Question

我想制作一个简单的飞机控制器，整体看起来很小。我从飞机物理学看一些视频。统一制作一个简单的剧本，但如果我开始，我的飞机不能移动，或者如果我将阻力改为零，它就无法抬起。我尝试使用真实数据并从维基（F22 Raptor）获取。对于我的游戏对象，我给出了刚体组件质量= 19670千克。发动机推力= 2 * 116000.0f Newton。

    private void calculateEnginePower()
    {
        EnginePower = engineThrust * ThrottleInput;
    }

    private void calculateForces()
    {
        angleOfAttack = Vector3.Angle(Vector3.forward, rb.velocity);
        angleOfAttack = Mathf.Clamp(angleOfAttack, 0, 90);

        coefficient = Mathf.Pow(1225.04f * rb.velocity.magnitude, 2) - 1; //M^2-2 where: M is mach.         

        if (coefficient > 0.0f)
            coefficientLift = (4 * angleOfAttack) / Mathf.Sqrt(coefficient);
        lift = 1.2754f * 0.5f * Mathf.Pow(rb.velocity.magnitude, 2) * coefficientLift * 78.04f; // densy1.2754 kg/m3, speed m/s , (F22)Wing area: 840 ft² (78.04 m²)

        coefficientDrag = 0.021f;
        rb.drag = coefficientDrag * 0.5f * Mathf.Pow(rb.velocity.magnitude,2) * 1.2754f * 78.04f;

        rb.AddForce(transform.up * lift);
        rb.AddForce(transform.forward * EnginePower);
    }

使用这些公式：

升力： Lift formula 升力系数： Cl formula 拖动： Drag formula 对于阻力系数：我也使用维基数据（0.021f）。

Answer 1

因此，您的代码存在许多问题。我在下面概述了它们;

计算力量

问题： angleOfAttack = Vector3.Angle(Vector3.forward, rb.velocity);

Vector3.forward和rb.velocity都在世界空间中。 AoA是机翼的局部和弦线与飞机velocity之间的角度。
Vector3.Angle将返回无符号角度。 AoA必须在正面和负面方向上工作，否则将无法进行负面俯仰和反向飞行。

<强>解决方案： 将rb.velocity移至本地空间并使用三角函数求解AoA。

// *flip sign(s) if necessary*
var localVelocity = transform.InverseTransformDirection(rb.velocity);
var angleOfAttack = Mathf.Atan2(-localVelocity.y, localVelocity.z);

<强>问题： coefficient = Mathf.Pow(1225.04f * rb.velocity.magnitude, 2) - 1;

4α/sqrt(M^2−1)是 M>的超声波系数。 1 即可。在零速度下，该等式将减少到sqrt(-1)，这是一个将产生NaN的虚数。马赫表示为M=V/C，其中V=velocity和C=the speed of sound。您的1225.04f常量必须为C，单位为km / h，而不是 m / s 。您也是乘以而不是除以，如公式中所示。

<强>解决方案： 用提升线理论简化你的方程式。

var aspectRatio = (wingSpan * wingSpan) / wingArea; 
var inducedLift = angleOfAttack * (aspectRatio / (aspectRatio + 2f)) * 2f * Mathf.PI;
var inducedDrag = (inducedLift * inducedLift) / (aspectRatio * Mathf.PI);

来源： Aerospaceweb.org

<强>问题： rb.drag = coefficientDrag * 0.5f * Pow(rb.velocity.mag,2) * 1.2754f * 78.04f;

rb.drag。

<强>解决方案： 将rb.drag属性设置为可能的最小值。

rb.drag = Mathf.Epsilon; // set in Awake

<强>问题： rb.AddForce(transform.up * lift);

transform.up对lift不正确。提升行为垂直至velocity，而drag行为并行。

<强>解决方案： 通过将标准化的lift向量与飞机的横向方向交叉来计算velocity方向，并将drag对应velocity。

// *flip sign(s) if necessary*
var dragDirection = -rb.velocity.normalized;
var liftDirection = Vector3.Cross(dragDirection, transform.right);
rb.AddForce(liftDirection * lift + dragDirection * drag);

你的升力方程看起来还不错，所以将它们放在一起会看起来像这样; （未测试）

public float wingSpan = 13.56f;
public float wingArea = 78.04f;

private float aspectRatio;

private void Awake ()
{
    rb.drag = Mathf.Epsilon;
    aspectRatio = (wingSpan * wingSpan) / wingArea;
}

private void calculateForces ()
{
    // *flip sign(s) if necessary*
    var localVelocity = transform.InverseTransformDirection(rb.velocity);
    var angleOfAttack = Mathf.Atan2(-localVelocity.y, localVelocity.z);

    // α * 2 * PI * (AR / AR + 2)
    var inducedLift = angleOfAttack * (aspectRatio / (aspectRatio + 2f)) * 2f * Mathf.PI;

    // CL ^ 2 / (AR * PI)
    var inducedDrag = (inducedLift * inducedLift) / (aspectRatio * Mathf.PI);

    // V ^ 2 * R * 0.5 * A
    var pressure = rb.velocity.sqrMagnitude * 1.2754f * 0.5f * wingArea;

    var lift = inducedLift * pressure;
    var drag = (0.021f + inducedDrag) * pressure;

    // *flip sign(s) if necessary*
    var dragDirection = rb.velocity.normalized;
    var liftDirection = Vector3.Cross(dragDirection, transform.right);

    // Lift + Drag = Total Force
    rb.AddForce(liftDirection * lift - dragDirection * drag);
    rb.AddForce(transform.forward * EnginePower);
}

统一飞机物理

1 个答案: