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Author Topic: FG Space Shuttle Tutoriel : Return To Launch Site au Cap  (Read 586 times)

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Offline Gingin

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03 October 2017, 19:14:53
Bonjour à tous,


Je me suis replongé récemment dans différentes procédures d'aborts, et je voulais mettre en lumière un que je trouve particulièrement très réussit dans FG, le RTLS.
C'est aussi un des plus impressionnant.

Voler sur une branche d'éloignement à Mach 7 avant de d'inverser le vecteur vitesse pour revenir dans l'autre sens à Mach 7. Cela me donne personnellement le Vertige, surtout en considérant l'étroitesse des conditions à avoir niveau Navigation et Guidage pour éteindre les moteurs dans la bonne configuration permettant de planer tranquillement vers KSC.


Un document intéressant et important à lire pour est le Workbook sur les Aborts dits intacts ( une seule panne moteur)
https://www.nasa.gov/centers/johnson/pdf/383447main_intact_ascent_aborts_workbook_21002.pdf


Tout se passe vite durant le RTLS, il est donc intéressant d'avoir déjà en tete une solide idée de la séquence des evenements qui va suivre une fois la panne moteur insérée.
Cela aide aussi à bien monitorer l'AP et prendre le relai en manuel si le guidage diverge et n'est pas satisfaisant.


Un petit mot sur le guidage de l'autopilote durant le RTLS ( OPS6). Il a été très bien codé dans le simu, assez époustouflant compte tenu de la complexité d'un tel guidage.
En effet, c'est un guidage en boucle fermée, l'AP ré évalue constamment sa performance et fait beaucoup de corrections pour ne pas laisser d'erreur s'installer dans le vecteur d'état au moment de l'arret des moteurs.

Un petit résumé des différentes frontières pour les Aborts de la Navette. Un RTLS est possible jusqu'à 4mn//Vitesse inertielle de 8000 kft/s environ.





Une chose importante avec les Aborts est que aucun d'entre eux ne sera déclaré avant 2:30mn dans la mission.
Meme si une panne moteur survient 1mn après l'envol (First Stage Ascent, avant la séparation des SRB) et que le bouton RTLS est pressé, le guidage ne commencera pas avant 2mn30.
Pourquoi? Et bien pour permettre à la Navette d'etre bien stabilisée après la séparation des Boosters ( 2mn10) et éviter tous restes d'oscillations parasites avant le début du guidage.

Généralement, quand une autre panne qu'une panne moteur intervient avant 4mn ( Pressurisation, Problème avec Fuel Cell,..), la décision de choisir entre un RTLS ou TAL est délayé jusqu'à 3mn40 pour laisser le temps aux controlleurs de choisir qu'elle sera l'abort le plus adapté.

Exemple, dépressurisation, , RTLS ou  TAL de préférence.
Problème avec les Tuiles thermiques, RTLS de préférence ( TAL bcp plus éprouvant pour le bouclier)





I) Décollage jusqu'au Demi Tour


Sur le Pad LC39 A, de bon matin












Checklists finies, Countdown lancé, et Main Engine Ignition
Toute la Floride de réveillée pour sur








La tour est passée, Adieu Atlantis, et Bon voyage







Panne sur le moteur principal introduite à 2mn30







Le RTLS initié par le Commandant










Beaucoup de choses vont arriver, les vraies Checks sont disponibles in-game ( Cue Cards), avec à la fois les actions à faire coté Commandant et Pilote.
Une petite pause en jeu n'est pas de trop parfois dans les situations très dynamiques.

Tout d'abord, sélectionnons une plus grande poussée Max au cas ou les 2 moteurs restants soient un peu juste avec les 100 % de poussée normales
Spec 51 PRO   et    Item 4 EXE








Parlons de Convergence de Guidance ( GUID) Cela indique le bon fonctionnement de l'AP, et doit diminuer jusqu'à zéro pour que le guidage soit nominal et digne de confiance.
Pour le moment, vérifions simplement que la valeur diminue, sinon on passe en manuel.
Heureusement, tout va bien de se coté là.







En dessous de la table " Unconverged Guidance Table", on trouve des pré-affichages intéressants sur l'assiette à prendre pendant la branche d'éloignement et de rapprochement, ainsi qu'une idée du pourcentage de carbu restant ou le demi-tour aura lieu.
Très utile en cas de reprise en main manuel, ou pour monitorer  le bon fonctionnement de l'AP.
Dans notre cas, panne à 2:30mn, donc assiette d'éloignement autour de 42° et Carbu restant autour de 50% pour le demi tour.







Prochaine étape, la vidange du carbu dans les pods OMS
Le but est d'avancer le Centre de Gravité (CoG) pour éviter une perte de controle (LOC) pendant l'entrée.
Regardez la position des vannes de CrossFeed sur le panneau système des RCS et OMS, fermées avant la vidange.








Une reconfiguration automatique de ces vannes intervient lors de phases critiques au niveau du temps, comme les Aborts.
Les Pods OMS vont nourrir en Carbu les RCS faisant feu simultanément pour vidanger le carbu OMS.

SPEC51 PRO pour accéder à la page Override
Item 6 EXE  Item 7 EXE pour commencer la vidange
Time to Go of 132 seconds avant que les reservoirs OMS soient vides








Regardez de nouveau le panneau OMS et RCS.
Les vannes de CrossFeed sont maintenant ouvertes et les vannes d'isolations des reservoirs RCS sont fermées.
Les RCS sont alimentés seuleument par les pods OMS, gardant ainsi leur carbu pour la rentrée.
Incroyable mécanique tout de meme.







Autour de Mach 7, on approche des 50% de carbu restant dans le tank Externe.
Il est temps de faire demi tour, le Powered Pitch Around (PPA) et de mettre le Cap sur la maison



II)Demi Tour et MECO


PPA, le guidage a complétement convergé maintenant (GUID=0) et le carbu restant est autour de 50 % comme planifié, parfait.









Retour au Cap







Vidange terminée, Message rouge d'alerte :OMS Tank Low pressure
On peut vérifier plus en profondeur avec la page System 2, donnant des infos sur la basse pression dans les reservoirs d'Hélium préssurisant le carbu ( Oxyde et fuel), et niveau faible de carbu.








Une situation très impressionnante.
On inverse notre vecteur vitesse, notre vitesse relative à la Terre est...nulle
Si on perd d'autres moteurs maintenant, on tombera de 100 km dans la mer.
C'est l'un des points les plus dangeureux du RTLS, peu de chance de réchapper à d'autres avaries moteurs :(








Position stationnaire durant un bref instant







La prochaine étape cruciale est le PPD, Pitch Powered Down.
Manoeuvre cruciale avant MECO
La poussée va etre graduellement réduite et la Navette va diminuer son angle d'attaque jusqu'à -2° pour la séparation du tank Externe. Et tout celà on ne dégradant pas trop le guidage.

On approche le PPD








Et le PPD suivit de l'arret des moteurs, MECO, Regardez de près l'angle d'attaque.





Vérifiez que l'ET est bien séparé, sinon procédure manuel avec les Switchs







Checkez ensuite que les GPC sont bien passés dans la prochaine étape du guidage, OPS 602 Glide Return To Launch ( GRTLS)






Et enfin, regardez que  Pitch Roll/Yaw  Speedbrake and Body flap soient bien en Auto mode








III)GRTLS


Encore une autre phase délicate
MECO a eut lieu, nous tombons littéralement dans l'atmosphère avec une Vitesse Verticale vertigineuse.
Le But est ici de ne pas dépasser les contraintes en facteur de charge et pression dynamique de la navette
   
Les limites usuelles sont G=2.5  and EAS=330 kt, qui peuvent etre étendues à G=4.1 and EAS=470kt pour des situations d'aborts
Ces dernieres limites sont des Hard Boundaries, les dépasser entrainerait à coup sur une destruction de la Navette ou une perte de controle irrécupérable.


Peu de temps avant la Rentrée, les portes ombilicales et la vidanges du LH2 et LO2  restant dans les conduits (avancer le CoG encore une fois) se lancent automatiquement.








Alpha recovery phase
La Navette maintient un angle d'attaque de 50° jusqu'à 2G







Nz hold phase ( Nz pour G verticaux, c'est ceux qui font voir noir et rouge  :) )

En fonction de la vitesse verticale, l'AP calcule un nombre de G (Nz) à maintenir pour éviter des dommages sur la structure.
Ici, Nz=2.8G. Donc quand la Navette arrive autour de ce nombre, l'angle d'attaque va etre réduit avec un mouvement d'abattée pour maintenir les G constants
Cette phase est très critique. La frontière entre survitesse et sur G est fine comme du papier à cigarette.

Un petit moyen de calculer Nz hold manuellement
Quand Nz=1G, notez la Vs ( c'était 2000ft/sec)  Nz to hold = Vs at 1G/1000 + 0.65

Donc, Nz= 2000/1000 + 0.65= 2.65 G (Très proche de celle calculée par l'ordinateur)




Pas de Plasma, trop peu de vitesse pour ca, mais un joli orange, chaud devant.







Alpha Transition Phase
Quand la vitesse verticale remonte au dessus de -300 ft/sec, l'angle d'attaque va varier en fonction du nombre de Mach.
On voit sur l'image des oscillations en phugoide, Accélération et vitesse verticale positives, up and down dans l'atmosphère :)
Aussi, la vitesse (EAS) décroit. Elle était montée assez haute. Nous aurions  pu prendre en manuel l'axe de tangage pour prendre un peu plus de G ( autour de 3 ) en diminuant l'abattée ( moins de Pitch Down) permettant de limiter la survitesse au détriment de quelques dixièmes de G en plus
Vraiment très fine frontière dans la cadence de l'abattée.
Nous n'avions rien cassé, et c'est bien là l'essentiel.












On plane, de retour à KSC sur une pente d'entrée normale maintenant.


Sur Spec50 Horizontal Display,on incorpore les balises Tacans dans les filtres de Navigation. Cela permettra d'affiner la position du vecteur d'état (SV) en calculant la distance réelle entre la navette et la balise, et la distance que croit avoir la navette ( via les IMU) avec la balise. Sorte de recalage des IMU en se servant de sources externes, très ingénieux.







M=5, les sondes sont deployées







Prochaine transition dans le système de guidage, OPS 603 ( Vert Sit 1 et 2)
On vérifie aussi sur Spec 51 que les données des sondes (ADTA) sont correctes. On cross check avec les valeurs présentes sur le Primary Flight Display (PFD) en face de nous, valeurs provenant pour l'instant des IMU
Si les valeurs sont concordantes, on incorpore l'Altitude dans le système de Navigation ( Filtre comme pour les tacans) avec Item 25
On introduit Mach, Altitude,Alpha dans le système de Guidage via item 28
Le PFD a maintenant ces informations provenant des sondes et non des IMU ( sauf pour le régime trans sonique de M 1.6 à M 1 ou les sondes sont imprécises)








On peut demander au MCC comment est notre SV avec un Delta State Update, plutot OK, quelques faibles divergences.








On approche Mach 2.7, HUD On






Autour de  85000 feet, les cannaux MLS ( Sorte d'ILS, atterrissage de précision) sont correctement configurés, canaux 8 pour la piste 15 de KSC ( 3 canaux redondant)








HAC en vue






Et il est temps de passer en manuel en pressant CSS pour Pitch et Roll/Yaw
Après 20mn de vol Hypersonique, Atlantis retombe dans les limbes du Subsonique avec un magnifique effet de condensation sur sa voilure Delta








Verticale Terrain, intégration main droite  ;)







On entre dans le HAC et un trois quarts de cercle par la droite pour s'aligner





Dernier virage





En finale, en dessous de 15000 pieds, le MLS est automatiquement activé ( MLS en jaune) et les Tacans ne donnent plus d'informations au filtre de navigation.
En effet, le MLS est beaucoup plus précis qu'un TACAN, il updatera de bien meilleure facon le SV.

Petite note, je suis stupéfait du niveau de modélisation de ce système de filtres, très proches de la réalité





Une très légère erreur avec le SV, voyant la piste un peu plus à gauche qu'en vrai.
Nous aurions pu faire un update avec le GPS, permettant de recaler parfaitement le SV avant l'entrée dans le HAC. Mais la précision est satisfaisante, une petite baionnette et cela devrait etre bon






2000pieds RA, Pré flare et le train sort à 300 pieds radar.




60 kts, Parachute largué et freins serrés
Welcome Back Atlantis










Voilà, en espérant que cela vous ait plu, à bientot pour de nouvelles aventures

 :beer: :beer:

« Last Edit: 03 October 2017, 19:34:55 by Gingin »
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Offline jacquesmomo

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Reply #1 - 03 October 2017, 21:47:57
Prodigieux....

Et quel boulot : en plus, tu fais les captures d'écran, le texte explicatif.... :trucdeouf:

Je suis ébahi !!!! :wor: Bravo !

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Offline Gingin

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Reply #2 - 05 October 2017, 00:04:07
Merci Jacques, j'ai trouvé un bon logiciel pour faire des screens et les éditer en même temps, lightshot le,nom.
Ca fait gagner pas mal de temps :)


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Offline Papyref

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Reply #3 - 05 October 2017, 09:40:50
Superbe, tu es un as !  :wor: :wor:
Dommage que la navette ne vole plus, tu aurais pu postuler pour la piloter  :)


Offline antoo

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Reply #4 - 05 October 2017, 13:23:43
Impressionnant... bravo!

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"ET C´EST PARTI!!" Youri Gagarine au lancement de vostok 1 le 12 avril 1961
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Offline jacquesmomo

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Reply #5 - 05 October 2017, 19:09:07
Superbe, tu es un as !  :wor: :wor:
Dommage que la navette ne vole plus, tu aurais pu postuler pour la piloter  :)
Je confirme !!!  :badsmile:

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Offline Pappy2

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Reply #6 - 05 October 2017, 21:23:45
Fantastique, tu a atteint un niveau impressionnant de maîtrise de ce superbe oiseau  :wor:  :wor:

@+ Pappy2_________
Citation célèbre:
Lorsque la trajectoire Képlérienne du mobile coupe la sphère du géoïde de l'astre de capture, ce n'est généralement pas très bon pour l'avenir du beau vaisseau et de son équipage
"Nulentout"

Offline Gingin

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Reply #7 - 07 October 2017, 13:14:23
Merci pour vos commentaires  :beer:

Il faut dire que le niveau de réalisme, tout comme un NASSP, motive grandement à plonger dans ds centaines de pages de docs de la NASA :)

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Offline Papyref

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Reply #8 - 07 October 2017, 17:20:33
Un petit tuto sur un retour normal serait sympa et permettrait déjà  de s'initier à l'approche avant d'attaquer des aborts :)


Offline Gingin

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Reply #9 - 07 October 2017, 23:28:59
Ahah pas de souc S, cest en cours.

Plus fastidieux avec toutes les procédures de préparations à la rentrée.
La semaine prochaine, 10 jours Max :)

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Offline Papyref

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Reply #10 - 08 October 2017, 22:42:01
Merci d'avance
Un karma pour te stimuler


Offline Papyref

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Reply #11 - 09 October 2017, 09:49:55
Une petite question Gingin : quels réglages adoptes tu pour ta meteo ?
T'es ciels sont très jolis ! On voit en toi un connaisseur  ;)


Offline Gingin

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Reply #12 - 09 October 2017, 20:43:31
Merci Papyref, oui j'aime bien retrouver ce que j'ai l'habitude de voir :)

Alors il faut passer par Advanced Weather pour avoir une météo ultra boosté et jouer aussi avec la position du Soleil.
C'est assez sutpéfiant le système météo, plus performant je trouve que dans les simus payantes.
C'est Thorsten d'ailleurs ( un des principaux dev de la navette) qui a codé tous ces Shaders, le mec est bon :)

Tu veux quelques screens annotés pour les reglages?

On arrive à des trucs bluffants en fonction de la lumière





J'ai un peu bossé sur le Wiki histoire de mettre à jour, surtout les screens

http://wiki.flightgear.org/Space_Shuttle

http://wiki.flightgear.org/Space_Shuttle#Mission_phases

http://wiki.flightgear.org/Flying_the_Shuttle_-_Return_To_Launch_Site_RTLS

Pas mal de boulot en perspective :)

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Offline Papyref

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Reply #13 - 10 October 2017, 07:15:45
Tu veux quelques scrênes annotés pour les réglages ?

Avec plaisir. Merci


Offline Gingin

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Reply #14 - 10 October 2017, 22:19:45

Visez les étoiles , au pire vous tomberez sur la Lune.