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