]> git.mxchange.org Git - flightgear.git/blobdiff - src/FDM/JSBSim/models/FGAtmosphere.h
Better fix for a compilation problem with MSVC 2012
[flightgear.git] / src / FDM / JSBSim / models / FGAtmosphere.h
index 788d04c19c49bf2ec23817ba3109cd1a201f9be3..57c6f87f8a43ef016b0597a3bce6f1fc495956e1 100644 (file)
@@ -2,54 +2,50 @@
 
  Header:       FGAtmosphere.h
  Author:       Jon Berndt
-               Implementation of 1959 Standard Atmosphere added by Tony Peden
- Date started: 11/24/98
+ Date started: 6/2011
 
- ------------- Copyright (C) 1999  Jon S. Berndt (jsb@hal-pc.org) -------------
+ ------------- Copyright (C) 2011  Jon S. Berndt (jon@jsbsim.org) -------------
 
  This program is free software; you can redistribute it and/or modify it under
- the terms of the GNU General Public License as published by the Free Software
+ the terms of the GNU Lesser General Public License as published by the Free Software
  Foundation; either version 2 of the License, or (at your option) any later
  version.
 
  This program is distributed in the hope that it will be useful, but WITHOUT
  ANY WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY or FITNESS
- FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU General Public License for more
+ FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU Lesser General Public License for more
  details.
 
- You should have received a copy of the GNU General Public License along with
+ You should have received a copy of the GNU Lesser General Public License along with
  this program; if not, write to the Free Software Foundation, Inc., 59 Temple
  Place - Suite 330, Boston, MA  02111-1307, USA.
 
- Further information about the GNU General Public License can also be found on
+ Further information about the GNU Lesser General Public License can also be found on
  the world wide web at http://www.gnu.org.
 
 HISTORY
 --------------------------------------------------------------------------------
-11/24/98   JSB   Created
-07/23/99   TP    Added implementation of 1959 Standard Atmosphere
-                 Moved calculation of Mach number to FGPropagate
-                 Updated to '76 model
+5/2011   JSB   Created
 
 %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
 SENTRY
 %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%*/
 
-#ifndef FGAtmosphere_H
-#define FGAtmosphere_H
+#ifndef FGATMOSPHERE_H
+#define FGATMOSPHERE_H
 
 /*%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
 INCLUDES
 %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%*/
 
-#include "FGModel.h"
-#include <math/FGColumnVector3.h>
+#include <vector>
+#include "models/FGModel.h"
 
 /*%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
 DEFINITIONS
 %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%*/
 
-#define ID_ATMOSPHERE "$Id$"
+#define ID_ATMOSPHERE "$Id: FGAtmosphere.h,v 1.30 2012/04/13 13:18:28 jberndt Exp $"
 
 /*%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
 FORWARD DECLARATIONS
@@ -61,11 +57,24 @@ namespace JSBSim {
 CLASS DOCUMENTATION
 %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%*/
 
-/** Models the standard atmosphere.
-    @author Tony Peden, Jon Berndt
-    @version $Id$
-    @see Anderson, John D. "Introduction to Flight, Third Edition", McGraw-Hill,
-         1989, ISBN 0-07-001641-0
+/** Models an empty, abstract base atmosphere class.
+
+  <h2> Properties </h2>
+  @property atmosphere/T-R The current modeled temperature in degrees Rankine.
+  @property atmosphere/rho-slugs_ft3
+  @property atmosphere/P-psf
+  @property atmosphere/a-fps
+  @property atmosphere/T-sl-R
+  @property atmosphere/rho-sl-slugs_ft3
+  @property atmosphere/P-sl-psf
+  @property atmosphere/a-sl-fps
+  @property atmosphere/theta
+  @property atmosphere/sigma
+  @property atmosphere/delta
+  @property atmosphere/a-ratio
+
+  @author Jon Berndt
+  @version $Id: FGAtmosphere.h,v 1.30 2012/04/13 13:18:28 jberndt Exp $
 */
 
 /*%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
@@ -75,138 +84,158 @@ CLASS DECLARATION
 class FGAtmosphere : public FGModel {
 public:
 
+  /// Enums for specifying temperature units.
+  enum eTemperature {eNoTempUnit=0, eFahrenheit, eCelsius, eRankine, eKelvin};
+
+  /// Enums for specifying pressure units.
+  enum ePressure {eNoPressUnit=0, ePSF, eMillibars, ePascals, eInchesHg};
+
   /// Constructor
   FGAtmosphere(FGFDMExec*);
+
   /// Destructor
-  ~FGAtmosphere();
-  /** Runs the Atmosphere model; called by the Executive
+  virtual ~FGAtmosphere();
+
+  /** Runs the atmosphere forces model; called by the Executive.
+      Can pass in a value indicating if the executive is directing the simulation to Hold.
+      @param Holding if true, the executive has been directed to hold the sim from 
+                     advancing time. Some models may ignore this flag, such as the Input
+                     model, which may need to be active to listen on a socket for the
+                     "Resume" command to be given.
       @return false if no error */
-  bool Run(void);
+  bool Run(bool Holding);
+
   bool InitModel(void);
 
-  /// Returns the temperature in degrees Rankine.
-  inline double GetTemperature(void) const {return *temperature;}
-  /** Returns the density in slugs/ft^3.
-      <i>This function may <b>only</b> be used if Run() is called first.</i> */
-  inline double GetDensity(void)  const {return *density;}
+  //  *************************************************************************
+  /// @name Temperature access functions.
+  /// There are several ways to get the temperature, and several modeled temperature
+  /// values that can be retrieved.
+  // @{
+  /// Returns the actual, modeled temperature at the current altitude in degrees Rankine.
+  /// @return Modeled temperature in degrees Rankine.
+  virtual double GetTemperature() const {return Temperature;}
+
+  /// Returns the actual modeled temperature in degrees Rankine at a specified altitude.
+  /// @param altitude The altitude above sea level (ASL) in feet.
+  /// @return Modeled temperature in degrees Rankine at the specified altitude.
+  virtual double GetTemperature(double altitude) const = 0; 
+
+  /// Returns the actual, modeled sea level temperature in degrees Rankine.
+  /// @return The modeled temperature in degrees Rankine at sea level.
+  virtual double GetTemperatureSL() const { return GetTemperature(0.0); }
+
+  /// Returns the ratio of the at-current-altitude temperature as modeled
+  /// over the sea level value.
+  virtual double GetTemperatureRatio() const { return GetTemperature()*rSLtemperature; }
+
+  /// Returns the ratio of the temperature as modeled at the supplied altitude
+  /// over the sea level value.
+  virtual double GetTemperatureRatio(double h) const { return GetTemperature(h)*rSLtemperature; }
+
+  /// Sets the Sea Level temperature.
+  /// @param t the temperature value in the unit provided.
+  /// @param unit the unit of the temperature.
+  virtual void SetTemperatureSL(double t, eTemperature unit=eFahrenheit);
+
+  /// Sets the temperature at the supplied altitude.
+  /// @param t The temperature value in the unit provided.
+  /// @param h The altitude in feet above sea level.
+  /// @param unit The unit of the temperature.
+  virtual void SetTemperature(double t, double h, eTemperature unit=eFahrenheit) = 0;
+  //@}
+
+  //  *************************************************************************
+  /// @name Pressure access functions.
+  //@{
   /// Returns the pressure in psf.
-  double GetPressure(void)  const {return *pressure;}
-  /// Returns the standard pressure at a specified altitude
-  double GetPressure(double altitude);
-  /// Returns the standard temperature at a specified altitude
-  inline double GetTemperature(double altitude);
-  /// Returns the standard density at a specified altitude
-  inline double GetDensity(double altitude);
-  /// Returns the speed of sound in ft/sec.
-  inline double GetSoundSpeed(void) const {return soundspeed;}
+  virtual double GetPressure(void)  const {return Pressure;}
+
+  /// Returns the pressure at a specified altitude in psf.
+  virtual double GetPressure(double altitude) const = 0;
 
-  /// Returns the sea level temperature in degrees Rankine.
-  inline double GetTemperatureSL(void) const { return SLtemperature; }
-  /// Returns the sea level density in slugs/ft^3
-  inline double GetDensitySL(void)  const { return SLdensity; }
   /// Returns the sea level pressure in psf.
-  inline double GetPressureSL(void) const { return SLpressure; }
-  /// Returns the sea level speed of sound in ft/sec.
-  inline double GetSoundSpeedSL(void) const { return SLsoundspeed; }
+  virtual double GetPressureSL(void) const { return SLpressure; }
 
-  /// Returns the ratio of at-altitude temperature over the sea level value.
-  inline double GetTemperatureRatio(void) const { return (*temperature)*rSLtemperature; }
-  /// Returns the ratio of at-altitude density over the sea level value.
-  inline double GetDensityRatio(void) const { return (*density)*rSLdensity; }
   /// Returns the ratio of at-altitude pressure over the sea level value.
-  inline double GetPressureRatio(void) const { return (*pressure)*rSLpressure; }
+  virtual double GetPressureRatio(void) const { return Pressure*rSLpressure; }
+
+  /** Sets the sea level pressure for modeling.
+      @param pressure The pressure in the units specified.
+      @param unit the unit of measure that the specified pressure is
+                  supplied in.*/
+  virtual void SetPressureSL(ePressure unit, double pressure);
+  //@}
+
+  //  *************************************************************************
+  /// @name Density access functions.
+  //@{
+  /** Returns the density in slugs/ft^3.
+      This function may only be used if Run() is called first. */
+  virtual double GetDensity(void)  const {return Density;}
+
+  /** Returns the density in slugs/ft^3 at a given altitude in ft. */
+  virtual double GetDensity(double altitude) const;
+
+  /// Returns the sea level density in slugs/ft^3
+  virtual double GetDensitySL(void)  const { return SLdensity; }
+
+  /// Returns the ratio of at-altitude density over the sea level value.
+  virtual double GetDensityRatio(void) const { return Density*rSLdensity; }
+  //@}
+
+  //  *************************************************************************
+  /// @name Speed of sound access functions.
+  //@{
+  /// Returns the speed of sound in ft/sec.
+  virtual double GetSoundSpeed(void) const {return Soundspeed;}
+
+  /// Returns the sea level speed of sound in ft/sec.
+  virtual double GetSoundSpeedSL(void) const { return SLsoundspeed; }
+
   /// Returns the ratio of at-altitude sound speed over the sea level value.
-  inline double GetSoundSpeedRatio(void) const { return soundspeed*rSLsoundspeed; }
-
-  /// Tells the simulator to use an externally calculated atmosphere model.
-  void UseExternal(void);
-  /// Tells the simulator to use the internal atmosphere model.
-  void UseInternal(void);  //this is the default
-  /// Gets the boolean that tells if the external atmosphere model is being used.
-  bool External(void) { return useExternal; }
-
-  /// Provides the external atmosphere model with an interface to set the temperature.
-  inline void SetExTemperature(double t)  { exTemperature=t; }
-  /// Provides the external atmosphere model with an interface to set the density.
-  inline void SetExDensity(double d)      { exDensity=d; }
-  /// Provides the external atmosphere model with an interface to set the pressure.
-  inline void SetExPressure(double p)     { exPressure=p; }
-
-  /// Sets the temperature deviation at sea-level in degrees Fahrenheit
-  inline void SetSLTempDev(double d)  { T_dev_sl = d; }
-  /// Gets the temperature deviation at sea-level in degrees Fahrenheit
-  inline double GetSLTempDev(void) const { return T_dev_sl; }
-  /// Sets the current delta-T in degrees Fahrenheit
-  inline void SetDeltaT(double d)  { delta_T = d; }
-  /// Gets the current delta-T in degrees Fahrenheit
-  inline double GetDeltaT(void) const  { return delta_T; }
-  /// Gets the at-altitude temperature deviation in degrees Fahrenheit
-  inline double GetTempDev(void) const { return T_dev; }
-  /// Gets the density altitude in feet
-  inline double GetDensityAltitude(void) const { return density_altitude; }
-
-  /// Sets the wind components in NED frame.
-  inline void SetWindNED(double wN, double wE, double wD) { vWindNED(1)=wN; vWindNED(2)=wE; vWindNED(3)=wD;}
-
-  /// Retrieves the wind components in NED frame.
-  inline FGColumnVector3& GetWindNED(void) { return vWindNED; }
-
-  /** Retrieves the wind direction. The direction is defined as north=0 and
-      increases counterclockwise. The wind heading is returned in radians.*/
-  inline double GetWindPsi(void) const { return psiw; }
-
-  inline void SetTurbGain(double tt) {TurbGain = tt;}
-  inline void SetTurbRate(double tt) {TurbRate = tt;}
-
-  inline double GetTurbPQR(int idx) const {return vTurbPQR(idx);}
-  inline FGColumnVector3& GetTurbPQR(void) {return vTurbPQR;}
-
-  void bind(void);
-  void unbind(void);
+  virtual double GetSoundSpeedRatio(void) const { return Soundspeed*rSLsoundspeed; }
+  //@}
+
+  //  *************************************************************************
+  /// @name Viscosity access functions.
+  //@{
+  /// Returns the absolute viscosity.
+  virtual double GetAbsoluteViscosity(void) const {return Viscosity;}
+
+  /// Returns the kinematic viscosity.
+  virtual double GetKinematicViscosity(void) const {return KinematicViscosity;}
+  //@}
 
+  virtual double GetDensityAltitude() const {return DensityAltitude;}
+
+  virtual double GetPressureAltitude() const {return PressureAltitude;}
+
+  struct Inputs {
+    double altitudeASL;
+  } in;
 
 protected:
-  double rho;
-
-  enum tType {ttStandard, ttBerndt, ttNone} turbType;
-  struct atmType {double Temperature; double Pressure; double Density;};
-
-  int lastIndex;
-  double h;
-  double htab[8];
-  double StdSLtemperature,StdSLdensity,StdSLpressure,StdSLsoundspeed;
-  double rSLtemperature,rSLdensity,rSLpressure,rSLsoundspeed; //reciprocals
-  double SLtemperature,SLdensity,SLpressure,SLsoundspeed;
-  double *temperature, *density, *pressure;
-  double soundspeed;
-  bool useExternal;
-  double exTemperature,exDensity,exPressure;
-  double intTemperature, intDensity, intPressure;
-  double T_dev_sl, T_dev, delta_T, density_altitude;
-  atmType atmosphere;
-  bool StandardTempOnly;
-
-  double MagnitudedAccelDt, MagnitudeAccel, Magnitude;
-  double TurbGain;
-  double TurbRate;
-  FGColumnVector3 vDirectiondAccelDt;
-  FGColumnVector3 vDirectionAccel;
-  FGColumnVector3 vDirection;
-  FGColumnVector3 vTurbulence;
-  FGColumnVector3 vTurbulenceGrad;
-  FGColumnVector3 vBodyTurbGrad;
-  FGColumnVector3 vTurbPQR;
-
-  FGColumnVector3 vWindNED;
-  double psiw;
-
-  /// Calculate the atmosphere for the given altitude, including effects of temperature deviation.
+  double    SLtemperature,    SLdensity,    SLpressure,    SLsoundspeed; // Sea level conditions
+  double      Temperature,      Density,      Pressure,      Soundspeed; // Current actual conditions at altitude
+  double   rSLtemperature,   rSLdensity,   rSLpressure,   rSLsoundspeed; // Reciprocal of sea level conditions
+
+  double PressureAltitude;
+  double DensityAltitude;
+
+  const double SutherlandConstant, Beta;
+  double Viscosity, KinematicViscosity;
+
+  /// Calculate the atmosphere for the given altitude.
   void Calculate(double altitude);
-  /// Calculate atmospheric properties other than the basic T, P and rho.
-  void CalculateDerived(void);
-  /// Get T, P and rho for a standard atmosphere at the given altitude.
-  void GetStdAtmosphere(double altitude);
-  void Turbulence(void);
+
+  // Converts to Rankine from one of several unit systems.
+  virtual double ConvertToRankine(double t, eTemperature unit) const;
+  
+  // Converts to PSF (pounds per square foot) from one of several unit systems.
+  virtual double ConvertToPSF(double t, ePressure unit=ePSF) const;
+
+  virtual void bind(void);
   void Debug(int from);
 };