src/FDM/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 along with
  20  this program; if not, write to the Free Software Foundation, Inc., 59 Temple
  21  Place - Suite 330, Boston, MA  02111-1307, 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 <FDM/LaRCsim/ls_constants.h>
  34 #include <FDM/LaRCsim/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
  45 typedef enum lsspeedset { lssetvt, lssetvc, lssetve, lssetmach, lssetuvw, lssetned };
  46 typedef enum lsaltset { lssetasl, lssetagl };
  47
  48
  49 class LaRCsimIC {
  50 public:
  51
  52   LaRCsimIC(void);
  53   ~LaRCsimIC(void);
  54
  55   void SetVcalibratedKtsIC(SCALAR tt);
  56   void SetMachIC(SCALAR tt);
  57
  58   void SetVtrueFpsIC(SCALAR tt);
  59
  60   void SetVequivalentKtsIC(SCALAR tt);
  61
  62   void SetUBodyFpsIC(SCALAR tt);
  63   void SetVBodyFpsIC(SCALAR tt);
  64   void SetWBodyFpsIC(SCALAR tt);
  65
  66   void SetVnorthFpsIC(SCALAR tt);
  67   void SetVeastFpsIC(SCALAR tt);
  68   void SetVdownFpsIC(SCALAR tt);
  69
  70   void SetVNorthAirmassFpsIC(SCALAR tt);
  71   void SetVEastAirmassFpsIC(SCALAR tt);
  72   void SetVDownAirmassFpsIC(SCALAR tt);
  73
  74   void SetAltitudeFtIC(SCALAR tt);
  75   void SetAltitudeAGLFtIC(SCALAR tt);
  76
  77   //"vertical" flight path, recalculate theta
  78   inline void SetFlightPathAngleDegIC(SCALAR tt) { SetFlightPathAngleRadIC(tt*DEG_TO_RAD); }
  79   void SetFlightPathAngleRadIC(SCALAR tt);
  80
  81   //set speed first
  82   void SetClimbRateFpmIC(SCALAR tt);
  83   void SetClimbRateFpsIC(SCALAR tt);
  84
  85   //use currently stored gamma, recalcualte theta
  86   inline void SetAlphaDegIC(SCALAR tt)      { alpha=tt*DEG_TO_RAD; getTheta(); }
  87   inline void SetAlphaRadIC(SCALAR tt)      { alpha=tt; getTheta(); }
  88
  89   //use currently stored gamma, recalcualte alpha
  90   inline void SetPitchAngleDegIC(SCALAR tt) { SetPitchAngleRadIC(tt*DEG_TO_RAD); }
  91          void SetPitchAngleRadIC(SCALAR tt);
  92
  93   inline void SetBetaDegIC(SCALAR tt)       { beta=tt*DEG_TO_RAD; getTheta();}
  94   inline void SetBetaRadIC(SCALAR tt)       { beta=tt; getTheta(); }
  95
  96   inline void SetRollAngleDegIC(SCALAR tt) { phi=tt*DEG_TO_RAD; getTheta(); }
  97   inline void SetRollAngleRadIC(SCALAR tt) { phi=tt; getTheta(); }
  98
  99   inline void SetHeadingDegIC(SCALAR tt)   { psi=tt*DEG_TO_RAD; }
 100   inline void SetHeadingRadIC(SCALAR tt)   { psi=tt; }
 101
 102   inline void SetLatitudeGDDegIC(SCALAR tt)  { SetLatitudeGDRadIC(tt*DEG_TO_RAD); }
 103          void SetLatitudeGDRadIC(SCALAR tt);
 104
 105   inline void SetLongitudeDegIC(SCALAR tt) { longitude=tt*DEG_TO_RAD; }
 106   inline void SetLongitudeRadIC(SCALAR tt) { longitude=tt; }
 107
 108   void SetRunwayAltitudeFtIC(SCALAR tt);
 109
 110   inline SCALAR GetVcalibratedKtsIC(void) { return sqrt(density_ratio*vt*vt)*V_TO_KNOTS; }
 111   inline SCALAR GetVequivalentKtsIC(void) { return sqrt(density_ratio)*vt*V_TO_KNOTS; }
 112   inline SCALAR GetVtrueKtsIC(void) { return vt*V_TO_KNOTS; }
 113   inline SCALAR GetVtrueFpsIC(void) { return vt; }
 114   inline SCALAR GetMachIC(void) { return vt/soundspeed; }
 115
 116   inline SCALAR GetAltitudeFtIC(void)    { return altitude; }
 117   inline SCALAR GetAltitudeAGLFtIC(void) { return alt_agl; }
 118
 119   inline SCALAR GetRunwayAltitudeFtIC(void) { return runway_altitude; }
 120
 121   inline SCALAR GetFlightPathAngleDegIC(void) { return gamma*RAD_TO_DEG; }
 122   inline SCALAR GetFlightPathAngleRadIC(void) { return gamma; }
 123
 124   inline SCALAR GetClimbRateFpmIC(void) { return hdot*60; }
 125   inline SCALAR GetClimbRateFpsIC(void) { return hdot; }
 126
 127   inline SCALAR GetAlphaDegIC(void)      { return alpha*RAD_TO_DEG; }
 128   inline SCALAR GetAlphaRadIC(void)      { return alpha; }
 129
 130   inline SCALAR GetPitchAngleDegIC(void) { return theta*RAD_TO_DEG; }
 131   inline SCALAR GetPitchAngleRadIC(void) { return theta; }
 132
 133
 134   inline SCALAR GetBetaDegIC(void)       { return beta*RAD_TO_DEG; }
 135   inline SCALAR GetBetaRadIC(void)       { return beta*RAD_TO_DEG; }
 136
 137   inline SCALAR GetRollAngleDegIC(void) { return phi*RAD_TO_DEG; }
 138   inline SCALAR GetRollAngleRadIC(void) { return phi; }
 139
 140   inline SCALAR GetHeadingDegIC(void)   { return psi*RAD_TO_DEG; }
 141   inline SCALAR GetHeadingRadIC(void)   { return psi; }
 142
 143   inline SCALAR GetLatitudeGDDegIC(void)  { return latitude_gd*RAD_TO_DEG; }
 144   inline SCALAR GetLatitudeGDRadIC(void) { return latitude_gd; }
 145
 146   inline SCALAR GetLongitudeDegIC(void) { return longitude*RAD_TO_DEG; }
 147   inline SCALAR GetLongitudeRadIC(void) { return longitude; }
 148
 149   inline SCALAR GetUBodyFpsIC(void) { return vt*cos(alpha)*cos(beta); }
 150   inline SCALAR GetVBodyFpsIC(void) { return vt*sin(beta); }
 151   inline SCALAR GetWBodyFpsIC(void) { return vt*sin(alpha)*cos(beta); }
 152
 153   inline SCALAR GetVnorthFpsIC(void) { calcNEDfromVt();return vnorth; }
 154   inline SCALAR GetVeastFpsIC(void)  { calcNEDfromVt();return veast; }
 155   inline SCALAR GetVdownFpsIC(void)  { calcNEDfromVt();return vdown; }
 156
 157   inline SCALAR GetVnorthAirmassFpsIC(void) { return vnorthwind; }
 158   inline SCALAR GetVeastAirmassFpsIC(void)  { return veastwind; }
 159   inline SCALAR GetVdownAirmassFpsIC(void)  { return vdownwind; }
 160
 161   inline SCALAR GetThetaRadIC(void) { return theta; }
 162   inline SCALAR GetPhiRadIC(void)   { return phi; }
 163   inline SCALAR GetPsiRadIC(void)   { return psi; }
 164
 165
 166
 167 private:
 168   SCALAR vt,vtg,vw,vc,ve;
 169   SCALAR alpha,beta,gamma,theta,phi,psi;
 170   SCALAR mach;
 171   SCALAR altitude,runway_altitude,hdot,alt_agl,sea_level_radius;
 172   SCALAR latitude_gd,latitude_gc,longitude;
 173   SCALAR u,v,w;
 174   SCALAR vnorth,veast,vdown;
 175   SCALAR vnorthwind, veastwind, vdownwind;
 176   SCALAR p,T,soundspeed,density_ratio,rho;
 177
 178   SCALAR xlo, xhi,xmin,xmax;
 179
 180   typedef SCALAR (LaRCsimIC::*fp)(SCALAR x);
 181   fp sfunc;
 182
 183   lsspeedset lastSpeedSet;
 184   lsaltset lastAltSet;
 185
 186
 187   void calcVtfromNED(void);
 188   void calcNEDfromVt(void);
 189   void calcSpeeds(void);
 190
 191
 192   bool getAlpha(void);
 193   bool getTheta(void);
 194   SCALAR GammaEqOfTheta(SCALAR tt);
 195   SCALAR GammaEqOfAlpha(SCALAR tt);
 196   void get_atmosphere(void);
 197
 198
 199   bool findInterval(SCALAR x,SCALAR guess);
 200   bool solve(SCALAR *y, SCALAR x);
 201 };
 202
 203 #endif