now use volumetric efficiency to calculate actual air volume inducted per second
439         v_dot_air = swept_volume * volumetric_efficiency;
440         //Now calculate mass flow rate of air into engine
441         m_dot_air = v_dot_air * rho_air_manifold;
442
443         // cout << "rho air manifold " << rho_air_manifold << '\n';
444         // cout << "Swept volume " << swept_volume << '\n';
445
446 //**************
447
448         //DCL - now calculate fuel flow into engine based on air flow and mixture lever position
449         //assume lever runs from no flow at fully out to thi = 1.6 at fully in at sea level
450         //also assume that the injector linkage is ideal - hence the set mixture is maintained at a given altitude throughout the speed and load range
451         thi_sea_level = 1.6 * ( Mixture_Lever_Pos / 100.0 );
452         equivalence_ratio = thi_sea_level * p_amb_sea_level / p_amb; //ie as we go higher the mixture gets richer for a given lever position
453         m_dot_fuel = m_dot_air / 14.7 * equivalence_ratio;
454
455         // cout << "fuel " << m_dot_fuel;
456         // cout << " air " << m_dot_air << '\n';
457
458 //**************
459
460         // cout << "Thi = " << equivalence_ratio << '\n'; 
461
462         combustion_efficiency = Lookup_Combustion_Efficiency(equivalence_ratio);  //The combustion efficiency basically tells us what proportion of the fuels calorific value is released
463
464         // cout << "Combustion efficiency = " << combustion_efficiency << '\n';
465
466         //now calculate energy release to exhaust
467         //We will assume a three way split of fuel energy between useful work, the coolant system and the exhaust system
468         //This is a reasonable first suck of the thumb estimate for a water cooled automotive engine - whether it holds for an air cooled aero engine is probably open to question
469         //Regardless - it won't affect the variation of EGT with mixture, and we con always put a multiplier on EGT to get a reasonable peak value.
470         enthalpy_exhaust = m_dot_fuel * calorific_value_fuel * combustion_efficiency * 0.33;
471         heat_capacity_exhaust = (Cp_air * m_dot_air) + (Cp_fuel * m_dot_fuel);
472         delta_T_exhaust = enthalpy_exhaust / heat_capacity_exhaust;     
473 //      delta_T_exhaust = Calculate_Delta_T_Exhaust();
474
475         // cout << "T_amb " << T_amb;
476         // cout << " dT exhaust = " << delta_T_exhaust;
477
478         EGT = T_amb + delta_T_exhaust;
479
480         // cout << " EGT = " << EGT << '\n';
481
482  
483     // Calculate Manifold Pressure (Engine 2) as set by throttle opening
484
485     // FGEng2_Manifold_Pressure = Manifold_Pressure(FGEng2_Throttle_Lever_Pos, FGEng2_Manifold_Pressure);
486     // Show_Manifold_Pressure(FGEng2_Manifold_Pressure);
487
488
489
490     //==================================================================
491     // Engine Power & Torque Calculations
492
493     // Loop until stable - required for testing only
494     for (num = 0; num < num2; num++) {
495         // cout << Manifold_Pressure << " Inches" << "\t";
496         // cout << RPM << "  RPM" << "\t";
497
498         // For a given Manifold Pressure and RPM calculate the % Power
499         // Multiply Manifold Pressure by RPM
500         ManXRPM = Manifold_Pressure * RPM;
501         //      cout << ManXRPM;
502         // cout << endl;
503
504 //  Phil's %power correlation
505 /*      //  Calculate % Power
506         Percentage_Power = (+ 7E-09 * ManXRPM * ManXRPM) 
507             + ( + 7E-04 * ManXRPM) - 0.1218;
508         // cout << Percentage_Power <<  "%" << "\t";   */  
509
510 // DCL %power correlation - basically Phil's correlation modified to give slighty less power at the low end
511 // might need some adjustment as the prop model is adjusted
512 // My aim is to match the prop model and engine model at the low end to give the manufacturer's recommended idle speed with the throttle closed - 600rpm for the Continental IO520
513         //  Calculate % Power
514         Percentage_Power = (+ 6E-09 * ManXRPM * ManXRPM) 
515             + ( + 8E-04 * ManXRPM) - 1.8524;
516         // cout << Percentage_Power <<  "%" << "\t";
517
518         // Adjust for Temperature - Temperature above Standard decrease
519         // power % by 7/120 per degree F increase, and incease power for
520         // temps below at the same ratio
521         Percentage_Power = Percentage_Power - (FG_ISA_VAR * 7 /120);
522         // cout << Percentage_Power <<  "%" << "\t";
523     
524         // Adjust for Altitude. In this version a linear variation is
525         // used. Decrease 1% for each 1000' increase in Altitde
526         Percentage_Power = Percentage_Power + (FG_Pressure_Ht * 12/10000);      
527         // cout << Percentage_Power <<  "%" << "\t";
528
529         //DCL - now adjust power to compensate for mixture
530         //uses a curve fit to the data in the IO360 / O360 operating manual
531         //due to the shape of the curve I had to use a 6th order fit - I am sure it must be possible to reduce this in future,
532         //possibly by using separate fits for rich and lean of best power mixture
533         //first adjust actual mixture to abstract mixture - this is a temporary hack
534         //y=10x-12 for now
535         abstract_mixture = 10.0 * equivalence_ratio - 12.0;
536         float m = abstract_mixture;  //to simplify writing the next equation
537         Percentage_of_best_power_mixture_power = ((-0.0012*m*m*m*m*m*m) + (0.021*m*m*m*m*m) + (-0.1425*m*m*m*m) + (0.4395*m*m*m) + (-0.8909*m*m) + (-0.5155*m) + 100.03);
538         Percentage_Power = Percentage_Power * Percentage_of_best_power_mixture_power / 100.0;
539         
540
541         // Now Calculate Fuel Flow based on % Power Best Power Mixture
542         Fuel_Flow = Percentage_Power * Max_Fuel_Flow / 100.0;
543         // cout << Fuel_Flow << " lbs/hr"<< endl;
544         
545         // Now Derate engine for the effects of Bad/Switched off magnetos
546         if (Magneto_Left == 0 && Magneto_Right == 0) {
547             // cout << "Both OFF\n";
548             Percentage_Power = 0;
549         } else if (Magneto_Left && Magneto_Right) {
550             // cout << "Both On    ";
551         } else if (Magneto_Left == 0 || Magneto_Right== 0) {
552             // cout << "1 Magneto Failed   ";
553
554             Percentage_Power = Percentage_Power * 
555                 ((100.0 - Mag_Derate_Percent)/100.0);
556             //  cout << FGEng1_Percentage_Power <<  "%" << "\t";
557         }       
558
559         // Calculate Engine Horsepower
560
561         HP = Percentage_Power * MaxHP / 100.0;
562
563         Power_SI = HP * CONVERT_HP_TO_WATTS;
564
565         // Calculate Engine Torque
566
567         Torque = HP * 5252 / RPM;
568         // cout << Torque << "Ft/lbs" << "\t";
569
570         Torque_SI = (Power_SI * 60.0) / (2.0 * PI * RPM);  //Torque = power / angular velocity
571         // cout << Torque << " Nm\n";
572
573         // Calculate Cylinder Head Temperature
574         CHT = Calc_CHT( Fuel_Flow, Mixture, IAS);
575         // cout << "Cylinder Head Temp (F) = " << CHT << endl;
576
577 //      EGT = Calc_EGT( Mixture );
578
579         // Calculate Oil Pressure
580         Oil_Pressure = Oil_Press( Oil_Temp, RPM );
581         // cout << "Oil Pressure (PSI) = " << Oil_Pressure << endl;
582         
583         //==============================================================
584
585         // Now do the Propellor Calculations
586
587 #ifdef PHILS_PROP_MODEL
588
589         // Revs per second
590         FGProp1_RPS = RPM * Gear_Ratio / 60.0;
591         // cout << FGProp1_RPS << " RPS" <<  endl;
592
593         //Radial Flow Vector (V2) Ft/sec at Ref Blade Station (usually 30")
594         FGProp1_Angular_V = FGProp1_RPS * 2 * PI * (Blade_Station / 12);
595         //  cout << FGProp1_Angular_V << "Angular Velocity "  << endl;
596
597         // Axial Flow Vector (Vo) Ft/sec
598         // Some further work required here to allow for inflow at low speeds
599         // Vo = (IAS + 20) * 1.688888;
600         Vo = IAS_to_FPS(IAS + 20);
601         // cout << "Feet/sec = " << Vo << endl;
602
603         // cout << Vo << "Axial Velocity" << endl;
604
605         // Relative Velocity (V1)
606         V1 = sqrt((FGProp1_Angular_V * FGProp1_Angular_V) +
607                   (Vo * Vo));
608         // cout << V1 << "Relative Velocity " << endl;
609
610         // cout << FGProp1_Blade_Angle << " Prop Blade Angle" << endl;
611
612         // Blade Angle of Attack (Alpha1)
613
614 /*      cout << "  Alpha1 = " << Alpha1
615              << "  Blade angle = " << FGProp1_Blade_Angle
616              << "  Vo = " << Vo
617              << "  FGProp1_Angular_V = " << FGProp1_Angular_V << endl;*/
618         Alpha1 = FGProp1_Blade_Angle -(atan(Vo / FGProp1_Angular_V) * (180/PI));
619         // cout << Alpha1 << " Alpha1" << endl;
620
621         // Calculate Coefficient of Drag at Alpha1
622         FGProp1_Coef_Drag = (0.0005 * (Alpha1 * Alpha1)) + (0.0003 * Alpha1)
623             + 0.0094;
624         //      cout << FGProp1_Coef_Drag << " Coef Drag" << endl;
625
626         // Calculate Coefficient of Lift at Alpha1
627         FGProp1_Coef_Lift = -(0.0026 * (Alpha1 * Alpha1)) + (0.1027 * Alpha1)
628             + 0.2295;
629         // cout << FGProp1_Coef_Lift << " Coef Lift " << endl;
630
631         // Covert Alplha1 to Radians
632         // Alpha1 = Alpha1 * PI / 180;
633
634         //  Calculate Prop Torque
635         FGProp1_Torque = (0.5 * Rho * (V1 * V1) * FGProp_Area
636                           * ((FGProp1_Coef_Lift * sin(Alpha1 * PI / 180))
637                              + (FGProp1_Coef_Drag * cos(Alpha1 * PI / 180))))
638             * (Blade_Station/12);
639         // cout <<  FGProp1_Torque << " Prop Torque" << endl;
640
641         //  Calculate Prop Thrust
642         // cout << "  V1 = " << V1 << "  Alpha1 = " << Alpha1 << endl;
643         FGProp1_Thrust = 0.5 * Rho * (V1 * V1) * FGProp_Area
644             * ((FGProp1_Coef_Lift * cos(Alpha1 * PI / 180))
645                - (FGProp1_Coef_Drag * sin(Alpha1 * PI / 180)));
646         // cout << FGProp1_Thrust << " Prop Thrust " <<  endl;
647
648         // End of Propeller Calculations   
649         //==============================================================
650
651 #endif  //PHILS_PROP_MODEL
652
653 #ifdef NEVS_PROP_MODEL
654
655         // Nev's prop model
656
657         num_elements = 6.0;
658         number_of_blades = 2.0;
659         blade_length = 0.95;
660         allowance_for_spinner = blade_length / 12.0;
661         prop_fudge_factor = 1.453401525;
662         forward_velocity = IAS;
663
664         theta[0] = 25.0;
665         theta[1] = 20.0;
666         theta[2] = 15.0;
667         theta[3] = 10.0;
668         theta[4] = 5.0;
669         theta[5] = 0.0;
670
671         angular_velocity_SI = 2.0 * PI * RPM / 60.0;
672
673         allowance_for_spinner = blade_length / 12.0;
674         //Calculate thrust and torque by summing the contributions from each of the blade elements
675         //Assumes equal length elements with numbered 1 inboard -> num_elements outboard
676         prop_torque = 0.0;
677         prop_thrust = 0.0;
678         int i;
679 //      outfile << "Rho = " << Rho << '\n\n';
680 //      outfile << "Drag = ";
681         for(i=1;i<=num_elements;i++)
682         {
683             element = float(i);
684             distance = (blade_length * (element / num_elements)) + allowance_for_spinner; 
685             element_drag = 0.5 * rho_air * ((distance * angular_velocity_SI)*(distance * angular_velocity_SI)) * (0.000833 * ((theta[int(element-1)] - (atan(forward_velocity/(distance * angular_velocity_SI))))*(theta[int(element-1)] - (atan(forward_velocity/(distance * angular_velocity_SI))))))
686                             * (0.1 * (blade_length / element)) * number_of_blades;
687
688             element_lift = 0.5 * rho_air * ((distance * angular_velocity_SI)*(distance * angular_velocity_SI)) * (0.036 * (theta[int(element-1)] - (atan(forward_velocity/(distance * angular_velocity_SI))))+0.4)
689                             * (0.1 * (blade_length / element)) * number_of_blades;
690             element_torque = element_drag * distance;
691             prop_torque += element_torque;
692             prop_thrust += element_lift;
693 //          outfile << "Drag = " << element_drag << " n = " << element << '\n';
694         }
695
696 //      outfile << '\n';
697
698 //      outfile << "Angular velocity = " << angular_velocity_SI << " rad/s\n";
699
700         // cout << "Thrust = " << prop_thrust << '\n';
701         prop_thrust *= prop_fudge_factor;
702         prop_torque *= prop_fudge_factor;
703         prop_power_consumed_SI = prop_torque * angular_velocity_SI;
704         prop_power_consumed_HP = prop_power_consumed_SI / 745.699;
705
706
707 #endif //NEVS_PROP_MODEL
708
709
710 //#if 0
711 #ifdef PHILS_PROP_MODEL  //Do Torque calculations in Ft/lbs - yuk :-(((
712         Torque_Imbalance = FGProp1_Torque - Torque; 
713 #endif
714
715 #ifdef NEVS_PROP_MODEL      //use proper units - Nm
716         Torque_Imbalance = prop_torque - Torque_SI;
717 #endif
718
719         //  cout <<  Torque_Imbalance << endl;
720
721 //  Some really crude engine speed calculations for now - we really need some moments of inertia and a dt in here !!!!
722         if (Torque_Imbalance > 5) {
723             RPM -= 14.5;
724             // FGProp1_RPM -= 25;
725 //          FGProp1_Blade_Angle -= 0.75;
726         }
727
728         if (Torque_Imbalance < -5) {
729             RPM += 14.5;
730             // FGProp1_RPM += 25;
731 //          FGProp1_Blade_Angle += 0.75;
732         }
733
734         //DCL - This constant speed prop bit is all a bit of a hack for now
735 /*
736         if( RPM > (Desired_RPM + 2)) {
737             FGProp1_Blade_Angle += 0.75;  //This value could be altered depending on how far from the desired RPM we are
738         }
739
740         if( RPM < (Desired_RPM - 2)) {
741             FGProp1_Blade_Angle -= 0.75;
742         }
743
744         if (FGProp1_Blade_Angle < FGProp_Fine_Pitch_Stop) {
745             FGProp1_Blade_Angle = FGProp_Fine_Pitch_Stop;
746         }
747
748         if (RPM >= 2700) {
749             RPM = 2700;
750         }
751 */
752         //end constant speed prop
753 //#endif
754
755         //DCL - stall the engine if RPM drops below 550 - this is possible if mixture lever is pulled right out
756         if(RPM < 550)
757             RPM = 0;
758
759 //      outfile << "RPM = " << RPM << " Blade angle = " << FGProp1_Blade_Angle << " Engine torque = " << Torque << " Prop torque = " << FGProp1_Torque << '\n';
760         outfile << "RPM = " << RPM << " Engine torque = " << Torque_SI << " Prop torque = " << prop_torque << '\n';    
761
762         // cout << FGEng1_RPM << " Blade_Angle  " << FGProp1_Blade_Angle << endl << endl;
763
764     }
765
766     // cout << "Final engine RPM = " << RPM << '\n';
767 }
768
769
770
771
772 // Functions
773
774 // Calculate Oil Temperature
775
776 static float Oil_Temp (float Fuel_Flow, float Mixture, float IAS)
777 {
778     float Oil_Temp = 85;
779         
780     return (Oil_Temp);
781 }