Zdravím všechny příznivce virtuálního létání, dnes se podíváme na vývoj méně medializovaného projektu pro DCS World o kterém jsme poměrně dlouho nic nového nevěděli a to na A-7E Corsair II od studia Flyingiron Simulations. Bude nám představen především nový vylepšený 3D model.
Model letounu
Na začátku vývojářského deníčku se nám vývojáři svěřují s těžkými rozhodnutími, která museli během roku 2023 učinit. Jedná se především o rozhodnutí zahodit všechnu dosavadní práci na 3d modelu a začít znovu. Jak se svěřili, model, který dosud prezentovali byl velmi detailní i přes to, že byl vytvořen pouze z fotografií a plánů a strávili na něm stovky hodin práce.
V roce 2023 se ale tým rozšířil o nového člena, Olega, který je v modelování letadel veteránem a má za sebou spolupráci s nejlepšími týmy v oboru leteckých simulací a jeho přínosem je hlavně bohatá zkušenost s fotogrammetrií (proces získávání 3D modelu z reálného objektu prostřednictvím detailního fotografického procesu).
A tím se dostáváme k tomu, proč bylo rozhodnuto zrušit dosavadní 3D model a začít na něm od znovu. Vývojáři ale ujišťují, že by to nemělo mít vliv na prodloužení prací a vydání modulu pro DCS World. Jak dále uvedli ve zprávě, rozhodnutí bylo správné, neboť každý model, tvořený pouze z fotografií a plánů je náchylný k nepřesnostem. Fotogrammetrie tyto chyby eliminuje a poskytuje věrnou 3D referenci modelu a textur. Díky této technologii vnější model postoupil velmi daleko a brzy se očekávají práce na kokpitu.
Cesta do Portugalska
Po rozšířen vývojářského týmu se Oleg s technikou vydal do Portugalska do leteckého muzea “Museu do Ar, kde mají dva letouny A-7P (jeden se nachází v Ovaru a druhý v Alverce a další expozice kokpitu je v Sintře).
Týmu se podařilo perfektně naskenovat letouny jak z exteriéru tak i interiéry, dokonce i vnitřní části prostory v draků, jako radar, avioniku, sací potrubí a podvozkové prostory.
Letouny nebyli ovšem naskenovaný pouze pro účely 3D modelů, ale byl vytvořen i videozáznam uvnitř kokpitu, ze kterého se budou vytvářet autentické animace a zvuky (byl i požít kvalitní externí profesionální mikrofon) spínačů, pohybu voličů a pák.
Letový model
Postup do fáze 4
V posledních několika měsících se práce soustředily hlavně na další vývoj a zdokonalování letového modelu s cílem připravit jej k testování a do čtvrté fáze vývoje. Byl to poměrně zdlouhavý proces, který vyžadoval přepracování rovnic řídících letový model, aby bylo možné lépe integrovat data CFD, která byla postupně získávána. V tomto roce také vývojáři narazili na nový zdroj dat z aerodynamického tunelu, který jim poskytl více přímých dat pro použití v tabulkách a také velmi užitečná data pro ověření CFD modelu.
Na základě získaných dat vývojáři rozšířili modelování derivací stability a řízení a nahradili dřívější jednodušší lineární derivace kompletními nelineárními tabulkami dat, někdy až se třemi nebo čtyřmi závislostmi a vstupy. Toto umožňuje přesnější a hlubší simulaci dynamiky letounu.
Během tohoto roku pokročil také vývoj simulace motoru TF-41, kde se postupovalo velmi podobně. K vytvoření komplexního obrazu výkonnosti motoru byly použity různé datové sestavy a software pro simulaci motoru, přičemž pokračují práce na dalším vývoji simulací různých subsystémů a zvláštností motoru. Motor TF-41 reaguje relativně pomalu, což ještě více zvyšuje náročnost přistání na letadlových lodích a operací doplňování paliva ve vzduchu.
A konečně, v roce 2023 byl dokončen systém automatického řízení letu (AFCS), který zahrnuje kompletní systém rozšíření řízení (CAS) a také několik provozních režimů autopilota.
Zdroj: Flyingiron Simulations
Optimalizace a efektivita
EFM v DCS World je obvykle simulován každých 0,005 sekundy – to znamená, že letový model je aktualizován a přepočítán 200krát za sekundu. To je nezbytné pro přesný výpočet aerodynamických modelů a také pro přesné snímání vstupů pilota, což zajišťuje odpovídající úroveň citlivosti a rozlišení. Vzhledem k tomu, že aerodynamický model se skládá z obrovského množství dat (často tisíce datových bodů rozdělených až do více než 100 tabulek) a náročných výpočtů, může jakákoli neefektivita v modelu EFM vést ke zhoršení výkonnosti po celou dobu letu.
Z tohoto důvodu bylo věnováno hodně času optimalizaci a zlepšování efektivity běhu letového modelu, aby se podařilo zajistit co nejlepší výkon. Zde se vývojáři zaměřili na přepracování modelu Look-up Table (LUT) od základu s využitím nejnovějších dostupných výzkumů.
Podařilo se nám výrazně zlepšit dobu zpracování simulační smyčky zvýšením rychlosti a efektivity vyhledávacích tabulek. Obvykle se v LUT data ukládají do tabulek, které mají obvykle až 20-30 řádků a často stejný počet sloupců. Počítač vezme vstup, například AoA, a prochází tabulku ve smyčce, dokud nenajde nejbližší odpovídající hodnoty. Odtud můžeme provést matematickou interpolaci a určit správnou hodnotu, která odpovídá vstupu. To se opakuje pro každou tabulku (může jich být více než 100) a celý proces se opakuje 200krát za sekundu.
I když je tento postup ve většině případů přijatelný, určitě je co zlepšovat. Jedním z takových přístupů je uložení předchozího výsledku a jeho použití jako výchozího místa pro další vyhledávací smyčku v datové tabulce. To pomáhá, ale stále to vyžaduje celou vyhledávací smyčku, kdykoli dojde k velké změně vstupu. Nový model LUT však nevyžaduje žádné vyhledávání ani smyčky; místo toho zde vyvinuli chytrou metodu, která zahrnuje manipulaci s datovými sadami tak, aby byl zachován lineární vztah mezi vstupy a odpovídajícími datovými tabulkami, takže index tabulky (neboli místo, kde se v tabulce hledá) lze jednoduše vypočítat ze vstupní hodnoty tabulky.
Model je samozřejmě rozšířen o n-rozměrné tabulky, takže je připraven zpracovat jakákoli čerstvá data CFD. Je to velmi důležité, aby to bylo správně, a to nejen z výše uvedených výkonnostních důvodů, ale také proto, že model LUT je základním kamenem EFM a může být znovu použit v jakýchkoli budoucích modulech.
Computational Fluid Dynamics – numerická metoda pro řešení proudění tekutin a plynu
Myslíte si, že vývoj CFD na modelu A7 skončil? Ne tak docela! Dříve byl model CFD vytvořen v softwaru NASA OpenVSP, který měl být pouze hrubým znázorněním modelu A7 s velmi jednoduchou, na výkonu založenou sítí. To v uplynulém roce poskytlo přijatelné výsledky, z nichž většina již byla implementována do letového modelu.
Po zachycení skenů na skutečném modelu A7 se však náhle naskytla příležitost shromáždit čerstvá a přesnější data CFD. V letošním roce tedy na základě skenů vývojáři přestavovali také CFD síť; tentokrát s použitím mnohem podrobnější a přesnější sítě. Vzhledem k tomu, že CFD je zcela závislé na síti, zvýšení věrnosti sítě následně poskytuje vyšší rozlišení a přesnost dat. To bylo zvláště přínosné pro zachycení periferních údajů, které se v literatuře nevyskytují, jako jsou síly na podvozku, síly na rychlobrzdě atd. Předchozí síť byla velmi zjednodušená, a proto zachycovala pouze obecnou představu o silách. Nyní však CFD síť vytvářejí na základě Olegovy neuvěřitelné práce při skenování a modelování, což zajišťuje přesnost 1:1 u sítě a následně i u získaných dat.
Byl to obtížný a intenzivní proces, což nepochybně potvrdí každý, kdo pracoval v oblasti CFD. Naštěstí zde byla opět úzká spolupráce se společností Research in Flight, aby nový model dále zdokonalili a zajistili platnost shromážděných dat; je to nejen obrovský přínos pro A7, ale také to otevírá dveře k tomu, aby mohli modelovat jakékoli budoucí letadlo s plnou věrností EFM.
Zde můžete vidět jen velmi, velmi malou ukázku některých dat získaných při zkušebním provozu modelu podvozku.
Zdroj: Flyingiron Simulations
Mechanické systémy
Letoun Corsair má krásnou dvojí povahu; byl technologickým průkopníkem své doby a byl vybaven prvním plnohodnotným displejem Heads-Up, který tak dobře známe z moderních letadel. Zároveň to však bylo do značné míry “analogové” letadlo minulosti, kterému chyběla obrovská řada senzorů a digitálních řídicích systémů, jimiž jsou vybaveny moderní stíhačky. Corsair je do značné míry hybridem obou těchto typů; přechodem mezi dvěma érami vojenského letectví.
S ohledem na tuto skutečnost bylo letos věnováno mnoho úsilí skutečnému rozšíření simulací mechanických systémů letounu, jako jsou podvozek a pozemní operace, operace a systémy nosiče, hydraulické a palivové systémy. Ačkoli tyto prvky nejsou tak okázalé jako zbraňové a avionické systémy, tvoří značnou část draku, postupů a celkového zážitku ze simulace a je důležité, aby byli správně simulovány.
Jako jednoduchý příklad lze uvést rychlobrzdu, která je hydraulicky ovládaná, ale není imunní vůči intenzivním silám vysokorychlostního letu. Při dostatečně silném proudění vzduchu bude bržděna a tlačena zpět, částečně zatahována. Je náchylná k poklesu a částečnému otevření, pokud selže hydraulický tlak PC2. Nelze jej ovládat s vysunutým podvozkem, pokud se na zemi nepoužije ruční pumpa PC2. Uděláno bylo maximum pro to, aby zachytili všechny tyto zvláštnosti a detaily a skutečně tak rozvinuli jedinečný charakter draku Corsairu II.
Protože je modelován Corsair z pozdější éry, drak obsahuje automatické manévrovací klapky (AMF), pokročilý systém ovládání klapek navržený pro zvýšení zatáčivosti a manévrovatelnosti v podmínkách nižších rychlostí. Systém funguje tak, že se klapky na odtokové a náběžné hraně částečně vysunou, když úhel náběhu překročí 14,75 jednotek při rychlosti letu nižší než 0,7 mach, a opět se zasunou pod 10,5 jednotek AoA nebo nad 0,7 mach. Systém AMF byl dokončen a plně integrován v roce 2023!
Zdroj: Flyingiron Simulations
Operace na letadlové lodi i na zemi
Corsair je nyní v provozu mimo palubu letadlové lodi a že před několika týdny provedl svůj první start a zachycení. Přistání Corsairu na lodi je nesmírně obtížné a úspěch se nedostaví snadno. Musíme ocenit neuvěřitelnou zručnost a odvahu pilotů Corsairu v reálném světě; být schopen pravidelně dosahovat takových výkonů není nic výjimečného.
Dokončeny byli práce na systému startovací tyče a jeho různých bezpečnostních opatřeních & závislostech, stejně jako na systému záchytného háku, řízení příďového kola, brzdových systémech, systémech podvozku a mnoha dalších. Jako příklad nám uvedli vývojáři práci, která byla věnována systému řízení nosného podvozku.
Systém Nose Gear Steering (NGS) je posilovač řízení letounu Corsair; je elektricky řízený & hydraulicky ovládaný prostřednictvím hydraulického válce umístěného na vzpěře tlumiče příďového podvozku. Když je systém bez napětí, zajišťuje automatickou funkci tlumení chvění příďového podvozku – v podstatě tlumí kmitání příďového kola a zajišťuje plynulejší pojíždění. Zapnutí systému pomocí tlačítka Nose Gear Steering na rukojeti umožňuje pilotovi řídit kormidly až do úhlu 60° mimo střed.
Hydraulický výkon je zajišťován prostřednictvím systému PC2 a vyžaduje, aby byl izolační ventil utilit OTEVŘEN – pokud je ventil zavřený, nefunguje. K automatickému opětovnému natočení příďového podvozku dochází během zatahování podvozku nebo když snímač hmotnosti pravého kola určí, že na podvozku není žádná hmotnost. Když k tomu dojde, servo ventil se přestaví tak, aby zablokoval hydraulický tlak PC2. Poté se do polohy přesune pružinový uzavírací ventil tlumiče, který propojí levou a pravou stranu systému řízení příďového podvozku s tlumicím otvorem a obnoví funkci automatického tlumení chvění.
Vývojový tým se chlubí tím, že se jim podařilo tuto funkci zachytit & simulovat; při létání s Corsairem bude důležité správně dodržovat postupy. Jak vidíte, použitá technologie je o něco starší, než na jakou jste možná zvyklí, a má některá další omezení než moderní letadla. Je toho hodně, co je třeba si zapamatovat, a to i v případě něčeho tak jednoduchého, jako je řízení nosného podvozku. Musíte se ujistit, že máte otevřený ventil utility, správně nastavené klapky, hydraulický tlak je v pořádku, a dokonce i potom musíte být vždy ve střehu, abyste nepřekročili omezení 60°, jinak vás může čekat rychlý odlet z paluby!
V podobném duchu byla dokončena práce na brzdovém systému – zahrnující simulaci chování proti smyku, závislost na tlaku PC2 a přídavný systém nouzového brzdění kol. Provoz podvozku také vyžaduje správné řízení ventilu pro odpojení užitkových zařízení a obsahuje podobně podrobný systém nouzového uvolnění. Nebem se věnovat těmto systémům tak podrobně, ale každý z nich byl pečlivě vytvořen tak, aby odpovídal podrobným provozním postupům a informacím dostupným v příručkách NATOPS a pilotních příručkách (a samozřejmě také s přispěním pilotů!).
Cestou se vyskytlo několik problémů, například překonání fyziky tuhého tělesa DCS, aby bylo možné vytvořit realistickou simulaci hydraulického stlačení, což je něco, co se projevuje při přistání na letadlové lodi, když je stlačen aretační hák. S největší pravděpodobností si těchto detailů při létání s Corsairem nikdy nevšimnete, a to je dobře – znamená to, že vše působí přirozeně.
Většina těchto základních systémů je nyní v různém stádiu dokončení, přičemž práce na modelu zavěšení a palivových systémech pokračují.
Zdroj: Flyingiron Simulations
Senzory a avionika
V letošním roce bylo mnoho času věnováno vylepšení realističnosti toku informací, které probíhají prostřednictvím sady počítačů a senzorů modelu A7. Každý displej, každý počítač a každý výpočet v celé sadě avioniky se opírá o data, která jsou shromažďována prostřednictvím specifických senzorů v letadle. Tyto senzory předávají data do taktického počítače AN/ASN-91(V), který je centrálním mozkem a procesorem avionického kompletu. Počítač pak může podle potřeby provádět výpočty a předávat data různým displejům a systémům. Jak si asi dokážete představit, jakékoli narušení tohoto informačního řetězce může mít vážné důsledky pro kvalitu a dostupnost údajů, které má pilot k dispozici.
Naštěstí se příručka NATOPS věnuje tomuto toku informací velmi podrobně vývojový tým získal přístup k dokumentu, který podrobně popisuje vnitřní fungování softwaru používaného v avionické sadě. Níže si můžete prohlédnout příklad, jen jednu stránku z mnoha, která ukazuje tok informací v letadle.
Zdroj: Flyingiron Simulations
Za tímto účelem práce probíhali na podrobném popisu leteckých senzorů – první části informačního řetězce. Vývojáři vytvořili přesnou simulaci jedinečného systému úhlu náběhu letounu Corsairs, který používá nestandardní “jednotky” AoA namísto stupňů a je klíčovým datovým prvkem pro řadu zobrazovacích a naváděcích systémů. Pokračují práce na správném modelování poškození všech senzorů a následných poruch, které to má na sadu avioniky. Dokončen byl počítač leteckých dat, zahájili se práce na systému IMS a dokončila se správná integrace většiny našich systémů v rámci informačního řetězce.
Nyní se také začalo vážně pracovat na taktickém počítači, jedné z nejsložitějších částí letounu (a tudíž i nejsložitější na vývoj). Corsair nemá žádné moderní MFD; proto veškeré vstupy, které pilot potřebuje provést, nastavení, která je třeba změnit, údaje, které je třeba přečíst – to vše se děje prostřednictvím taktického počítače a jeho číselných vstupů. Funkčnost taktického počítače je obrovská a přesahuje rámec této zprávy; níže jsou však uvedeny některé vstupní kódy, aby nám přiblížili, jak se počítač ovládá a jak rozsáhlé množství informací lze podle potřeby upravovat.
Zdroj: Flyingiron Simulations
Zatímco většina základních funkcí taktického počítače již byla vytvořena, očekává se, že až do vydání bude průběžná práce pokračovat na pokročilých funkcích.
Zdroj: Flyingiron Simulations
Kdy bude letoun dokončen?
Datum vydání letounu bohužel zatím není známo, oficiálně by ale měla fáze 4 začít začátkem roku 2024 a během roku by mělo být zahájeno testování.
Tak doufejmě, že se jim dále bude dařit a pokud splní vše, co píší a slibují, můžeme očekávat velmi věrný a jeden z nejlepších modulů pro DCS World.
Pokud se dozvíme něco nového, samozřejmě vás budeme informovat.
Děkuji za pozornost, nějakou dobu mi trvalo se tím prokousat a doufám, že se vám to líbilo.
Zdroj: Flyingiron Simulations
