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