Steuerung und Flugphysik

[Kelshan]

Hallo mal wieder!

Ich will hier keinen Technobabble-Thread aufmachen, auch wenn es dem Titel nach vielleicht so klingt.

Sagen wir, die Kampfszenen von BSG haben mich irgendwie "inspiriert". Ich fänd es sehr interessant wenn es einen SCS (Space Combat Simulator) geben würde, bei dem man eine ebenso (relativ) realistische Flugphysik hätte und man auch so coole Manöver etc. machen könnte, wie in der Serie. Bei den meisten (Wing Commander usw.) fliegt man sein Schiff ja eher wie ein normales Flugzeug, und auch in diesem Bereich ist schon lange nichts mehr herausgekommen, was mich wirklich gefesselt hätte.
Also dachte ich "selbst ist der Mann" und habe mich aus reinem Interesse an die Planung gemacht, etwas ähnliches mal umzusetzen. Jedoch hab ich nun schon einige Bewegungen gesehen, die die Viper durchführen kann, wie Rotation um sämtliche drei Achsen, Ausweichen nach oben/unten/links/rechts etc. (muss mir das alles nochmal genauer anschauen) und ich habe nichtmal eine Ahnung davon, wie dies bei einem Flugzeug genau funktioniert.
Wie würdet ihr euch also die Steuerungsinstrumente einer Viper vorstellen? Wie sollten die Manöver dabei ausgeführt werden können und was steht dem Piloten dafür zur Verfügung?

Ich weiß, ist alles aus reinem Eigeninteresse, aber vielleicht hat ja wer Lust darüber ein wenig zu "fach"simpeln.

[Harmakhis]

Naja, du musst dich da schon mal von der Vorstellung lösen, dass die Vipers wie Flugzeuge geflogen werden. Die Dinger verfügen über Steuerdüsen, mit denen sie sich um ihre eigene Achse drehen können, ohne die Flugrichtung zu ändern. Können also rückwärts fliegen dadurch, alles dank der wunderbaren Impulserhaltung im All.

Wobei... ich überlege gerade. Die Steuerung müsste trotzdem identisch wie bei einem Flugzeug ablaufen. Steuerknüppel und Schubkontrolle mal ganz grob. Wenn man den Knüppel nach links drückt, dann wird die Steuerdüse rechts gezündet und die Nase bewegt sich nach links und mit etwas Verzögerung (wegen Trägheit) schiebt das Haupttriebwerk, dann die Viper in die neue Richtung.

[Serenity]

Hast du mal "I-War" (in den USA eventuell auch als "Independence War" bekannt) gespielt? Dort gibt es newtonsche Physik, die man in Manövern ausnutzen kann und zwangläufig auch muss.
So kann man in eine Richtung beschleunigen, dann dass Schiff drehen und in eine andere feuern. Wenn man dass um 180° macht, fliegt man auch noch eine Zeit lang in die alte Richtung weiter.
Ist aber auch schon etwas älter

Die Manöver der Vipers wären mit nur dem Joystick etwas schwer durchzuführen. Es sei denn man könnte ihn auch in der z-Achse bewegen.
Aus The Hand of God wissen wir, dass der Schub über ein Pedal geregelt wird. Vielleicht gibt es noch ein weiters um z.B. die RCS Thruster vorne zu aktivieren (zum Bremsen)

[Kelshan]

Jo, dass es nicht wie ein Flugzeug ist, ist klar. Ich will halt "maximale Realität" rausholen, wobei natürlich nachher noch betrachtet werden müsste, wie real es sein darf um noch Spaß zu machen. Und es könnte ja immer Computersysteme geben, die einem dann viele Dinge noch erleichtern. Aber grundsätzlich will ich erstmal auf dem puren Realismuspfad wandeln.

Grundsätzlich bleibt ja jeder Schub erstmal sehr lange erhalten, zu jedem Schub müsste es also einen Gegenschub geben, um die Bewegung zu beenden. Hier könnte ich mir aber btw. Automatismus vorstellen, später. In etwa stelle ich es mir im Moment so vor: Bewegt der Pilot den Knüppel nach links, so wird rechts vorn eine (oder mehrere) Steuerdüse(n) gezündet, das Schiff dreht sich also um seine ... äh ... Y-Achse (definier ich mal so ^^). Wird der Knüppel wieder zur Mitte geführt, Steuern Düsen von links dagegen, um die Bewegung zu ändern (immer mit etwas Verzögerung natürlich ).
Das gleiche gilt halt auch nach rechts, oben und unten, nur mit anderen Düsen jeweils. Sprich, mit dem Knüppel rotiert man. Passt scho.

Wie sieht es mit dem Schub aus? Bei BSG hab ich das gefühl, sie würden einfach die Richtung wechseln (Rotation) und dann einen Booster (Hauptantrieb) zünden, um die Bewegung dorthin zu lenken, ohne großartig erst Fahrt aufzunehmen. Die alte Bewegungsrichtung müsste also (ziemlich schnell wie mir scheint) von den Steuerungsdüsen ausgeglichen werden. Bei dem Größenverhältnis etwas ... krass.
Könnte man für irgendwas Pedale gebrauchen (vgl. Hubschrauber, wenn das auch wieder was völlig anderes ist )?

Na ja, vielleicht habt ihr ja noch Ideen, wie man sowas annähernd realistisch umsetzen könnte, ohne zu kompliziert zu werden.

[Edit] Hatte I-War mal als Demo versucht vor langer Zeit, war mir aber zu schwer. Na ja, man bekommt mit der Zeit höhere Ansprüche aber auch höheres Können. *g*
Das mit dem Pedal hätten wir dann ja auch, quasi wie beim Auto (Gas/Bremse). ^^ Tja .. Z-Achse ... Die meisten lassen sich nach oben/unten (Y-Achse) und links/rechts (X-Achse) bewegen und zudem kann man noch den Griff drehen (bei den meisten jedenfalls), ist dann die "Ruder"-Funktion. Das hätte man dann ja quasi auch.
Ideen für seitliche Ausweichmanöver? ^^

[Serenity]

Die alte Bewegungsrichtung müsste also (ziemlich schnell wie mir scheint) von den Steuerungsdüsen ausgeglichen werden. Bei dem Größenverhältnis etwas ... krass.

Ja, das abbremsen über die Manövrierdüsen ist angesichts des viel größeren Schubs der Hecktriebwerke unrealistisch.
Würde aber auch wiederum die Notwendigkeit der combat landings erklären

Da merkt man halt, dass das Design der Viper aus der alten Serie übernommen und umfunktioniert wurde.
Als reiner Zero-G Jäger machen die Starfuries aus B5 mehr Sinn. Mit rotierbaren Triebwerken. Wie auch bei der Firefly Klasse aus, erm Firefly.

Man hat aber daran gedacht das Cockpit in die Mitte des Schiffes zu verlagern um die g-Kräfte auf den Piloten minimal zu halten

[Kelshan]

Na ja, dafür muss ich sagen, sieht die Viper einfach cooler aus.

Man muss ja nicht alles auf die Goldwaage legen, Hauptsache das "Fealing" passt nachher.

[Jeanz]

Das Problrem eines Physikalisch korrekten Viper Simulators ist einfach die Komplexe Flugphysik und die nicht triviale Steuerung. Ein newtonisches Flugmodell verlangt vom spieler einiges ab. Er muss immer 3 oder mehr Schritte vorrausplanen.

Wenn in einer klassischen Arcade simulation wie z.B. Freespace ein Gegner in 7 km entfernung auftaucht haut man in der regel den Nachbrenner rein und fliegt draufzu. Das Raumschiff beschleunigt auf die Höchstgeschwindigkeit und wenn ich in Schussreichweite des Gegners bin schraube ich den Schub einfach wieder zurück. In einem Physikalisch korrekten simulator geht das leider nicht so einfach. Wenn ich dort meine Triebwerke laufen lassse beschleunige ich immer weiter ( es gibt kein maximales speed limit abgesehen von 300.000 Km/s), ich muss also spätestens auf halber Strecke mein Schiff umdrehen um die aufgebaute Geschwindigkeit wieder abzubauen. Ansonstan rase ich am Ziel vorbei, für einen Anfänger kann diese art des Fliegens schnell frustrierend sein.

In Kampfstern Galactica scheint man lediglich die newtonischen Gesetze anzudeuten. So ist das Haubttriebwerk der Viper eigentlich immer angeschaltet was bei der impulserhaltung wenig Sinn macht. Starbuck und Co. führen uns zwar immer wieder die tollsten flugmanöver vor, einer näheren Analyse halten sie allerdings selten stand. ( Falls Interesse besteht geb ich auch gerne eine handvoll weiterer Beispiele)

Wenn ich also einen Viper simulator programmieren müsste, würde ich eher eine semi-newtonische Flugphysik implementieren. Für viele interessante Flugmanöver würde eine art Tempomat schon reichen, also einen knopf der die momentane Geschwindikeit und Flugrichtug hält während ich das schiff um die eigene Achse drehe und den gegner hinter mir bekämpfe ;-).

Ja, das abbremsen über die Manövrierdüsen ist angesichts des viel größeren Schubs der Hecktriebwerke unrealistisch.

Richtig - allerdings bremsen die Viper in der Serie nicht mit den Manöverdüsen, am Heck befinden sich am Triebwerk Klappen, welche der Pilot aufschwenken kann, durch diese Klappen wird der Triebwerksstrahl in flugrichtung umgeleitet was zu einer verringerung der Geschwindigkeit führt. Schön zu sehen In "Die Hand Gottes" als Apollo dürch den Fördertunnel fliegt sowie in "Zeichen der Reuhe" als Starbuck umdreht um den Zylonen entgegen zu fliegen.

[Gast]

http://ifh.firstones.com/

Babylon 5 Spiel.
Kannst Links, Rechts, Oben, Unten, Senkrecht, Waagerecht gibts noch mehr? ^^ ... fliegen
Ist sehr realistisch ... manchmal zu realistisch Du fliegst mit speed, drehst um und willst eigentlich auf den Gegner zufliegen, aber da du zu schnell umgedreht hast, fliegst du von ihm rückwärts weg.

[Kelshan]

Okay, danke erstmal für die Antworten. Falls jemandem noch was wichtiges einfällt, nur her damit. Bin für alle Ideen und Infos dankbar.

Das B5-Spiel schau ich mir mal an, sieht nicht uninteressant aus und gibt vielleicht auch noch ein paar Ideen. Danke für den Link.

[Dingo]

Trotz unquallifiziertheit gebe ich einfach mal meinen kommentar ab

So wahnsinnig problematisch sehe ich die frage der steuerung eigentlich garnicht und warum sollte ein raumschiff immer weiter beschleunigen wenn man den antrieb brennen lässt?

Ab einem gewissen punkt muss die maximalleistung der triebwerke erreicht und das schiff auf seiner spezifischen höchstgeschwindigkeit sein.
Das wäre so als würde ein mensch versuchen ein auto anzuschieben das 50 KM/H schnell fährt. Würde wohl kaum die geschwindigkeit steigern.
Schließlich muss die trägheit des schiffes, definiert durch seine masse (oder nicht?) ja irgendwann gegen null gehen -> erreichen der MAX spd.

was die steuerung der steuerdüsen angeht müsste die wohl computergesteuert erfolgen, was das steuern mit "normalen" mitteln erlaubt.
Also ein programm dass knüppelbewegung den steuerdüsen zuordnet.
Wird der stick in nullstellung gebracht, werden automatisch die gegenüberliegenden steuerdüsen gezündet ,um die rotation zu stoppen.
Schön zu sehen in appollo 13, wo zum ausgleichen der fluglage vom computer alle steuerdüsen schnell hintereinander und getimed gezündet werden, um das schlingern zu stoppen.

3 bewegungsmöglichkeiten:

1. drehen des schiffes in jede richtung ohne ändern der flugrichtung. Bewerkstelligt durch steuerdüsen. hierführ reicht ein normaler steuerknüppel um alles zu ermöglichen.

wenden nach rechts z.B.: Steuerdüse:
Vorne LINKS
Hinten RECHTS

Wenden nach links: Steuerdüse:
Vorne RECHTS
Hinten LINKS

2. richtungsänderung: im wesentlichen gesteuert durch zusammenspiel aus schub und steuertriebwerken. Mit den düsen bringt man das schiff in position, der gezündetet hauptbooster drückt das schiff in diese richtung.

3. bewegung auf der X,Y,Z achse ohne änderung der sichtrichtung.
jeder, der einen joystick zuhause hat müsste wissen was ein "cooliehat ist".
Ein kleiner nupsi auf dem stick, der wie ein digitales steuerkreuz fungiert.
Auf diesen könnte man steuerbefehle legen, die z.B., wenn man nach rechts drückt, BEIDE steuerdüsen vorne und hinten auf der linken seite des schiffes zünden und es somit nach rechts "strafen" lassen.
Gleiches prinzip funktioniert für oben, unten, etc.

Demnach bräuchte man für das rollen, wenden und strafen 12 steuerdüsen und ein haupttriebwerk, oder? (gehen wir von einem rechteck als schiff aus sonst wirds zu komplex)

jeweils 4 links und rechts zum steuern in diese richtung, sowie um zu rollen
jeweils 2 unten und oben am schiff zur vertikalen bewegung
1 Antrieb zur fortbewegung

das ideale kampfschiff hätte natürlich an stelle der steuerdüsen überall richtige triebwerke mit hoher leistung und wäre damit in der lage unabhängig von der blickrichtung, also losgelöst von des piloten betrachtung, jede art der 3dimensionalen bewegung auszuführen.



PS: Das spiel sieht lecker aus

PPS: ....wort des tages: STEUERDÜSEN! Da bekomme ich selber eine kriese wenn ich mir meinen text so durchlese. Furchtbar!

[Serenity]

warum sollte ein raumschiff immer weiter beschleunigen wenn man den antrieb brennen lässt?

Ab einem gewissen punkt muss die maximalleistung der triebwerke erreicht und das schiff auf seiner spezifischen höchstgeschwindigkeit sein.

Schon mal was von den Newtonschen Gesetzen gehört? In diesem Fall dem ersten.
"Ein Körper verharrt in seinem Zustand der Ruhe oder der gleichförmigen geradlinigen Bewegung, solange die Summe aller auf ihn einwirkenden Kräfte Null ist."

Daraus folgt der Trägheitssatz, das bewegte Objekte in Bewegung bleiben, es sei den man übt eine entgegengesetzte Kraft auf sie aus.
Auf der Erde ist das z.B. Reibung durch Boden und Luft

Im freien Weltraum herrscht aber Mikrogravitation.
Auf einen einmal beschleunigten Körper wirkt keine nennenswerte Kraft mehr ein um ihn abzubremsen. Und entsprechend kann man Körper auch weiter beschleunigen.
Entweder durch die eigenen Triebwerke oder durch Swingby, bzw. Slingshot Manöver, die die Gravitation anderer Planeten ausnutzen

So fliegen ja auch Sonden zu anderen Planeten. Man zündet einmal die Triebwerke und der Rest ist Lagekorrektur. Später bremst man die Sonde wieder ab

[Dingo]

Reibung hin oder her, dass ist mir schon klar.
Und das "entlanghangeln" an planeten ist mir auch ein begriff.

Wobi du mich verwirrst ist, dass reibung und der boden etwas mit trägheit zu tun haben. Warum? Für mich ist reibung immer eine bremskraft.

Nur damit ich nichts falsch verstehe: von mikrogravitation spricht man, wenn trotz grosser entfernungen eine restanziehung wirkt. haben wir also einen körper in ruhelage grade noch am rande des "einflussbereichs" eines planeten, so würde der körper langsam in seine richtung gezogen und mit abnehmender distanz zu immer mehr und mehr beschleunigen, richtig? Ob er anschliessend in der umlaufban landet oder weiterkatapultiert wird ist ja unwichtig.

nun gibt es im weltraum keinerlei reibungswiederstand. Dennoch wirkt trägheit.
gäbe es keine, wäre beschleunigung praktisch nicht vorhanden.
Trägheit entsteht doch durch beschleunigung von massen.
jetzt spricht man im weltraum natürlich von schwerelosigkeit, allerdings, je größer das raumschiff, desto grösser muss der antrieb sein um es zu bewegen.

mein kopf sträubt sich dagegen zu glauben dass man mit immer gleichem schub
bis nahe an die lichtgrenze kommen kann.

EDIT: fiel mir noch ein.

Bremst man einen körper im all abbraucht man auch eine gewisse leistung. je stärker das agregat, desto kürzer der bremsweg. Demnach besteht auch hier eine abhängigkeit in bezug auf den antrieb.
Versucht ein mensch eine raumfähre im all wegzudrücken würde er allerwahrscheinlichkeit eher selber wegdüsen als etwas an der lage der station zu ändern.

Klär mich auf, ehrlich.

ist keine herrausforderung oder so, da ich echt nicht viel fundiertes fachwissen habe, möchte es nur begreifen. einfach dran zu glauben ist schön und gut, nur im verstehen liegt die kunst

[Harmakhis]

Na, also auf Lichtgeschwindigkeit kommt man wegen dem Massezuwachs wohl nicht, da irgendwann die Masse des Raumschiffs größer ist, als das was die Triebwerke bewegen können und dann ist mit der Beschleunigung schluß. Solche Effekte machen sich aber bei den Geschwindigkeit mit denen sich Vipers wohl bewegen kaum bemerkbar. Wichtig werden die erst bei einigen Prozent der Lichtgeschwindigkeit.
Vorher beschleunigt man so lange bis halt etwas dagegen wirkt - im Weltall nur die eigene wachsende Masse, wenn einem kein Planet dazwischen kommt. Die Trägheit ist der Ausdruck dafür, dass der ursprüngliche Impuls erhalten bleibt (beim Autofahren, "fährt" man gerade weiter als Mensch, wenn die Kurve kommt)
Die Trägheit ist dafür verantwortlich, dass Raumschiffe keine perfekten Kurven fliegen können, sondern ohne entsprechende Gegenmanöver mit Triebwerken halt so "Powerslides" machen oder gar keine Richtungsänderung hinbekommen, sondern nur die Ausrichtung der Nase verändern.

[Serenity]

Wobi du mich verwirrst ist, dass reibung und der boden etwas mit trägheit zu tun haben. Warum? Für mich ist reibung immer eine bremskraft.

Das Ding heißt halt Trägheitsprinzip.
Reibung ist in der Tat eine Bremskraft. Oder im Zitat die Kraft, die der Beschleunigung entgegenwirkt

Nur damit ich nichts falsch verstehe: von mikrogravitation spricht man, wenn trotz grosser entfernungen eine restanziehung wirkt. haben wir also einen körper in ruhelage grade noch am rande des "einflussbereichs" eines planeten, so würde der körper langsam in seine richtung gezogen und mit abnehmender distanz zu immer mehr und mehr beschleunigen, richtig? Ob er anschliessend in der umlaufban landet oder weiterkatapultiert wird ist ja unwichtig.

Ja

Der Einfachheit halber vernachlässigen wir aber mal die Anziehungskraft anderer Körper und gehen davon aus, dass auf die Schiffe nur ihr eigener Schub wirkt

jetzt spricht man im weltraum natürlich von schwerelosigkeit, allerdings, je größer das raumschiff, desto grösser muss der antrieb sein um es zu bewegen.

Dir ist der Unterschied zwischen Masse und Gewicht bewusst?
Die geringe Gravitation beeinflusst nur das Gewicht und eben die einwirkenden Kräfte.
Die Triebwerke müssen aber immer noch die eigene Masse überwinden (Masseträgheit)

Das Verhältnis von Triebwerksleistung und Masse des Raumschiffs wirkt sich nur auf die Beschleunigung - ob positiv oder negativ aus - nicht auf die theoretische Endgeschwindigkeit.
Mit kleinen Triebwerken braucht man nur länger - unter Umständen unpraktikabel lange - um eine gewünschte Geschwindigkeit zu erreichen

[Dingo]

Masse ist im endeffekt das was der körper ist.

Das gewicht ist dann abhängig von der jeweils wirkenden erdanziehung oder ähnlichem.

so in der richtung jedenfalls. Im kopf stimmts

Solange genug schub da ist um eben genannte masseträgheit zu überwinden setzt sich das objekt in bewegung, klar. Schneller oder langsamer, je nach stärke, auch klar.

2 körper - 1 triebwerkszündung + 200 m/s

K1: momentangeschwindigkeit = 300 m/s -> nach zündung 500 m/s

K2: momentangeschwindigkeit = 0 m/s -> nach zündung 200 m/s

zwischen einem treibenden und einem verharrenden körper gibt es keinen unterschied. Bei beiden löst der impuls die gleiche reaktion aus.

Glaube irgendwo in dem ansatz liegt mein denkfehler.

War der annahme, dass wenn man eine kraft X aufwendet um mit geschw. Y zu schieben (trägheit wirkt, da kraft X, masse Z langsam in bewegung versetzt), die kraft X, sobald der körper auf geschw. Y ist nicht mehr ausreicht um masse Z zu beeinflussen. nicht im sinne von "rackert sich ab aber ist zu schwer" sondern "man kann nicht schneller schieben als man laufen kann", womit wir wieder bei meinem auto wären

hach ja, ...
Ist so eine physikalische gegebenheit die ich wohl für alle ewigkeit insgeheim WISSEN, aber in meinen gedanken nicht verdauen werde.
Ist furchtbar sich es selber zu sagen es sei so und so, aber auch gleichzeitig, trotz besserem wissens, alles in frage zu stellen...