Wodurch fliegt eigentlich ein Flugzeug im Simulator? Alexander M. Metzger (metzgergva)
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- Wolfgang Meinhardt
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1 Wodurch fliegt eigentlich ein Flugzeug im Simulator? Alexander M. Metzger (metzgergva)
2 Allgemeines Verwendung des Flugsimulators ist sehr vielseitig: Spiel - Spass und Unterhaltung Hobby Fliegerei - Interesse an unterschiedlichen Flugzeugen, Gegenden oder Wettereindrücken Aus-und Weiterbildung Basiswissen, Navigation, Vorbereitung auf unbekannte Flughäfen, Instrumentenbeherrschung, Flugfunk
3 Gradmesser «Professionalität» Spiel Standardflugzeuge und einfache, aber besser modellierte Flugzeuge. Hobby Fliegerei Flugzeugspezifische Ausstattungs-und Leistungsmerkmale sind genauer umgesetzt. Aus- und Weiterbildung Je nach Schwerpunkt sind die Instrumente, deren Bedienung oder das Flugverhalten im normalen und Grenzbereichen mit hoher Genauigkeit simuliert. Hinzu kommen ggf. noch Fehler und Schadensmodelle.
4 Einflussgrössen Visuelle Empfindung Da wir vor dem Bildschirm keine Beschleunigungen empfinden, ist der optische Eindruck (Cockpitposition, Sichtwinkel, Bildschirmbreite) die einzige und sehr eingeschränkte Quelle die Bewegungen des Flugzeuges zu erfassen. Soundkulisse Wichtige Unterstützung um Veränderungen der Motorleistung oder auch die Geschwindigkeit abzuschätzen. Ausserdem Rückmeldung für das Fahren der Klappen oder des Fahrwerks. Steuerelemente Die realen Kräfte und Bewegungen sind nur unzureichend in der üblichen Hardware nachgestellt. Dies verändert das Sensibilitätsempfinden auf Steuerimpulse. FSX Einstellungen Empfindlichkeit und Nullbereiche haben erheblichen Einfluss auf die Reaktion des Flugzeuges im FSX.
5 Physikalische Grundlagen Auftrieb durch den angeströmten Flügel abhängig von: Dicke Sehnenlänge Form
6 Physikalische Grundlagen Konstanter Flugzustand erreicht wenn Auftrieb = Gewicht Vortrieb = Widerstand
7 Physikalische Grundlagen Stabiler Flugzustand durch Auftrieb = Gewicht Schwerpunkt (CoG) vor dem Auftriebspunkt
8 Physikalische Grundlagen FSX kenn nur einen Flügel der das gesamte Flugzeug modelliert. Auftrieb = Spannweite mal mittlere Tiefe (MAC) mal Auftriebsbeiwert (CL)
9 Physikalische Grundlagen Im FSX ist das in Tabellen abgelegt und die entsprechenden Kurven sehen so aus. Auftriebsbeiwert Gegenmomentbeiwert
10 Physikalische Grundlagen Stabiler Flugzustand
11 Physikalische Grundlagen Stabiler Flugzustand mehr Auftrieb
12 Physikalische Grundlagen Stabiler Flugzustand mehr Auftrieb Nase sinkt
13 Physikalische Grundlagen Stabiler Flugzustand mehr Schub
14 Physikalische Grundlagen Stabiler Flugzustand mehr Schub Nase geht nach unten Nase geht nach oben
15 Flugdynamik erarbeiten 1. Hauptaufgabe: Flügelgeometrie und Schwerpunktlage (Leergewicht, Beladung, Tanks) definieren.
16 Flugdynamik erarbeiten Beispiel einer komplizierten Schwerpunktlageberechnung
17 Flugdynamik erarbeiten Diese Grundlagen bestimmen das elementare Verhalten des Flugzeuges Anstellwinkel in Abhängigkeit von Gewicht und Geschwindigkeit Gesamtluftwiderstand und damit benötigte Vortriebsleitung von Propeller oder Strahltriebwerk im definierten Geschwindigkeitsfenster Trägheit um alle 6 Achsen Abrissgeschwindigkeit in Abhängigkeit von Gewicht und Schräglage Erforderliche Wirkung des horizontalen Stabilisators
18 Flugdynamik erarbeiten Diese Basisauslegung des Flugzeuges hat unmittelbaren Einfluss auf die Definition der Steuerflächen und der Trimmung sowie der Auslegung von Klappen, Spoiler, Fahrwerk und vor allem der Triebwerksleistung. Da die meisten flugdynamischen Daten nicht in Handbüchern zu finden sind, sind Simulator Stunden oder Testflüge unumgänglich, wenn man ein «realistisches» Flugverhalten erreichen möchte. Merke: Wenn die Basis nicht stimmt, ist alles Weitere ein Basteln und wird nicht zum Erfolg führen.
19 Flugdynamik erarbeiten Beispiel N41UR: Ausfahren des Fahrwerk hat folgenden Einfluss auf das Ausgangsgleichgewicht: Flugzeugschwerpunkt wandert nach vorne Flugzeug senkt die Nase Luftwiderstand wird erhöht und zwar unterhalb des aerodynamischen Mittelpunktes Flugzeug wird langsamer und nimmt noch mehr die Nase nach unten
20 Flugdynamik erarbeiten Es gilt zwei Parameter in der.air Datei zu definieren: Testflug mit konstanter Höhe und Geschwindigkeit und Widerstand durch Mehrleistung ausgleichen. 1. Widerstand des Fahrwerks (*Cdg Drag Coefficient- Landing Gear) Der Unterscheid im Verbrauch gibt eine Indikation der Widerstandsdifferenz 2. Nickmoment das Fahrwerks (*Cmg pitch Moment - Gear) Veränderung der Trimmung gibt eine Indikation des Nickmoments
21 Flugdynamik Limitierungen Parameter werden nicht in Echtzeit berechnet sondern aus vielen Tabellen interpoliert und dann miteinander verknüpft. Ein zentraler, rechteckiger, symmetrischer Flügel Klappen, Spoiler, Fahrwerk als überlagerte Faktoren definiert Daten verstreut in der aircraft.cfgund in der.airdatei Datenformate manipuliert um ganzzahlig arbeiten zu können Vereinfachtes Modell der Atmosphäre (Temperatur und Druck über Höhe, keine Luftfeuchtigkeit)
22 Antrieb erarbeiten 2. Hauptaufgabe: Triebwerk oder Motor/Propeller nachstellen.
23 Antrieb erarbeiten FSX unterscheidet 3 Antriebstypen 2-Wellen Strahltriebwerk (Boeing B737) 2-Wellen Turboproptriebwerk(King Air B350) Verbrennungsmotor (Cessna 172) Vereinfacht dargestellt wird der Vortrieb über die Effizienz der Umwandlung von Treibstoff in Schub oder Wellenleistung am Propeller definiert.
24 Antrieb erarbeiten Leistungsdiagram Continental TSIO-550 FSX Turbomotor
25 Antrieb erarbeiten FSX Turbomotor modifiziert
26 Antrieb erarbeiten Nachstellen der Propellerkurve Daten vom Hersteller Nachmodellierung im FSX
27 Antrieb Limitierungen Vereinfachte Simulation Verbrauch Leistung Vortrieb Angezeigte Motordaten nur Makulatur oder fehlerbehaftet (z.b. ITT) Daten seitens der Hersteller nicht verfügbar In der Realität sehr viele komplexe Zusammenhänge
28 Erfolgreiche Umsetzung Zugang zum Flugzeug und Unterstützung durch den Hersteller Testflüge und/oder Simulatorstunden Mitarbeit von Realpiloten mit FSX Erfahrung und Verständnis Enge Abstimmung mit dem Programmierer der Instrumente und Systeme sowie dem 3D- Designer
29 Referenzen Eurowings pro (ATR 42/72, A319, BAE-146) für aerosoft Beaver für aerosoft Beechcraft Baron, Bonanza, Piper Archer III, Dakota für DreamFleet ATR für Flight1 Diamond Kantana, Dornier Do-27, Piper Cheyenne, Fokker 70/100 für Digital Aviation Twin Commanche für Eaglesoft Britain Norman BN-2 für Flight1 Cessna L-O Birddog für Sibwings LancairIV-P für ORBX Diamond Katana4X für Marcel Felde Projekte CRJ-700/900 für aerosoft Pilatus PC-6 für arosoft
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