Ракеты в DCS

[volk]

insight into what kind of information is provided to pilots, and what 'rmax' can mean for that era of weapons.

I understand, but we need to provide common way to perform missile dynamic capabilities - both for AIMs and Rs and ranges limits with gaming Pk=1.

The document that I posted and you commented on.

Sorry, page? I see only AIM-7E charts.

[volk]

Regarding Pk. In RL Pk never is 1 even in best conditions. But in game we have 1 for entire range from Rmin to Rmax1 against non-maneuvering target.

BTW this is the same type of Pk you will see quoted for AIM-120 ( ... 0.9 +!!!)

This is estimated data. Like 0.7 for Sparrow before Vietnam war. Edited September 19, 2013 by volk

[GGTharos]

Yes, but for this also the missile behavior must be understood. One real problem is that it is not necessary for termination criteria to be the same for all missiles.

 

What I mean is this:

 

We say Rmax2 is the range at which the missile can intercept a 1g non-evading target head-on.

 

The problem here is (I will use AIM series for example, but I think you can easily translate to R series also):

 

For an AIM-7, this may occur at M1.0 for some altitude, but for the AIM-120 with much smaller fin area it may occur at M1.3 at the same altitude.

 

To say another example, take R-27 that you said terminal criteria is 3g available at intercept.

 

We have zero information about available g for AIM-7 at time of intercept.

 

At the same time we have diagram for 5g target for AIM-9L. We also have speed-time graph and g available-time graph for AIM-9L, so this can provide us with a very good basis for some things.

 

Because of not knowing the exact terminal criteria, and because we do not know everything that affects Pk, I don't believe that we can reliably match Rmax charts.

 

The best data is speed-time and g-time graphs for missiles. If you can match speed-time, the physics are correct and then you have to worry about what conditions constitute Rmax. Trying to compute missile parameters from Rmax is IMHO not correct.

 

I understand, but we need to provide common way to perform missile dynamic capabilities - both for AIMs and Rs and ranges limits with gaming Pk=1.

[GGTharos]

Sorry I cannot look at the document right now :(

 

I will try to look at it when I return home and give you the page number.

 

I understand, but we need to provide common way to perform missile dynamic capabilities - both for AIMs and Rs and ranges limits with gaming Pk=1.

Sorry, page? I see only AIM-7E charts.

[volk]

For an AIM-7, this may occur at M1.0 for some altitude, but for the AIM-120 with much smaller fin area it may occur at M1.3 at the same altitude.

Ranges depend on ranges charts. If AIM-120 kill target in xx miles with M1.3 (xx is chart data), and still have capability to kill target in xx+y distance, where y is more then 1-2 km, it is wrong model. Both for any missile, AIM or R family.

Trying to compute missile parameters from Rmax is IMHO not correct.

Why? In RL Rmax is most important data both for WCS and pilot. Maybe beyound Rmax is probability to kill, but very small. Edited September 19, 2013 by volk

[GGTharos]

No, ranges depend on termination criteria. I'll give you a simple example: R-27ER can probably fly the 130km that the brochures state, but power runs out after 60 sec ... so suddenly your power source limitation is now part of the termination criteria.

 

As well, for AIM-7F as you saw, there is a seeker tracking criteria - 22nm for 2m^2 target. The missile has an aero range of 53nm, but if the target is MiG-21, you can't attack at longer range than 22nm (or 27nm if you have a different radar technique or more powerful radar).

 

It is fair to say a lot of these ranges are based on a 1g target, but because of all these other factors, especially as altitude increases, I don't believe that range graphs can give you good estimates of actual kinematic performance.

 

Even in a tail-chase scenario, the missile max range may not be based on just g available but also on some minimum overtake speed (ie. min 1.0M, 3g, or target + 300kt).

 

If we go back to the above 120 vs 7 scenario I presented, you have another problem: Maybe the 120 must terminate at higher speed, but it can have longer range AND get there a lot faster in RL than you would guess from the chart. So now you lose an important part of AIM-120 requirement: Higher average speed than AIM-7. Note, this is just an example, I don't have detailed speed-time data for either missile.

 

I personally don't believe a single one of these charts adequately represents the kinematic capabilities of these missiles. I can easily be wrong, but IMHO the only good data is speed-time data.

Edited September 19, 2013 by GGTharos

[GGTharos]

@volk: Of course, I agree that we should find a method to deal with these missiles.

 

So I propose this.

 

The AIM-9L graphs present an AIM-9L and AIM-9L modified with AMRAAM-like fins and nose.

 

If we match the time-speed and g-time graphs for those missile in the game, we can get a baseline Cx and Cy model for a heat seeking missile and a radar guided missile. This IMHO is a more scientific way to do things.

[volk]

To say another example, take R-27 that you said terminal criteria is 3g available at intercept.

Honestly, I even don't know for which altitude missile could have this capability. 1000 m? 10000 m? Any altitude? Simple 3g - that's all. And how to use this 'data' to determine in game?

[Chizh]

Сейчас в missiles_data есть параметр

0.6, --угловая скорость создаваймая моментом газовых рулей

Ждем комментариев от знающих людей :)

Да, это имитация управления ракетой вектором скорости.

В данном случае возникает угловая скорость вращения ракеты 0,6 рад/сек.

[Chizh]

P.S. На текущий момент по-моему Р-73 итак маневрирует нормально, с очень малыми радиусами виража. Больше удивляет высокая маневренность ракет типа Р-27 и АИМ-7, которые при наличии энергии поражают цели, идущие на перегрузках более 10G. Надо свести этот показатель к 7-8G.

Каким образом?

Если ракета способна создавать большую перегрузку, что ее будет сдерживать?

[GGTharos]

I will try to explain:

 

3g is valid for almost any altitude, and the reason is that g-available is based on a combination of Cy and speed. Having enough lift, gives you enough g available. As altitude increases, g available decreases for the same true air speed.

 

So, for example, at 1000m and M1, R-27 may have 10g (I don't know the real number :) ), but at 10000m it will have about 3-4g available. If you are shooting at a target that is flying at 20000m (eg, SR-71 :) ) your missile must terminate with >M1.0 to have 3g available (at that altitude, maybe as much as M1.5 or M2.0!)

 

So in this case, knowing Rmax and termination criteria to be missile g-available is 3g, is much better than only knowing Rmax.

 

But now you have the problem that you must know Cy or termination speed so you can guess Cy and Cx.

 

This is why speed-time graph is the best way to match missile kinematics IMHO, and you can worry about what Rmax means later - does this make sense? :)

 

(Of course I know, in many cases we do not have this data ... but we have it for AIM-9L and R-27ER).

 

Honestly, I even don't know for which altitude missile could have this capability. 1000 m? 10000 m? Any altitude? Simple 3g - that's all. And how to use this 'data' to determine in game?

[volk]

I'll give you a simple example: R-27ER can probably fly the 130km that the brochures state, but power runs out after 60 sec ... so suddenly your power source limitation is now part of the termination criteria.

Can... probably...brochures state - we can't to simulate anything with this data. In other hand, we have range and fly-out charts. My guess, based from range charts (and what I speak to Goro): this ranges limits by aerodynamic, not by seeker, supply unit and anything else.

 

The missile has an aero range of 53nm

We must to know launch conditions - altitude, speed, angle to horizon to check this in game.

 

Maybe the 120 must terminate at higher speed, but it can have longer range AND get there a lot faster in RL than you would guess from the chart.

I don't understand this statement.

I personally don't believe a single one of these charts adequately represents the kinematic capabilities of these missiles. I can easily be wrong, but IMHO the only good data is speed-time data.

Ok, but we need to something to simulate...

[volk]

Каким образом?

Если ракета способна создавать большую перегрузку, что ее будет сдерживать?

Может быть, неспособность обеспечить требуемую точность? + задержки по времени всего контура - оценка изменения траектории - выработка управляющего сигнала - создание управляющего воздействия - время реакции ракеты как летательного аппарата на управляющее воздействие. Итог: скажем промах в 25 м вместо требуемых 11-12 м.

[GGTharos]

^^^^

 

Yes, you are correct. We need something to simulate, this is why IMHO, the correct approach is this:

 

Model speed-time and g-time for AIM-9L. We have the data for this.

This helps evaluate the quality of the game's missile flight model, and also gives us an idea of what Cx and Cy should look like for this missile in the game. This may allow us to relate Cx and Cy from books to the game more easily.

 

Model speed-time and g-time for modified AIM-9L. We have the data for this also.

This gives us an idea of Cx an Cy of a radar guided missile like AMRAAM (Cx and Cy will be different for a large finned missile like R-27 or AIM-7).

 

Model the speed-time for R-27ER. This again will help evaluate the missile FM and show us how rmax will work in the game. I don't believe you can exactly match real range chart, and I don't believe you should try too hard.

 

Note: Reduction of Cx while motor is operating is not modeled. This is a 22% reduction in Cx, which means missiles fly a little slower than in RL when motor stops burning. We can compensate for this by increasing thrust a little, but this compensation is very inaccurate because of the physics of thrust - IMHO.

 

Perhaps Chizh could ask to have reduction of Cx while rocket motor is burning implemented in code :)

[Chizh]

Может быть, неспособность обеспечить требуемую точность? + задержки по времени всего контура - оценка изменения траектории - выработка управляющего сигнала - создание управляющего воздействия - время реакции ракеты как летательного аппарата на управляющее воздействие. Итог: скажем промах в 25 м вместо требуемых 11-12 м.

Может быть, но у нас пока идеальные системы управления.

[Chizh]

Note: Reduction of Cx while motor is operating is not modeled. This is a 22% reduction in Cx, which means missiles fly a little slower than in RL when motor stops burning. We can compensate for this by increasing thrust a little, but this compensation is very inaccurate because of the physics of thrust - IMHO.

 

Perhaps Chizh could ask to have reduction of Cx while rocket motor is burning implemented in code :)

GG you are wrong.

The drag force is calculated during full missile flight, not only at free flight.

The equation doesn't changing and it is calculated always equally without motor influence.

[GGTharos]

Hi Chizh,

 

I think maybe you did not understand what I am trying to say:

 

In RL, tail drag component is eliminated while the motor is operating. There is no tail drag, because physically speaking, there is no way for the air going over the missile fuselage to create vortexes when it reaches the tail.

 

When the motor ceases to operate, the vortexes can be formed (this is why some missiles have a boat-tail, to reduce tail drag).

 

This results in ~22% reduction of missile's Cx only while the rocket motor is operating.

 

If you would like I can find and present the relevant literature.

[Chizh]

Hi Chizh,

 

I think maybe you did not understand what I am trying to say:

 

In RL, tail drag component is eliminated while the motor is operating. There is no tail drag, because physically speaking, there is no way for the air going over the missile fuselage to create vortexes when it reaches the tail.

 

When the motor ceases to operate, the vortexes can be formed (this is why some missiles have a boat-tail, to reduce tail drag).

 

This results in ~22% reduction of missile's Cx only while the rocket motor is operating.

 

If you would like I can find and present the relevant literature.

Sorry, I didn't understand you at first.

Yes, you are right, the base drag (tail drag) is not calculated in the game.

[ААК]

Каким образом?

Если ракета способна создавать большую перегрузку, что ее будет сдерживать?

Для ракет СД был бы актуален график располагаемых перегрузок, примерно тот же самый, что ранее в этой теме выкладывали для АИМ-9. Не просто цифра максимальной перегрузки, а график, показывающий, в какой момент после пуска ракета может выйти на эту перегрузку, и на сколько времени. Не факт, что длительность и величина развиваемых перегрузок сейчас соответствует действительности, а это зависит во многом от Су.

 

Если даже предположить, что Су сейчас заданы правильные, ЕМНИП в ФМ ракет ведь не учитываются такие элементарные вещи, как момент инерции, время поворота рулей, вращающий момент от рулей, и вытекающие из этого угловая скорость тангажа ракеты, угловое ускорение. А ведь они во многом определяют вёрткость и быстродействие ракеты, её способность работать по маневренной цели, постоянно меняющей траекторию, и могут быть более важны, чем обычные характеристики по развиваемым перегрузкам.

 

Потому отличия "маленьких" ракет типа Р-60 и АИМ-9 от "больших" типа Р-27 и АИМ-7 не проявляются в должной мере. Вернее, если параметры инерции и моменты от рулей в модели ракет действительно не учитываются, то этих различий вообще нет.

 

Безусловно не менее, а может даже более важными является моделирование контура управления, радиолокации, ослепления ГСН ракеты на малой дистанции до цели и т.п.

 

Но система управления - это очень сложная тема, а вот моделирование инерционных характеристик аэродинамики ракеты вполне реальная тема для реализации.

Edited September 19, 2013 by ААК

[GGTharos]

Page 36, first row of the table is Rmin and Rmax for low altitude tail-chase.

 

I understand, but we need to provide common way to perform missile dynamic capabilities - both for AIMs and Rs and ranges limits with gaming Pk=1.

Sorry, page? I see only AIM-7E charts.

[GGTharos]

Do you believe that inertia of the entire rocket is not modeled, or just intertia of the control, meaning the control loop lag?

 

If I remember correctly from reading the parameters, control loop lag is in fact modeled in an abstract way.

 

Но система управления - это очень сложная тема, а вот моделирование инерционных характеристик аэродинамики ракеты вполне реальная тема для реализации.

[Lans]

Для ракет СД был бы актуален график располагаемых перегрузок, примерно тот же самый, что ранее в этой теме выкладывали для АИМ-9. Не просто цифра максимальной перегрузки, а график, показывающий, в какой момент после пуска ракета может выйти на эту перегрузку, и на сколько времени. Не факт, что длительность и величина развиваемых перегрузок сейчас соответствует действительности, а это зависит во многом от Су.

 

Если даже предположить, что Су сейчас заданы правильные, ЕМНИП в ФМ ракет ведь не учитываются такие элементарные вещи, как момент инерции, время поворота рулей, вращающий момент от рулей, и вытекающие из этого угловая скорость тангажа ракеты, угловое ускорение. А ведь они во многом определяют вёрткость и быстродействие ракеты, её способность работать по маневренной цели, постоянно меняющей траекторию, и могут быть более важны, чем обычные характеристики по развиваемым перегрузкам.

 

Потому отличия "маленьких" ракет типа Р-60 и АИМ-9 от "больших" типа Р-27 и АИМ-7 не проявляются в должной мере. Вернее, если параметры инерции и моменты от рулей в модели ракет действительно не учитываются, то этих различий вообще нет.

 

Безусловно не менее, а может даже более важными является моделирование контура управления, радиолокации, ослепления ГСН ракеты на малой дистанции до цели и т.п.

 

Но система управления - это очень сложная тема, а вот моделирование инерционных характеристик аэродинамики ракеты вполне реальная тема для реализации.

Странно. Это инфа от разработчиков?

Флайтмодель просто невозможна без учета инерциальных составляющих. Как ты запишешь без них уравнение движения ракеты в пространстве? Стартовые массы ракет известны. Другое дело, если не учтено уменьшение массы ракеты из-за выгорания топлива и моменты инерции посчитаны не точно.

[Lans]

Господа вот вам две скрипта на ракеты.

потестил Х-25. Нормально летает. Только теперь задание из "Быстрого старта" не выполнить. ПР возникает, когда от пущенных ракет уже поздно уворачиваться. Вроде раньше так не было.

[volk]

Model speed-time and g-time for AIM-9L. We have the data for this.

Model speed-time and g-time for modified AIM-9L. We have the data for this also.

Can you upload this data? I only have AIM-9L_Sidewinder_SMC_-_November_1974.

Model the speed-time for R-27ER. This again will help evaluate the missile FM and show us how rmax will work in the game. I don't believe you can exactly match real range chart, and I don't believe you should try too hard.

I tried to make relations between fly-out and range charts for R and ER, but I can't to do it for all altitudes (maybe my view fly-out chart is not correct). I did it for 5000 m - you can check it. IMHO range data have higher priority then fly-out, because first should be confirmed in real launches, whilst second is more estimated (based not only telemetry, but calculated data).

Page 36, first row of the table is Rmin and Rmax for low altitude tail-chase.

I can't see any information about fighter and target speed for Rmax launch.

[Chizh]

Странно. Это инфа от разработчиков?

Флайтмодель просто невозможна без учета инерциальных составляющих. Как ты запишешь без них уравнение движения ракеты в пространстве? Стартовые массы ракет известны. Другое дело, если не учтено уменьшение массы ракеты из-за выгорания топлива и моменты инерции посчитаны не точно.

Масса и ее уменьшение считается. Скорости работы рулей нет. Считается что рули позволяют развивать располагаемую перегрузку ракеты в пределах допустимых углов атаки.