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 _phi_null;
  23     float _chord;
  24     float _taper;
  25     float _airfoil_incidence_no_lift;
  26     float _collective;
  27     float _airfoil_lift_coefficient;
  28     float _airfoil_drag_coefficient0;
  29     float _airfoil_drag_coefficient1;
  30     int _ccw;
  31     int _number_of_blades;
  32     int _number_of_segments;
  33     int _number_of_parts;
  34     float _balance1;
  35     float _balance2;
  36     float _tilt_yaw;
  37     float _tilt_roll;
  38     float _tilt_pitch;
  39     float _old_tilt_roll;
  40     float _old_tilt_pitch;
  41     float _old_tilt_yaw;
  42     float _downwash_factor;
  43
  44 public:
  45     Rotor();
  46     ~Rotor();
  47
  48     // Rotor geometry:
  49     void setNormal(float* normal);
  50     //the normal vector (direction of rotormast, pointing up)
  51
  52     void setForward(float* forward);
  53     //the normal vector pointing forward (for ele and ail)
  54     void setForceAtPitchA(float force);
  55     void setPowerAtPitch0(float value);
  56     void setPowerAtPitchB(float value);
  57     void setNotorque(int value);
  58     void setPitchA(float value);
  59     void setPitchB(float value);
  60     void setMinCyclicail(float value);
  61     void setMinCyclicele(float value);
  62     void setMaxCyclicail(float value);
  63     void setMaxCyclicele(float value);
  64     void setMaxCollective(float value);
  65     void setMinCollective(float value);
  66     void setMinTiltYaw(float value);
  67     void setMinTiltPitch(float value);
  68     void setMinTiltRoll(float value);
  69     void setMaxTiltYaw(float value);
  70     void setMaxTiltPitch(float value);
  71     void setMaxTiltRoll(float value);
  72     void setTiltCenterX(float value);
  73     void setTiltCenterY(float value);
  74     void setTiltCenterZ(float value);
  75     void setTiltYaw(float lval);
  76     void setTiltPitch(float lval);
  77     void setTiltRoll(float lval);
  78     void setDiameter(float value);
  79     void setWeightPerBlade(float value);
  80     void setNumberOfBlades(float value);
  81     void setRelBladeCenter(float value);
  82     void setDelta3(float value);
  83     void setDelta(float value);
  84     void setDynamic(float value);
  85     void setTranslift(float value);
  86     void setC2(float value);
  87     void setStepspersecond(float steps);
  88     void setRPM(float value);
  89     void setPhiNull(float value);
  90     void setRelLenHinge(float value);
  91     void setBase(float* base);        // in local coordinates
  92     void getPosition(float* out);
  93     void setCyclicail(float lval,float rval);
  94     void setCyclicele(float lval,float rval);
  95     void setCollective(float lval);
  96     void setAlphaoutput(int i, const char *text);
  97     void setCcw(int ccw);
  98     int getCcw() {return _ccw;};
  99     void setParameter(char *parametername, float value);
 100     void setGlobalGround(double* global_ground, float* global_vel);
 101     float getTorqueOfInertia();
 102     int getValueforFGSet(int j,char *b,float *f);
 103     void setName(const char *text);
 104     void inititeration(float dt,float omegarel,float ddt_omegarel,float *rot);
 105     void compile();
 106     void updateDirectionsAndPositions(float *rot);
 107     void getTip(float* tip);
 108     void calcLiftFactor(float* v, float rho, State *s);
 109     void getDownWash(float *pos, float * v_heli, float *downwash);
 110     int getNumberOfBlades(){return _number_of_blades;}
 111     void setDownwashFactor(float value);
 112
 113     // Query the list of Rotorpart objects
 114     int numRotorparts();
 115     Rotorpart* getRotorpart(int n);
 116     void setAlpha0(float f);
 117     void setAlphamin(float f);
 118     void setAlphamax(float f);
 119     void setTeeterdamp(float f);
 120     void setMaxteeterdamp(float f);
 121     void setRelLenTeeterHinge(float value);
 122     void setAlpha0factor(float f);
 123     void setTorque(float f);
 124     void addTorque(float f);
 125     float getTorque() {return _torque;}
 126     float getLiftFactor();
 127     float getLiftCoef(float incidence,float speed);
 128     float getDragCoef(float incidence,float speed);
 129     float getOmegaRel() {return _omegarel;}
 130     float getOmegaRelNeu() {return _omegarelneu;}
 131     void setOmegaRelNeu(float orn) {_omegarelneu=orn;}
 132     float getOmegan() {return _omegan;}
 133     float getTaper() { return _taper;}
 134     float getChord() { return _chord;}
 135     int getNumberOfParts() { return _number_of_parts;}
 136     float getOverallStall()
 137         {if (_stall_v2sum !=0 ) return _stall_sum/_stall_v2sum; else return 0;}
 138     float getAirfoilIncidenceNoLift() {return _airfoil_incidence_no_lift;}
 139     Vector _rotorparts;
 140     void findGroundEffectAltitude(Ground * ground_cb,State *s);
 141     float *getGravDirection() {return _grav_direction;}
 142     void writeInfo();
 143     void setSharedFlapHinge(bool s);
 144     void setBalance(float b);
 145     float getBalance(){ return (_balance1>0)?_balance1*_balance2:_balance1;}
 146
 147 private:
 148     void testForRotorGroundContact (Ground * ground_cb,State *s);
 149     void strncpy(char *dest,const char *src,int maxlen);
 150     void interp(float* v1, float* v2, float frac, float* out);
 151     float calcStall(float incidence,float speed);
 152     float findGroundEffectAltitude(Ground * ground_cb,State *s,
 153         float *pos0,float *pos1,float *pos2,float *pos3,
 154         int iteration=0,float a0=-1,float a1=-1,float a2=-1,float a3=-1);
 155     static void euler2orient(float roll, float pitch, float hdg,
 156                              float* out);
 157     Rotorpart* newRotorpart(/*float* pos, float *posforceattac, float *normal,
 158         float* speed,float *dirzentforce, */float zentforce,float maxpitchforce,
 159         float delta3,float mass,float translift,float rellenhinge,float len);
 160     float _base[3];
 161     float _groundeffectpos[4][3];
 162     float _ground_contact_pos[16][3];
 163     int _num_ground_contact_pos;
 164     float _ground_effect_altitude;
 165     //some postions, where to calcualte the ground effect
 166     float _normal[3];//the normal vector (direction of rotormast, pointing up)
 167     float _normal_with_yaw_roll[3];//the normal vector (perpendicular to rotordisc)
 168     float _forward[3];
 169     float _diameter;
 170     float _weight_per_blade;
 171     float _rel_blade_center;
 172     float _tilt_center[3];
 173     float _min_tilt_yaw;
 174     float _min_tilt_pitch;
 175     float _min_tilt_roll;
 176     float _max_tilt_yaw;
 177     float _max_tilt_pitch;
 178     float _max_tilt_roll;
 179     float _min_pitch;
 180     float _max_pitch;
 181     float _force_at_pitch_a;
 182     float _pitch_a;
 183     float _power_at_pitch_0;
 184     float _power_at_pitch_b;
 185     int _no_torque;
 186     int _sim_blades;
 187     float _pitch_b;
 188     float _rotor_rpm;
 189     float _rel_len_hinge;
 190     float _maxcyclicail;
 191     float _maxcyclicele;
 192     float _mincyclicail;
 193     float _mincyclicele;
 194     float _delta3;
 195     float _delta;
 196     float _dynamic;
 197     float _translift;
 198     float _c2;
 199     float _stepspersecond;
 200     char _alphaoutput[8][256];
 201     char _name[256];
 202     int _engineon;
 203     float _alphamin,_alphamax,_alpha0,_alpha0factor;
 204     float _teeterdamp,_maxteeterdamp;
 205     float _rellenteeterhinge;
 206     float _translift_ve;
 207     float _translift_maxfactor;
 208     float _ground_effect_constant;
 209     float _vortex_state_lift_factor;
 210     float _vortex_state_c1;
 211     float _vortex_state_c2;
 212     float _vortex_state_c3;
 213     float _vortex_state_e1;
 214     float _vortex_state_e2;
 215     float _vortex_state_e3;
 216     float _lift_factor,_f_ge,_f_vs,_f_tl;
 217     float _vortex_state;
 218     double _global_ground[4];
 219     float _liftcoef;
 220     float _dragcoef0;
 221     float _dragcoef1;
 222     float _twist; //outer incidence = inner inner incidence + _twist
 223     float _rel_len_where_incidence_is_measured;
 224     float _torque_of_inertia;
 225     float _rel_len_blade_start;
 226     float _incidence_stall_zero_speed;
 227     float _incidence_stall_half_sonic_speed;
 228     float _lift_factor_stall;
 229     float _stall_change_over;
 230     float _drag_factor_stall;
 231     float _stall_sum;
 232     float _stall_v2sum;
 233     float _yaw;
 234     float _roll;
 235     float _cyclicail;
 236     float _cyclicele;
 237     float _cyclic_factor;
 238     float _rotor_correction_factor;
 239     float _phi;
 240     bool _shared_flap_hinge;
 241     float _grav_direction[3];
 242     int _properties_tied;
 243     bool _directions_and_postions_dirty;
 244 };
 245 std::ostream &  operator<<(std::ostream & out, /*const*/ Rotor& r);
 246
 247 class Rotorgear {
 248 private:
 249     int _in_use;
 250     int _engineon;
 251     float _max_power_engine;
 252     float _engine_prop_factor;
 253     float _yasimdragfactor;
 254     float _yasimliftfactor;
 255     float _rotorbrake;
 256     float _max_power_rotor_brake;
 257     float _rotorgear_friction;
 258     float _ddt_omegarel;
 259     float _engine_accel_limit;
 260     float _total_torque_on_engine;
 261     Vector _rotors;
 262     float _target_rel_rpm;
 263     float _max_rel_torque;
 264
 265 public:
 266     Rotorgear();
 267     ~Rotorgear();
 268     int isInUse() {return _in_use;}
 269     void setInUse() {_in_use = 1;}
 270     void compile();
 271     void addRotor(Rotor* rotor);
 272     int getNumRotors() {return _rotors.size();}
 273     Rotor* getRotor(int i) {return (Rotor*)_rotors.get(i);}
 274     void calcForces(float* torqueOut);
 275     void setParameter(char *parametername, float value);
 276     void setEngineOn(int value);
 277     int getEngineon();
 278     void setRotorBrake(float lval);
 279     void setRotorEngineMaxRelTorque(float lval);
 280     void setRotorRelTarget(float lval);
 281     float getYasimDragFactor() { return _yasimdragfactor;}
 282     float getYasimLiftFactor() { return _yasimliftfactor;}
 283     float getMaxPowerEngine() { return _max_power_engine;}
 284     float getMaxPowerRotorBrake() { return _max_power_rotor_brake;}
 285     float getRotorBrake() { return _rotorbrake;}
 286     float getEnginePropFactor() {return _engine_prop_factor;}
 287     Vector* getRotors() { return &_rotors;}
 288     void initRotorIteration(float *lrot,float dt);
 289     void getDownWash(float *pos, float * v_heli, float *downwash);
 290     int getValueforFGSet(int j,char *b,float *f);
 291 };
 292
 293 }; // namespace yasim
 294 #endif // _ROTOR_HPP