FMS - Spielen mit den Parametern

von Martin Piehslinger

Einen Flugsimulator kann man nicht nur dazu benutzen, das fliegen gefahrlos zu erlernen, man kann verschiedene Flugzeugtypen ausprobieren, man kann sogar das Flugverhalten des Flugzeugs verändern. Das Verhalten wird über Parameter eingestellt. Die Parameter des Flugzeugs werden beim FMS über das par-file definiert. Wenn man ein Modell im FMS lädt, werden die verfügbaren par-files angezeigt.

Der erste Schritt

 Auch für den, der mit Computern sonst nichts am Hut hat, ist es interessant, so ein file einmal mit einem Texteditor zu öffnen. Es gibt spezielle grafischen Editoren für par-files, aber jeder Texteditor ist ausreichend für unseren Zweck, auch der von Microsoft ins Haus gelieferte Notepad. Und wer außer MS-Word keiner Software traut, kann sogar das verwenden.

Im FMS-Verzeichnis gibt es ein Unterverzeichnis "model", in dem unter anderem die par-files zu finden sind, also z.B.
c:\programme\fms\model
Wenn man den FMS in ein anderes Verzeichnis installiert hat, muss man dort suchen.
FMS sucht automatisch in diesem Verzeichnis. Das heißt aber nicht, dass par-files nur dort liegen dürfen. Es ist nur wichtig, dass alle files, die zu einem Modell gehören, den selben Namen (den Teil vor dem Punkt) haben und im selben Verzeichnis liegen. Mindestens ein x- und ein par-file sind vonnöten.

Bevor man mit dem Editor herumspielt, ist es ratsam, eine backup-Kopie des betreffenden par-files (oder gleich des ganzen model-Verzeichnisses) anzulegen. Den Editor aufzurufen gibt es viele Wege, z.B. Klick auf Start - Ausführen und eingeben:
notepad c:\programme\fms\model\xxx.par
wobei xxx durch den Namen des Modells zu ersetzen ist.
Auch ein rechts-Klick auf den Namen des files erlaubt das Öffnen im Texteditor.

Wie sieht so ein file aus?

Ist das file im Editor geöffnet, präsentieren sich die Parameter erfreulicherweise nicht als binärer "Bitschlamm", sondern in einer für Menschen lesbareren Form.

Wie die Datei aussieht, hängt davon ab, für welche Version des FMS sie geschrieben wurde. Es sind in den Download-Bereichen noch viele Modelle für FMS Version 2.0 Beta 7.0 zu finden, die derzeit aktuelle Version ist 2.0 Alpha 8.5. Wobei Alpha und Beta den Reifegrad einer Software anzeigen. Eigentlich sollte man von Alpha-Versionen die Finger lassen, auch bei Beta mißtrauisch sein, und nur Versionen ohne Alpha-, Beta- oder sonst einen Zusatz verwenden. Offensichtlich haben sich die Entwickler nicht zu einer "offiziellen" Version durchringen können. Die Qualität der Alpha-Versionen ist aber beeindruckend, ich hatte sogar weniger Probleme als mit Beta 7.0.
Der Aufbau des par-files hat sich von 7 auf 8 grundlegend geändert.

FMS 2.0 Alpha 8.5 kann auch Modelle laden, die für die 7er Version entwickelt wurden, umgekehrt geht es nicht.

Das alte file-Format (also für FMS 2.0 Beta 7) sieht beispielsweise so aus: 
0      Modelltyp: 0=Flächenflugzeug, 1=Hubschrauber
2.1      Motorkraft: Schub in Newton
0.18   Seitenruderausschlag in rad
0.15   Max. Hoehenruderausschlag in rad
0.000  Querruderausschlag (Flügelverwindung) in rad
1.4    camax des Hauptflügels
-0.3   camin des Hauptflügels
3.5    Auftriebsanstieg
2.0    dcaue
0.007  cw0 des Hauptflügels
0.001  Widerstandsbeiwert des Rumpfes
0.5    mueBoden
1.4    mcwue
-0.06  Momentbeiwert des Hauptflügels
0.075  Anstellwinkel des Hauptflügels gegenüber dem Rumpf in rad
2.15   Spannweite des Hauptflügels in m
0.24   Flaechentiefe des Hauptflügels in m
0.08   Schwerpunktrücklage von der Vorderkante des Hauptflügels in m
1.0    Masse des Modells in kg
0.16   Trägheitsmoment um die Hochachse
0.095  Trägheitsmoment um die Querachse
0.06   Trägheitsmoment um die Längsachse
0.094  Fläche des Höheleitwerks in m^2
0.028  Fläche des Seitenleitwerks in m^2
0.838  Leitwerkshebel in m
0.008   V-Form Faktor

und das neue (also ab FMS 2.0 Alpha 8.x) so:
VERSION 1.0

INFO
Bergfalke II/55
Spannweite: 3.86 m
Gewicht: 6.8 kg

RC-Funktionen:
Kanal 1: Seitenruder
Kanal 2: Höhenruder
Kanal 3: Querruder

ENDINFO

AIRPLANE                      //Flächenmodell

MAIN                          //allgemeine Daten

2.6                           //Masse des Modells [kg]
0.14                          //Trägheitsmoment um die Längsachse (Ixx) [kg*m^2]
0.07                          //Trägheitsmoment um die Querachse (Iyy) [kg*m^2]
0.2                           //Trägheitsmoment um die Hochachse (Izz) [kg*m^2]
-0.03                         //Deviationsmoment (Ixz) [kg*m^2]
0 0 0                         //Position des Schwerpunktes [m]
0.075                         //Flugzeughöhe (0-Punkt über Boden - für Initialisieren) [m]

WING                          //Flächen

//Fläche Nr. 1
0.021 -0.76347 -0.020961      //Position [m]
0.99985 -0.01745 0            //ex
0.017437 0.99951 0.026176     //ey
1                             //Polare (Nr.)
1.53                          //Flächenbreite (Spannweite) [m]
6                             //Anzahl Elemente
ELEMENTDATA
//1. Element
... usw, das sind erst ca. 10% des files.

Das alte file-Format

Die Anzahl der Parameter war bisher erstaunlich gering, so dass man sich einmal fragen wird, wie man so überhaupt ein Flugzeug nachbilden konnte. Das par-file bleibt daher überschaubar, so dass es für unsere ersten Experimente gut geeignet ist.

Jede Zeile beginnt mit einer Zahl, gefolgt von Text. Was die Zahlen bedeuten, steht neben den Zahlen, wobei der Text nur zur Erläuterung dient, aber keinen Einfluss auf die Funktion hat. In welcher Spprache die Erläuterungen geschrieben sind, ob Sprachen gemischt wurden, oder ob sie ganz fehlen, ist natürlich egal.

Eine etwas ausführlichere Beschreibung steht hier: http://www.rc-sim.de/art_engine/article.php?article=83

Die Reihenfolge der Angaben muss natürlich gleich bleiben, man muss auch aufpassen dass man nicht versehentlich einen Zeilenumbruch einfügt!
Statt des Kommas steht ein Dezimalpunkt. Ungewohnt ist die Angabe von Winkeln in rad, hat aber einen Vorteil: Dividiert man beispielsweise die Differenz der Höhen der vorderen und hinteren Kante des Hauptflügels durch die Profiltiefe, hat man direkt den Anstellwinkel in rad (wobei man genau genommen den Kreisbogen messen müsste, aber für kleine Winkel kann man diesen Fehler vernachlässigen).
Umrechnen von Grad in Radianten mit dem Faktor Pi/180 geht natürlich auch.

Das neue file-Format: Version 1.0

Das neue file-Format beherbergt nicht nur eine größere Datenmenge, es sieht auch viel professioneller aus. Die Daten sind übersichtlich gruppiert. Eine Versionsinformation wird es vor allem zukünftigen Simulatoren erleichtern, die folgenden Daten korrekt zu interpretieren. Version 1.0 bezieht sich dabei auf das Datenformat, unabhängig von der FMS-Version.

Mit einem Abschnitt INFO ist es erstmals möglich, die sogenannten Metadaten, also eine Beschreibung der Daten einzubeziehen. Diese Angaben sind allerdings "unverbindlich", im gezeigten Bespiel scheint der Autor das Gewicht des Modells geändert zu haben, ohne die Beschreibung nachzuziehen. Kommentare werden, wie bei C++ (einer Programmiersprache) mit dem Symbol // eingeleitet. So kann man auch Kommentarzeilen einbauen. Dies ist sehr nützlich, um die Lesbarkeit des files zu verbessern.

Die einzelnen Abschnitte einer Tragfläche können separat angegeben werden, und für jeden ist sogar eine Profilpolare verfügbar. Das Höhenleitwerk ist eine der Flächen, und wenn der Autor nicht in den Kommentaren vermerkt hat, welches Element es ist, muss man es suchen.

Drehrichtung der Schraube, Richtung der Motorachse (und damit Sturz und Seitenzug), Durchmesser der Schraube, Steigung, Anzahl der Akkuzellen, usw. können angegeben werden. So könnte man sich die aberwitzigste Anordnung aus Flächen und Antrieben ausdenken, die Flächen mit Klappen versehen, diese irgendwelchen Fernsteuerkanälen zuordnen und ausprobieren ob das Ding fliegt.

Selbst für die Position des Hochstarthakens eines Seglers ist ein Abschnitt HOOK vorgesehen, es wurde wirklich an vieles gedacht. In Zukunft wird es wahrscheinlich noch mehr Angaben geben.

Bei der großen Menge an Daten ist man dannn für einen graphischen Editor wirklich dankbar. Eine Anleitung zum erstellen eines par-files für FMS ab Version 8 findet sich hier:
http://gunnerson.homestead.com/files/create-fms-alpha8-par-file.htm
Hier wird das alte Format wiederholt und erklärt, wie die Werte im neuen Format dargestellt werden.

Wie gesagt, hier gibt es viele Zahlen die zwar Freiheiten einräumen und die Simulationsgenausikeit erhöhen, aber auch verwirren. Für den Anfang ist es einfacher, das alte Format zu benützen.

Was man mit den Parametern so alles anstellen kann

Wie bin ich überhaupt auf die Idee gekommen, mich mit den Parametern zu befassen?

Bei einem simulierten Flugzeug war mir aufgefallen, dass es sich so verhielt, als hätte es V-förmige Flügel, obwohl sie gerade sind. Das heißt, es flog geradeaus sobald ich den Steuerknüppel losließ. Ein Blick in das par-file (es war noch im alten Format) verriet:

0.003 V-Form

Diesen Wert auf 0.000 geändert, file gespeichert (Editor und FMS dürfen ruhig geöffnet bleiben), Flugzeug neu geladen (F2 - Enter):
Siehe da, jetzt fliegt es die Kurve weiter wenn man den Steuerknüppel loslässt, und muss durch Gegensteuern wieder auf geraden Kurs gebracht werden. Und wie sieht es mit 0.001 aus? Oder mit einem negativen Wert wie bei manchen Militärflugzeugen?

Wie würde mein bisher 2-achs-gesteuertes Modell mit Querruder fliegen? Einfach den maximalen Querruderausschlag von 0 auf einen realistischen Wert ändern! Was realistisch ist, sieht man am besten im par-file eines anderen Modells nach. Nicht vergessen im FMS die Belegung und Kalibrierung des entsprechenden Kanals nachzuholen, und schon kann man das neue Fluggefühl genießen!

Einige Werte lassen sich direkt durch abmessen eines realen Modells ermitteln wie z.B. die Flügelspannweite, andere wie z.B. Auftriebs- und Widerstandsbeiwerte sind nicht so leicht zu ermitteln. Hier muss man auf Tabellen zurückgreifen, eigene Versuche anstellen, oder (am einfachsten) Werte von einem ähnlichen Modell übernehmen.

Es ist auch interessant, die par-files von verschiedenen Modellen anzusehen und zu vergleichen.

Nebenbei bemerkt ist es für das fliegen sekundär wie das Flugzeug aussieht und wie es klingt. Um ein neues Modell zu erstellen genügt es vorerst, alle files eines beliebigen Modells auf einen neuen Namen zu kopieren (in einer Dos-Box eingeben:

cd c:\programme\fms\model
copy xxx.* yyy.*

wobei xxx und yyy durch den alten und neuen Namen des Modells zu ersetzen sind) und die eigenen Werte ins par-file einzutragen. Schon lässt sich das neue Modell im FMS laden und fliegen, wobei man sich nicht davon verwirren lassen darf, dass man immer noch das alte Modell sieht, es aber die Flugeigenschaften des neuen hat.
Wie man das Modell optisch gestaltet und welche Software man dazu verwenden kann, ist in diversen Anleitungen und Workshops nachzulesen.

Die Variation von Anstellwinkel und Schwerpunktrücklage erlaubt ein "virtuelles einfliegen". Mich hat allerdings überrascht, dass nur der Anstellwinkel des Hauptflügels zu ändern ist und nicht der des Höhenleitwerks. Das bezieht sich auf das alte Format, im neuen ist sowieso alles verstellbar.

Wie geht es weiter?

Flugsimulatoren waren einst Werkzeuge von Profis und sind dadurch, dass immer höhere Rechenleistung verfügbar wurde, auch im Amateurbereich anzutreffen. Kein Wunder, dass sie gerade bei Modellfliegern so beliebt sind. Sowohl ein in "Fleisch und Blut" (also Balsa und Elektronik) gebautes Modell als auch ein Simulationsmodell (bei uns das Modell eines Modells) ist ein selbst geschaffenes System, dessen Aussehen und Verhalten dem eines Vorbildes teils nachempfunden sind, teils bewusst abweichen. Trotz einiger Gemeinsamkeiten entspringt die Faszination der Flugsimulation einer anderen Quelle als die der Videospiele.

Ob man mit seinem eigenen Modell im Simulator trainieren will, einen Neubau plant und die Eigenschaften vorab studieren will, oder nur aus Neugierde die Auswirkung der einzelnen Parameter erfahren will, das par-file stellt einen einfachen Zugang zu den Flugeigenschaften dar. Allerdings darf man nicht vergessen, dass sich jede Simulation der Realität nur in einem gewissen Maß annähert. Der FMS verspricht, sich durch immer genauere Nachbildung des Flugzeugs noch weiter an die Realität anzunähern.