Heading/track bzw. airplane symbol/FPV im PFD - Flugverhalten dazu?

Diskutiere Heading/track bzw. airplane symbol/FPV im PFD - Flugverhalten dazu? im Verkehrsflugzeuge Forum im Bereich Luftfahrzeuge; Hallo, ich habe vor einiger Zeit mit Hilfe eines Users aus diesem Forum einen Flugsimulator für eine B777-200ER modelliert. Damals ging es mehr um...

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  1. #1 stefanpc81, 22.04.2018
    stefanpc81

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    Hallo,
    ich habe vor einiger Zeit mit Hilfe eines Users aus diesem Forum einen Flugsimulator für eine B777-200ER modelliert. Damals ging es mehr um den Auftriebsbeiwert. Allerdings gefällt mir das Flugverhalten nicht so gut, da es m.E. nicht der Realität entspricht:
    Der Flugwinkel bzw. das Nicken wird natürlich vom Steuerknüppel gesteuert und das Flugzeug fliegt dann immer in die entgegengesetzte Richtung, wohin die Triebwerke den Schub erzeugen. Einen Strömungsabriss kennt mein Modell nicht. Sobald das Flugzeug nicht mehr beschleunigt und z.B. kerzengerade in der Luft fliegt, bleibt das Flugzeug bei erreichter Geschwindigkeit 0 m/s einfach stehen!
    Da nun ja auch ein Flugzeugjet kurz vor der Landung die Nase anhebt und trotzdem weiter sinkt und nicht mit der Nase voran in den Boden gerammt wird, ist spätestens hier der Punkt erreicht, womit ich unzufrieden bin.

    Lange Rede kurzer Sinn: Wie kann ich modellieren/berechnen wie ein Flugzeug entgegen der noch im jetzigen Zustand mit heading=track insbesondere im Sinkflug und beim Strömungsabriss=Stall richtig "fliegt"?
    Im PFD bzw. genauer im ADI gibt es ja schließlich auch 2 voneinander abweichende Symbole: Das Airplane-Symbol und der FPV (Flight Path Vector)... Diese würde ich nach erfolgter Berechnung(en) gerne einbinden.

    Ich hoffe, ihr versteht was ich meine? Wie kann ich das Verhalten rechnerisch beschreiben?
    Vielen Dank für hilfreiche Antworten.

    Grüße
    Stefan
     
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  3. cool

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    Hmm, muesste man sich mal das (mathematische) Modell ansich anschauen. Wenn dein Flugzeug kaum oder keine Traegheit besitzt (Flair-Verhalten) dann koennte es an der Masse liegen, die nicht oder unzureichend beruecksichtig wird. Ein Flugzeug fliegt ja nie dorthin, wo die Nase hinzeigt, dass ist eher so ein "gluecklicher Zufall", der sich einstellt, weil man das Flugzeug so konstruiert hat, dass die Nase in Flugrichtung zeigt, wenn sich die Summe aller angreifenden Kraefte (wollen wir mal bei den Gleichgewichtsbedingungen bleiben) aufhebt.

    Im Flair (anheben der Nase) aendern sich die Kraefte entlang der Hochachse, die Traegheit der Masse will das Flugzeug aber weiter auf dem aktuellen Vektor halten. Die Bewegungsgleichung deiner SImulation entlang der Hochachse sollte das eigentlich beruecksichtigen.
     
  4. #3 stefanpc81, 22.04.2018
    stefanpc81

    stefanpc81 Fluglehrer

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    Wir hatten damals Masse * g = Auftriebskraft gleichgesetzt, d.h. das Flugzeug wird egal wie immer von der gleichen Auftriebskraft auf gleicher Höhe gehalten, außer wie gesagt Steuerknüppel ändert das Nicken in eine andere Richtung.
     
  5. cool

    cool Space Cadet

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    Jup, damit werden die reinen Gleichgewichtsbedingungen betrachtet, die aber genau dann nicht mehr stimmen, wenn eine wie auch immer geartete Beschleunigung respektive Dynamik im Spiel ist. Das wird ja dann durch die Bewegungsgleichung beruecksichtig.

    Beim beschleunigen am Boden ist es ja auch nicht so, dass der Flieger sofort die der Schubkraft entsprechenden Geschwindigkeit einnimmt, also den Punkt, in dem sich Widerstand und Schubkraft gleichen. Wenn man die Geschwindigkeit ueber die Zeit auftraegt, dann sieht das aus wie eine e-Funktion oder eine Ladekurve eines Kondensators. Die Bewegungsgleichung ist ja nichts anderes als eine inhomogene Differentialgleichung (im Idealfall) 1. Ordnung und deren Loesung ist dann immer eine e-Funktion.
    Fuer dein Modell muesste es eigentlich egal sein, wie die Lage des Flugzeugs im Raum ist, wichtig ist, wie die Kraefte (die sich durch die Lage des Fliegers im Raum einstellen) an deinem Modell "zerren".

    Waere auch die Frage, wie sich dein Koordinatensystem definiert? Also hast du ein festes KS oder orientiert sich das am Flieger und dessen Laengsachse? Die Schwerkraft einfach der Auftriebskraft gleichsetzten geht ja schon deshalb nicht so einfach, da sich die beiden Vektoren ja nur selten entgegengesetzt aber auf einer Linie befinden und gleich gross sind. Waehrend die Masse ja idR. relativ gleich bleibt, kann sich die Auftriebskraft ja kurzzeitig schon stark aendern.
     
  6. #5 stefanpc81, 22.04.2018
    stefanpc81

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    Hallo,
    mein Koordinatensystem besteht in der Höhe aus pos_z = x km und der Rest (pos_lat, pos_lon) um x° Latitude bzw. Longitude. Letzteres wird durch die Flugrichtung (z.B. 270° nach Westen) in ° von der letzten pos_lat, pos_lon Position umgerechnet in direkter Abhängigkeit der neuen Geschwindigkeit.

    Hier mal konkrete Formeln:
    FG = gewicht * g
    QdynS = rho * 0.5 * v_neu * v_neu * 427.8
    CL_req = FG / QdynS

    if (wert==1)
    {
    //generell 0°
    CD0 = 0.017 + CD_gear;
    K0 = 0.075;
    CL_min = 0.1;
    CL_max = 1.3;
    }
    else if (wert==0)
    {
    //Start 5°
    CD0 = 0.035 + CD_gear;
    K0 = 0.06;
    CL_min = 0.3;
    CL_max = 2;
    }
    else if (wert==2)
    {
    //Landung 25°
    CD0 = 0.1 + CD_gear;
    K0 = 0.06;
    CL_min = 0.7;
    CL_max = 2.5;
    }

    if (boden&&CL_req>CL_max) { CL = 0; }
    else if (CL_req<=CL_max) { CL = CL_req; }
    else { CL = CL_max; }

    CL_diff = CL - CL_min;
    K0CL = K0 * CL_diff * CL_diff;
    if (CL<0.5) { get_CDmach1(); }
    else { get_CDmach2(); }
    CD_mach = CD_mach / 4;
    CD = CD0 + K0CL + CD_mach;

    Widerstandskraft FW = CD * QdynS

    FT_L und FT_R (als Schubkraft je Triebwerk) werden mittels Interpolation in Abhängigkeit von Höhe und Geschwindigkeit errechnet.
     
  7. #6 Intrepid, 22.04.2018
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    Im ersten Schritt bedenke, dass die Auftriebkraft sehr variabel ist und von der Geschwindigkeit und dem Anstellwinkel abhängt: langsames Flugzeug = großer Anstellwinkel, schnelles Flugzeug = kleiner Anstellwinkel.

    Im zweiten Schritt nimm die Auftriebshilfen wie Vorflügel und Klappen hinzu.

    Im dritten Schritt die Luftdichte.

    Im vierten Schritt Auf- und Abwinde.

    Danach sollte es einiger Maßen realistisch sein.
     
  8. #7 stefanpc81, 22.04.2018
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    PS: Meine Änderung zu pos_direction x° habe ich vereinfacht auf +/- 1 oder 2° mit dem Gieren. Rollen tut mein Flugzeug nicht. Wenn es nicht unbedingt erforderlich ist, möchte ich diese beiden Bewegungen bei dieser einfachen Gestaltung belassen.
     
  9. #8 Intrepid, 22.04.2018
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    Was meinst Du mit Rollen? Bewegungen um die Längsachse? Oder rollen am Boden?
     
  10. #9 stefanpc81, 22.04.2018
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    Bewegung um die Längsachse meinte ich.
     
  11. #10 Intrepid, 22.04.2018
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    Im Eröffnungsbeitrag schreibst Du von Flugverhalten, welches der Realität entspricht. Dafür braucht man Rollen um die Längsachse. Oder fliegt Dein Flugzeug ohne Windeinfluss immer nur geradeaus?
     
  12. #11 stefanpc81, 22.04.2018
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    Wind einzubeziehen wäre mir zu komplex. Dann müsste ich ja viele Bereiche auf meiner virtuellen Karte mit Windrichtungen und -stärken hinzufügen. Das geht mir zu weit.
     
  13. cool

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    Ich glaube nicht, dass es um einen herkoemmlichen Simulator geht, auf dem man auch was sieht, oder doch?

    Ansonsten kann man sowas natuerlich auch erstmal zweidimensional betrachten, rechnet sich leichter :whistling:
     
  14. #13 stefanpc81, 23.04.2018
    stefanpc81

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    @cool: Da hast du einigermaßen gut geraten: Mein Flugsimulator besteht hauptsächlich aus Tastern, Schaltern, Hebeln und Anzeigen auf den Monitoren. Mal abgesehen von 2 hellblauen Rechtecken, welche die Fenster repräsentieren, gibt es keine 3D-Welt o.ä. die durch das Fenster zu sehen ist. Es handelt sich also vielmehr um einen 2D-Cockpitsimulator als um gängige 3D-Flugsimulatoren. Ziel war und ist es einfach, selbst so etwas komplexes zu programmmieren (bei mir mit Javascript und HTML - C# ist mir zu kompliziert) und am Ende stolz auf das (optische) Endergebnis zu sein.

    Wo kriege ich eine solche Gleichung her?!
     
  15. #14 Schorsch, 23.04.2018
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    Flugzeugzeug machen.
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    mit Elbblick
    Wohl eher Querachse, also Nase hoch und runter.

    Grundsätzlich gibt es drei Winkel:
    Gamma: Flugbahn, das hast Du jetzt
    Theta: Winkel Flugzeug zu Horizonz
    Alpha: Winkel Strömung zu Flugzeug.
    Es gilt:
    Gamma = Theta - Alpha
    Solltest Du Gamma als Steuergröße nehmen (was an sich sinnvoll ist, auch wenn es im praktischen Sinne eher Theta ist), dann brauchst Du Theta und Alpha.

    Alpha = (CL -CL0) / CLalpha
    CL0 und CLalpha sind weitgehend feste Werte, welche ich geben kann.
    Dann kann man Theta errechnen.

    Wichtig: es gilt stets Auftrieb = Gewicht, und somit haben wir einen eindeutigen CL und können ein eindeutiges Alpha errechnen.

    Ach ja: wer es nicht bereits wusste, ich bin der ominöse "User".
     
  16. #15 Intrepid, 23.04.2018
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    Rollen ist Fläche hoch oder runter, also eine Bewegung um die Längsachse.
     
  17. #16 stefanpc81, 23.04.2018
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    Hallo Schorsch!
    Und wie wären die, bitte?
     
  18. #17 Intrepid, 23.04.2018
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    Die steht im Beitrag #2 dieses Threads.
     
  19. #18 stefanpc81, 23.04.2018
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    Schön und gut, aber meine Frage bezog sich eher auf den Anstellwinkel:
    Im Geradeausflug und beim Rollen auf der Startbahn bis mit dem Steuerknüppel hochgezogen wird. Da ist er ja wohl = 0.
     
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  21. #19 Intrepid, 23.04.2018
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    Im Geradeausflug ist er irgendetwas zwischen vielleicht -1° und +15°.


    Nachtrag, mal eben gegoogelt: "pitch & power"-settings
     
  22. GorBO

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    Umso erstaunlicher das Du Dich hier wieder beteiligst. Ich habe bei besagtem letzten Faden schon Deine Geduld bewundert. :wink2:
     
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