Wie berechnet FS2002 Flugphysik?
 

Die Professional Edition enhält ja eine Aircrafteditor. Dort habe ich mir mal die Enträge zur Flugdynamik angeschaut. Es gibt Eingaben zur Geometrie der Auftriebsflächen, Eingaben für Massen und Trägheitsmomente und Eingaben für Leistungsdaten. Allerdings konnte ich keine Profildaten finden, die z.B. durch die Polaren oder zumindest durch die Skelettlinie gegeben sein müßten. Da stellt sich mir die Frage, wie wohl Daten wie Auftrieb, Widerstand und Momente
berechnet werden. Mir fällt momentan nichts ein, aber vielleicht kann mir jemand auf die Sprünge helfen.

Vielen Dank und happy landings

:hallo:

Simeon

Simeon, ich spekuliere mal:
 

MS steckt einfach alles Variable (Profilform usw) in den Auftriebsbeiwert und nimmt dann (wenn ueberhaupt) irgendeine Standard-Polare* zur Beruecksichtigung des Anstellwinkels. Der "Oswald-Efficiency-Factor" scheint ein (zusaetzlicher) Korrekturskalar zu sein - aber wie gesagt: REINE Spekulation.

Man munkelte frueher, MS arbeite nicht mit den bekannten Formeln, sondern ueber ein Tabellen-Lookup-Verfahren (wegen Laufzeit-Effizienz).

Viele Gruesse
Peterle

* Korrektur: Nicht "Polare" sondern "Funktion", sorry :) z.B. einfach: Lift proportional Anstellwinkel (gueltig bis Stall) - ist in erster Naehrung ja nicht ganz falsch.

Klingt interessant und sehr ungenau ;). Andererseits ist letzlich meistens "Frimelarbeit" gefordert, um die Werte so einzustellen, daß die realen Designgeschwindigkeiten rauskommen. Aber das System wäre dennoch äußerst primitiv.
Der Oswald-Faktor ist ein Maß für die Abweichung von der elliptischen Auftriebsverteilung über der Tragflügelspannweite. Dessen Größe ist bestimmt den induzierten Widerstand.

Mal sehen, ob noch andere etwas wissen...

Simeon

PS: Gegen ein Tabellen-LookUp-Verfahren wäre ja nichts einzuwenden, wenn man wüßte, welche Polaren (bzw. deren Funktionen) dort hinterlegt sind. Und diese Polaren unterscheiden sich doch erheblich, was Steigung, Maximum oder z.B. Nulldurchgang betrifft.

Die Sache ist eigentlich komplizierter. Es gibt in der AIR-Dateien die Sektionen 401 "Wing Cl vs Mach Factor", 404 "Wing Cl vs AoA Table" und 473 "Wing Moment Coeff vs AoA Table". Damit kann man sehr genau die Aerodynamik des Flügels definieren. Wenn man eine NACA-Tabelle hat, kann man ein Flügelprofil exakt nachbilden. So habe ich z.B. für meine Bölkow 207 getan. Ach ja, FDE ist hier überfordert, man braucht unbedingt AirEd um solche Tabellen zu ändern.

Nach Einschätzung von einem erfahrenen Aerodynamier (Jerry Beckwith) arbeitet der Flusi sehr genau. Er hat verschiedene Testreihen angestellt und meint, die Daten aus dem Flusi würden mit denen aus den NACA-Tabellen stimmen. Es stimmt allerdings auch, dass die Standarmaschinen relativ grob gezeichnete Polare mit 10 Punkten verwenden. FS verbietet aber niemanden, realisitschere Polare mit 20 oder mehr Punkten zu zeichnen.

Die Sache mit dem Anstellwinkel beim Überziehen ist noch komplizierter, weil FS2000 und FS2002 dies unterschiedlich berechnen. Bzw. unterschiedlich ist das Verfahren, mit dem FS die Stallwarung ertönen läßt. FS2000 hat korrekt den Eintrag "Stall AofA for Visual Stall Warning" benutz. FS2002 macht sich die Sache einfacher und benutzt den Eintrag "Stick shaker Speed for Stall" aus der AIR-Datei oder den Eintrag "flaps_up_stall_speed" in der AIRCRAFT.CFG

Hallo Sergio...
 

... da habe ich ja wohl MS etwas Unrecht getan... andererseits gibt es doch einige verwirrende Aspekte: Auf der einen Seite eine moeglicherweise gut modellierte Aerodynamk, andererseits aber nichtmal die Beruecksichtigung der Drehmomente durch ungleichen Auftrieb zweier Tragflaechen-Haelften (auch wohl im 2k2 nicht), verdaechtig viele Anpassungsfaktoren (der neue "Oswald", die alten "Wing-Efficiencies")...

Manchmal habe ich den Verdacht, dass zwar in der .air-Datei sehr weitgehende Vorkehrungen fuer eine gute Modellierung der Aerodynamik vorgesehen sind, dass aber - je nach FS-Version - manches nicht (nicht mehr... noch nicht... ) in die Rechnung eingeht.

DAFUER sollte es langsam wirklich mal eine SDK geben :(

Viele Gruesse
Peter

Ahhh Sergio, daß bringt natürlich Licht ins Dunkel und läßt mein gerade schwindendes Vertrauen in die FS-Modelle wieder wachsen :) . Es wäre schon komisch gewesen, wenn nur alles auf einer Standartpolaren beruht hätte. Vielen Dank.

Peter, kein Problem wenn Du den Nagel nicht direkt auf den Kopf getroffen hast. Schließlich suchen wir gemeinsam nach Lösungen. Und wenn einer genaueres weiß, solls uns nur recht sein ;) .

Happy flyin'

Simeon

Aber ja, Simeon...
 

... mehr als recht soll's uns sein :)

Ich hab' ja von Sergio's Kenntnissen auch schon mehr als einmal "profitiert"...

Was ich immer weniger verstehe: Fuer alle moeglichen "attraktiven" Bereiche des FS gibt es offizielle Publikationen von MS (Szeneriedesign, Mesh-Terrain, visual models, repaints) - bloss die Airfile bleibt geheim. So kommt es dann immer wieder dazu, dass man irgendwo herumschraubt, testfliegt, zurueckschraubt... im Nebel stochert :(

Ich wuerd's ja verstehen, wenn dann MS wenigstens den Standardflugzeugen im FS realissimo Flugeigenschaften gegeben haette - sie muessten doch genau wissen, wie's geht.

Gleich wieder ein Detail: Was hat denn nun im 2k2 Prioritaet? Die Aircraft.cfg oder .die .airfile? In beiden gibt's z.B. Tuning-Parameter fuer Pitch/Roll/Yaw-Stability ...

Nebel :(

Viele Gruesse
Peter

Ich vermute, dass das aerodynamische System von FS so eine Art offenes Projekt ist. Irgendwann tun die etwas rein, so ein neues Parameter oder Funktion, und bis das wirklich benutzt wird, dauert es noch eine Weile. Und andere Parameter werden nach einer Weile entfernt.

Ich vermute weiter, dass MS selbst lange an manchen diesen Möglichkeiten herum bastelt, und deswegen werden sie zuerst nicht richtig angewendet. Es gibt in der AIR Datei z.B. Tabellen, die sehr präzise und extrem realistisch das Abschmieren nach dem Überziehen nachbilden. Aber seltsamerweise haben nur einige Flieger diese Tabelle. In Fs2000 war die Schneider und die King Air (wieso die? Keine Ahnung). In FS2002 habe noch nicht überprüft.

Und ich vermute schließlich, dass MS mehr Interesse an einer gewissen "Spielbarkeit" als an einem rigorosen Realismus hat. Die Corsair z.B. war ein schwer zu landendes Flugzeug mit kolossalen Propellereffekten. In CFS2 und FS2002 ist er aber unverschämt zahm.

Sergio, was hälst Du von den Flugeigenschaften der Extra 300?

Gute Nacht

Simeon

Oh, schön, hier gibt's Interessantes! :) Diese Fragen habe ich mir auch schon gestellt. Lookup-Tables sind doch gar nicht verkehrt, wenn das Richtige rauskommt, so macht es meines Wissens die PSS auch. Was man damit nicht nachbilden kann, sind Eigenschwingungen oder Dämpfungen um eine Achse, das würde mich interessieren, wie genau die "kleinen" Simulatoren wie MSFS oder PSS in dieser Hinsicht sind.

Wenn ich mir eine Vermutung leisten darf, ohne eigentlich kompetent zu sein (amerikanisch: "educated guess" ;)): Die 737 scheint mir im 2002er überarbeitet zu sein und glaubwürdiger. Die "alte" 737 empfand ich kurz über Stall-Geschwindigkeit immer als zu leicht manövrierbar, zu direkt. Seht Ihr das auch so?

Noch zwei Fragen/Kommentare: Ist das richtig, daß senkrecht startende Objekte nur mit Kompromissen realisierbar sind, wenn es nicht gerade Hubschrauber sein sollen (Space Shuttle, VTOL)? Und: Wie korrekt sind eigentlich die "großen" Simulatoren, sind die Aerodynamik-Probleme korrekt in Echtzeit lösbar, bzw. wo unterscheiden sie sich qualitativ von den kleinen? Wo werden die Kompromisse gemacht?

Betto,

der sich das "offene Projekt" ziemlich genau so vorgestellt hat: Man sagt lieber nichts darüber, man weiß ja nicht, ob das jetzt schon das "Final Design" ist... ;)

@peterle: Wenn man ein Fs2000-Flugzeug in FS2002 importiert, wird nicht nur die neue AIRCRAFT.CFG erzeugt, sondern auch die AIR geändert. Ganz am Ende der Datei stehen plötzlich kriptische Parameter. Sie scheinen dafür zuständig zu sein, dass der Flusi zuerst die Parameter aus der AIRCRAFT.CFG berücksichtigt und dann die aus der AIR-Datei. Interessant ist, wenn man die frisch konvertierte AIR-Datei mit der originalen FS2000-Datei (also die ohne die neue Übergabebefehlen) überschreibt. FS2002 akzeptiert sie, konvertiert sie nicht und ignoriert die AIRCRACFT.CFG. Dann verhält sich der Flieger wieder ganz anders. Na, Basteln macht doch Spaß, oder?

@simon: Ich habe noch nie eine echte Extra 300 geflogen und daher kann ich nicht sagen, wie realistisch sie ist. Das neue Flugmodell ist auf jedem Fall viel leichter zu beherrschen. Den Hammerhead ist mir auf Anhieb gelungen und sah recht gut aus (Zufall?). Fest steht, dass die Ruderwirkung geringer ist, als bei der echten. Man kann z.B. nicht das wunderschöne "Walter-Extra-Taxiing". Ich habe einmal gesehen, wie Walter Extra himself rollt: Er setzt die Bremsen, gibt Gas bis der Propellerwind den Heck hebt und das Flugzeug waagerecht steht. Dann löst es die Bremsen und rollt so auf die Piste und dann startet er. Bei der Landung dasselbe: Er setzt die Haupträder auf die Bahn und das Spornrad bleibt so lange in der Luft, bis die Maschine die Abstellposition erreicht hat. Sieht echt klasse aus!
In FS2002 kann man das nicht machen. Erstens sind die Bremsen nicht so gut dosierbar. Und Zweitens kommt der Heck gar nicht hoch. Und daraus ergiebt sich die Folgerung: die Effizienz zumindest der Höhenruder ist ein wenig zu klein.

@betto: Leider habe ich nie mit VTOL und ähnlichem experimentiert, ich kann dazu nichts sagen. Was Schwingungen und Dämpfungen angeht: Ich weiß nicht, was du genau meinst, aber in der AIR-Datei sind doch Dämpfer und Dämpferskalaren vorhanden.

Morgen Sergio!

Mir persönlich kommt die Extra 300 - sagen wir mal - komisch vor. Aber vielleicht liegt das daran, daß ich relativ wenig Ahnung von den Flugeigenschaften von Kunstflugzeugen habe.

Mir ist bewußt, das sie aufgrund der großen Steuerfläche extreme Steuermomente aufweisen (sind extra deswegen so groß). Auch werden sie ja eher an der Stabilitätsgrenze ausgelegt, um die Maneuvrierfähigkeit so wenig wie möglich zu behindern. Damit wäre für das Gros der Privatpiloten (die kein Typerating für die Extra haben) ein unkontrolliertes Trudeln vorprogrammiert.
Aber dennoch habe ich gerade beim Rollen das Gefühl, daß die Maschine solange rollt wie der Knüppel ausgelenkt wird und bei Mittelstellung förmlich einrastet (sogar mit leichten Oszillationen). Bei allen anderen Flugzeugen ist langsames Abklingen der Rollrate zu verzeichenen - sogar ein Gegensteuern notwendig.

Andererseits wird im AVSIM FS2002 Review Part 6 das gute Flugverhalten der Extra von Seiten MS noch bestätigt und selbst Peggy Wagstaff scheint damit zufrieden gewesen zu sein.

Das Taxiing mit schwebenden Heck klingt ja sehr interessant. Was den FS betrifft, glaube ich allerdings, daß der Einfluß des Rotorstrahls auf die Tragflächen und das Leitwerk nicht berücksichtigt werden. Ich schätze, daß der Schub nur mit dem Widerstand aufgerechnet und daraus dann die Geschwindigkeit (IAS) berechnet wird. Der Fall, daß der Propellerabwind mit der Anströmung überlagert wird ist sicher zu komplex, zumal die Strahlröhre nicht mal die gesamten Tragflächen trifft.

Happy flyin'

Simeon

Hi!

Wenn das mit dem Hammerhead geklappt hat, wie ist es denn dann mit dem Messerflug?

Für beide brauche ich ja Rumpfauftrieb, beim Hammerhead allerdings nur im Scheitelpunkt, beim Messerflug dauernd. Hab's selber nch nicht probiert, aber der Messerflug endete beim Stammtisch-Kumpanen in FS95-2000 immer mit einer ungeplanten Schnittwunde im Erdreich...

Mirko

Danke Sergio...
 

... fuer den Tip bezueglich Airfile versus Aircraft.cfg. Die geheimnisvollen neuen Eintragungen waren mir schon aufgefallen - der Trick, die "alte" Airfile nachtraeglich ueber die geaenderte zu schreiben, koennte vielleicht ein paar meiner Probleme mit FS98-Jets im 2k2 loesen, ich probier's am Wochenende aus.

Tja, auf DIE Idee bin ich selbst natuerlich nicht gekommen :heul:

Vielen Dank nochmal
Peter

@SimeonS Extra 300
 

Hallo Simeon

da trifftst Du meinen Nerv.

Wenn ich mich nicht geade mit Testflügen befasse, weil mich die Flugphysik als solche interessiert, und ich einfach lande, lande und lande (per Hand natürlich) weil mich das so fasziniert, mache ich zur Entspannung ernsthaften Kunstflug. Ich fliege grundsätzlich ohne Passagiere oder Kisten mit rohen Wachteleiern!
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Andererseits wird im AVSIM FS2002 Review Part 6 das gute Flugverhalten der Extra von Seiten MS noch bestätigt und selbst Peggy Wagstaff scheint damit zufrieden gewesen zu sein.
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Da würde ich sehr skeptisch sein. Als die Extra von MS herauskam habe ich Patty angeschrieben und sie auf die mir unverständlichen Flugeigenschaften der Exta angesprochen (Kein Trudeln, keine gerissene Rolle möglich), obwohl sie doch laut Aussage von Microsoft "geprüft oder bestätigt" haben soll .Ich bekam keine Antwort.

1999, habe ich Patty anlässlich einer Autogrammstunde auf der Flugshow in Oskosh persönlich auf das gleich Thema angesprochen. Ich bekam eine sehr arrogante Antwort, ich solle mich doch an Microsoft wenden. Ich wage zu behaupten, das Patty die Extra im SIMULATOR gar nicht gestetet hat. Wozu auch. Sie darf ja richtig fliegen. Sie hat Ihren Namen zur eigenen Werbung hergegeben oder dafür was bezahlt gekriegt. Meine Meinung, keine Polemik, eher verständlich. Die Dummen sind nur die, die Aufdrucke auf Schachtel wörtlich glauben oder in Besprechungen weitergeben. Nichts gegen Patty. Perfekte Show. Interessante Biographie.

Auf der aero 1999 habe ich Hern Walter Extra persönlich gefragt ob er sogenannte "stability derivatives" (das ist ein Fachausdruck für Kennwerte aus der Flugmechanik ) an Microsoft herausgegeben habe, was er bstätigte. Ich glaube nur ein Ron Freimuth oder ein anderer FREEWARE - Profi hätte mehr damit anfangen können.

Nun habe ich mich aus lauter Interesse auch mit echten Kunstfliegern befasst, und einige Male bei der Yak-52, Grob 115 und 1x an der Extra Hand anlegen können.

Ich kann´s nicht quantifizieren, aber die echte Extra fliegt sich LEICHT und SICHER.
Start und Landung (Heckrad, Seitenwind, Sicht) ist dann eher happig (das durfte ich nicht). Schwieriger als im Simulator sieht sich das aber nicht an.

So nun zum Rollen. Es ist beim Kunstflug erwünscht eine Rolle trotz hoher Rollrate exakt und abrupt stoppen zu können. Besonders ausgeprägt ist das bei der Extra : Steht der Knüppel in Neutralstellung hört die Rolle sofort auf : Kein Nachschwingen oder Nachdrehen mehr . Hab´s ja vom vielen Zuschauen und den anderen Flügen her vermutet , es hat mich dennoch überrascht. (Die Kunst ist es dann die Rolle im gewünschten WINKEL zu stoppen und die Füße auf den Pedalen ruhig zu halten).

Diese, wie ich meine charakteristische Eigenschaft kann ICH mit der Extra von Microsoft nicht wiedergeben. Die ECHTE folgt dem Piloten, beim Simulator der Pilot der Maschine. Trudeln und gerissenen Rollen gehen ohnehin nicht. Meine Benotung: mangelhaft. Ich fliege im Simulator selbst zusammengeschusterte Maschinen (und die CFS1 Mustang).

<<Was den FS betrifft, glaube ich allerdings, daß der Einfluß des Rotorstrahls auf die Tragflächen und das Leitwerk nicht berücksichtigt werden. Ich schätze, daß der Schub nur mit dem Widerstand aufgerechnet und daraus dann die Geschwindigkeit (IAS) berechnet wird.>>

Klasse! Mit Dir möchte ich mich über sowas gerne weiter unterhalten.

Deshalb Hammerhead eigentlich nicht möglich !

Gruß

Carl

@ blackbird: ich muss dich enttäuschen, mir ist nie einen Messerflug wirklich gelungen.

@ simeon: ich muss widersprechen, zumindest teilweise: FS simuliert sehr wohl den Einfluss des Propellerwind auf das Leitwerk. In der AIR-Dateie, Sektion 1101 (glaube ich) stehen Parameter, die eben diese Effekte steuern. Ich habe z.B. testweise die Lift-Werte für Elevator und Stabilizator und die Prop Effects on Rudduer und on Elevator massiv geändert. Dann war es durchaus möglich, nur mit mehr Gas und ein bisschen Druck auf die Steuersäule den Heck anzuheben und die stehende Maschine horizontal zu halten. Allerdings wird die Extra im Flug absolut unkontrllierbar.

@ carl: ich glaube, dass Vieles der echten Extra in das Modell von FS übertragen werden könnte. Das grundlegende aerodynamische Modell von FS ist nich so stümperhaft, wie oft behauptet wird. Aber, wie ich schon oben sagte, bin mir absolut sicher, dass Microsoft die Flieger mit dem Augenmerkt mehr auf die "Spielbarkeit" durch normale Anwänder entwickelt als auf den absoluten Realismus.

@sergio Flugmodell
 

Hallo Sergio,

<<<Das grundlegende aerodynamische Modell von FS ist nich so stümperhaft, wie oft behauptet wird<<<

Das ist genau auch meine Meinung. Und man kann das nicht oft genug laut wiederholen. Irgendwie hat sich seit Jahren eigebürgert vom Air-file als "flight-model" zu reden. In Wirklichkeit ist es aber nur eine Zusamenstellung von Parametern auf die eben das eigentliche Flugmodell ZUGREIFT , und das sind im wesentlichen flugmechanische Gleichungen . Und das ist professionell. Neben den geometrischen Daten , Gewichten und Grundkonfigurationen enthält der air-file vor allem auch Koeffizienten (stability derivatives), die die eigentlichen individuellen Flugeigenschaften eines Flugzeugs beschreiben. Diese Daten wurden bisher durch Windkanalversuche und Flugversuche ermittelt.
Die korrekte Umsetzung ist uns Mikrosoft bisher allerdings schuldig geblieben. Den Addon-Designern wiederum sind die Hände gebunden weil sie noch nicht alle Parameter der Air-Datei kennen. Und dann kommt noch die Übersetzung der Physik in bewegte Bilder im Computer....

Es gibt noch einen anderen Weg: geometrische Daten und Gewichte vorgeben und daraus die Parameter mit speziellen Formeln berechnen (schätzen) lassen. Es mag der billigere, für die PC-Simulation meiner Meinung nach nicht immer der beste Weg sein. Er berücksichtigt sicher nicht Feinheiten der aüßeren Form des Flugzeugs.(wer weiß darüber mehr ?)

Offensichtlich geht FLY so vor und X-Plane und z.B Warbird, von dem ich aber schon lange keine aktuelle Version habe.

Die Parameter-Tabellen von Fly sind sehr mager besetzt : Geometrie, Gewichte, Aerodynamische Eigenschaften von Flügel, Leitwerk und Klappen (Auftrieb, Widerstand, Anstellwinkel).Die große Zahl anderer Koeffizienten wie im Air-file von MS fehlt.

++++EINSCHUB @Alle : bitte korrigiert mich , wenn ich mich in meine Ausführungen irre !. Ich "weiß" das alles nicht, bin kein Experte, vermute manches, möchte was lernen . Außerdem muß ich vereinfachen, ist ja ohnehin schon fast ein Vortrag ++++

Wenn Du es nicht schon getan hast möchte ich Dich bitten Dir die FLY-Dateien mal anzusehen.

Das erklärt für mich die etwas schwammige Fluggefühl bei diesen Simulatoren, gegenüber FS5.1, FS98 und CFS1. Möglicherweise hat Microsoft diese Vorgehensweise in der Weiterentwicklung des FS schrittweise eigeführt, was MIR die Zunahme der Schwammigkeit bei FS2000, CFS2 und FS2002 erklärt. Interessante Überlegungen hierzu von von Ron Freimuth http://exo.com/~gregoryp/boards/CfsD....cgi?read=3232

<<<bin mir absolut sicher, dass Microsoft die Flieger mit dem Augenmerkt mehr auf die "Spielbarkeit" durch normale Anwänder entwickelt als auf den absoluten Realismus.<<

GRAUSAM. Hätten doch zumindest eine Knopf: SPIEL / SIMULATION einführen können.

<<S simuliert sehr wohl den Einfluss des Propellerwind auf das Leitwerk. In der AIR-Dateie, Sektion 1101 (glaube ich) stehen Parameter, die eben diese Effekte steuern. Ich habe z.B. testweise die Lift-Werte für Elevator und Stabilizator und die Prop Effects on Rudduer und on Elevator massiv geändert. <<

Danke für den Hinweis! Geht das dann auch getrennt für Seitenruder. Dann könnte man vielleicht doch eine Hammerhead hinkriegen und mit dem Seitenuder in dem Moment, wenn der Flieger im senkrechten Steigflug schwerelos wird ihn per Seitenruder und Propellerstrahl um 180 Grad drehen. Ich melde mich deswegen bei Dir vielleicht noch mal per e-mail.

Gruß

Carl