Um simples simulador de vôo

Em um simulador de vôo em 3D com um nível de realismo Crimson Skies (como no nível de arcada, em vez de realista), como você determina o movimento de uma aeronave a cada tique-taque do relógio?

(Crimson Skies é um simulador de vôo do tipo arcade: http://youtu.be/OWmYt0LZDnU?t=3m )

Presumo que o jogo avança em etapas fixas, e cada passo que cada objeto em movimento se move em uma linha reta com velocidade constante de sua posição atual para a seguinte.

Quais parâmetros básicos você precisaria para determinar a massa, velocidade, acelerador .etc. Além disso, como você os combinaria?

physics simulations

— Vai
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Pergunta interessante, mas não é muito ampla? Quero dizer, isso meio que pede os detalhes da dinâmica da simulação de aeronaves. Além da integração numérica de torques e acelerações, há algo em particular que uma resposta deve abordar? Pessoalmente, prefiro evitar torques e acelerações para alterar a trajetória, pois são mais difíceis de trabalhar e oferecem uma experiência que um jogador casual não gosta (é difícil ajustar a mecânica do jogo usando efeitos inerciais).

— Teodron

Você deve definir o que significa "realismo no nível dos céus carmesim", porque existem pessoas (como eu) que não jogaram esse jogo e agora estão excluídas de fornecer uma resposta.

— Philipp

Isso não é essencialmente "Como implementar a física?"?

— MichaelHouse

Da minha resposta aqui , este é o mesmo conselho que eu daria para esta pergunta: teste empírico iterativo. Adicione alguns controles deslizantes à GUI que controlam os vários parâmetros que você deseja testar.

— MichaelHouse

"Física" + "Simulador" + "Simples" Escolha duas. A razão pela qual você não consegue encontrar exemplos fáceis de simuladores de vôo é porque o vôo dos desenhos animados é enganado e se transforma em um simples controlador de personagem, enquanto até simulações mínimas se aprofundam na física e são notoriamente difíceis de manter estáveis.

— Patrick Hughes

Para entender como simular o vôo aerodinâmico, é preciso primeiro entender quais forças afetam o movimento de uma aeronave. A trajetória real de uma aeronave é a soma de todos esses efeitos físicos:

Primeira e segunda lei do movimento de Newton

Um objeto se move a uma velocidade constante, a menos que seja acionado por uma força.
A aceleração de um corpo é diretamente proporcional e na mesma direção que a força resultante que atua sobre o corpo e inversamente proporcional à sua massa. Assim, F = ma, onde F é a força resultante que atua sobre o objeto, m é a massa do objeto e a é a aceleração do objeto.

Impulso do motor

O impulso do motor é uma força que acelera a aeronave para a frente e geralmente pode ser controlada pelo jogador. A aceleração é a potência do motor dividida pela massa da aeronave.

Gravidade

A gravidade acerta constantemente uma aeronave para baixo com uma velocidade de 9,81 m / s². Em teoria, a gravidade se torna menor quando você sobe, mas na altura em que aeronaves normais operam, isso pode ser ignorado.

Arrasto aerodinâmico

Quanto mais rápido uma aeronave se move, mais o atrito atmosférico diminui a velocidade. Isso é representado por uma força acelerando em uma direção contra a direção atual em que a nave está se movendo. A força aumenta quadraticamente com a velocidade (velocidade dupla = quatro vezes a força de arrasto). Porém, quanto mais alto o avião está voando, mais fina a atmosfera e menor a força de arrasto. A velocidade máxima de uma aeronave é onde as forças geradas pelo impulso do motor e pelo arrasto aerodinâmico se anulam.

Pode parecer contra-intuitivo, mas ter uma constante de arrasto mais forte tornará o jogo mais fácil (mais parecido com um fliperama), porque o arrasto é a força que impede o avião de voar na direção que o jogador não deseja. voe mais (como ao fazer uma curva). Portanto, mais arrasto = planos mais lentos e mais manobráveis. Você pode melhorar ainda mais isso aumentando a resistência quando houver uma diferença entre a direção da direção e a direção do movimento do avião (isso não é nem realista - o perfil aerodinâmico de um avião é otimizado para oferecer menor resistência ao ar quando o avião está voando direto ).

Elevador aerodinâmico

Essa é a força que realmente faz um avião voar. É gerado pelas asas. Quanto maior a superfície da asa, mais sustentação é gerada e acelera o avião para cima (em relação às asas, e não ao solo. Quando o avião rola para o lado, o elevador também está acelerando para o lado). Assim como o arrasto atmosférico, o elevador é relativo à velocidade e densidade atmosférica.

Superfícies de controle

Um avião controla sua direção com diferentes superfícies de controle para inclinação, guinada e rotação. Uma superfície de controle funciona apenas quando o avião está se movendo. Sua eficiência é proporcional à velocidade atual e à densidade atmosférica. Observe que as superfícies de controle alteram apenas a direção na qual o plano está apontando, não a direção em que está se movendo. Isso afeta a direção do impulso e da elevação e, assim, gradualmente a direção do movimento.

— Philipp
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Pequena: a potência (taxa de energia) aumenta com o cubo de velocidade. A força de arrasto é proporcional à velocidade ao quadrado, e a força seria o produto do arrasto e da velocidade. Mas você não discute mais nada em termos de taxas de energia, então provavelmente pretendia se referir à força de arrasto de qualquer maneira.

— Seth Battin

"Sua eficiência é proporcional à velocidade atual e à densidade atmosférica". Um pouco impreciso, um avião recebe mais ar quando muda de direção, porque força o fluxo de ar em outra direção, então você precisa equilibrar isso com a inércia, algo que eu estava pensando recentemente: como você calcula a força resultante Se o avião mudar de direção, você pode simplificar a mecânica dos fluidos para responder a isso, mas não sei a boa resposta. Você também deve considerar o tamanho das asas.

— Jokoon

@jokoon, você está certo sobre isso, mas considere que a pergunta é sobre um simulador de vôo simples, semelhante ao arcade. O realismo máximo não é necessário nem desejado. Para obter o realismo máximo, eu unificaria o torque de arrasto, elevação e leme em uma simulação precisa da aerodinâmica em torno do modelo 3d do avião, mas para a maioria dos jogos que não tentam competir com o Microsoft Flight em termos de realismo, isso seria um exagero .

— Philipp

Certa vez, fui a um show aéreo, quando você vê um avião de combate fazendo uma curva, assiste e sente o peso do avião empurrando o ar abaixo dele, como se estivesse flutuando, mas voando ao mesmo tempo. Ainda me pergunto se o elevador que você estava falando ainda apareceria sem os detalhes de que falei. Acho que sim, estou certo? Isso mudaria apenas o vetor de elevação, tornando o avião de alguma forma à deriva.

— Jokoon

@OndrejPetrzilka Você sabe como os aviões bancam quando eles viram? Isso faz com que o vetor de elevação aponte para o meio do turno.

— precisa saber é o seguinte