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 Hook;
  14 class Launchbar;
  15 class Thruster;
  16
  17 class Airplane {
  18 public:
  19     Airplane();
  20     ~Airplane();
  21
  22     void iterate(float dt);
  23     void calcFuelWeights();
  24
  25     ControlMap* getControlMap();
  26     Model* getModel();
  27
  28     void setPilotPos(float* pos);
  29     void getPilotPos(float* out);
  30
  31     void getPilotAccel(float* out);
  32
  33     void setWeight(float weight);
  34
  35     void setWing(Wing* wing);
  36     void setTail(Wing* tail);
  37     void addVStab(Wing* vstab);
  38
  39     void addFuselage(float* front, float* back, float width,
  40                      float taper=1, float mid=0.5,
  41                      float cx=1, float cy=1, float cz=1, float idrag=1);
  42     int addTank(float* pos, float cap, float fuelDensity);
  43     void addGear(Gear* g);
  44     void addHook(Hook* h);
  45     void addLaunchbar(Launchbar* l);
  46     void addThruster(Thruster* t, float mass, float* cg);
  47     void addBallast(float* pos, float mass);
  48
  49     int addWeight(float* pos, float size);
  50     void setWeight(int handle, float mass);
  51
  52     void setApproach(float speed, float altitude, float aoa, float fuel);
  53     void setCruise(float speed, float altitude, float fuel);
  54
  55     void setElevatorControl(int control);
  56     void addApproachControl(int control, float val);
  57     void addCruiseControl(int control, float val);
  58
  59     void addSolutionWeight(bool approach, int idx, float wgt);
  60
  61     int numGear();
  62     Gear* getGear(int g);
  63     Hook* getHook();
  64     Rotorgear* getRotorgear();
  65     Launchbar* getLaunchbar();
  66
  67     int numThrusters() { return _thrusters.size(); }
  68     Thruster* getThruster(int n) {
  69         return ((ThrustRec*)_thrusters.get(n))->thruster; }
  70
  71     int numTanks();
  72     void setFuelFraction(float frac); // 0-1, total amount of fuel
  73     float getFuel(int tank); // in kg!
  74     float setFuel(int tank, float fuel); // in kg!
  75     float getFuelDensity(int tank); // kg/m^3
  76     float getTankCapacity(int tank);
  77
  78     void compile(); // generate point masses & such, then solve
  79     void initEngines();
  80     void stabilizeThrust();
  81
  82     // Solution output values
  83     int getSolutionIterations();
  84     float getDragCoefficient();
  85     float getLiftRatio();
  86     float getCruiseAoA();
  87     float getTailIncidence();
  88     float getApproachElevator() { return _approachElevator.val; }
  89     char* getFailureMsg();
  90
  91     static void setupState(float aoa, float speed, State* s); // utility
  92
  93 private:
  94     struct Tank { float pos[3]; float cap; float fill;
  95                   float density; int handle; };
  96     struct Fuselage { float front[3], back[3], width, taper, mid, _cx, _cy, _cz, _idrag; };
  97     struct GearRec { Gear* gear; Surface* surf; float wgt; };
  98     struct ThrustRec { Thruster* thruster;
  99                        int handle; float cg[3]; float mass; };
 100     struct Control { int control; float val; };
 101     struct WeightRec { int handle; Surface* surf; };
 102     struct SolveWeight { bool approach; int idx; float wgt; };
 103     struct ContactRec { Gear* gear; float p[3]; };
 104
 105     void runCruise();
 106     void runApproach();
 107     void solveGear();
 108     void solve();
 109     void solveHelicopter();
 110     float compileWing(Wing* w);
 111     float compileRotorgear();
 112     float compileFuselage(Fuselage* f);
 113     void compileGear(GearRec* gr);
 114     void applyDragFactor(float factor);
 115     void applyLiftRatio(float factor);
 116     float clamp(float val, float min, float max);
 117     void addContactPoint(float* pos);
 118     void compileContactPoints();
 119     float normFactor(float f);
 120     void updateGearState();
 121     void setupWeights(bool isApproach);
 122
 123     Model _model;
 124     ControlMap _controls;
 125
 126     float _emptyWeight;
 127     float _pilotPos[3];
 128
 129     Wing* _wing;
 130     Wing* _tail;
 131
 132     Vector _fuselages;
 133     Vector _vstabs;
 134     Vector _tanks;
 135     Vector _thrusters;
 136     float _ballast;
 137
 138     Vector _gears;
 139     Vector _contacts; // non-gear ground contact points
 140     Vector _weights;
 141     Vector _surfs; // NON-wing Surfaces
 142
 143     Vector _solveWeights;
 144
 145     Vector _cruiseControls;
 146     State _cruiseState;
 147     float _cruiseP;
 148     float _cruiseT;
 149     float _cruiseSpeed;
 150     float _cruiseWeight;
 151     float _cruiseFuel;
 152
 153     Vector _approachControls;
 154     State _approachState;
 155     float _approachP;
 156     float _approachT;
 157     float _approachSpeed;
 158     float _approachAoA;
 159     float _approachWeight;
 160     float _approachFuel;
 161
 162     int _solutionIterations;
 163     float _dragFactor;
 164     float _liftRatio;
 165     float _cruiseAoA;
 166     float _tailIncidence;
 167     Control _approachElevator;
 168     char* _failureMsg;
 169 };
 170
 171 }; // namespace yasim
 172 #endif // _AIRPLANE_HPP