src/FDM/YASim/Rotor.hpp

   1 #ifndef _ROTOR_HPP
   2 #define _ROTOR_HPP
   3
   4 #include "Vector.hpp"
   5 #include "Rotorpart.hpp"
   6 #include "Integrator.hpp"
   7 #include "RigidBody.hpp"
   8 #include "BodyEnvironment.hpp"
   9
  10 namespace yasim {
  11
  12 class Surface;
  13 class Rotorpart;
  14 class Ground;
  15 const float rho_null=1.184f; //25DegC, 101325Pa
  16
  17 class Rotor {
  18     friend std::ostream &  operator<<(std::ostream & out, /*const*/ Rotor& r);
  19 private:
  20     float _torque;
  21     float _omega,_omegan,_omegarel,_ddt_omega,_omegarelneu;
  22     float _chord;
  23     float _taper;
  24     float _airfoil_incidence_no_lift;
  25     float _collective;
  26     float _airfoil_lift_coefficient;
  27     float _airfoil_drag_coefficient0;
  28     float _airfoil_drag_coefficient1;
  29     int _ccw;
  30     int _number_of_blades;
  31     int _number_of_segments;
  32     int _number_of_parts;
  33
  34 public:
  35     Rotor();
  36     ~Rotor();
  37
  38     // Rotor geometry:
  39     void setNormal(float* normal);
  40     //the normal vector (direction of rotormast, pointing up)
  41
  42     void setForward(float* forward);
  43     //the normal vector pointing forward (for ele and ail)
  44     void setForceAtPitchA(float force);
  45     void setPowerAtPitch0(float value);
  46     void setPowerAtPitchB(float value);
  47     void setNotorque(int value);
  48     void setPitchA(float value);
  49     void setPitchB(float value);
  50     void setMinCyclicail(float value);
  51     void setMinCyclicele(float value);
  52     void setMaxCyclicail(float value);
  53     void setMaxCyclicele(float value);
  54     void setMaxCollective(float value);
  55     void setMinCollective(float value);
  56     void setDiameter(float value);
  57     void setWeightPerBlade(float value);
  58     void setNumberOfBlades(float value);
  59     void setRelBladeCenter(float value);
  60     void setDelta3(float value);
  61     void setDelta(float value);
  62     void setDynamic(float value);
  63     void setTranslift(float value);
  64     void setC2(float value);
  65     void setStepspersecond(float steps);
  66     void setRPM(float value);
  67     void setRelLenHinge(float value);
  68     void setBase(float* base);        // in local coordinates
  69     void getPosition(float* out);
  70     void setCyclicail(float lval,float rval);
  71     void setCyclicele(float lval,float rval);
  72     void setCollective(float lval);
  73     void setAlphaoutput(int i, const char *text);
  74     void setCcw(int ccw);
  75     int getCcw() {return _ccw;};
  76     void setParameter(char *parametername, float value);
  77     void setGlobalGround(double* global_ground, float* global_vel);
  78     float getTorqueOfInertia();
  79     int getValueforFGSet(int j,char *b,float *f);
  80     void setName(const char *text);
  81     void inititeration(float dt,float omegarel,float ddt_omegarel,float *rot);
  82     void compile();
  83     void getTip(float* tip);
  84     void calcLiftFactor(float* v, float rho, State *s);
  85     void getDownWash(float *pos, float * v_heli, float *downwash);
  86     int getNumberOfBlades(){return _number_of_blades;}
  87
  88     // Query the list of Rotorpart objects
  89     int numRotorparts();
  90     Rotorpart* getRotorpart(int n);
  91     void setAlpha0(float f);
  92     void setAlphamin(float f);
  93     void setAlphamax(float f);
  94     void setTeeterdamp(float f);
  95     void setMaxteeterdamp(float f);
  96     void setRelLenTeeterHinge(float value);
  97     void setAlpha0factor(float f);
  98     void setTorque(float f);
  99     void addTorque(float f);
 100     float getTorque() {return _torque;}
 101     float getLiftFactor();
 102     float getLiftCoef(float incidence,float speed);
 103     float getDragCoef(float incidence,float speed);
 104     float getOmegaRel() {return _omegarel;}
 105     float getOmegaRelNeu() {return _omegarelneu;}
 106     void setOmegaRelNeu(float orn) {_omegarelneu=orn;}
 107     float getOmegan() {return _omegan;}
 108     float getTaper() { return _taper;}
 109     float getChord() { return _chord;}
 110     int getNumberOfParts() { return _number_of_parts;}
 111     float getOverallStall()
 112         {if (_stall_v2sum !=0 ) return _stall_sum/_stall_v2sum; else return 0;}
 113     float getAirfoilIncidenceNoLift() {return _airfoil_incidence_no_lift;}
 114
 115
 116     Vector _rotorparts;
 117     void findGroundEffectAltitude(Ground * ground_cb,State *s);
 118     void writeInfo();
 119
 120
 121 private:
 122     void strncpy(char *dest,const char *src,int maxlen);
 123     void interp(float* v1, float* v2, float frac, float* out);
 124     float calcStall(float incidence,float speed);
 125     float findGroundEffectAltitude(Ground * ground_cb,State *s,
 126         float *pos0,float *pos1,float *pos2,float *pos3,
 127         int iteration=0,float a0=-1,float a1=-1,float a2=-1,float a3=-1);
 128     Rotorpart* newRotorpart(float* pos, float *posforceattac, float *normal,
 129         float* speed,float *dirzentforce, float zentforce,float maxpitchforce,
 130         float maxpitch, float minpitch, float mincyclic,float maxcyclic,
 131         float delta3,float mass,float translift,float rellenhinge,float len);
 132     float _base[3];
 133     float _groundeffectpos[4][3];
 134     float _ground_effect_altitude;
 135     //some postions, where to calcualte the ground effect
 136     float _normal[3];//the normal vector (direction of rotormast, pointing up)
 137     float _normal_with_yaw_roll[3];//the normal vector (perpendicular to rotordisc)
 138     float _forward[3];
 139     float _diameter;
 140     float _weight_per_blade;
 141     float _rel_blade_center;
 142     float _min_pitch;
 143     float _max_pitch;
 144     float _force_at_pitch_a;
 145     float _pitch_a;
 146     float _power_at_pitch_0;
 147     float _power_at_pitch_b;
 148     int _no_torque;
 149     int _sim_blades;
 150     float _pitch_b;
 151     float _rotor_rpm;
 152     float _rel_len_hinge;
 153     float _maxcyclicail;
 154     float _maxcyclicele;
 155     float _mincyclicail;
 156     float _mincyclicele;
 157     float _delta3;
 158     float _delta;
 159     float _dynamic;
 160     float _translift;
 161     float _c2;
 162     float _stepspersecond;
 163     char _alphaoutput[8][256];
 164     char _name[256];
 165     int _engineon;
 166     float _alphamin,_alphamax,_alpha0,_alpha0factor;
 167     float _teeterdamp,_maxteeterdamp;
 168     float _rellenteeterhinge;
 169     float _translift_ve;
 170     float _translift_maxfactor;
 171     float _ground_effect_constant;
 172     float _vortex_state_lift_factor;
 173     float _vortex_state_c1;
 174     float _vortex_state_c2;
 175     float _vortex_state_c3;
 176     float _vortex_state_e1;
 177     float _vortex_state_e2;
 178     float _vortex_state_e3;
 179     float _lift_factor,_f_ge,_f_vs,_f_tl;
 180     float _vortex_state;
 181     double _global_ground[4];
 182     float _liftcoef;
 183     float _dragcoef0;
 184     float _dragcoef1;
 185     float _twist; //outer incidence = inner inner incidence + _twist
 186     float _rel_len_where_incidence_is_measured;
 187     float _torque_of_inertia;
 188     float _rel_len_blade_start;
 189     float _incidence_stall_zero_speed;
 190     float _incidence_stall_half_sonic_speed;
 191     float _lift_factor_stall;
 192     float _stall_change_over;
 193     float _drag_factor_stall;
 194     float _stall_sum;
 195     float _stall_v2sum;
 196     float _yaw;
 197     float _roll;
 198     float _cyclicail;
 199     float _cyclicele;
 200     float _cyclic_factor;
 201     float _rotor_correction_factor;
 202 };
 203 std::ostream &  operator<<(std::ostream & out, /*const*/ Rotor& r);
 204
 205 class Rotorgear {
 206 private:
 207     int _in_use;
 208     int _engineon;
 209     float _max_power_engine;
 210     float _engine_prop_factor;
 211     float _yasimdragfactor;
 212     float _yasimliftfactor;
 213     float _rotorbrake;
 214     float _max_power_rotor_brake;
 215     float _rotorgear_friction;
 216     float _ddt_omegarel;
 217     float _engine_accel_limit;
 218     float _total_torque_on_engine;
 219     Vector _rotors;
 220
 221 public:
 222     Rotorgear();
 223     ~Rotorgear();
 224     int isInUse() {return _in_use;}
 225     void setInUse() {_in_use = 1;}
 226     float compile(RigidBody* body);
 227     void addRotor(Rotor* rotor);
 228     int getNumRotors() {return _rotors.size();}
 229     Rotor* getRotor(int i) {return (Rotor*)_rotors.get(i);}
 230     void calcForces(float* torqueOut);
 231     void setParameter(char *parametername, float value);
 232     void setEngineOn(int value);
 233     int getEngineon();
 234     void setRotorBrake(float lval);
 235     float getYasimDragFactor() { return _yasimdragfactor;}
 236     float getYasimLiftFactor() { return _yasimliftfactor;}
 237     float getMaxPowerEngine() { return _max_power_engine;}
 238     float getMaxPowerRotorBrake() { return _max_power_rotor_brake;}
 239     float getRotorBrake() { return _rotorbrake;}
 240     float getEnginePropFactor() {return _engine_prop_factor;}
 241     Vector* getRotors() { return &_rotors;}
 242     void initRotorIteration(float *lrot,float dt);
 243     void getDownWash(float *pos, float * v_heli, float *downwash);
 244     int getValueforFGSet(int j,char *b,float *f);
 245 };
 246
 247 }; // namespace yasim
 248 #endif // _ROTOR_HPP