src/FDM/JSBSim/FGLGear.cpp

   1 /*******************************************************************************
   2
   3  Module:       FGLGear.cpp
   4  Author:       Jon S. Berndt
   5  Date started: 11/18/99
   6  Purpose:      Encapsulates the landing gear elements
   7  Called by:    FGAircraft
   8
   9  ------------- Copyright (C) 1999  Jon S. Berndt (jsb@hal-pc.org) -------------
  10
  11  This program is free software; you can redistribute it and/or modify it under
  12  the terms of the GNU General Public License as published by the Free Software
  13  Foundation; either version 2 of the License, or (at your option) any later
  14  version.
  15
  16  This program is distributed in the hope that it will be useful, but WITHOUT
  17  ANY WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY or FITNESS
  18  FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU General Public License for more
  19  details.
  20
  21  You should have received a copy of the GNU General Public License along with
  22  this program; if not, write to the Free Software Foundation, Inc., 59 Temple
  23  Place - Suite 330, Boston, MA  02111-1307, USA.
  24
  25  Further information about the GNU General Public License can also be found on
  26  the world wide web at http://www.gnu.org.
  27
  28 FUNCTIONAL DESCRIPTION
  29 --------------------------------------------------------------------------------
  30
  31 HISTORY
  32 --------------------------------------------------------------------------------
  33 11/18/99   JSB   Created
  34
  35 ********************************************************************************
  36 INCLUDES
  37 *******************************************************************************/
  38
  39 #include "FGLGear.h"
  40 #include <algorithm>
  41
  42 /*******************************************************************************
  43 ************************************ CODE **************************************
  44 *******************************************************************************/
  45
  46
  47 FGLGear::FGLGear(FGConfigFile* AC_cfg, FGFDMExec* fdmex) : vXYZ(3),
  48                                                            vMoment(3),
  49                                                            vWhlBodyVec(3),
  50                                                            Exec(fdmex)
  51 {
  52   string tmp;
  53   *AC_cfg >> tmp >> name >> vXYZ(1) >> vXYZ(2) >> vXYZ(3)
  54             >> kSpring >> bDamp>> dynamicFCoeff >> staticFCoeff
  55                   >> SteerType >> BrakeType >> GroupMember >> maxSteerAngle;
  56
  57   cout << "    Name: " << name << endl;
  58   cout << "      Location: " << vXYZ << endl;
  59   cout << "      Spring Constant:  " << kSpring << endl;
  60   cout << "      Damping Constant: " << bDamp << endl;
  61   cout << "      Dynamic Friction: " << dynamicFCoeff << endl;
  62   cout << "      Static Friction:  " << staticFCoeff << endl;
  63   cout << "      Brake Type:       " << BrakeType << endl;
  64   cout << "      Grouping:         " << GroupMember << endl;
  65   cout << "      Steering Type:    " << SteerType << endl;
  66   cout << "      Max Steer Angle:  " << maxSteerAngle << endl;
  67
  68   State       = Exec->GetState();
  69   Aircraft    = Exec->GetAircraft();
  70   Position    = Exec->GetPosition();
  71   Rotation    = Exec->GetRotation();
  72
  73   WOW = false;
  74   ReportEnable=true;
  75   FirstContact = false;
  76   Reported = false;
  77   DistanceTraveled = 0.0;
  78   MaximumStrutForce = MaximumStrutTravel = 0.0;
  79 }
  80
  81
  82 /******************************************************************************/
  83
  84 FGLGear::~FGLGear(void)
  85 {
  86 }
  87
  88 /******************************************************************************/
  89
  90 FGColumnVector FGLGear::Force(void)
  91 {
  92   FGColumnVector vForce(3);
  93   FGColumnVector vLocalForce(3);
  94   FGColumnVector vLocalGear(3);     // Vector: CG to this wheel (Local)
  95   FGColumnVector vWhlVelVec(3);     // Velocity of this wheel (Local)
  96
  97   vWhlBodyVec     = (vXYZ - Aircraft->GetXYZcg()) / 12.0;
  98   vWhlBodyVec(eX) = -vWhlBodyVec(eX);
  99   vWhlBodyVec(eZ) = -vWhlBodyVec(eZ);
 100
 101   vLocalGear = State->GetTb2l() * vWhlBodyVec;
 102
 103   compressLength = vLocalGear(eZ) - Position->GetDistanceAGL();
 104
 105   if (compressLength > 0.00) {
 106
 107     WOW = true;
 108     vWhlVelVec      =  State->GetTb2l() * (Rotation->GetPQR() * vWhlBodyVec);
 109     vWhlVelVec     +=  Position->GetVel();
 110
 111     compressSpeed   =  vWhlVelVec(eZ);
 112
 113     if (!FirstContact) {
 114       FirstContact  = true;
 115       SinkRate      =  compressSpeed;
 116       GroundSpeed   =  Position->GetVel().Magnitude();
 117     }
 118
 119     // The following code normalizes the wheel velocity vector, reverses it, and zeroes out
 120     // the z component of the velocity. The question is, should the Z axis velocity be zeroed
 121     // out first before the normalization takes place or not? Subsequent to that, the Wheel
 122     // Velocity vector now points as a unit vector backwards and parallel to the wheel
 123     // velocity vector. It acts AT the wheel.
 124
 125     vWhlVelVec      = -1.0 * vWhlVelVec.Normalize();
 126     vWhlVelVec(eZ)  =  0.00;
 127
 128 // the following needs work regarding friction coefficients and braking and steering
 129
 130     vLocalForce(eZ) =  min(-compressLength * kSpring - compressSpeed * bDamp, (float)0.0);
 131     vLocalForce(eX) =  fabs(vLocalForce(eZ) * staticFCoeff) * vWhlVelVec(eX);
 132     vLocalForce(eY) =  fabs(vLocalForce(eZ) * staticFCoeff) * vWhlVelVec(eY);
 133
 134     MaximumStrutForce = max(MaximumStrutForce, fabs(vLocalForce(eZ)));
 135     MaximumStrutTravel = max(MaximumStrutTravel, fabs(compressLength));
 136
 137     vForce  = State->GetTl2b() * vLocalForce ;
 138     vMoment = vWhlBodyVec * vForce;
 139     cout << "      Force: " << vForce << endl;
 140     cout << "      Moment: " << vMoment << endl;
 141
 142   } else {
 143
 144     WOW = false;
 145
 146     if (Position->GetDistanceAGL() > 200.0) {
 147       FirstContact = false;
 148       Reported = false;
 149       DistanceTraveled = 0.0;
 150       MaximumStrutForce = MaximumStrutTravel = 0.0;
 151     }
 152
 153     vForce.InitMatrix();
 154     vMoment.InitMatrix();
 155   }
 156
 157   if (FirstContact) {
 158     DistanceTraveled += Position->GetVel().Magnitude()*State->Getdt()*Aircraft->GetRate();
 159   }
 160
 161   if (ReportEnable && Position->GetVel().Magnitude() <= 0.05 && !Reported) {
 162     Report();
 163   }
 164   return vForce;
 165 }
 166
 167 /******************************************************************************/
 168
 169 void FGLGear::Report(void)
 170 {
 171   cout << endl << "Touchdown report for " << name << endl;
 172   cout << "  Sink rate at contact:  " << SinkRate                << " fps,    "
 173                               << SinkRate*0.3408          << " mps"     << endl;
 174   cout << "  Contact ground speed:  " << GroundSpeed*.5925       << " knots,  "
 175                               << GroundSpeed*0.3408       << " mps"     << endl;
 176   cout << "  Maximum contact force: " << MaximumStrutForce       << " lbs,    "
 177                               << MaximumStrutForce*4.448  << " Newtons" << endl;
 178   cout << "  Maximum strut travel:  " << MaximumStrutTravel*12.0 << " inches, "
 179                               << MaximumStrutTravel*30.48 << " cm"      << endl;
 180   cout << "  Distance traveled:     " << DistanceTraveled        << " ft,     "
 181                               << DistanceTraveled*0.3408  << " meters"  << endl;
 182   Reported = true;
 183 }
 184