src/FDM/YASim/PropEngine.cpp

   1 #include "Math.hpp"
   2 #include "Propeller.hpp"
   3 #include "PistonEngine.hpp"
   4 #include "PropEngine.hpp"
   5 namespace yasim {
   6
   7 PropEngine::PropEngine(Propeller* prop, PistonEngine* eng, float moment)
   8 {
   9     // Start off at 500rpm, because the start code doesn't exist yet
  10     _omega = 52.3f;
  11     _dir[0] = 1; _dir[1] = 0; _dir[2] = 0;
  12
  13     _variable = false;
  14
  15     _prop = prop;
  16     _eng = eng;
  17     _moment = moment;
  18     _fuel = true;
  19 }
  20
  21 PropEngine::~PropEngine()
  22 {
  23     delete _prop;
  24     delete _eng;
  25 }
  26
  27 void PropEngine::setMagnetos(int pos)
  28 {
  29     _magnetos = pos;
  30 }
  31
  32 void PropEngine::setAdvance(float advance)
  33 {
  34     _advance = Math::clamp(advance, 0, 1);
  35 }
  36
  37 void PropEngine::setVariableProp(float min, float max)
  38 {
  39     _variable = true;
  40     _minOmega = min;
  41     _maxOmega = max;
  42 }
  43
  44 bool PropEngine::isRunning()
  45 {
  46     return _eng->isRunning();
  47 }
  48
  49 bool PropEngine::isCranking()
  50 {
  51     return _eng->isCranking();
  52 }
  53
  54 float PropEngine::getOmega()
  55 {
  56     return _omega;
  57 }
  58
  59 void PropEngine::getThrust(float* out)
  60 {
  61     int i;
  62     for(i=0; i<3; i++) out[i] = _thrust[i];
  63 }
  64
  65 void PropEngine::getTorque(float* out)
  66 {
  67     int i;
  68     for(i=0; i<3; i++) out[i] = _torque[i];
  69 }
  70
  71 void PropEngine::getGyro(float* out)
  72 {
  73     int i;
  74     for(i=0; i<3; i++) out[i] = _gyro[i];
  75 }
  76
  77 float PropEngine::getFuelFlow()
  78 {
  79     return _fuelFlow;
  80 }
  81
  82 void PropEngine::stabilize()
  83 {
  84     float speed = -Math::dot3(_wind, _dir);
  85     _eng->setThrottle(_throttle);
  86     _eng->setMixture(_mixture);
  87
  88     _eng->setMagnetos(3);
  89     _eng->setRunning(true);
  90
  91     if(_variable) {
  92         _omega = _minOmega + _advance * (_maxOmega - _minOmega);
  93         _prop->modPitch(1e6); // Start at maximum pitch and move down
  94     } else {
  95         _omega = 52;
  96     }
  97
  98     bool goingUp = false;
  99     float step = 10;
 100     while(true) {
 101         float ptau, dummy;
 102         _prop->calc(_rho, speed, _omega, &dummy, &ptau);
 103         _eng->calc(_pressure, _temp, _omega);
 104         float etau = _eng->getTorque();
 105         float tdiff = etau - ptau;
 106
 107         if(Math::abs(tdiff/_moment) < 0.1)
 108             break;
 109
 110         if(tdiff > 0) {
 111             if(!goingUp) step *= 0.5f;
 112             goingUp = true;
 113             if(!_variable)  _omega += step;
 114             else            _prop->modPitch(1+(step*0.005f));
 115         } else {
 116             if(goingUp) step *= 0.5f;
 117             goingUp = false;
 118             if(!_variable)  _omega -= step;
 119             else            _prop->modPitch(1-(step*0.005f));
 120         }
 121     }
 122
 123     // ...and back off
 124     _eng->setRunning(false);
 125 }
 126
 127 void PropEngine::init()
 128 {
 129     _omega = 0.01f;
 130     _eng->setStarter(false);
 131     _eng->setMagnetos(0);
 132 }
 133
 134 void PropEngine::integrate(float dt)
 135 {
 136     float speed = -Math::dot3(_wind, _dir);
 137
 138     float propTorque, engTorque, thrust;
 139
 140     _eng->setThrottle(_throttle);
 141     _eng->setStarter(_starter);
 142     _eng->setMagnetos(_magnetos);
 143     _eng->setMixture(_mixture);
 144     _eng->setFuelState(_fuel);
 145
 146     _prop->calc(_rho, speed, _omega, &thrust, &propTorque);
 147     _eng->calc(_pressure, _temp, _omega);
 148     engTorque = _eng->getTorque();
 149     _fuelFlow = _eng->getFuelFlow();
 150
 151     // Turn the thrust into a vector and save it
 152     Math::mul3(thrust, _dir, _thrust);
 153
 154     // Euler-integrate the RPM.  This doesn't need the full-on
 155     // Runge-Kutta stuff.
 156     float rotacc = (engTorque-propTorque)/Math::abs(_moment);
 157     _omega += dt * rotacc;
 158
 159     // Store the total angular momentum into _gyro
 160     Math::mul3(_omega*_moment, _dir, _gyro);
 161
 162     // Accumulate the engine torque, it acts on the body as a whole.
 163     // (Note: engine torque, not propeller torque.  They can be
 164     // different, but the difference goes to accelerating the
 165     // rotation.  It is the engine torque that is felt at the shaft
 166     // and works on the body.)
 167     float tau = _moment < 0 ? engTorque : -engTorque;
 168     Math::mul3(tau, _dir, _torque);
 169
 170     // Iterate the propeller governor, if we have one.  Since engine
 171     // torque is basically constant with RPM, we want to make the
 172     // propeller torque at the target RPM equal to the engine by
 173     // varying the pitch.  Assume the the torque goes as the square of
 174     // the RPM (roughly correct) and compute a "target" torque for the
 175     // _current_ RPM.  Seek to that.  This is sort of a continuous
 176     // Newton-Raphson, basically.
 177     if(_variable) {
 178         float targetOmega = _minOmega + _advance*(_maxOmega-_minOmega);
 179         float ratio2 = (_omega*_omega)/(targetOmega*targetOmega);
 180         float targetTorque = engTorque * ratio2;
 181
 182         float mod = propTorque < targetTorque ? 1.04f : (1.0f/1.04f);
 183
 184         // Convert to an acceleration here, so that big propellers
 185         // don't seek faster than small ones.
 186         float diff = Math::abs((propTorque - targetTorque) / _moment);
 187         if(diff < 10) mod = 1 + (mod-1)*(0.1f*diff);
 188
 189         _prop->modPitch(mod);
 190     }
 191 }
 192
 193 }; // namespace yasim