Mythos "realistische Flugdynamik im FS"? - Berechnetes Flugmodell der Boeing 737

    • Mythos "realistische Flugdynamik im FS"? - Berechnetes Flugmodell der Boeing 737

      Hallo Zusammen

      Ich erstelle jetzt mal ein eigener Thread für dieses Interessante Thema. In der vergangenheit gingen ja jeweils die Emotionen dazu etwas hoch. Lag vielleicht daran, dass es jeweils um den Vergleich von Simulatoren oder Addons ging. Ich war letztens etwas überrascht, als ich mit einer modifizierten Flugdynamik mit berechneten Daten argumentierte, dass dies keinerlei interessierte Reaktionen hervorruf. Auf Anfrage hätte ich die selbstverständlich rausgerückt.
      Ich habe die Flugdynamik nun noch etwas optimiert und stelle sie im Anhang zur Verfügung. Es handelt sich um die Default Boeing 737 aus dem FSX. Bitte erst die Original Daten sichern, dann aircraft.cfg, Boeing737-800.air und im Panelordner die panel.cfg überschreiben. Zudem muss die Yawdamper.CAB in den Panelordner verschoben werden. Der Standard Yawdamper hatte ich ausser Kraft gesetzt und ein eigener Programmiert. Der wird mit der Tastenkombination [ctrl-w] für das Wasserruder ein- und ausgeschaltet. Zudem gibts ein popup-Fenster mit einem Gauge, kann mit [shift-7] aufgerufen werden. Die modifikationen beziehen sich nur auf das Handling, die Leistungsdaten wie Lift/Drag und Triebwerksleistungen liess ich unangetastet.

      Berechnetes Flugmodell, das mag jetzt super Wissenschaftlich und Theoretisch rüberkommen. Tatsächlich ist das ganze sehr einfach und Praxisnah. Via Modellflug bin ich auf die Open-Source Software XFLR5 gestossen. Dort kann man die Tragfächen und Leitwerk konstruieren und mit den Einstellwinkeln, Schwerpunktlage usw experimentieren und verschiedene Analysen durchführen. Dabei erhält man die meisten Koeffizienten, mit denen auch die Flugdynamik des FS arbeitet.
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      Die Frage ist natürlich, wie nahe das Resultat an die Realität rankommt. Man findet im Internet einiges zu den Koeffizienten von verschiedenen Flugzeugen, z.B. Hier, womit man einen Vergleich anstellen kann. Die Daten aus XFLR5 sind weitgehend plausibel.

      Interessant ist jetzt, wie man das Flugverhalten "fassen" kann. Dazu gibt es 5 Stabilitymodes. Diese beschreiben, wie sich ein Flugzeug nach einer Störung wieder auf den ausgetrimmten Zustand einpendelt.
      -Short Period, statische Längsstabilität. Kurzes Ziehen oder Drücken verursacht eine Störung im Anstellwinkel.
      -Phugoid, dynamische Längsstabilität. Diese beschreibt eine Berg und Talfahrt wobei sich jeweils Höhe und Geschwindigkeit austauschen, und um die ausgetrimmte Geschwindigkeit pendelt. Kann auch negativ sein, d.h. die Amplituden nehmen stetig zu.
      -Rollmode, eigentlich nur die Rolldämpfung. Zeigt wie schnell das Flugzeug beim Rollen nach neutralen Ailerons stoppt.
      -Spiralmode, der Trend, ob die Querlage im Kurvenflug zu- oder abnimmt. Normalerweise im Bereich von Neutral.
      -Dutch-Roll, oder oscillatory-mode. Kopplung der Yaw- und Rollachse. Ist für mich der Interessanteste Test, da eindrücklich das Zusammenspiel von Quer-und Richtungsstabilität demonstriert wird.

      Die Cranfield Universität demonstriert diese Modes mit einer Jetstream31. Dazu gibt es viele Videos auf Youtube: Cranfield flight test

      Jetzt könnt Ihr diese Test mal in den Simulatoren mit diversen Flugzeugen durchführen und Vergleichen. Mich Interessieren eure Meinungen. Viel Spass! :thumbsup:
      Dateien
      • B737_800.zip

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    • Habe das gerade mit Interesse gelesen und bitte meine Antwort jetzt nicht als negative Kritik zu verstehen !

      Im Gegenteil sind die Versuche wahrscheinlich einfach deshalb interessant, weil sie Zusammenhänge der Flugstabilität verdeutlichen.

      Nur darf das natürlich nicht dahingehend verstanden werden, dass man die Veränderungen, die man erreicht als eine wirkliche Annäherung an die Realität versteht; und zwar aus mehreren Gründen. Zum einen werden die 5 Modes in der Realität ja durch verschiedene Faktoren beeinflusst. Zum Beispiel durch up/downforces des Windes. Ohne da jetzt auf Details eingehen zu können (ich werde nach 1.500 Zeichen aus dem Rennen geholt), wird der moderne Liner ja durch stabilisierende Effekte (Gyro unterstütztes Yaw Damping) was wir in der Simulation nicht nachbilden können (?). Zumindest hat man mir das in dem Full Flight Sim gesagt, in dem ich trainiere).

      So treten die einzelnen Kräfte ja spätestens mit Windeinfluss ja auch nicht einzeln auf sondern im Verbund. Das bedeutet Quer- und Längsbewegungen überlagern sich und führen zu dem, was man beim Schiff Gieren nennt. (Die verlängerte Längsachse malt eine Acht an den Horizont, entsprechend sicher beim Flugzeug). Da die Simulation den Flügel aber als nur einen betrachtet, werden viele Einflüsse natürlich ebenso "falsch" dargestellt, wie der nicht vorhandene Flex (?).
      Gruß
      Bernd

      "Grau ist alle Theorie - die Wahrheit is auf`m Platz" (A. Preißler dt. Fulosoph); neudeutsche Entsprechung: "When the Flag drops, the Bull($)hit stops." or "It ain`t over, till the fat Lady sings !"
      Streit = Austausch von Argumenten. Krieg = "Niederschießen" des Argumentierenden.
    • Hallo Bernd

      Die Frage für mich ist nicht, ob die Modes dargestellt werden können, sondern wie genau müssen sie sein. Für meine Anforderungen steht der Spass im Vordergrund, muss also nicht sehr genau sein, da darf man ruhig die Kirche im Dorf lassen. Die FDE des FSX könnte genauer Arbeiten, als ich diese mit meinen Daten füttere. Es gäbe sogar OpenSource CFD Programme um die Daten zu berechnen, aber Aufwand/Nutzen steht für mich in keinem Verhältnis.

      Das wo Du mit dem Gieren beim Schiff meinst, dürfte so ziemlich Identisch mit der Dutch-Roll sein, dort zeichnet die Tragfläche auch Kreise an den Horizont:


      PS: Du bist selbstverständlich auch dazu eingeladen, die Flugdynamik zu testen. Kritik ist sogar erwünscht. ;)
    • Wie hast du eigentlich die Mach-Effekte für die Koeffizienten entwickelt?
      Soweit ich weiss, ist XFLR ja eher an den Modellbauer gerichtet und unterstützt daher nur vergleichsweise geringe Reynoldszahlen.

      Ich hatte mich mal an OpenVSP versucht, aber die Ergebnisse entsprachen nicht denen des Vorbilds.

      An DATCOM oder DATCOM+ bin ich noch nicht herangekommen.
      Zweitschlechtester Developer aller Zeiten.

      sites.google.com/site/fsxstuffbybk/
    • Macheffekte hatte ich hier keine erstellt.
      XFLR5 kann grundsätzlich mit jeder Reynoldszahl umgehen, die hängen ja im Prinzip mit der Abmessung und Geschwindigkeit der Flächen zusammen. Das Programm baut auf XFOIL auf, das hat scheinbar seine Stärken bei niedrigen Reynoldszahlen. Aber für die Performance nutze ich XFLR5 sowieso nicht.
    • ThomW schrieb:

      Hallo Bernd

      Die Frage für mich ist nicht, ob die Modes dargestellt werden können, sondern wie genau müssen sie sein. Für meine Anforderungen steht der Spass im Vordergrund, muss also nicht sehr genau sein, da darf man ruhig die Kirche im Dorf lassen. Die FDE des FSX könnte genauer Arbeiten, als ich diese mit meinen Daten füttere. Es gäbe sogar OpenSource CFD Programme um die Daten zu berechnen, aber Aufwand/Nutzen steht für mich in keinem Verhältnis.

      Das wo Du mit dem Gieren beim Schiff meinst, dürfte so ziemlich Identisch mit der Dutch-Roll sein, dort zeichnet die Tragfläche auch Kreise an den Horizont:


      PS: Du bist selbstverständlich auch dazu eingeladen, die Flugdynamik zu testen. Kritik ist sogar erwünscht. ;)
      So eiert bei mir auch die DC-10 mit der neuen Flugdynamik durch die Gegend selbst wenn ich die Yaw damper aktiviere giert sie noch leicht nach links
      Viele Grüße Bernhard
      Flieg' nie in eine Wolke rein es könnt schon einer drinne sein

      mein PC
      Intel Core i5-3450 3,10 GHz RAM 8 GB Windows 7 64bit Grafikkarte Nvidia Geforce GT640 Interne Festplatte 2 TB
    • Bjoern schrieb:

      Wie implementierst du Macheffekte dann?

      Ich suche noch eine Methode für diese ganzen nicht greifbaren Sachen wie C_m usw. Für die findet man in der Regel keine oder zu wenig Vorbilddaten.
      Im Prinzip benötigt man nur den Machdrag, X-plane geht auch nicht tiefer ins Detail. Mit den Koeffizienten der primären Aerodynamik wird die flight envelope gut abgedeckt Beim Rest ist es eine Frage von Aufwand/Nutzen. Mach-Tuck liesse sich modellieren, aber solange ich keine Daten habe, verzichte ich auf jegliche solcher Macheffekte. Da investiere ich die Zeit lieber ins Stallverhalten, ist natürlich auch nur eine kreative Angelegenheit ohne verlässliche Daten.

      Topgun schrieb:

      So eiert bei mir auch die DC-10 mit der neuen Flugdynamik durch die Gegend selbst wenn ich die Yaw damper aktiviere giert sie noch leicht nach links
      Ich würde erstmals die Steuerung überprüfen, ob die evtl. schlecht kalibriert ist. Ansonsten kannst Du die Seitenrudertrimmung beobachten, der Gierdämpfer greift darüber aufs Seitenruder zu. Bei Seitenrudereinsatz oder beim Ein- Ausleiten von Kurven müsste sich die Trimmung bewegen.
    • ThomW schrieb:

      Im Prinzip benötigt man nur den Machdrag, X-plane geht auch nicht tiefer ins Detail. Mit den Koeffizienten der primären Aerodynamik wird die flight envelope gut abgedeckt Beim Rest ist es eine Frage von Aufwand/Nutzen. Mach-Tuck liesse sich modellieren, aber solange ich keine Daten habe, verzichte ich auf jegliche solcher Macheffekte. Da investiere ich die Zeit lieber ins Stallverhalten, ist natürlich auch nur eine kreative Angelegenheit ohne verlässliche Daten.
      Stall ist wirklich doof. Implementierste ihn ohne Slats brauchst du die Slats ja quasi nicht, implementierste mit Slats, brauchst du ein Gauge, das bei einem non-Slat AoA die Stallwarnung und den Stickpusher zwangsauslöst.
      Zweitschlechtester Developer aller Zeiten.

      sites.google.com/site/fsxstuffbybk/
    • In dieser Hinsicht bin ich pragmatisch. Für mich zählt, dass wenn man bei aktivierter Stallwarnung weiterzieht das Flugzeug dann auch wirklich aufhört zu fliegen. Die Stallspeed sollte in etwa stimmen.
      Ehrlich gesagt halte ich nicht viel von Modulen oder Gauges, wo zwanghaft versuchen irgendwelche Daten anzuzeigen, um dem Handbuch gerecht zu werden, aber dann stimmen sie nicht mit der dahinterliegenden Flugphysik überein.
    • Bei EPR und EGT z.B. hast du keine andere Wahl als das mittels Gauges darzustellen weil die Standardimplementierung ziemlich schlecht ist. Ebenso bei allen anderen Parametern, die Einschränkungen unterlaufen.
      Du hast allerdings vollkommen Recht, dass die unterliegenden FSX-eigenen Eigenschaften als Grundlage schon realistisch eingestellt sein sollten.
      Zweitschlechtester Developer aller Zeiten.

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    • Bodenphysik Spornrad vs. Bugfahrwerk

      Ich hatte etwas mit der Bodenphysik experimentiert. Es geht darum zu sehen wie die Physik von Sporn- und Bugradflugzeugen umgesetzt wird. Dabei hatte ich jeweils eine Landung mit einem Seitenwind von 8 Knoten von Links durchgeführt. Ich hatte das Flugzeug mit Vorhaltewinkel aufgesetzt und ohne Korrekturen einfach die Flugdynamik wirken lassen.

      Wie man sieht, richtet sich bei der Landung die Nase erstmal in Flug/Fahrtrichtung, um dann durch den Windfahneneffekt wieder in den Wind zu drehen.


      Bei der Piper gibt's da schon mehr Action! :D
      Die Erklärung liegt an der Position von Schwerpunkt zu Hauptfahrwerk. Bei der Cessna liegt der Schwerpunkt vor dem Fahrwerk, somit tritt eine stabilisierende Wirkung ein.
      c172.jpg pipercub.jpg
      Die kinetische Energie zieht am Schwerpunkt weiter in Flug/Fahrtrichtung, während das Fahrwerk nach links zieht. Da bei Spornradflugzeugen das Fahrwerk vorne liegt, vergrössert sich die Abweichung, bis diese nicht mehr korrigierbar wird, und es zum "Ringelpietz" kommt. Ist also reales Verhalten.
      Bei diesen Tests spielen sehr viele Faktoren mit, wie Massenträghheit, Wetterfahneneffekt, Dämpungen, Hebellängen von CoG zu Fahrwerk, Bodenhaftung usw.
      Falls das Verhalten nicht realitätsgetreu ist, kann man das in den meisten fällen auf eine unsauber abgestimmte Flugdynamik zurückführen.
      Alles entspricht dem FSX default, mit einer Ausnahme, die Contactpoints an den Tragflächen der Supercub hatte ich so modifiziert, dass bei Bodenberührung die Tragfläche nicht wieder zurückspickt.