src/FDM/YASim/Airplane.hpp

   1 #ifndef _AIRPLANE_HPP
   2 #define _AIRPLANE_HPP
   3
   4 #include "ControlMap.hpp"
   5 #include "Model.hpp"
   6 #include "Wing.hpp"
   7 #include "Rotor.hpp"
   8 #include "Vector.hpp"
   9
  10 namespace yasim {
  11
  12 class Gear;
  13 class Thruster;
  14
  15 class Airplane {
  16 public:
  17     Airplane();
  18     ~Airplane();
  19
  20     void iterate(float dt);
  21     void consumeFuel(float dt);
  22
  23     ControlMap* getControlMap();
  24     Model* getModel();
  25
  26     void setPilotPos(float* pos);
  27     void getPilotPos(float* out);
  28
  29     void getPilotAccel(float* out);
  30
  31     void setWeight(float weight);
  32
  33     void setWing(Wing* wing);
  34     void setTail(Wing* tail);
  35     void addVStab(Wing* vstab);
  36
  37     void addRotor(Rotor* Rotor);
  38     int getNumRotors() {return _rotors.size();}
  39     Rotor* getRotor(int i) {return (Rotor*)_rotors.get(i);}
  40
  41     void addFuselage(float* front, float* back, float width,
  42                      float taper=1, float mid=0.5);
  43     int addTank(float* pos, float cap, float fuelDensity);
  44     void addGear(Gear* g);
  45     void addThruster(Thruster* t, float mass, float* cg);
  46     void addBallast(float* pos, float mass);
  47
  48     int addWeight(float* pos, float size);
  49     void setWeight(int handle, float mass);
  50
  51     void setApproach(float speed, float altitude, float aoa, float fuel);
  52     void setCruise(float speed, float altitude, float fuel);
  53
  54     void setElevatorControl(int control);
  55     void addApproachControl(int control, float val);
  56     void addCruiseControl(int control, float val);
  57
  58     int numGear();
  59     Gear* getGear(int g);
  60
  61     int numTanks();
  62     void setFuelFraction(float frac); // 0-1, total amount of fuel
  63     float getFuel(int tank); // in kg!
  64     float getFuelDensity(int tank); // kg/m^3
  65     float getTankCapacity(int tank);
  66
  67     void compile(); // generate point masses & such, then solve
  68     void initEngines();
  69     void stabilizeThrust();
  70
  71     // Solution output values
  72     int getSolutionIterations();
  73     float getDragCoefficient();
  74     float getLiftRatio();
  75     float getCruiseAoA();
  76     float getTailIncidence();
  77     float getApproachElevator() { return _approachElevator.val; }
  78     char* getFailureMsg();
  79
  80 private:
  81     struct Tank { float pos[3]; float cap; float fill;
  82                   float density; int handle; };
  83     struct Fuselage { float front[3], back[3], width, taper, mid; };
  84     struct GearRec { Gear* gear; Surface* surf; float wgt; };
  85     struct ThrustRec { Thruster* thruster;
  86                        int handle; float cg[3]; float mass; };
  87     struct Control { int control; float val; };
  88     struct WeightRec { int handle; Surface* surf; };
  89
  90     void runCruise();
  91     void runApproach();
  92     void setupState(float aoa, float speed, State* s);
  93     void solveGear();
  94     void solve();
  95     void solveHelicopter();
  96     float compileWing(Wing* w);
  97     float compileRotor(Rotor* w);
  98     float compileFuselage(Fuselage* f);
  99     void compileGear(GearRec* gr);
 100     void applyDragFactor(float factor);
 101     void applyLiftRatio(float factor);
 102     float clamp(float val, float min, float max);
 103     void addContactPoint(float* pos);
 104     void compileContactPoints();
 105     float normFactor(float f);
 106     void updateGearState();
 107
 108     Model _model;
 109     ControlMap _controls;
 110
 111     float _emptyWeight;
 112     float _pilotPos[3];
 113
 114     Wing* _wing;
 115     Wing* _tail;
 116
 117     Vector _fuselages;
 118     Vector _vstabs;
 119     Vector _tanks;
 120     Vector _thrusters;
 121     float _ballast;
 122
 123     Vector _gears;
 124     Vector _contacts; // non-gear ground contact points
 125     Vector _weights;
 126     Vector _surfs; // NON-wing Surfaces
 127
 128     Vector _rotors;
 129
 130     Vector _cruiseControls;
 131     State _cruiseState;
 132     float _cruiseP;
 133     float _cruiseT;
 134     float _cruiseSpeed;
 135     float _cruiseWeight;
 136     float _cruiseFuel;
 137
 138     Vector _approachControls;
 139     State _approachState;
 140     float _approachP;
 141     float _approachT;
 142     float _approachSpeed;
 143     float _approachAoA;
 144     float _approachWeight;
 145     float _approachFuel;
 146
 147     int _solutionIterations;
 148     float _dragFactor;
 149     float _liftRatio;
 150     float _cruiseAoA;
 151     float _tailIncidence;
 152     Control _approachElevator;
 153     char* _failureMsg;
 154 };
 155
 156 }; // namespace yasim
 157 #endif // _AIRPLANE_HPP