Упругость и ее реализация в физической модели БЗС_2

[Kirill]

В дополнение к теме http://forum.il2sturmovik.ru/topic/4558-uprugost-i-ee-realizaciya-v-fizicheskoj-modeli-b/

 

Для понимания работы стоек шасси в реальных самолетах и сравнения с работой шасси в симуляторе БзС (М) была собрана дополнительная информация, которую предлагаю вниманию разработчиков игры и пользователей.

 

Документ "Общее описание самолета Мессершмитт Ме-109Е3 (по материалам БНТ, НИИ, ЦИАМ и фирменным описаниям)", И.В. Шепетков, БНТ НКАП, 1941г., Фиг.35. содержит график (см. спойлер) с демпфирующими характеристиками стойки Bf-109Е:

 

 

 

Согласно этому графику,
1. Амортизатор стойки принял на себя вес упавшего с 450 мм самолёта (2332 кг на две стойки), самортизировал за одно колебание (после первого колебания обжатие зафиксировалось). Скорость отбоя значительно меньше скорости сжатия.

2. Пневматик тоже принял на себя вес Ме-109, на отбое приподнял месса на 20 мм, чтоб на втором цикле опять обжаться на 40 мм до 100 мм (стояночное обжатие 47 мм). Отрыва от земли не произошло. Об этом свидетельствует то, что у амортизатора не было второго цикла колебаний. Далее стойка и ц.м. самолета покачивались на пневматике.

График говорит, что при падении с 450 мм (чуть меньше диаметра колеса) Ме-109 проседает на 370мм (чуть больше, чем на половину диаметра колеса) и при этом не подпрыгивает.
Средняя скорость стойки при сжатии 1,48 м/с (среднее замедление 5,45 м/с2) , при отбое скрорость 0,54 м/с (ускорение 1,54 м/с2). При этом амортизатор обеспечивает среднюю скорость при сжатии 0,84 м/с, скорость при отбое 0,154 м/с.
(О весе месса. Чтоб не смущал вес 2332кг. Примерно 10% приходится на костыль, 90% на основные стойки (см. спойлер):

 

 

Получим вес Эмиля в 2600 кг).

 

Судя по этому видео (см. спойлер), с 22-й сек, :

 

https://www.youtube.com/watch?v=Z9eMYPl2OoQ

 

У Ме-109 в игре амортизаторы гасят колебания более, чем за один ход при примерно той же высоте сброса ( 2-3 колебания амортизатора до затухания).

 

У Р-40, И-16 и Яка похожие проблемы (см. спойлер):

 

 

 

 

 

 

 

Дополнительные документы по теме:

"Временное техническое описание МиГ-1", содержит описание и принцип работы амортизатора стойки:

http://forum.il2sturmovik.ru/topic/2561-fajly-ot-zep/page-31?do=findComment&comment=432489

 

Теория:

http://cnit.ssau.ru/virt_lab/shassi/sh142_1.htm

 

Трек с тестами амортизаторов шасси в игре:

https://drive.google.com/file/d/0B_5mV4ss1fj8UjM0NjZlMHlxc0k/view

 

Испытание стоек (см. спойлер):

 

 

 

 

 

 

 

Вывод:

Если сравнить работу амортизаторов стоек в игре и в реале, заметна разница как по количеству затухающих колебаний амортизатора, так и по соотношению времени хода сжатия и хода отбоя. Эти параметры сильно влияют на "прыгучесть" самолетов в момент приземления и при рулению по аэродрому.  С чем эта разница может быть связана? Нет ли ошибки в демпфирующих характеристиках амортизаторов?

Изменено 25 июля 2016 пользователем Kirill

[ROSS_BerryMORE]

Тесты. Смотреть лучше на скорости 0.25.

Пе-2

 

 

 

 

Ил-2

 

 

 

И-16

 

 

 

P-40

 

 

 

Ла-5

 

 

 

МиГ-3

 

https://youtu.be/YsRR_uwBH_M 

 

 

Стойка крупным планом

 

 

Что подбрасывает самолет вверх при не закончившемся прямом ходе штока?

 

Як-1

 

 

 

ЛаГГ-3

 

 

Изменено 25 июля 2016 пользователем ROSS_BerryMORE

[ROSS_BerryMORE]

МиГ-3 (корректная ссылка)

 

 

Изменено 25 июля 2016 пользователем ROSS_BerryMORE

[ROSS_BerryMORE]

Bf-109E

 

 

[ROSS_Pups]

Страница 19, Як-1 Альбом основных чертежей и схем

 

Правый верхний угол, в википедии такого не нашел 

[=J13=xarann]

Разбирая график испытаний шасси Эмиля, хочу обратить внимание на несколько характерных моментов.

Момент I на графике: амортизатор не сразу начинает свою работу. шток пратически неподвижен до момента обжатия пневматика (75-100мм), т.е. запас составляет 25-50мм  относительно стояночного обжатия. Это означает, что мелкие неровности на рулежке не должны вызывать работу амортизатора(ход штока 0).

Пример из БЗСМ: Рулежка П-40, работа амортизатора: https://drive.google.com/file/d/0B8CTDjG_7gJgQk42ZEhUaWhsV1k/view?usp=sharing

Момент II на графике: все время, пока идет прямой ход амортизатора, ни сам самолет(груз) не идет вверх, ни пневматик не начинает разжиматься. Т.е. отскок(обратное движение) начинается лишь после остановки штока амортизатора. 

Пример из БЗСМ: Движение Миг-3:

 

Момент III на графике: Минимальное обжатие пневматика на отскоке равно его стояночному обжатию. Т.е. никаких отрывов от земли нет, и по крайней мере есть еще некоторый запас по высоте сброса.

Пример из БЗСМ: двойной отскок с отрывом от земли у игрового Эмиля, высота сброса сопоставима с испытаниями(меньше высоты пневматика):

 

[=J13=xarann]

Еще один вариант разбора того же самого графика. Более подробный. Авторство принадлежит скромному товарищу.

 

Разбил график обжатия упругих элементов стойки Bf-109E3  и движения Ц.М. груза  на характерные участки, попробую описать физические процессы на этих участках в популярной форме.

1. Точка 0. Касание стойки с грузом опоры (стойка коснулась земли). Система груз/стойка имеет кинетическую энергию, пропорциональную квадрату вертикальной скорости.
2.  Участок 0-1. Происходит обжатие пневматика с нарастанием упругих сил сопротивления, обжатие амортизатора стойки не началось, потому что не достигнуто усилие страгивания поршня+не достигнуто усилие открытия клапана+не преодолены силы инерции подвижных частей амортизатора.
3. Участок1-2.  В т. 1 начал движение на сжатие поршень амортизатора, происходит его разгон, происходит перераспределение  поглощаемой кинетической энергии падающего груза между пневматиком и амортизатором. Градиент  сопротивления упругих элементов (пневматика и амортизатора) сначала выравнивается.
4. Участок 2-3. В т.2 резко падает градиент сопротивления амортизатора ( клапан открылся, поршень разогнался, кривая амортизатора встает почти вертикально). Усилия сопротивления сначала выравниваются, идет обжатие и пневматика и амортизатора, в конце участка градиент нарастания усилия на пневматике начинает расти .
5. Участок 3-4. Обжатие пневматика прекращается ( сжался до смыкания стенок камеры? ), обжатие амортизатора продолжается с нарастанием усилия сопротивления, Ц.М. продолжает опускаться.
6. Участок 4-5. Усилие на пневматике проходит порог, при котором начинает сжиматься резина камеры (?), пневматик сжимается еще на 14-16мм, достигая максимального значения обжатия в т.5. Эта точка является и точкой максимального обжатия стойки, кинетическая энергия груза частично перешла в потенциальную энергию сжатых упругих элементов, частично в тепловую энергию.
7. Участок 5-6. Пневматик начинает разжиматься, Ц.М. начинает подъем, амортизатор при этом еще продолжает сжиматься за счет сил инерции и в процессе закрытия клапана .
8. Участок 6-7.  Стойка на обратном ходе, происходит поднятие Ц.М. груза, усилие на упругих элементах уменьшается,  скорость перемещения поршня амортизатора на отбое меньше, чем скорость на сжатии из-за меньшего сечения перепускных каналов жидкости ( ликер «Шасси» ).  Идет активное рассеяние запасенной энергии за счет нагрева жидкости.
9. Участок 7-8.  В т. 7 суммарное  усилие на упругих элементах сравнялось с  весом груза, Ц.М. прекратил движение вверх. Пневматик при этом не разжался до нуля, что говорит о том, что стойка не оторвалась от земли. Далее  Ц.М. груза остается практически неподвижным, амортизатор начинает сжимать пневматик передавая ему часть запасенной потенциальной энергии, поршень при этом останавливается, а перепускные клапаны закрываются.
10. Участок 8- и далее. В т.8 поршень амортизатора остановился, все перепускные отверстия перекрыты и амортизатор далее неподвижен, потенциальная энергия поджатого пневматика приподнимает Ц.М. на 40-45мм, переводя потенциальную энергию сжатого баллона в потенциальную энергию Ц.М. и тепловую энергию, рассеиваемую в окружающее пространство. Цикл пневматик/Ц.М. повторяется до полного рассеяния энергии. Амортизатор при этом неподвижен.

[2BAG_Miron]

 

 

Пример из БЗСМ: двойной отскок с отрывом от земли у игрового Эмиля, высота сброса сопоставима с испытаниями(меньше высоты пневматика):

 

Т.е. скачет на сжатом амортизаторе?

[Vilir]

На видео со стойкой Эмиля амортизатор начинает обратный ход после сжатия с ощутимым запозданием - за это время самолёт успевает подпрыгнуть нормально так. Если бы амортизатор "разжимался" быстрее - втрое касание пневматиками земли было бы на куда меньшей высоте, или отрыв вообще не произошёл. Всё конечно ИМХО.

[=J13=xarann]

Еще пара примеров симуляции работы шасси:

А вот дроптест другой конструкции шасси. Амортизатор отсутствует, зато есть одиночный отскок с отрывом от земли: 

[=59=Moroka]

2Xarann

3-й пример наверное всё таки больше про прочность, чем про амортизацию.

В момент касания, при равномерном снижении (по вертикали) самолет это большая масса "не имеющая веса". И "отскок" - это не только эффект "разжимания пружины", а нарушение баланса сил: подъемной крыла и веса. Плюс ещё скачкообразное изменение угла атаки со всеми вытекающими...

[ROSS_BerryMORE]

Масса не масса, а энергию самолет имеет, верно? И задача амортизатора эту энергию поглотить, не заставляя самолет скакать как мячик.

Видео приложены в качестве примеров как ведет себя амортстойка.

Основные материалы это график испытаний месса и видео поведения стойки месса в игре.

[Valentin_K]

То, что я вижу своими глазами:

- амортизаторы не корректно поглощают энергию;

- упругая земля.

[AnPetrovich]

Привет, комрады!

Сегодня у меня для вас появились хорошие новости по сабжу.

Чуть позже напишу.

[ROSS_BerryMORE]

Ждём!

 

 

 

 

Изменено 19 августа 2016 пользователем ROSS_BerryMORE

[ROSS_Pups]

Любопытно! Очень. Давно так интересно не было.

 

 

 

Для Берримора

- все правильно 

 

 

[AnPetrovich]

Новости такие:

 

в процессе работы над оптимизацией и повышением быстродействия имитационной модели, и в частности модели шасси - удалось разработать такой алгоритм, который "потянул" более жёсткие характеристики демпфирования амортизационных стоек, при одновременном повешении быстродействия, качества (точности) моделирования и уменьшении артефактов модели. Это даёт нам возможность, наконец, пересмотреть настройки амортизаторов и пневматиков колёс, приблизив их характеристики к реальным и снизив "прыгучесть" самолётов. А заодно избавиться от ряда неприятных багов (типа "покачиваний" на шасси при зажатии тормозов - особенно на Эмиле было заметно).

 

Так что в самое ближайшее время наши инженеры перенастроят характеристики амортизации шасси на всех самолётах, приведя их в соответствие с материалами испытаний.

 

(можно поднимать стаканы, пьятница же ж)

[NobbyNobbs]

 

 

акой алгоритм, который "потянул" более жёсткие характеристики демпфирования амортизационных стоек, при одновременном повешении быстродействия, качества (точности) моделирования и уменьшении артефактов модели.

 

 

 

 

можно поднимать стаканы

 

 

так выпьем же за волшебство 

[Bubi]

Новости такие:

 

в процессе работы над оптимизацией и повышением быстродействия имитационной модели, и в частности модели шасси - удалось разработать такой алгоритм, который "потянул" более жёсткие характеристики демпфирования амортизационных стоек, при одновременном повешении быстродействия, качества (точности) моделирования и уменьшении артефактов модели. Это даёт нам возможность, наконец, пересмотреть настройки амортизаторов и пневматиков колёс, приблизив их характеристики к реальным и снизив "прыгучесть" самолётов. А заодно избавиться от ряда неприятных багов (типа "покачиваний" на шасси при зажатии тормозов - особенно на Эмиле было заметно).

 

Так что в самое ближайшее время наши инженеры перенастроят характеристики амортизации шасси на всех самолётах, приведя их в соответствие с материалами испытаний.

 

(можно поднимать стаканы, пьятница же ж)

Не совсем понял про "повешение быстродействия". Т.е. фпс будет еще меньше?

[AnPetrovich]

Не-не, повышение быстродействия - это когда меньше тупаков ))

(за грамматические ашипки извиняйте, сами мы не местные) 

 

ФПС, кстати, не факт что вырастет, а вот нагрузка на проц будет поменьше. Сейчас идёт работа над увеличением количества моделируемых самолётов, и обновлённая модель шасси - один из первых результатов. Повышение вычислительной устойчивости модели (кто в теме) и увеличение жёсткости - побочный эффект. )) Что до кучи ещё нас и от артефактов избавило.

[ROSS_BerryMORE]

ДокУ по аморту месса хоть в кассу был?

Спасибо!

[AnPetrovich]

Док обязательно будет в кассу при дальнейшей настройке.

Так что спасибо за доки! ))

[Hes]

Док обязательно будет в кассу при дальнейшей настройке.

Так что спасибо за доки! ))

Когда ориентировочно сможем опробовать новую модель шасси?

[AnPetrovich]

Я не рискну назвать срок апдейта (это к Даниле), но в код внесём изменения в ближайшие 2-3 недели.

[Bubi]

Не-не, повышение быстродействия - это когда меньше тупаков ))

(за грамматические ашипки извиняйте, сами мы не местные) 

 

ФПС, кстати, не факт что вырастет, а вот нагрузка на проц будет поменьше. Сейчас идёт работа над увеличением количества моделируемых самолётов, и обновлённая модель шасси - один из первых результатов. Повышение вычислительной устойчивости модели (кто в теме) и увеличение жёсткости - побочный эффект. )) Что до кучи ещё нас и от артефактов избавило.

А можно, те кто в теме, объяснят тем, кто не в теме? Для самых маленьких, так сказать

[AnPetrovich]

А можно, те кто в теме, объяснят тем, кто не в теме? Для самых маленьких, так сказать

 

Да разумеется, вот пруфы:

 

Для самых маленьких

Для тех кто постарше

Для тех, кто ещё смелее

 

[Bubi]

Да разумеется, вот пруфы:

 

Для самых маленьких

Для тех кто постарше

Для тех, кто ещё смелее

 

Я все понял. Завтра, после обеда, напишу свой сим с dx12 и зенитчицами

Изменено 21 августа 2016 пользователем Bubi

[AnPetrovich]

Пара комментариев к проведённому топикстартером техническому анализу (Kirill'у решпект за подход!)
 

Документ "Общее описание самолета Мессершмитт Ме-109Е3 (по материалам БНТ, НИИ, ЦИАМ и фирменным описаниям)", И.В. Шепетков, БНТ НКАП, 1941г., Фиг.35. содержит график (см. спойлер) с демпфирующими характеристиками стойки Bf-109Е:

 

А никто на этом графике ничего странного не замечает?
Или я один вижу тут явную ошибку?
 

(О весе месса. Чтоб не смущал вес 2332кг. Примерно 10% приходится на костыль, 90% на основные стойки (см. спойлер):

post-853-0-73556700-1469440703.jpg

Получим вес Эмиля в 2600 кг).

Кстати, в том же описании, на стр.28, приведены данные по массе испытывавшегося в НИИ самолёта: 2585кг и 2605кг.
 

Судя по этому видео (см. спойлер), с 22-й сек, :

https://www.youtube.com/watch?v=Z9eMYPl2OoQ

У Ме-109 в игре амортизаторы гасят колебания более, чем за один ход при примерно той же высоте сброса ( 2-3 колебания амортизатора до затухания).

Если я правильно понимаю, на видео показаны сетевые самолёты, параметры движения которых передаются через сеть. Алгоритм передачи параметров движения сетевых объектов имеет свои особенности, которые не позволяют точно отобразить синхронизированное по всем компьютерам сети движение объекта при резких изменениях его скорости. Поэтому, например, при взаимодействии самолётов с землёй (движение по кочкам, удары о землю, падения), когда вектор скорости самолёта изменяется очень быстро (как по величине, так и по направлению) мы в большинстве случаев наблюдаем артефакты - странные покачивания сетевых самолётов, подпрыгивания, резкие перемещения и пр. Так что судить по этому видео о работе амортизации шасси нельзя. Амортизацию нужно проверять на самолёте, который моделируется именно на вашем ПК, как это сделано в других видео Кирилла.
 

Вывод:
Если сравнить работу амортизаторов стоек в игре и в реале, заметна разница как по количеству затухающих колебаний амортизатора, так и по соотношению времени хода сжатия и хода отбоя. Эти параметры сильно влияют на "прыгучесть" самолетов в момент приземления и при рулению по аэродрому.  С чем эта разница может быть связана? Нет ли ошибки в демпфирующих характеристиках амортизаторов?

Как я уже писал выше, настройки амортизаторов были более мягкие, чем в реале. Повысить жёсткость выше определённого предела мы не могли - наступала вычислительная неустойчивость: начинались подёргивания неподрессоренных элементов шасси, паразитные покачивания спокойно стоящего на земле самолёта - в первую очередь при зажатии тормозов (когда силы трения увеличиваются, что увеличивает жёсткость системы и снижает запас вычислительной устойчивости алгоритма). С этим можно бороться разными способами, самый простой - моделировать "жёсткую" систему ещё чаще на более мелких интервалах времени, то есть уменьшить временной шаг интегрирования. Но это плохой способ, так как увеличение количества расчётов за единицу времени прямым образом влияет на быстродействие модели, которое снижается практически прямо пропорционально уменьшению шага интегрирования. И наша и без того "тяжёлая" физика становится ещё "тяжелее". Поэтому такой способ приведения характеристик амортизаторов к реальным мы себе позволить не могли. Однако, в процессе оптимизации, как я уже писал выше, был найден способ, как эту проблему решить. В результате появилась возможность увеличить жёсткость амортизаторов до реальных значений. С чем я нас всех и поздравляю.

P.S. Тем не менее, вопрос про ошибку на графике остаётся в силе,
и очень актуален в свете предстоящей перенастройки амортизаторов!

[Sergik1]

Петрович, ну выложижжж видео наконец, пожалуйста))!

 

а то жди понимаешь  2-3 недели

[Bubi]

Да! Что нас ждет, к чему готовиться

[demon1284]

 

 

P.S. Тем не менее, вопрос про ошибку на графике остаётся в силе, и очень актуален в свете предстоящей перенастройки амортизаторов!

 

 

На графике нет обратного хода стойки, да? Она сжалась и дальше прямая линия.

[Gavroche]

Воу!! Как то не привычно видеть на форуме Петровича,да еще и отвечающего на вопросы    Неужели Джейсон освободил Вас из тюряги в которую Вы были посажены мерзким кровопийцой Лофтом?

Сори за офтопчик

[Starik]

А никто на этом графике ничего странного не замечает?

Или я один вижу тут явную ошибку?

Если это относится к не возврату стойки к исходному состоянию, то ошибки нет.

Не погружаясь в пространные рассуждения, любой желающий может на практике убедиться в том, что всё так и есть. Достаточно перед полной остановкой автомобиля интенсивно нажать на тормоз и морда автомобиля "сядет". После чего выйти и за бампер приподнять передок, в исходное ("севшее") состояние он не вернется.

Но может я и не о том.

[AnPetrovich]

Но может я и не о том.

 

О том, дружище, о том! 

Значения статического обжатия и амортизатора и пневматика по графику, и написанные в цифрах на этом же графике отличаются в два (!) раза.

Тут дёргать за бампер, боюсь, не поможет. 

 

Вопрос на призовую игру: ну и чему верить? 

[=J13=xarann]

Вопрос на призовую игру: ну и чему верить? 

Верить собственным глазам. Ведь нынешнее поведение шасси не похоже на то, которое мы видим в реальности.

[AnPetrovich]

=J13=xarann,

вопрос был вполне конкретный: кто как считает - как правильно интерпретировать результаты испытаний амортстойки Bf-109E в НИИ ВВС по приведённому графику?

Если нечего сказать по теме - зачем же демагогией заниматься?

[ROSS_BW_Kuznechik]

Вопрос на призовую игру: ну и чему верить? 

 

Затухание колебаний  по синусоиде с приближением к стояночному значению обжатия пневматика? Или месс за 0.8-0.9 сек. полностью гасит энергию удара от падения с 0.5 м.?

Изменено 24 августа 2016 пользователем =BW=Kuznechik

[=J13=xarann]

=J13=xarann,

вопрос был вполне конкретный: кто как считает - как правильно интерпретировать результаты испытаний амортстойки Bf-109E в НИИ ВВС по приведённому графику?

Если нечего сказать по теме - зачем же демагогией заниматься?

Если взять значения стояночных обжатий стойки и пневматика из графика, то получаются значения  125-130 и 90-95 мм. Cравнив их с данными в пояснении к графику( 63 и 47мм), у меня возникает такое впечатление, что подписывая ось Y, ошиблись с сеткой ровно в 2 раза

Изменено 24 августа 2016 пользователем =J13=xarann

[AnPetrovich]

Если взять значения стояночных обжатий стойки и пневматика из графика, то получаются значения  125-130 и 90-95 мм. Cравнив их с данными в пояснении к графику( 63 и 47мм), у меня возникает такое впечатление, что подписывая ось Y, ошиблись с сеткой ровно в 2 раза

 

Воооот, вот и для меня это сейчас наиболее вероятная версия. 

В её пользу, так же, говорит тот факт, что максимальное радиальное обжатие пневматика колеса Bf-109 до обода - не более 150мм. На графике же мы наблюдаем обжатие несколько больше. В упругую деформацию колёсного диска   если уронить самолёт с высоты табуретки, я как-то не очень верю. 

[ROSS_BW_Kuznechik]

А может дело в стояночном (посадочном) угле? Стойку с грузом  на испытаниях вертикально сбрасывают вроде.

Изменено 24 августа 2016 пользователем =BW=Kuznechik