Wie funktioniert ein Flugsimulator?

Rocher Volant · 10.07.2002, 21:08

Liebe real und virtuell fliegene Gemeinde,

nachdem ich mittlerweile seit einiger Zeit mit wachsender Begeisterung mit dem Flusi (MS FS2002) spiele, kommt mir folgende (zugegeben etwas technische) Frage in den Sinn:

Wie wird das Flugverhalten eigentlich berechnet?

In der Flugmechanik wird die Bewegung des Flugzeugs im Raum durch 6 gekoppelte DGLn (3 Kräftegleichgewichte, 3 Momentengleichgewichte) beschrieben. Durch Integration dieser DGLn erhält man den Flugzustand. Diese DGLn sind nicht unbedingst trivial und eine numerische Integration ist entsprechend aufwendig. Für eine ausreichende Genauigkeit müssen sehr kleine Zeitschritte gewählt werden. Ausserdem muss das ganze ja in Echtzeit erfolgen.

Ich kann mir einfach nicht vorstellen, dass das von dem PC geleistet werden kann. Sicher wird das Modell vereinfacht. So werden offenbar beim FS2002 einige Gier- und Rollmomente nicht berücksichtigt, da einige Flugzustände nicht richtig wiedergegeben werden (z.B. Trudeln, Spiralsturz, Dutch Roll)

Trotzdem glaube ich nicht so recht eine Echtzeit-Integration der Bewegungsgleichungen. Wie ist die Modellbildung dann gelöst? Weiss jemand darauf eine Antwort?

In gespannter Erwartung,
Peter

alfora · 10.07.2002, 23:24

Normalerweise werden die Informationen nicht dynamisch berechnet sondern aus Tabellen gelesen. Das wird auch bei großen Simulatoren so gemacht. Der große Unterschied zwischen den "kleinen" und den "großen" ist die Größe und Genauigkeit der Tabellen.

Beispiel: Der Auftrieb einer Tragfläche ist u.a. vom Luftdruck, der Temperatur und der Geschwindigkeit abhängig. Beim FS2002 sind wahrscheinlich Tabellen für "Normaldruck", "Normaltemperatur" und ein paar Geschwindigkeiten abgespeichert. Die dazwischenliegenden Werte werden einfach interpoliert.

Bei den großen Simulatoren sind wahrscheinlich viel mehr Kombinationen in Tabellenform abgespeichert. Das kostet vor allem Speicherplatz aber der Zugriff darauf ist bei weitem schneller, als Differentialgleichungen zu lösen.

Wenn Du ganz hartgesotten bist und Programmcode lesen kannst, dann könntest Du Dir einmal den Sourcecode von Open Source-Flugsimulatoren ansehen, z.B. http://www.flightgear.org/

Alex

10.07.2002, 21:08	#1
Rocher Volant Veteran Registriert seit: 25.06.2002 Beiträge: 269	Wie funktioniert ein Flugsimulator? Liebe real und virtuell fliegene Gemeinde, nachdem ich mittlerweile seit einiger Zeit mit wachsender Begeisterung mit dem Flusi (MS FS2002) spiele, kommt mir folgende (zugegeben etwas technische) Frage in den Sinn: Wie wird das Flugverhalten eigentlich berechnet? In der Flugmechanik wird die Bewegung des Flugzeugs im Raum durch 6 gekoppelte DGLn (3 Kräftegleichgewichte, 3 Momentengleichgewichte) beschrieben. Durch Integration dieser DGLn erhält man den Flugzustand. Diese DGLn sind nicht unbedingst trivial und eine numerische Integration ist entsprechend aufwendig. Für eine ausreichende Genauigkeit müssen sehr kleine Zeitschritte gewählt werden. Ausserdem muss das ganze ja in Echtzeit erfolgen. Ich kann mir einfach nicht vorstellen, dass das von dem PC geleistet werden kann. Sicher wird das Modell vereinfacht. So werden offenbar beim FS2002 einige Gier- und Rollmomente nicht berücksichtigt, da einige Flugzustände nicht richtig wiedergegeben werden (z.B. Trudeln, Spiralsturz, Dutch Roll) Trotzdem glaube ich nicht so recht eine Echtzeit-Integration der Bewegungsgleichungen. Wie ist die Modellbildung dann gelöst? Weiss jemand darauf eine Antwort? In gespannter Erwartung, Peter

10.07.2002, 23:24	#2
alfora Inventar Registriert seit: 23.02.2001 Beiträge: 2.954	Normalerweise werden die Informationen nicht dynamisch berechnet sondern aus Tabellen gelesen. Das wird auch bei großen Simulatoren so gemacht. Der große Unterschied zwischen den "kleinen" und den "großen" ist die Größe und Genauigkeit der Tabellen. Beispiel: Der Auftrieb einer Tragfläche ist u.a. vom Luftdruck, der Temperatur und der Geschwindigkeit abhängig. Beim FS2002 sind wahrscheinlich Tabellen für "Normaldruck", "Normaltemperatur" und ein paar Geschwindigkeiten abgespeichert. Die dazwischenliegenden Werte werden einfach interpoliert. Bei den großen Simulatoren sind wahrscheinlich viel mehr Kombinationen in Tabellenform abgespeichert. Das kostet vor allem Speicherplatz aber der Zugriff darauf ist bei weitem schneller, als Differentialgleichungen zu lösen. Wenn Du ganz hartgesotten bist und Programmcode lesen kannst, dann könntest Du Dir einmal den Sourcecode von Open Source-Flugsimulatoren ansehen, z.B. http://www.flightgear.org/ Alex

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