src/Instrumentation/airspeed_indicator.cxx

   1 // airspeed_indicator.cxx - a regular pitot-static airspeed indicator.
   2 // Written by David Megginson, started 2002.
   3 //
   4 // This file is in the Public Domain and comes with no warranty.
   5
   6 #ifdef HAVE_CONFIG_H
   7 #  include "config.h"
   8 #endif
   9
  10 #include <math.h>
  11
  12 #include <simgear/math/interpolater.hxx>
  13
  14 #include "airspeed_indicator.hxx"
  15 #include <Main/fg_props.hxx>
  16 #include <Main/util.hxx>
  17
  18
  19 // A higher number means more responsive.
  20 #define RESPONSIVENESS 50.0
  21
  22 AirspeedIndicator::AirspeedIndicator ( SGPropertyNode *node )
  23     :
  24     _name(node->getStringValue("name", "airspeed-indicator")),
  25     _num(node->getIntValue("number", 0)),
  26     _total_pressure(node->getStringValue("total-pressure", "/systems/pitot/total-pressure-inhg")),
  27     _static_pressure(node->getStringValue("static-pressure", "/systems/static/pressure-inhg")),
  28     _has_overspeed(node->getBoolValue("has-overspeed-indicator",false)),
  29     _pressure_alt_source(node->getStringValue("pressure-alt-source", "/instrumentation/altimeter/pressure-alt-ft")),
  30     _ias_limit(node->getDoubleValue("ias-limit", 248.0)),
  31     _mach_limit(node->getDoubleValue("mach-limit", 0.48)),
  32     _alt_threshold(node->getDoubleValue("alt-threshold", 13200))
  33 {
  34 }
  35
  36 AirspeedIndicator::~AirspeedIndicator ()
  37 {
  38 }
  39
  40 void
  41 AirspeedIndicator::init ()
  42 {
  43     string branch;
  44     branch = "/instrumentation/" + _name;
  45
  46     SGPropertyNode *node = fgGetNode(branch.c_str(), _num, true );
  47     _serviceable_node = node->getChild("serviceable", 0, true);
  48     _total_pressure_node = fgGetNode(_total_pressure.c_str(), true);
  49     _static_pressure_node = fgGetNode(_static_pressure.c_str(), true);
  50     _density_node = fgGetNode("/environment/density-slugft3", true);
  51
  52     _sea_level_pressure_node = fgGetNode("/environment/pressure-sea-level-inhg", true);
  53     _oat_celsius_node = fgGetNode("/environment/temperature-degc", true);
  54
  55     _speed_node = node->getChild("indicated-speed-kt", 0, true);
  56     _tas_node = node->getChild("true-speed-kt", 0, true);
  57     _mach_node = node->getChild("indicated-mach", 0, true);
  58
  59   // overspeed-indicator properties
  60     if (_has_overspeed) {
  61         _ias_limit_node = node->getNode("ias-limit",0, true);
  62         _mach_limit_node = node->getNode("mach-limit",0, true);
  63         _alt_threshold_node = node->getNode("alt-threshold",0, true);
  64
  65         if (!_ias_limit_node->hasValue()) {
  66           _ias_limit_node->setDoubleValue(_ias_limit);
  67         }
  68
  69         if (!_mach_limit_node->hasValue()) {
  70           _mach_limit_node->setDoubleValue(_mach_limit);
  71         }
  72
  73         if (!_alt_threshold_node->hasValue()) {
  74           _alt_threshold_node->setDoubleValue(_alt_threshold);
  75         }
  76
  77         _airspeed_limit = node->getChild("airspeed-limit-kt", 0, true);
  78         _pressure_alt = fgGetNode(_pressure_alt_source.c_str(), true);
  79     }
  80 }
  81
  82 void
  83 AirspeedIndicator::reinit ()
  84 {
  85     _speed_node->setDoubleValue(0.0);
  86 }
  87
  88 #ifndef FPSTOKTS
  89 # define FPSTOKTS 0.592484
  90 #endif
  91
  92 #ifndef INHGTOPSF
  93 # define INHGTOPSF (2116.217/29.9212)
  94 #endif
  95
  96 void
  97 AirspeedIndicator::update (double dt)
  98 {
  99     if (!_serviceable_node->getBoolValue()) {
 100         return;
 101     }
 102
 103     double pt = _total_pressure_node->getDoubleValue() * INHGTOPSF;
 104     double p = _static_pressure_node->getDoubleValue() * INHGTOPSF;
 105     double r = _density_node->getDoubleValue();
 106     double q = ( pt - p );  // dynamic pressure
 107
 108     // Now, reverse the equation (normalize dynamic pressure to
 109     // avoid "nan" results from sqrt)
 110     if ( q < 0 ) { q = 0.0; }
 111     double v_fps = sqrt((2 * q) / r);
 112
 113                             // Publish the indicated airspeed
 114     double last_speed_kt = _speed_node->getDoubleValue();
 115     double current_speed_kt = v_fps * FPSTOKTS;
 116     double filtered_speed = fgGetLowPass(last_speed_kt,
 117                                              current_speed_kt,
 118                                              dt * RESPONSIVENESS);
 119     _speed_node->setDoubleValue(filtered_speed);
 120     computeMach(filtered_speed);
 121
 122     if (!_has_overspeed) {
 123         return;
 124     }
 125
 126     double lmt = _ias_limit_node->getDoubleValue();
 127     if (_pressure_alt->getDoubleValue() > _alt_threshold_node->getDoubleValue()) {
 128         double mmo = _mach_limit_node->getDoubleValue();
 129         lmt = (filtered_speed/_mach_node->getDoubleValue())* mmo;
 130     }
 131
 132     _airspeed_limit->setDoubleValue(lmt);
 133 }
 134
 135 void
 136 AirspeedIndicator::computeMach(double ias)
 137 {
 138
 139   // derived from http://williams.best.vwh.net/avform.htm#Mach
 140   // names here are picked to be consistent with those formulae!
 141
 142   double oatK = _oat_celsius_node->getDoubleValue() + 273.15; // OAT in Kelvin
 143   double CS = 38.967854 * sqrt(oatK); // speed-of-sound in knots at altitude
 144   double CS_0 = 661.4786; // speed-of-sound in knots at sea-level
 145   double P_0 = _sea_level_pressure_node->getDoubleValue();
 146   double P = _static_pressure_node->getDoubleValue();
 147
 148   double DP = P_0 * (pow(1 + 0.2*pow(ias/CS_0, 2), 3.5) - 1);
 149   double mach = pow(5 * ( pow(DP/P + 1, 2.0/7.0) -1) , 0.5);
 150
 151   // publish Mach and TAS
 152   _mach_node->setDoubleValue(mach);
 153   _tas_node->setDoubleValue(CS * mach);
 154 }
 155
 156 // end of airspeed_indicator.cxx