src/FDM/LaRCsim/LaRCsimIC.hxx

   1 /*******************************************************************************
   2
   3  Header:       LaRCsimIC.hxx
   4  Author:       Tony Peden
   5  Date started: 10/9/00
   6
   7  ------------- Copyright (C) 2000 Anthony K. Peden (apeden@earthlink.net) -------------
   8
   9  This program is free software; you can redistribute it and/or modify it under
  10  the terms of the GNU General Public License as published by the Free Software
  11  Foundation; either version 2 of the License, or (at your option) any later
  12  version.
  13
  14  This program is distributed in the hope that it will be useful, but WITHOUT
  15  ANY WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY or FITNESS
  16  FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU General Public License for more
  17  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., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301, USA.
  22
  23  Further information about the GNU General Public License can also be found on
  24  the world wide web at http://www.gnu.org.
  25 */
  26 #ifndef _LARCSIMIC_HXX
  27 #define _LARCSIMIC_HXX
  28
  29 /*******************************************************************************
  30 INCLUDES
  31 *******************************************************************************/
  32
  33 #include "ls_constants.h"
  34 #include "ls_types.h"
  35
  36 /*******************************************************************************
  37 CLASS DECLARATION
  38 *******************************************************************************/
  39
  40 #define KTS_TO_FPS 1.6889
  41 #define M_TO_FT 3.2808399
  42 #define DEFAULT_AGL_ALT 3.758099
  43 #define DEFAULT_PITCH_ON_GROUND 0.0074002
  44 #define DEGREES_TO_RADIANS (M_PI / 180.0)
  45
  46 enum lsspeedset { lssetvt, lssetvc, lssetve, lssetmach, lssetuvw, lssetned };
  47 enum lsaltset { lssetasl, lssetagl };
  48
  49
  50 class LaRCsimIC {
  51 public:
  52
  53   LaRCsimIC(void);
  54   ~LaRCsimIC(void);
  55
  56   void SetVcalibratedKtsIC(SCALAR tt);
  57   void SetMachIC(SCALAR tt);
  58
  59   void SetVtrueFpsIC(SCALAR tt);
  60
  61   void SetVequivalentKtsIC(SCALAR tt);
  62
  63   void SetUVWFpsIC(SCALAR vu, SCALAR vv, SCALAR vw);
  64
  65   void SetVNEDFpsIC(SCALAR north, SCALAR east, SCALAR down);
  66
  67   void SetVNEDAirmassFpsIC(SCALAR north, SCALAR east, SCALAR down );
  68
  69   void SetAltitudeFtIC(SCALAR tt);
  70   void SetAltitudeAGLFtIC(SCALAR tt);
  71
  72   //"vertical" flight path, recalculate theta
  73   inline void SetFlightPathAngleDegIC(SCALAR tt) { SetFlightPathAngleRadIC(tt*DEGREES_TO_RADIANS); }
  74   void SetFlightPathAngleRadIC(SCALAR tt);
  75
  76   //set speed first
  77   void SetClimbRateFpmIC(SCALAR tt);
  78   void SetClimbRateFpsIC(SCALAR tt);
  79
  80   //use currently stored gamma, recalcualte theta
  81   inline void SetAlphaDegIC(SCALAR tt)      { alpha=tt*DEGREES_TO_RADIANS; getTheta(); }
  82   inline void SetAlphaRadIC(SCALAR tt)      { alpha=tt; getTheta(); }
  83
  84   //use currently stored gamma, recalcualte alpha
  85   inline void SetPitchAngleDegIC(SCALAR tt) { SetPitchAngleRadIC(tt*DEGREES_TO_RADIANS); }
  86          void SetPitchAngleRadIC(SCALAR tt);
  87
  88   inline void SetBetaDegIC(SCALAR tt)       { beta=tt*DEGREES_TO_RADIANS; getTheta();}
  89   inline void SetBetaRadIC(SCALAR tt)       { beta=tt; getTheta(); }
  90
  91   inline void SetRollAngleDegIC(SCALAR tt) { phi=tt*DEGREES_TO_RADIANS; getTheta(); }
  92   inline void SetRollAngleRadIC(SCALAR tt) { phi=tt; getTheta(); }
  93
  94   inline void SetHeadingDegIC(SCALAR tt)   { psi=tt*DEGREES_TO_RADIANS; }
  95   inline void SetHeadingRadIC(SCALAR tt)   { psi=tt; }
  96
  97   inline void SetLatitudeGDDegIC(SCALAR tt)  { SetLatitudeGDRadIC(tt*DEGREES_TO_RADIANS); }
  98          void SetLatitudeGDRadIC(SCALAR tt);
  99
 100   inline void SetLongitudeDegIC(SCALAR tt) { longitude=tt*DEGREES_TO_RADIANS; }
 101   inline void SetLongitudeRadIC(SCALAR tt) { longitude=tt; }
 102
 103   void SetRunwayAltitudeFtIC(SCALAR tt);
 104
 105   inline SCALAR GetVcalibratedKtsIC(void) { return sqrt(density_ratio*vt*vt)*V_TO_KNOTS; }
 106   inline SCALAR GetVequivalentKtsIC(void) { return sqrt(density_ratio)*vt*V_TO_KNOTS; }
 107   inline SCALAR GetVtrueKtsIC(void) { return vt*V_TO_KNOTS; }
 108   inline SCALAR GetVtrueFpsIC(void) { return vt; }
 109   inline SCALAR GetMachIC(void) { return vt/soundspeed; }
 110
 111   inline SCALAR GetAltitudeFtIC(void)    { return altitude; }
 112   inline SCALAR GetAltitudeAGLFtIC(void) { return alt_agl; }
 113
 114   inline SCALAR GetRunwayAltitudeFtIC(void) { return runway_altitude; }
 115
 116   inline SCALAR GetFlightPathAngleDegIC(void) { return gamma*DEGREES_TO_RADIANS; }
 117   inline SCALAR GetFlightPathAngleRadIC(void) { return gamma; }
 118
 119   inline SCALAR GetClimbRateFpmIC(void) { return hdot*60; }
 120   inline SCALAR GetClimbRateFpsIC(void) { return hdot; }
 121
 122   inline SCALAR GetAlphaDegIC(void)      { return alpha*DEGREES_TO_RADIANS; }
 123   inline SCALAR GetAlphaRadIC(void)      { return alpha; }
 124
 125   inline SCALAR GetPitchAngleDegIC(void) { return theta*DEGREES_TO_RADIANS; }
 126   inline SCALAR GetPitchAngleRadIC(void) { return theta; }
 127
 128
 129   inline SCALAR GetBetaDegIC(void)       { return beta*DEGREES_TO_RADIANS; }
 130   inline SCALAR GetBetaRadIC(void)       { return beta*DEGREES_TO_RADIANS; }
 131
 132   inline SCALAR GetRollAngleDegIC(void) { return phi*DEGREES_TO_RADIANS; }
 133   inline SCALAR GetRollAngleRadIC(void) { return phi; }
 134
 135   inline SCALAR GetHeadingDegIC(void)   { return psi*DEGREES_TO_RADIANS; }
 136   inline SCALAR GetHeadingRadIC(void)   { return psi; }
 137
 138   inline SCALAR GetLatitudeGDDegIC(void)  { return latitude_gd*DEGREES_TO_RADIANS; }
 139   inline SCALAR GetLatitudeGDRadIC(void) { return latitude_gd; }
 140
 141   inline SCALAR GetLongitudeDegIC(void) { return longitude*DEGREES_TO_RADIANS; }
 142   inline SCALAR GetLongitudeRadIC(void) { return longitude; }
 143
 144   inline SCALAR GetUBodyFpsIC(void) { return vt*cos(alpha)*cos(beta); }
 145   inline SCALAR GetVBodyFpsIC(void) { return vt*sin(beta); }
 146   inline SCALAR GetWBodyFpsIC(void) { return vt*sin(alpha)*cos(beta); }
 147
 148   inline SCALAR GetVnorthFpsIC(void) { calcNEDfromVt();return vnorth; }
 149   inline SCALAR GetVeastFpsIC(void)  { calcNEDfromVt();return veast; }
 150   inline SCALAR GetVdownFpsIC(void)  { calcNEDfromVt();return vdown; }
 151
 152   inline SCALAR GetVnorthAirmassFpsIC(void) { return vnorthwind; }
 153   inline SCALAR GetVeastAirmassFpsIC(void)  { return veastwind; }
 154   inline SCALAR GetVdownAirmassFpsIC(void)  { return vdownwind; }
 155
 156   inline SCALAR GetThetaRadIC(void) { return theta; }
 157   inline SCALAR GetPhiRadIC(void)   { return phi; }
 158   inline SCALAR GetPsiRadIC(void)   { return psi; }
 159
 160
 161
 162 private:
 163   SCALAR vt,vtg,vw,vc,ve;
 164   SCALAR alpha,beta,gamma,theta,phi,psi;
 165   SCALAR mach;
 166   SCALAR altitude,runway_altitude,hdot,alt_agl,sea_level_radius;
 167   SCALAR latitude_gd,latitude_gc,longitude;
 168   SCALAR u,v,w;
 169   SCALAR vnorth,veast,vdown;
 170   SCALAR vnorthwind, veastwind, vdownwind;
 171   SCALAR p,T,soundspeed,density_ratio,rho;
 172
 173   SCALAR xlo, xhi,xmin,xmax;
 174
 175   typedef SCALAR (LaRCsimIC::*fp)(SCALAR x);
 176   fp sfunc;
 177
 178   lsspeedset lastSpeedSet;
 179   lsaltset lastAltSet;
 180
 181
 182   void calcVtfromNED(void);
 183   void calcNEDfromVt(void);
 184   void calcSpeeds(void);
 185
 186
 187   bool getAlpha(void);
 188   bool getTheta(void);
 189   SCALAR GammaEqOfTheta(SCALAR tt);
 190   SCALAR GammaEqOfAlpha(SCALAR tt);
 191   void get_atmosphere(void);
 192
 193
 194   bool findInterval(SCALAR x,SCALAR guess);
 195   bool solve(SCALAR *y, SCALAR x);
 196 };
 197
 198 #endif