]> git.mxchange.org Git - flightgear.git/blob - src/FDM/flight.hxx
cd8a2c705956df2664f9ed38c506ee16175263b1
[flightgear.git] / src / FDM / flight.hxx
1 // flight.hxx -- define shared flight model parameters
2 //
3 // Written by Curtis Olson, started May 1997.
4 //
5 // Copyright (C) 1997  Curtis L. Olson  - curt@infoplane.com
6 //
7 // This program is free software; you can redistribute it and/or
8 // modify it under the terms of the GNU General Public License as
9 // published by the Free Software Foundation; either version 2 of the
10 // License, or (at your option) any later version.
11 //
12 // This program is distributed in the hope that it will be useful, but
13 // WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
14 // MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
15 // General Public License for more details.
16 //
17 // You should have received a copy of the GNU General Public License
18 // along with this program; if not, write to the Free Software
19 // Foundation, Inc., 675 Mass Ave, Cambridge, MA 02139, USA.
20 //
21 // $Id$
22
23
24 #ifndef _FLIGHT_HXX
25 #define _FLIGHT_HXX
26
27
28 #ifndef __cplusplus
29 # error This library requires C++
30 #endif
31
32
33 /* Required get_()
34
35    `FGInterface::get_Longitude ()'
36    `FGInterface::get_Latitude ()'
37    `FGInterface::get_Altitude ()'
38    `FGInterface::get_Phi ()'
39    `FGInterface::get_Theta ()'
40    `FGInterface::get_Psi ()'
41    `FGInterface::get_V_equiv_kts ()'
42
43    `FGInterface::get_Mass ()'
44    `FGInterface::get_I_xx ()'
45    `FGInterface::get_I_yy ()'
46    `FGInterface::get_I_zz ()'
47    `FGInterface::get_I_xz ()'
48    
49    `FGInterface::get_V_north ()'
50    `FGInterface::get_V_east ()'
51    `FGInterface::get_V_down ()'
52
53    `FGInterface::get_P_Body ()'
54    `FGInterface::get_Q_Body ()'
55    `FGInterface::get_R_Body ()'
56
57    `FGInterface::get_Gamma_vert_rad ()'
58    `FGInterface::get_Climb_Rate ()'
59    `FGInterface::get_Alpha ()'
60    `FGInterface::get_Beta ()'
61
62    `FGInterface::get_Runway_altitude ()'
63
64    `FGInterface::get_Lon_geocentric ()'
65    `FGInterface::get_Lat_geocentric ()'
66    `FGInterface::get_Sea_level_radius ()'
67    `FGInterface::get_Earth_position_angle ()'
68
69    `FGInterface::get_Latitude_dot()'
70    `FGInterface::get_Longitude_dot()'
71    `FGInterface::get_Radius_dot()'
72
73    `FGInterface::get_Dx_cg ()'
74    `FGInterface::get_Dy_cg ()'
75    `FGInterface::get_Dz_cg ()'
76
77    `FGInterface::get_T_local_to_body_11 ()' ... `FGInterface::get_T_local_to_body_33 ()'
78
79    `FGInterface::get_Radius_to_vehicle ()'
80
81  */
82
83
84 #include <simgear/compiler.h>
85
86 #include <math.h>
87
88 #include <list>
89 #include <vector>
90 #include <string>
91
92 #include <simgear/constants.h>
93 #include <simgear/timing/timestamp.hxx>
94
95 #include <Main/fgfs.hxx>
96
97 FG_USING_STD(list);
98 FG_USING_STD(vector);
99 FG_USING_STD(string);
100
101
102 typedef double FG_VECTOR_3[3];
103
104
105 class FGEngInterface {
106
107 private:
108
109     // inputs
110     double Throttle;
111     double Mixture;
112     double Prop_Advance;
113
114     // outputs
115     double RPM;
116     double Manifold_Pressure;
117     double MaxHP;
118     double Percentage_Power;
119     double EGT;
120     double CHT;
121     double prop_thrust;
122     
123     /* others...
124     double PercentN1,N1;  //GE,CFM
125     double PercentN2,N2;
126     double EPR;  //P&W, RR?
127     double FuelFlow;
128     bool AfterBurner;
129     double InletAngles[3];
130     double InletPosition[3];
131     double ThrustVector[3];
132     */
133
134 public:
135     FGEngInterface(void);
136     ~FGEngInterface(void);
137     
138     inline double get_Throttle() const { return Throttle; }
139     inline double get_Mixture() const { return Mixture; }
140     inline double get_Prop_Advance() const { return Prop_Advance; }
141     inline double get_RPM() const { return RPM; }
142     inline double get_Manifold_Pressure() const { return Manifold_Pressure; }
143     inline double get_MaxHP() const { return MaxHP; }
144     inline double get_Percentage_Power() const { return Percentage_Power; }
145     inline double get_EGT() const { return EGT; }
146     inline double get_CHT() const { return CHT; }
147     inline double get_prop_thrust() const { return prop_thrust; }
148
149     inline void set_Throttle( double t ) { Throttle = t; }
150     inline void set_Mixture( double m ) { Mixture = m; }
151     inline void set_Prop_Advance( double p ) { Prop_Advance = p; }
152     inline void set_RPM( double r ) { RPM = r; }
153     inline void set_Manifold_Pressure( double mp ) { Manifold_Pressure = mp; }
154     inline void set_MaxHP( double hp ) { MaxHP = hp; }
155     inline void set_Percentage_Power( double p ) { Percentage_Power = p; }
156     inline void set_EGT( double e ) { EGT = e; }
157     inline void set_CHT( double c ) { CHT = c; }
158     inline void set_prop_thrust( double t ) { prop_thrust = t; }
159
160 };
161
162 typedef vector < FGEngInterface > engine_list;
163
164
165 // This is based heavily on LaRCsim/ls_generic.h
166 class FGInterface : public FGSubsystem {
167
168 private:
169   
170     // periodic update management variable.  This is a scheme to run
171     // the fdm with a fixed delta-t.  We control how many iteration of
172     // the fdm to run with the fixed dt based on the elapsed time from
173     // the last update.  This allows us to maintain sync with the real
174     // time clock, even though each frame could take a random amount
175     // of time.  Since "dt" is unlikely to divide evenly into the
176     // elapse time, we keep track of the remainder and add it into the
177     // next elapsed time.  This yields a small amount of temporal
178     // jitter ( < dt ) but in practice seems to work well.
179
180     double delta_t;             // delta "t"
181     SGTimeStamp time_stamp;     // time stamp of last run
182     long elapsed;               // time elapsed since last run
183     long remainder;             // remainder time from last run
184     int multi_loop;             // number of iterations of "delta_t" to run
185
186     // Pilot location rel to ref pt
187     FG_VECTOR_3 d_pilot_rp_body_v;
188
189     // CG position w.r.t. ref. point
190     FG_VECTOR_3 d_cg_rp_body_v;
191
192     // Forces
193     FG_VECTOR_3 f_body_total_v;
194     FG_VECTOR_3 f_local_total_v;
195     FG_VECTOR_3 f_aero_v;
196     FG_VECTOR_3 f_engine_v;
197     FG_VECTOR_3 f_gear_v;
198
199     // Moments
200     FG_VECTOR_3 m_total_rp_v;
201     FG_VECTOR_3 m_total_cg_v;
202     FG_VECTOR_3 m_aero_v;
203     FG_VECTOR_3 m_engine_v;
204     FG_VECTOR_3 m_gear_v;
205
206     // Accelerations
207     FG_VECTOR_3 v_dot_local_v;
208     FG_VECTOR_3 v_dot_body_v;
209     FG_VECTOR_3 a_cg_body_v;
210     FG_VECTOR_3 a_pilot_body_v;
211     FG_VECTOR_3 n_cg_body_v;
212     FG_VECTOR_3 n_pilot_body_v;
213     FG_VECTOR_3 omega_dot_body_v;
214
215     // Velocities
216     FG_VECTOR_3 v_local_v;
217     FG_VECTOR_3 v_local_rel_ground_v; // V rel w.r.t. earth surface
218     FG_VECTOR_3 v_local_airmass_v;    // velocity of airmass (steady winds)
219     FG_VECTOR_3 v_local_rel_airmass_v;  // velocity of veh. relative to airmass
220     FG_VECTOR_3 v_local_gust_v;       // linear turbulence components, L frame
221     FG_VECTOR_3 v_wind_body_v;        // Wind-relative velocities in body axis
222
223     FG_VECTOR_3 omega_body_v;         // Angular B rates
224     FG_VECTOR_3 omega_local_v;        // Angular L rates
225     FG_VECTOR_3 omega_total_v;        // Diff btw B & L
226     FG_VECTOR_3 euler_rates_v;
227     FG_VECTOR_3 geocentric_rates_v;   // Geocentric linear velocities
228
229     // Positions
230     FG_VECTOR_3 geocentric_position_v;
231     FG_VECTOR_3 geodetic_position_v;
232     FG_VECTOR_3 euler_angles_v;
233
234     // Miscellaneous Quantities
235     FG_VECTOR_3 d_cg_rwy_local_v;     // CG rel. to rwy in local coords
236     FG_VECTOR_3 d_cg_rwy_rwy_v;       // CG relative to rwy, in rwy coordinates
237     FG_VECTOR_3 d_pilot_rwy_local_v;  // pilot rel. to rwy in local coords
238     FG_VECTOR_3 d_pilot_rwy_rwy_v;    // pilot rel. to rwy, in rwy coords.
239
240     // Inertias
241     double mass, i_xx, i_yy, i_zz, i_xz;
242
243     // Normal Load Factor
244     double nlf;
245
246     // Velocities
247     double v_rel_wind, v_true_kts, v_rel_ground, v_inertial;
248     double v_ground_speed, v_equiv, v_equiv_kts;
249     double v_calibrated, v_calibrated_kts;
250
251     // Miscellaneious Quantities
252     double t_local_to_body_m[3][3];   // Transformation matrix L to B
253     double gravity;                   // Local acceleration due to G
254     double centrifugal_relief;        // load factor reduction due to speed
255     double alpha, beta, alpha_dot, beta_dot;  // in radians
256     double cos_alpha, sin_alpha, cos_beta, sin_beta;
257     double cos_phi, sin_phi, cos_theta, sin_theta, cos_psi, sin_psi;
258     double gamma_vert_rad, gamma_horiz_rad;  // Flight path angles
259     double sigma, density, v_sound, mach_number;
260     double static_pressure, total_pressure, impact_pressure;
261     double dynamic_pressure;
262     double static_temperature, total_temperature;
263     double sea_level_radius, earth_position_angle;
264     double runway_altitude, runway_latitude, runway_longitude;
265     double runway_heading;
266     double radius_to_rwy;
267     double climb_rate;                // in feet per second
268     double sin_lat_geocentric, cos_lat_geocentric;
269     double sin_longitude, cos_longitude;
270     double sin_latitude, cos_latitude;
271     double altitude_agl;
272     
273     // Engine list
274     engine_list engines;
275
276     // SGTimeStamp valid_stamp;          // time this record is valid
277     // SGTimeStamp next_stamp;           // time this record is valid
278
279 protected:
280     void _busdump(void);
281     void _updatePosition( double lat_geoc, double lon, double alt );
282     void _updateWeather( void );
283
284     inline void _set_Inertias( double m, double xx, double yy, 
285                               double zz, double xz)
286     {
287         mass = m;
288         i_xx = xx;
289         i_yy = yy;
290         i_zz = zz;
291         i_xz = xz;
292     }
293     inline void _set_CG_Position( double dx, double dy, double dz ) {
294         d_cg_rp_body_v[0] = dx;
295         d_cg_rp_body_v[1] = dy;
296         d_cg_rp_body_v[2] = dz;
297     }
298     inline void _set_Accels_Local( double north, double east, double down ) {
299         v_dot_local_v[0] = north;
300         v_dot_local_v[1] = east;
301         v_dot_local_v[2] = down;
302     }
303     inline void _set_Accels_Body( double u, double v, double w ) {
304         v_dot_body_v[0] = u;
305         v_dot_body_v[1] = v;
306         v_dot_body_v[2] = w;
307     }
308     inline void _set_Accels_CG_Body( double x, double y, double z ) {
309         a_cg_body_v[0] = x;
310         a_cg_body_v[1] = y;
311         a_cg_body_v[2] = z;
312     }
313     inline void _set_Accels_Pilot_Body( double x, double y, double z ) {
314         a_pilot_body_v[0] = x;
315         a_pilot_body_v[1] = y;
316         a_pilot_body_v[2] = z;
317     }
318     inline void _set_Accels_CG_Body_N( double x, double y, double z ) {
319         n_cg_body_v[0] = x;
320         n_cg_body_v[1] = y;
321         n_cg_body_v[2] = z;
322     }
323     void _set_Nlf(double n) { nlf=n;  }
324     inline void _set_Velocities_Local( double north, double east, double down ){
325         v_local_v[0] = north;
326         v_local_v[1] = east;
327         v_local_v[2] = down;
328     }
329     inline void _set_Velocities_Ground(double north, double east, double down) {
330         v_local_rel_ground_v[0] = north;
331         v_local_rel_ground_v[1] = east;
332         v_local_rel_ground_v[2] = down;
333     }
334     inline void _set_Velocities_Local_Airmass( double north, double east, 
335                                               double down)
336     {
337         v_local_airmass_v[0] = north;
338         v_local_airmass_v[1] = east;
339         v_local_airmass_v[2] = down;
340     }
341     inline void _set_Velocities_Wind_Body( double u, double v, double w) {
342         v_wind_body_v[0] = u;
343         v_wind_body_v[1] = v;
344         v_wind_body_v[2] = w;
345     }
346     inline void _set_V_rel_wind(double vt) { v_rel_wind = vt; }
347     inline void _set_V_ground_speed( double v) { v_ground_speed = v; }
348     inline void _set_V_equiv_kts( double kts ) { v_equiv_kts = kts; }
349     inline void _set_V_calibrated_kts( double kts ) { v_calibrated_kts = kts; }
350     inline void _set_Omega_Body( double p, double q, double r ) {
351         omega_body_v[0] = p;
352         omega_body_v[1] = q;
353         omega_body_v[2] = r;
354     }
355     inline void _set_Euler_Rates( double phi, double theta, double psi ) {
356         euler_rates_v[0] = phi;
357         euler_rates_v[1] = theta;
358         euler_rates_v[2] = psi;
359     }
360     inline void _set_Geocentric_Rates( double lat, double lon, double rad ) {
361         geocentric_rates_v[0] = lat;
362         geocentric_rates_v[1] = lon;
363         geocentric_rates_v[2] = rad;
364     }
365 #if 0
366     inline void _set_Radius_to_vehicle(double radius) {
367         geocentric_position_v[2] = radius;
368     }
369 #endif
370     inline void _set_Geocentric_Position( double lat, double lon, double rad ) {
371         geocentric_position_v[0] = lat;
372         geocentric_position_v[1] = lon;
373         geocentric_position_v[2] = rad;
374     }
375     inline void _set_Latitude(double lat) { geodetic_position_v[0] = lat; }
376     inline void _set_Longitude(double lon) { geodetic_position_v[1] = lon; }
377     inline void _set_Altitude(double altitude) {
378         geodetic_position_v[2] = altitude;
379     }
380     inline void _set_Altitude_AGL(double agl) {
381         altitude_agl = agl;
382     }
383     inline void _set_Geodetic_Position( double lat, double lon, double alt ) {
384         geodetic_position_v[0] = lat;
385         geodetic_position_v[1] = lon;
386         geodetic_position_v[2] = alt;
387     }
388     inline void _set_Euler_Angles( double phi, double theta, double psi ) {
389         euler_angles_v[0] = phi;
390         euler_angles_v[1] = theta;
391         euler_angles_v[2] = psi;
392     }
393     inline void _set_T_Local_to_Body( int i, int j, double value) {
394         t_local_to_body_m[i-1][j-1] = value;
395     }
396     inline void _set_T_Local_to_Body( double m[3][3] ) {
397         int i, j;
398         for ( i = 0; i < 3; i++ ) {
399             for ( j = 0; j < 3; j++ ) {
400                 t_local_to_body_m[i][j] = m[i][j];
401             }
402         }
403     }
404     inline void _set_Alpha( double a ) { alpha = a; }
405     inline void _set_Beta( double b ) { beta = b; }
406     inline void _set_Cos_phi( double cp ) { cos_phi = cp; }
407     inline void _set_Cos_theta( double ct ) { cos_theta = ct; }
408     inline void _set_Gamma_vert_rad( double gv ) { gamma_vert_rad = gv; }
409     inline void _set_Density( double d ) { density = d; }
410     inline void _set_Mach_number( double m ) { mach_number = m; }
411     inline void _set_Static_pressure( double sp ) { static_pressure = sp; }
412     inline void _set_Static_temperature( double t ) { static_temperature = t; }
413     inline void _set_Sea_level_radius( double r ) { sea_level_radius = r; }
414     inline void _set_Earth_position_angle(double a) {
415         earth_position_angle = a;
416     }
417     inline void _set_Runway_altitude( double alt ) { runway_altitude = alt; }
418     inline void _set_Climb_Rate(double rate) { climb_rate = rate; }
419     inline void _set_sin_lat_geocentric(double parm) {
420         sin_lat_geocentric = sin(parm);
421     }
422     inline void _set_cos_lat_geocentric(double parm) {
423         cos_lat_geocentric = cos(parm);
424     }
425     inline void _set_sin_cos_longitude(double parm) {
426         sin_longitude = sin(parm);
427         cos_longitude = cos(parm);
428     }
429     inline void _set_sin_cos_latitude(double parm) {
430         sin_latitude = sin(parm);
431         cos_latitude = cos(parm);
432     }
433
434 public:
435   
436     FGInterface();
437     FGInterface( double dt );
438     virtual ~FGInterface();
439
440     virtual void init ();
441     virtual void bind ();
442     virtual void unbind ();
443     virtual void update ();
444     virtual bool update( int multi_loop );
445
446     // Define the various supported flight models (many not yet implemented)
447     enum {
448         // Magic Carpet mode
449         FG_MAGICCARPET = 0,
450
451         // The NASA LaRCsim (Navion) flight model
452         FG_LARCSIM = 1,
453
454         // Jon S. Berndt's new FDM written from the ground up in C++
455         FG_JSBSIM = 2,
456
457         // Christian's hot air balloon simulation
458         FG_BALLOONSIM = 3,
459
460         // Aeronautical DEvelopment AGEncy, Bangalore India
461         FG_ADA = 4,
462
463         // The following aren't implemented but are here to spark
464         // thoughts and discussions, and maybe even action.
465         FG_ACM = 5,
466         FG_SUPER_SONIC = 6,
467         FG_HELICOPTER = 7,
468         FG_AUTOGYRO = 8,
469         FG_PARACHUTE = 9,
470
471         // Driven externally via a serial port, net, file, etc.
472         FG_EXTERNAL = 10
473     };
474
475     // time and update management values
476     inline double get_delta_t() const { return delta_t; }
477     inline void set_delta_t( double dt ) { delta_t = dt; }
478     inline SGTimeStamp get_time_stamp() const { return time_stamp; }
479     inline void set_time_stamp( SGTimeStamp s ) { time_stamp = s; }
480     inline void stamp() { time_stamp.stamp(); }
481     inline long get_elapsed() const { return elapsed; }
482     inline void set_elapsed( long e ) { elapsed = e; }
483     inline long get_remainder() const { return remainder; }
484     inline void set_remainder( long r ) { remainder = r; }
485     inline int get_multi_loop() const { return multi_loop; }
486     inline void set_multi_loop( int ml ) { multi_loop = ml; }
487
488     // Positions
489     virtual void set_Latitude(double lat);       // geocentric
490     virtual void set_Longitude(double lon);    
491     virtual void set_Altitude(double alt);  // triggers re-calc of AGL altitude
492     virtual void set_AltitudeAGL(double altagl); // and vice-versa
493     virtual void set_Latitude_deg (double lat) {
494       set_Latitude(lat * DEG_TO_RAD);
495     }
496     virtual void set_Longitude_deg (double lon) {
497       set_Longitude(lon * DEG_TO_RAD);
498     }
499     
500     // Speeds -- setting any of these will trigger a re-calc of the rest
501     virtual void set_V_calibrated_kts(double vc);
502     virtual void set_Mach_number(double mach);
503     virtual void set_Velocities_Local( double north, double east, double down );
504     inline void set_V_north (double north) { v_local_v[0] = north; }
505     inline void set_V_east (double east) { v_local_v[1] = east; }
506     inline void set_V_down (double down) { v_local_v[2] = down; }
507     virtual void set_Velocities_Wind_Body( double u, double v, double w);
508     virtual void set_uBody (double uBody) { v_wind_body_v[0] = uBody; }
509     virtual void set_vBody (double vBody) { v_wind_body_v[1] = vBody; }
510     virtual void set_wBody (double wBody) { v_wind_body_v[2] = wBody; }
511     
512     // Euler angles 
513     virtual void set_Euler_Angles( double phi, double theta, double psi );
514     virtual void set_Phi (double phi) {
515       set_Euler_Angles(phi, get_Theta(), get_Psi());
516     }
517     virtual void set_Theta (double theta) {
518       set_Euler_Angles(get_Phi(), theta, get_Psi());
519     }
520     virtual void set_Psi (double psi) { 
521       set_Euler_Angles(get_Phi(), get_Theta(), psi);
522     }
523     virtual void set_Phi_deg (double phi) { set_Phi(phi * DEG_TO_RAD); }
524     virtual void set_Theta_deg (double theta) {
525       set_Theta(theta * DEG_TO_RAD); 
526     }
527     virtual void set_Psi_deg (double psi) { set_Psi(psi * DEG_TO_RAD); }
528     
529     // Flight Path
530     virtual void set_Climb_Rate( double roc);
531     virtual void set_Gamma_vert_rad( double gamma);
532     
533     // Earth
534     virtual void set_Sea_level_radius(double slr);
535     virtual void set_Runway_altitude(double ralt);
536     
537     virtual void set_Static_pressure(double p);
538     virtual void set_Static_temperature(double T);
539     virtual void set_Density(double rho);
540     
541     virtual void set_Velocities_Local_Airmass (double wnorth, 
542                                                double weast, 
543                                                double wdown );
544     
545     
546     // ========== Mass properties and geometry values ==========
547
548     // Inertias
549     inline double get_Mass() const { return mass; }
550     inline double get_I_xx() const { return i_xx; }
551     inline double get_I_yy() const { return i_yy; }
552     inline double get_I_zz() const { return i_zz; }
553     inline double get_I_xz() const { return i_xz; }
554
555     // Pilot location rel to ref pt
556     // inline double * get_D_pilot_rp_body_v() {
557     //  return d_pilot_rp_body_v;
558     // }
559     // inline double get_Dx_pilot() const { return d_pilot_rp_body_v[0]; }
560     // inline double get_Dy_pilot() const { return d_pilot_rp_body_v[1]; }
561     // inline double get_Dz_pilot() const { return d_pilot_rp_body_v[2]; }
562     /* inline void set_Pilot_Location( double dx, double dy, double dz ) {
563         d_pilot_rp_body_v[0] = dx;
564         d_pilot_rp_body_v[1] = dy;
565         d_pilot_rp_body_v[2] = dz;
566     } */
567
568     // CG position w.r.t. ref. point
569     // inline double * get_D_cg_rp_body_v() { return d_cg_rp_body_v; }
570     inline double get_Dx_cg() const { return d_cg_rp_body_v[0]; }
571     inline double get_Dy_cg() const { return d_cg_rp_body_v[1]; }
572     inline double get_Dz_cg() const { return d_cg_rp_body_v[2]; }
573
574     // ========== Forces ==========
575
576     // inline double * get_F_body_total_v() { return f_body_total_v; }
577     // inline double get_F_X() const { return f_body_total_v[0]; }
578     // inline double get_F_Y() const { return f_body_total_v[1]; }
579     // inline double get_F_Z() const { return f_body_total_v[2]; }
580     /* inline void set_Forces_Body_Total( double x, double y, double z ) {
581         f_body_total_v[0] = x;
582         f_body_total_v[1] = y;
583         f_body_total_v[2] = z;
584     } */
585
586     // inline double * get_F_local_total_v() { return f_local_total_v; }
587     // inline double get_F_north() const { return f_local_total_v[0]; }
588     // inline double get_F_east() const { return f_local_total_v[1]; }
589     // inline double get_F_down() const { return f_local_total_v[2]; }
590     /* inline void set_Forces_Local_Total( double x, double y, double z ) {
591         f_local_total_v[0] = x;
592         f_local_total_v[1] = y;
593         f_local_total_v[2] = z;
594     } */
595
596     // inline double * get_F_aero_v() { return f_aero_v; }
597     // inline double get_F_X_aero() const { return f_aero_v[0]; }
598     // inline double get_F_Y_aero() const { return f_aero_v[1]; }
599     // inline double get_F_Z_aero() const { return f_aero_v[2]; }
600     /* inline void set_Forces_Aero( double x, double y, double z ) {
601         f_aero_v[0] = x;
602         f_aero_v[1] = y;
603         f_aero_v[2] = z;
604     } */
605     
606     // inline double * get_F_engine_v() { return f_engine_v; }
607     // inline double get_F_X_engine() const { return f_engine_v[0]; }
608     // inline double get_F_Y_engine() const { return f_engine_v[1]; }
609     // inline double get_F_Z_engine() const { return f_engine_v[2]; }
610     /* inline void set_Forces_Engine( double x, double y, double z ) {
611         f_engine_v[0] = x;
612         f_engine_v[1] = y;
613         f_engine_v[2] = z;
614     } */
615
616     // inline double * get_F_gear_v() { return f_gear_v; }
617     // inline double get_F_X_gear() const { return f_gear_v[0]; }
618     // inline double get_F_Y_gear() const { return f_gear_v[1]; }
619     // inline double get_F_Z_gear() const { return f_gear_v[2]; }
620     /* inline void set_Forces_Gear( double x, double y, double z ) {
621         f_gear_v[0] = x;
622         f_gear_v[1] = y;
623         f_gear_v[2] = z;
624     } */
625
626     // ========== Moments ==========
627
628     // inline double * get_M_total_rp_v() { return m_total_rp_v; }
629     // inline double get_M_l_rp() const { return m_total_rp_v[0]; }
630     // inline double get_M_m_rp() const { return m_total_rp_v[1]; }
631     // inline double get_M_n_rp() const { return m_total_rp_v[2]; }
632     /* inline void set_Moments_Total_RP( double l, double m, double n ) {
633         m_total_rp_v[0] = l;
634         m_total_rp_v[1] = m;
635         m_total_rp_v[2] = n;
636     } */
637
638     // inline double * get_M_total_cg_v() { return m_total_cg_v; }
639     // inline double get_M_l_cg() const { return m_total_cg_v[0]; }
640     // inline double get_M_m_cg() const { return m_total_cg_v[1]; }
641     // inline double get_M_n_cg() const { return m_total_cg_v[2]; }
642     /* inline void set_Moments_Total_CG( double l, double m, double n ) {
643         m_total_cg_v[0] = l;
644         m_total_cg_v[1] = m;
645         m_total_cg_v[2] = n;
646     } */
647
648     // inline double * get_M_aero_v() { return m_aero_v; }
649     // inline double get_M_l_aero() const { return m_aero_v[0]; }
650     // inline double get_M_m_aero() const { return m_aero_v[1]; }
651     // inline double get_M_n_aero() const { return m_aero_v[2]; }
652     /* inline void set_Moments_Aero( double l, double m, double n ) {
653         m_aero_v[0] = l;
654         m_aero_v[1] = m;
655         m_aero_v[2] = n;
656     } */
657
658     // inline double * get_M_engine_v() { return m_engine_v; }
659     // inline double get_M_l_engine() const { return m_engine_v[0]; }
660     // inline double get_M_m_engine() const { return m_engine_v[1]; }
661     // inline double get_M_n_engine() const { return m_engine_v[2]; }
662     /* inline void set_Moments_Engine( double l, double m, double n ) {
663         m_engine_v[0] = l;
664         m_engine_v[1] = m;
665         m_engine_v[2] = n;
666     } */
667
668     // inline double * get_M_gear_v() { return m_gear_v; }
669     // inline double get_M_l_gear() const { return m_gear_v[0]; }
670     // inline double get_M_m_gear() const { return m_gear_v[1]; }
671     // inline double get_M_n_gear() const { return m_gear_v[2]; }
672     /* inline void set_Moments_Gear( double l, double m, double n ) {
673         m_gear_v[0] = l;
674         m_gear_v[1] = m;
675         m_gear_v[2] = n;
676     } */
677
678     // ========== Accelerations ==========
679
680     // inline double * get_V_dot_local_v() { return v_dot_local_v; }
681     inline double get_V_dot_north() const { return v_dot_local_v[0]; }
682     inline double get_V_dot_east() const { return v_dot_local_v[1]; }
683     inline double get_V_dot_down() const { return v_dot_local_v[2]; }
684
685     // inline double * get_V_dot_body_v() { return v_dot_body_v; }
686     inline double get_U_dot_body() const { return v_dot_body_v[0]; }
687     inline double get_V_dot_body() const { return v_dot_body_v[1]; }
688     inline double get_W_dot_body() const { return v_dot_body_v[2]; }
689
690     // inline double * get_A_cg_body_v() { return a_cg_body_v; }
691     inline double get_A_X_cg() const { return a_cg_body_v[0]; }
692     inline double get_A_Y_cg() const { return a_cg_body_v[1]; }
693     inline double get_A_Z_cg() const { return a_cg_body_v[2]; }
694
695     // inline double * get_A_pilot_body_v() { return a_pilot_body_v; }
696     inline double get_A_X_pilot() const { return a_pilot_body_v[0]; }
697     inline double get_A_Y_pilot() const { return a_pilot_body_v[1]; }
698     inline double get_A_Z_pilot() const { return a_pilot_body_v[2]; }
699
700     // inline double * get_N_cg_body_v() { return n_cg_body_v; }
701     inline double get_N_X_cg() const { return n_cg_body_v[0]; }
702     inline double get_N_Y_cg() const { return n_cg_body_v[1]; }
703     inline double get_N_Z_cg() const { return n_cg_body_v[2]; }
704
705     // inline double * get_N_pilot_body_v() { return n_pilot_body_v; }
706     // inline double get_N_X_pilot() const { return n_pilot_body_v[0]; }
707     // inline double get_N_Y_pilot() const { return n_pilot_body_v[1]; }
708     // inline double get_N_Z_pilot() const { return n_pilot_body_v[2]; }
709     // inline void set_Accels_Pilot_Body_N( double x, double y, double z ) {
710     //    n_pilot_body_v[0] = x;
711     //    n_pilot_body_v[1] = y;
712     //    n_pilot_body_v[2] = z;
713     // }
714
715     inline double get_Nlf(void) { return nlf; }
716
717     // inline double * get_Omega_dot_body_v() { return omega_dot_body_v; }
718     // inline double get_P_dot_body() const { return omega_dot_body_v[0]; }
719     // inline double get_Q_dot_body() const { return omega_dot_body_v[1]; }
720     // inline double get_R_dot_body() const { return omega_dot_body_v[2]; }
721     /* inline void set_Accels_Omega( double p, double q, double r ) {
722         omega_dot_body_v[0] = p;
723         omega_dot_body_v[1] = q;
724         omega_dot_body_v[2] = r;
725     } */
726
727
728     // ========== Velocities ==========
729
730     // inline double * get_V_local_v() { return v_local_v; }
731     inline double get_V_north() const { return v_local_v[0]; }
732     inline double get_V_east() const { return v_local_v[1]; }
733     inline double get_V_down() const { return v_local_v[2]; }
734     inline double get_uBody () const { return v_wind_body_v[0]; }
735     inline double get_vBody () const { return v_wind_body_v[1]; }
736     inline double get_wBody () const { return v_wind_body_v[2]; }
737
738     // inline double * get_V_local_rel_ground_v() {
739     //     return v_local_rel_ground_v;
740     // }
741     // inline double get_V_north_rel_ground() const {
742     //     return v_local_rel_ground_v[0];
743     // }
744     // inline double get_V_east_rel_ground() const {
745     //     return v_local_rel_ground_v[1];
746     // }
747     // inline double get_V_down_rel_ground() const {
748     //    return v_local_rel_ground_v[2];
749     // }
750
751     // inline double * get_V_local_airmass_v() { return v_local_airmass_v; }
752     inline double get_V_north_airmass() const { return v_local_airmass_v[0]; }
753     inline double get_V_east_airmass() const { return v_local_airmass_v[1]; }
754     inline double get_V_down_airmass() const { return v_local_airmass_v[2]; }
755
756     // airmass
757     // inline double * get_V_local_rel_airmass_v() {
758     //   return v_local_rel_airmass_v;
759     // }
760     // inline double get_V_north_rel_airmass() const {
761     //   return v_local_rel_airmass_v[0];
762     // }
763     // inline double get_V_east_rel_airmass() const {
764     //   return v_local_rel_airmass_v[1];
765     // }
766     // inline double get_V_down_rel_airmass() const {
767     //   return v_local_rel_airmass_v[2];
768     // }
769     /* inline void set_Velocities_Local_Rel_Airmass( double north, double east, 
770                                                   double down)
771     {
772         v_local_rel_airmass_v[0] = north;
773         v_local_rel_airmass_v[1] = east;
774         v_local_rel_airmass_v[2] = down;
775     } */
776
777     // inline double * get_V_local_gust_v() { return v_local_gust_v; }
778     // inline double get_U_gust() const { return v_local_gust_v[0]; }
779     // inline double get_V_gust() const { return v_local_gust_v[1]; }
780     // inline double get_W_gust() const { return v_local_gust_v[2]; }
781     /* inline void set_Velocities_Gust( double u, double v, double w)
782     {
783         v_local_gust_v[0] = u;
784         v_local_gust_v[1] = v;
785         v_local_gust_v[2] = w;
786     } */
787     
788     // inline double * get_V_wind_body_v() { return v_wind_body_v; }
789     inline double get_U_body() const { return v_wind_body_v[0]; }
790     inline double get_V_body() const { return v_wind_body_v[1]; }
791     inline double get_W_body() const { return v_wind_body_v[2]; }
792
793     inline double get_V_rel_wind() const { return v_rel_wind; }
794     // inline void set_V_rel_wind(double wind) { v_rel_wind = wind; }
795
796     // inline double get_V_true_kts() const { return v_true_kts; }
797     // inline void set_V_true_kts(double kts) { v_true_kts = kts; }
798
799     // inline double get_V_rel_ground() const { return v_rel_ground; }
800     // inline void set_V_rel_ground( double v ) { v_rel_ground = v; }
801
802     // inline double get_V_inertial() const { return v_inertial; }
803     // inline void set_V_inertial(double v) { v_inertial = v; }
804
805     inline double get_V_ground_speed() const { return v_ground_speed; }
806
807     // inline double get_V_equiv() const { return v_equiv; }
808     // inline void set_V_equiv( double v ) { v_equiv = v; }
809
810     inline double get_V_equiv_kts() const { return v_equiv_kts; }
811
812     //inline double get_V_calibrated() const { return v_calibrated; }
813     //inline void set_V_calibrated( double v ) { v_calibrated = v; }
814
815     inline double get_V_calibrated_kts() const { return v_calibrated_kts; }
816
817     // inline double * get_Omega_body_v() { return omega_body_v; }
818     inline double get_P_body() const { return omega_body_v[0]; }
819     inline double get_Q_body() const { return omega_body_v[1]; }
820     inline double get_R_body() const { return omega_body_v[2]; }
821
822     // inline double * get_Omega_local_v() { return omega_local_v; }
823     // inline double get_P_local() const { return omega_local_v[0]; }
824     // inline double get_Q_local() const { return omega_local_v[1]; }
825     // inline double get_R_local() const { return omega_local_v[2]; }
826     /* inline void set_Omega_Local( double p, double q, double r ) {
827         omega_local_v[0] = p;
828         omega_local_v[1] = q;
829         omega_local_v[2] = r;
830     } */
831
832     // inline double * get_Omega_total_v() { return omega_total_v; }
833     // inline double get_P_total() const { return omega_total_v[0]; }
834     // inline double get_Q_total() const { return omega_total_v[1]; }
835     // inline double get_R_total() const { return omega_total_v[2]; }
836     /* inline void set_Omega_Total( double p, double q, double r ) {
837         omega_total_v[0] = p;
838         omega_total_v[1] = q;
839         omega_total_v[2] = r;
840     } */
841
842     // inline double * get_Euler_rates_v() { return euler_rates_v; }
843     inline double get_Phi_dot() const { return euler_rates_v[0]; }
844     inline double get_Theta_dot() const { return euler_rates_v[1]; }
845     inline double get_Psi_dot() const { return euler_rates_v[2]; }
846
847     // inline double * get_Geocentric_rates_v() { return geocentric_rates_v; }
848     inline double get_Latitude_dot() const { return geocentric_rates_v[0]; }
849     inline double get_Longitude_dot() const { return geocentric_rates_v[1]; }
850     inline double get_Radius_dot() const { return geocentric_rates_v[2]; }
851
852     // ========== Positions ==========
853
854     // inline double * get_Geocentric_position_v() {
855     //    return geocentric_position_v;
856     // }
857     inline double get_Lat_geocentric() const {
858         return geocentric_position_v[0];
859     }
860     inline double get_Lon_geocentric() const {
861         return geocentric_position_v[1];
862     }
863     inline double get_Radius_to_vehicle() const {
864         return geocentric_position_v[2];
865     }
866
867     // inline double * get_Geodetic_position_v() { return geodetic_position_v; }
868     inline double get_Latitude() const { return geodetic_position_v[0]; }
869     inline double get_Longitude() const { return geodetic_position_v[1]; }
870     inline double get_Altitude() const { return geodetic_position_v[2]; }
871     inline double get_Altitude_AGL(void) const { return altitude_agl; }
872
873     inline double get_Latitude_deg () const {
874       return get_Latitude() * RAD_TO_DEG;
875     }
876     inline double get_Longitude_deg () const {
877       return get_Longitude() * RAD_TO_DEG;
878     }
879
880     // inline double * get_Euler_angles_v() { return euler_angles_v; }
881     inline double get_Phi() const { return euler_angles_v[0]; }
882     inline double get_Theta() const { return euler_angles_v[1]; }
883     inline double get_Psi() const { return euler_angles_v[2]; }
884     inline double get_Phi_deg () const { return get_Phi() * RAD_TO_DEG; }
885     inline double get_Theta_deg () const { return get_Theta() * RAD_TO_DEG; }
886     inline double get_Psi_deg () const { return get_Psi() * RAD_TO_DEG; }
887
888
889     // ========== Miscellaneous quantities ==========
890
891     // inline double * get_T_local_to_body_m() { return t_local_to_body_m; }
892     inline double get_T_local_to_body_11() const {
893         return t_local_to_body_m[0][0];
894     }
895     inline double get_T_local_to_body_12() const {
896         return t_local_to_body_m[0][1];
897     }
898     inline double get_T_local_to_body_13() const {
899         return t_local_to_body_m[0][2];
900     }
901     inline double get_T_local_to_body_21() const {
902         return t_local_to_body_m[1][0];
903     }
904     inline double get_T_local_to_body_22() const {
905         return t_local_to_body_m[1][1];
906     }
907     inline double get_T_local_to_body_23() const {
908         return t_local_to_body_m[1][2];
909     }
910     inline double get_T_local_to_body_31() const {
911         return t_local_to_body_m[2][0];
912     }
913     inline double get_T_local_to_body_32() const {
914         return t_local_to_body_m[2][1];
915     }
916     inline double get_T_local_to_body_33() const {
917         return t_local_to_body_m[2][2];
918     }
919
920     // inline double get_Gravity() const { return gravity; }
921     // inline void set_Gravity(double g) { gravity = g; }
922
923     // inline double get_Centrifugal_relief() const {
924     //   return centrifugal_relief;
925     // }
926     // inline void set_Centrifugal_relief(double cr) {
927     //   centrifugal_relief = cr;
928     // }
929
930     inline double get_Alpha() const { return alpha; }
931     inline double get_Beta() const { return beta; }
932     // inline double get_Alpha_dot() const { return alpha_dot; }
933     // inline void set_Alpha_dot( double ad ) { alpha_dot = ad; }
934     // inline double get_Beta_dot() const { return beta_dot; }
935     // inline void set_Beta_dot( double bd ) { beta_dot = bd; }
936
937     // inline double get_Cos_alpha() const { return cos_alpha; }
938     // inline void set_Cos_alpha( double ca ) { cos_alpha = ca; }
939     // inline double get_Sin_alpha() const { return sin_alpha; }
940     // inline void set_Sin_alpha( double sa ) { sin_alpha = sa; }
941     // inline double get_Cos_beta() const { return cos_beta; }
942     // inline void set_Cos_beta( double cb ) { cos_beta = cb; }
943     // inline double get_Sin_beta() const { return sin_beta; }
944     // inline void set_Sin_beta( double sb ) { sin_beta = sb; }
945
946     inline double get_Cos_phi() const { return cos_phi; }
947     // inline double get_Sin_phi() const { return sin_phi; }
948     // inline void set_Sin_phi( double sp ) { sin_phi = sp; }
949     inline double get_Cos_theta() const { return cos_theta; }
950     // inline double get_Sin_theta() const { return sin_theta; }
951     // inline void set_Sin_theta( double st ) { sin_theta = st; }
952     // inline double get_Cos_psi() const { return cos_psi; }
953     // inline void set_Cos_psi( double cp ) { cos_psi = cp; }
954     // inline double get_Sin_psi() const { return sin_psi; }
955     // inline void set_Sin_psi( double sp ) { sin_psi = sp; }
956
957     inline double get_Gamma_vert_rad() const { return gamma_vert_rad; }
958     // inline double get_Gamma_horiz_rad() const { return gamma_horiz_rad; }
959     // inline void set_Gamma_horiz_rad( double gh ) { gamma_horiz_rad = gh; }
960
961     // inline double get_Sigma() const { return sigma; }
962     // inline void set_Sigma( double s ) { sigma = s; }
963     inline double get_Density() const { return density; }
964     // inline double get_V_sound() const { return v_sound; }
965     // inline void set_V_sound( double v ) { v_sound = v; }
966     inline double get_Mach_number() const { return mach_number; }
967
968     inline double get_Static_pressure() const { return static_pressure; }
969     // inline double get_Total_pressure() const { return total_pressure; }
970     // inline void set_Total_pressure( double tp ) { total_pressure = tp; }
971     // inline double get_Impact_pressure() const { return impact_pressure; }
972     // inline void set_Impact_pressure( double ip ) { impact_pressure = ip; }
973     // inline double get_Dynamic_pressure() const { return dynamic_pressure; }
974     // inline void set_Dynamic_pressure( double dp ) { dynamic_pressure = dp; }
975
976     inline double get_Static_temperature() const { return static_temperature; }
977     // inline double get_Total_temperature() const { return total_temperature; }
978     // inline void set_Total_temperature( double t ) { total_temperature = t; }
979
980     inline double get_Sea_level_radius() const { return sea_level_radius; }
981     inline double get_Earth_position_angle() const {
982         return earth_position_angle;
983     }
984
985     inline double get_Runway_altitude() const { return runway_altitude; }
986     // inline double get_Runway_latitude() const { return runway_latitude; }
987     // inline void set_Runway_latitude( double lat ) { runway_latitude = lat; }
988     // inline double get_Runway_longitude() const { return runway_longitude; }
989     // inline void set_Runway_longitude( double lon ) {
990     //   runway_longitude = lon;
991     // }
992     // inline double get_Runway_heading() const { return runway_heading; }
993     // inline void set_Runway_heading( double h ) { runway_heading = h; }
994
995     // inline double get_Radius_to_rwy() const { return radius_to_rwy; }
996     // inline void set_Radius_to_rwy( double r ) { radius_to_rwy = r; }
997
998     // inline double * get_D_cg_rwy_local_v() { return d_cg_rwy_local_v; }
999     // inline double get_D_cg_north_of_rwy() const {
1000     //   return d_cg_rwy_local_v[0];
1001     // }
1002     // inline double get_D_cg_east_of_rwy() const {
1003     //   return d_cg_rwy_local_v[1];
1004     // }
1005     // inline double get_D_cg_above_rwy() const { return d_cg_rwy_local_v[2]; }
1006     /* inline void set_CG_Rwy_Local( double north, double east, double above )
1007     {
1008         d_cg_rwy_local_v[0] = north;
1009         d_cg_rwy_local_v[1] = east;
1010         d_cg_rwy_local_v[2] = above;
1011     } */
1012
1013     // inline double * get_D_cg_rwy_rwy_v() { return d_cg_rwy_rwy_v; }
1014     // inline double get_X_cg_rwy() const { return d_cg_rwy_rwy_v[0]; }
1015     // inline double get_Y_cg_rwy() const { return d_cg_rwy_rwy_v[1]; }
1016     // inline double get_H_cg_rwy() const { return d_cg_rwy_rwy_v[2]; }
1017     /* inline void set_CG_Rwy_Rwy( double x, double y, double h )
1018     {
1019         d_cg_rwy_rwy_v[0] = x;
1020         d_cg_rwy_rwy_v[1] = y;
1021         d_cg_rwy_rwy_v[2] = h;
1022     } */
1023
1024     // inline double * get_D_pilot_rwy_local_v() { return d_pilot_rwy_local_v; }
1025     // inline double get_D_pilot_north_of_rwy() const {
1026     //   return d_pilot_rwy_local_v[0];
1027     // }
1028     // inline double get_D_pilot_east_of_rwy() const {
1029     //   return d_pilot_rwy_local_v[1];
1030     // }
1031     // inline double get_D_pilot_above_rwy() const {
1032     //   return d_pilot_rwy_local_v[2];
1033     // }
1034     /* inline void set_Pilot_Rwy_Local( double north, double east, double above )
1035     {
1036         d_pilot_rwy_local_v[0] = north;
1037         d_pilot_rwy_local_v[1] = east;
1038         d_pilot_rwy_local_v[2] = above;
1039     } */
1040
1041     // inline double * get_D_pilot_rwy_rwy_v() { return d_pilot_rwy_rwy_v; }
1042     // inline double get_X_pilot_rwy() const { return d_pilot_rwy_rwy_v[0]; }
1043     // inline double get_Y_pilot_rwy() const { return d_pilot_rwy_rwy_v[1]; }
1044     // inline double get_H_pilot_rwy() const { return d_pilot_rwy_rwy_v[2]; }
1045     /* inline void set_Pilot_Rwy_Rwy( double x, double y, double h )
1046     {
1047         d_pilot_rwy_rwy_v[0] = x;
1048         d_pilot_rwy_rwy_v[1] = y;
1049         d_pilot_rwy_rwy_v[2] = h;
1050     } */
1051
1052     inline double get_Climb_Rate() const { return climb_rate; }
1053
1054     // inline SGTimeStamp get_time_stamp() const { return valid_stamp; }
1055     // inline void stamp_time() { valid_stamp = next_stamp; next_stamp.stamp(); }
1056
1057     // Extrapolate FDM based on time_offset (in usec)
1058     void extrapolate( int time_offset );
1059
1060     // sin/cos lat_geocentric
1061     inline double get_sin_lat_geocentric(void) const {
1062         return sin_lat_geocentric;
1063     }
1064     inline double get_cos_lat_geocentric(void) const {
1065         return cos_lat_geocentric;
1066     }
1067
1068     inline double get_sin_longitude(void) const {
1069         return sin_longitude;
1070     }
1071     inline double get_cos_longitude(void) const {
1072         return cos_longitude;
1073     }
1074
1075     inline double get_sin_latitude(void) const {
1076         return sin_latitude;
1077     }
1078     inline double get_cos_latitude(void) const {
1079         return cos_latitude;
1080     }
1081
1082     // engines
1083     inline double get_num_engines() const {
1084         return engines.size();
1085     }
1086
1087     inline FGEngInterface* get_engine( int i ) {
1088         return &engines[i];
1089     }
1090
1091     inline void add_engine( FGEngInterface e ) {
1092         engines.push_back( e );
1093     }
1094 };
1095
1096
1097 typedef list < FGInterface > fdm_state_list;
1098 typedef fdm_state_list::iterator fdm_state_list_iterator;
1099 typedef fdm_state_list::const_iterator const_fdm_state_list_iterator;
1100
1101
1102 extern FGInterface * cur_fdm_state;
1103
1104
1105 // General interface to the flight model routines
1106
1107 // Set the altitude (force)
1108 void fgFDMForceAltitude(const string &model, double alt_meters);
1109
1110 // Set the local ground elevation
1111 void fgFDMSetGroundElevation(const string &model, double alt_meters);
1112
1113
1114 #endif // _FLIGHT_HXX