# Описание прибора AEROLOG

СОДЕРЖАНИЕ
Что это?
Для чего это нужно?
Работа прибора и библиотека FSUIPC
Примеры использования программы AEROLOG
Как установить прибор на панель
Расположение файлов ввода и вывода данных
Использование прибора AEROLOG
Использование Gnuplot для построения графиков
Последовательность работы с прибором
Чтение данных из AIR-файла симулятора
Что еще важно знать?
Степень завершенности проекта

## Что это?

AEROLOG - это прибор для Microsoft ® Flight Simulator, который отображает и записывает в файл большое число параметров полета. Частоту записи можно задать произвольно. Данные возможно анализировать в таблице или построить графики переменных. Прибор можно использовать для наблюдения за параметрами симулятора, анализа полета, разработки модели самолета, исследования сим-аэродинамики. Работает как в FSX, так и в FS2004. Полный набор переменных отображается при наличии FSUIPC, даже незарегистрированной версии. Однако прибор может работать и без FSUIPC. Установка на панель не отличается от любого другого прибора. Программа freeware. Исходный код, поставляемый вместе с прибором, может быть интересен разработчикам. В частности используются оригинальные функции чтения AIR–файла. Список всех переменных записываемых данным прибором указан в файле variables.pdf. Приведены примеры построения графиков и анализа данных полета.

### Внешний вид прибора AEROLOG

## Для чего это нужно?

Для многих моделей отечественных самолетов существует прекрасный прибор соответствующий реальному регистратору полетной информации МСРП-64, что позволяет проводить разбор и оценку полета. Существуют также программы визуализации данных для этого прибора. Для других моделей, в том числе дефолтных, аналогичных приборов нет. AEROLOG позволяет видеть на экране или записать в файл исходные переменные симулятора и некоторые производные аэродинамические величины, что позволяет выполнить анализ полета любой модели в симуляторе. Конечно, реального прибора аналогичного данному в самолетах не установлено.

Автор прибора преследовал цель визуализировать максимально возможное число внутренних переменных симулятора для анализа их динамики на различных этапах полета.

Работа с прибором подразумевает творческое отношение к процессу симуляции полета и полезно для пользователей использующих программу с познавательной и обучающей целью.

Прибор записывает данные в текстовый файл с разделителями трех типов: пробел, запятая, символ табуляции. По умолчанию используется разделитель – запятая. Такой файл имеет формат CSV (CSV означает Comma separated values – данные разделенные запятой) и может быть открыт автоматически в Microsoft ® Excel для числового анализа (такие файлы отображаются в папке со значком Excel, смотри ниже). Файл с разделителями табуляции может так же быть открыт Microsoft ® Excel. Для этого надо в диалоге Microsoft ® Excel «Открытие Документа» щелкнуть раскрывающийся список типа файла и выбрать «Все файлы» или «Текстовые файлы». Тогда диалог покажет файл AeroLog.txt, который можно открыть нажимая все время кнопку Далее на появляющиеся вопросы Microsoft ® Excel.

В FSX рекомендуется использовать прибор вместе с программой GoodLanding, которая выводит информацию о параметрах посадки любого самолета как дефолтного, так и сторонних разработчиков. По этим параметрам Вы можете оценить качество посадки.

Разработчикам будет интересно ознакомится с техническими деталями вычисления аэродинамических коэффициентов в приборе.

## Работа прибора и библиотека FSUIPC

Для полноценной работы прибора необходимо наличие библиотеки FSUIPC, даже незарегистрированной версии. Работоспособность прибора проверена с версии FSUIPC 3.98a для FS2004 и версии FSUIPC 4.52 для FSX.

Прибор AEROLOG может работать без FSUIPC, в том смысле, что часть переменных которые могут быть получены непосредственно от симулятора по-прежнему доступны для отображения на дисплее и записи в файл. Однако одной из главных задач прибора является вычисление и отображения основных аэродинамических характеристик самолета: коэффициентов подъемной силы и сопротивления, необходимых для построения поляры самолета. Эти величины в свою очередь могут быть получены из файла динамики - AIR-файла модели. AEROLOG должен знать, какая именно модель в данный момент загружена в симулятор и где расположен ее AIR-файл. Других источников информации об этом кроме FSUIPC неизвестно. Следовательно, если отсутствует FSUIPC, то необходимо "вручную" указать с каким самолетом работает прибор для этого и служит файл alinit.txt. Более того, даже при наличии FSUIPC в FSX, процесс инициализации FSUIPC отличается от такового в FS2004, в результате пользователи FSX обязаны иметь файл alinit.txt в корневой папке симулятора для успешной работы прибора и "вручную" вносить в него изменения при смене самолета на панели которого расположен прибор. В FS2004 подобных проблем не возникает.

Вывод: использование прибора без FSUIPC вполне возможно, но не имеет практического смысла.

## Примеры использования программы AEROLOG

Лучшей иллюстрацией возможностей прибора является демонстрация результатов его использования. Все представленные ниже примеры получены с использованием прибора AEROLOG, программы Microsoft ® Excel для анализа данных и программы Gnuplot для построения графиков.

## Как установить прибор на панель

Установка данного прибора ни чем не отличается от установки любого другого прибора. Сделать это можно либо с помощью специальной программы для редактирования панелей и приборов в симуляторе FS Panel Studio. Либо «вручную». Здесь приведен второй способ установки. Заметим, что установка любого прибора в панель самолета относительно утомительная для обычного пользователя симулятора Microsoft ® Flight Simulator. Однако освоив этот процесс один раз для одного прибора можно повторять его без труда с любым другим прибором.

## Расположение файлов ввода и вывода данных

Для получения параметров полета прибор выполняет запросы переменных как непосредственно от симулятора, так и опосредованно, через библиотеку FSUIPC. Если библиотека FSUIPC не доступна для использования, то часть переменных не может быть получена однако при этом работа с прибором вполне возможна.

Для того чтобы использовать вычисления основанные на данных AIR-файла необходимо знать расположение AIR-файла для самолета загруженного в данный момент в симулятор. Если библиотека FSUIPC доступна для использования, то путь к AIR-файлу считывается из нее. В противном случае в корневой папке симулятора должен находиться текстовый файл инициализации прибора с названием alinit. В нем должны быть записи следующего вида, указывающие путь к файлам Aircraft.cfg и AIR. Однако в этом случае для разных самолетов придется вручную менять эти параметры для правильного чтения данных из файлов.

### Пример файла инициализации прибора alinit.txt

[aircraft] aircraft_path = \Aircraft\lear45 airfile_name = \Lear45.air [datafile] separator = comma

aircraft_path - это путь к папке самолета от корневой папки симулятора. Должен начинаться со знака "обратный слэш" (\); airfile_name - это имя AIR-файла самолета. Должен начинаться со знака "обратный слэш" (\); separator - это разделитель данных в выходной файле прибора. Строка "comma" - разделитель запятая; "tab" - разделитель табуляция; "space" - разделитель пробел.

Если же отсутствует и FSUIPC и файл alinit, то вычисления коэффициентов подъемной силы и сопротивление не производятся.

По умолчанию программа записывает параметры полета в файл AeroLog.csv, который располагается в корневой папке симулятора. Каждая новая запись удаляет предыдущую, файл перезаписывается. Поэтому для сохранения результатов записи необходимо найти указанный файл в корневой папке симулятора и скопировать его в другое расположение для последующего анализа данных.

## Использование прибора AEROLOG

Прежде всего, Вы можете наблюдать на дисплее прибора изменение основных переменных симулятора. Большинство из них может быть записано в файл. Список всех переменных записываемых данным прибором указан в файле variables.pdf. Обозначения переменных приведены ниже.

Обозначение | Описание | Единицы
Alpha | Угол атаки фюзеляжа | Градусы
Beta | Угол скольжения | Градусы
Mach | Число Маха | Единицы
OAT | Температура наружного воздуха | Градусы Цельсия
TAS | Истинная скорость | Узлы
SLp | Атмосферное давление на уровне моря | Гектопаскали
W | Текущая полная массы самолета | Фунты
Alt | Барометрическая высота | Футы
Vbx, Vby, Vbz | Скорости в BODY системе координат (см. ниже) | Футы в секунду
Abx, Aby, Abz | Ускорения в BODY системе координат (см. ниже) | Футы в секунду
CL | Полный коэффициент подъемной силы |
CD | Полный коэффициент сопротивления |
K | Аэродинамическое качество. (Отношение CL/CD) |
q | Динамическое давление. (Скоростной напор) | Фунты на кв.фут
L | Полная величина подъемной силы | Фунты
D | Полная величина силы сопротивления | Фунты
Q, P, R | Угловая скорость тангажа, крена, рысканья | Градусы в секунду
Qdot, Pdot, Rdot | Угловое ускорение тангажа, крена, рысканья | Градусы в секунду в квадрате
VN, VE, VD | Скорость в сиcтеме координат NED (North, East, Down) в северном, в восточном направлении, в направлении вниз | Футы в секунду
WindX, WindY, WindZ | Скорость ветра BODY системе координат (см. ниже) | Метры в секунду
Wspd, Wdir | Скорость и направление ветра (как показывает Ctrl+Z) | Скорость ветра в узлах
Vis | Видимость | Статусные мили
theta, delta, sigma | Отношение температуры (давления, плотности) наружного воздуха на данной высоте к такой которая должна быть в стандартной атмосфере |

### BODY - система координат, используемая в симуляторе и данном приборе

| Ось | Положительное направление | Тип вращательного движения вокруг данной оси
X | Поперечная | Вправо | Тангаж
Y | Вертикальная | Вверх | Рысканье
Z | Продольная | Вперед | Крен

Ниже показаны "органы управления" прибором и функции вычисления расстояний.

## Использование Gnuplot для построения графиков

Gnuplot - это кроссплатформенная программа для рисования 2D и 3D графиков и диаграмм. Изначально эта программа, предназначена для профессионального оформления математических, инженерных, экономических и других публикаций научно-технического профиля. Программа разрабатывается с 1986 года. Поддерживает очень большое число выходных форматов файлов методов представления данных. Исходный интерфейс программы – ввод команд в командной строке. Однако естественно современные версии для Windows поддерживают стандартный оконный интерес, справочную систему, автоматический ввод и выполнение команд. Программа свободно распространяемая. Дистрибутив имеет очень малый размер и по скорости процесса построения диаграмм и потенциальным возможностям превосходит Excel. Главным достоинством подобных программ является тот факт, что освоив один раз метод работы с ними процесс создания диаграмм становиться очень быстрым и эффективным.

Предположим Вы записали данные в файл Lear45-Polar.txt. Данным представляют собой столбцы разделенные неким символом – например табуляция. Этот файл выглядит, как показано на рисунке ниже.

### Пример файла данных Lear45-Polar.txt, для которого будет построен график

Открываем программу Gnuplot. Прежде всего, надо указать рабочую папку – выбрать ту папку, в которой располагается файл данных. Пусть такой папкой у нас является C:\DragPolar. Для того чтобы нарисовать поляру надо по оси X ввести величины CD, а по оси Y величины CL. Для этого следует ввести следующую команду plot "Lear45-Polar.txt" using 'CD' : 'CL' (что означает рисовать из файла используя по оси X данные столбца CD, по оси Y данные столбца CL) и нажать [Enter]. График будет построен. В качестве параметров using Вы вводите просто названия (заголовки), столбцов данных. Вам необходимо знать заголовки столбцов данных в выходном файле прибора. Все они указаны в документе variables.pdf

Уверен, что существуют русскоязычные сайты посвященные программе Gnuplot и методикам работы с ней. Для начала запомните простые команды для указания названия осей графика:
set title "... Название графика ..."
set ylabel "... Название оси Y ..."
set xlabel "... Название оси X ..."

команды для выбора столбцов данных и характера линий графика:
using номер столбца данных по оси X : номер столбца данных по оси Y
with linespoints - рисовать график отображая точки данных и соединять эти точки отрезками линий

Вот как это выглядит на практике:

## Последовательность работы с прибором

Приведем последовательно алгоритм работы с прибором AEROLOG:

1. Вы наблюдаете на дисплее прибора как меняются параметры полета.
2. В нужный момент Вы устанавливаете частоту записи (или оставляете значение по умолчанию) и нажимаете кнопку записи на приборе. Данные записываются по умолчанию в файл AeroLog.csv в расположенный в корневой папке симулятора.
3. Закончив запись вы открываете указанную корневую папку симулятора, находите файл AeroLog.csv и копируете его в новое расположение. Так же целесообразно переименовать данный файл в соответствии с решаемой задачей. Двойной щелчок открывает файл Excel в для численного анализа. Если хотите, Вы можете использовать все возможности Excel для анализа данных и построения графиков.
4. Если хотите, Вы открываете программу Gnuplot. Указываете рабочую папку и строите графики по изложенной выше методике. В любом случае Вам необходимо знать заголовки столбцов данных в выходном файле прибора. Все они указаны в документе variables.pdf.

## Чтение данных из AIR-файла симулятора

Однако одной из главных задач прибора является вычисление и отображения основных аэродинамических характеристик самолета: коэффициентов подъемной силы и сопротивления, необходимых для построения поляры самолета. Эти величины в свою очередь могут быть получены из файла динамики - AIR-файла модели.

В данном приборе вычисляются коэффициенты подъемной силы и сопротивления на основании данных полученных из AIR-файла. Соответственно автором предложены оригинальные функции доступа к AIR-файлу и методы чтения его содержимого. Известно все, что связано с динамикой внутренних переменных симулятора, структурой записей AIR-файла и получения информации из него покрыто тайной. Автор рассчитывает на то, что боле способные и знающие разработчики сочтут предложенные функции полезными и улучшат данный прибор или используют эти функции в своих разработках. Существует несколько статей с описанием всего, что известно о динамике симулятора и структура AIR-файла. Существуют так же качественные программы для редактирования AIR-файла. Эта информация использовалась для контроля правильности полученных результатов. Автор будет признателен за любого рода отзывы и критику в этой связи.

## Что еще важно знать?

Программа AEROLOG распространяется по лицензии GNU GPL, т.е. бесплатно, свободно, вместе с исходным кодом. Вы можете распространять и изменять программу по своему усмотрению. Автор не является ни профессиональным авиационным инженером, ни профессиональным программистом. Используя программу, Вы получаете ее «как есть» со всеми достоинствами и недостатками. Имея исходный код программы, вы можете сами вносить него необходимые изменения и распространять результаты.

Для компиляции программы из исходных кодов могут быть использованы Microsoft ® Visual C++ 2005 или Microsoft ® Visual C++ 2005 Express Edition или более поздние версии.

### Исходный код программы в Microsoft ® Visual Studio 2005

## Степень завершенности проекта, возможные ошибки и нежелательное поведение программы

alexshag@mail.ru Newpad | Программа полностью работоспособна и проверена на предмет наличия скрытых ошибок в том объеме, в котором автор желал ее создать и протестировать. Автор будет признателен за любого рода отзывы и критические замечания, касающиеся всех вопросов связанных с работой программы и обсуждением результатов ее работы. Нежелательным и возможно потенциально ошибочным является использование программы без библиотеки FSUIPC. Крайне неудобным является запись результатов в строго заданный файл с перезаписью предыдущих данных. Неудобным и скудным является интерфейс. Желательно стилизировать его под прибор реального самолета. Неизвестно поведение программы при очень длительном периоде записи. Отсутствует специализированная программа построения графиков и численного анализа данных. Автор с удовольствием увидит данную программу, улучшенную более талантливым разработчиком и оцененную внимательным пользователем.