WAR THUNDER – neue Flugzeug-Thermodynamik angekündigt

Das Team Gaijin, das pennt nun wiklich nicht und arbeitet fieberhaft immer und immer um das Spiel besser zu machen. In einem neuen Dev-Blog stellen sie euch die neue Flugzeug-Thermodynamik vor. Diese wird wohl demnächst ihren Platz im Spiel finden.

Wir haben unsere Arbeit an den physikalischen Grundlagen der Thermodynamik von Flugzeugtriebwerken abgeschlossen. Mit dieser Änderung verläuft die Berechnung des Temperaturhaushalts des Triebwerks und damit der prozedurale Verlauf bis zum Ausfall in Zukunft deutlich detaillierter. Das Motormanagement wird damit ebenfalls flexibler und an die Umgebungsbedingungen wie Atmosphäre, Wetter, Motorzustand etc. anpassbar sein.

In Arade-Schlachten wird sich die aktuelle Situation hinsichtlich der Thermodynamik nicht ändern. Für diejenigen unter euch, die Realistische oder Simulator-Schlachten bevorzugen, werden die Informationen über die neue Thermodynamik sicherlich sehr nützlich sein. Was ist also neu?

Die Hauptunterschiede bei der physikalischen Berechnung sind wie folgt:

1. Wärmeabgabe des Motors

Im neuen Thermodynamikmodell ist die Wärmeabgabe mehr von den Motoreinstellungen abhängig. Dazu gehören: Aktuelle Motorleistung, Kompressoreinstellung, Drehzahl und weitere Faktoren.

 

Die gegenwärtige Implementierung berücksichtigt die meisten dieser Bedingungen nicht, darum sind die Motortemperaturen nicht besonders abhängig von den Motoreinstellungen. Zum Beispiel steigt trotz Abfall des Ladedrucks beim Aufstieg über eine kritische Flughöhe die Motortemperatur weiterhin. Das neue Wärmemodell berücksichtigt diese Faktoren nun und die Temperaturabgabe ist dann reduziert. Damit sind im neuen Modell längere Flüge über der für das Triebwerk kritischen Flughöhe möglich.

2. Temperatur

Das “Temperaturgleichgewicht” wird nun durch das Zusammenspiel der Wärmeableitung (des Kühlers, des Triebwerks selbst, der Triebwerksabdeckung etc.) und der Wärmeerzeugung des laufenden Triebwerks festgestellt und bedeutet nichts anderes als ein Gleichgewicht zwischen Hitzeerzeugung und Hitzeableitung.

 

Abhängig von der Position der Öl-, Wasser-, oder Luftkühler und der Stellung der Kühlerklappen ändert sich auch die Menge der abgeleiteten Wärme. Die Effektivität der Kühler wurde nun auch realistischer gestaltet. Der Hauptarbeitsbereich der Kühlerklappen wurde auf eine Öffnung von 10-40 Prozent eingestellt. Eine weitere Öffnung der Klappen führt also nur zu einer unbedeutendenen Steigerung der Wärmeableitung, bietet aber immer noch ein paar weitere Minuten sicheren Motorbetriebs. Es ist im allgemeinen ausreichend, die Kühlerklappen etwa 20-30 Prozent zu öffen. Dies führt nicht zu einer deutlichen Beeinträchtigung der Flugeigenschaften, erlaubt aber den Motorbetrieb mit einer normalen Betriebstemperatur.

Die Wirksamkeit der Wärmeableitung ist auch von den Wetterbedingungen während des Einsatzes abhängig. Der Wärmeaustausch mit der Umgebung ist bei kalten Temperaturen natürlich effektiver, so müssen in diesem Fall die Kühlerklappen nur leicht geöffnet werden. Bei einem heißen Klima ist der Wärmeaustausch natürlich deutlich geringer, also müssen auch die Kühlerklappen weiter als gewöhnlich geöffnet werden.

Die Geschwindigkeit der Temperaturänderung hängt nun von der Differenz der aktuellen Hitzeerzeugung und dem “Temperaturgleichgewicht” der aktuellen Motoreinstellung ab. Je größer die Differenz zwischen beiden, desto größer ist die Wärmeübertragung und desto höher ist die Geschwindigkeit der Temperaturänderung. Dies ist ein Vorteil bei Flugzeugtriebwerken: Durch die variablen Motoreinstellungen kann man die Wärmeübertragung steuern und so die Geschwindigkeit bei der Motoraufwärmung oder Abkühlung beeinflussen.



3. Triebwerks-Warmlauf

Der bereits vorgenommene Motorwarmlauf beim Spielstart wurde eingeführt , damit der Spieler das Triebwerk nicht erst auf eine sichere Betriebstemperatur für den Start bringen muss. Das bedeutet, dass das Flugzeug auf der Startbahn beim Einstieg des Spielers bereits mit vorgewärmten Triebwerk startet.

4. Zeitliche Beschränkungen

Die zeitliche Beschränkung für einen sicheren Betrieb der Flugzeugtriebwerke hängt nun von der aktuellen Temperatureinstellung ab.

 

Das bedeutet, dass die Betriebsanzeigen der Triebwerke (z.B. Temperatur) überwacht werden müssen, denn die akzeptable Betriebszeit bei aktuellen Motoreinstellungen sollte nicht überschritten werden. Die maximalen Einstellungen können bei den meisten Flugzeugen etwa 15-30 Minuten verwendet werden, die Kriegsnotleistung (KNL oder auch WEP) dagegen nur für 5-15 Minuten oder weniger. Wenn die Temperatureinschränkungen nicht eingehalten werden und der Motor darum wesentlich überhitzt wird, kann sich die Betriebszeit auf ein Minimum reduzieren, teilweise sogar auf unter 100 Sekunden.

Die Betriebszeit ist auch von anderen Dingen abhängig. Je niedriger die Leistungs- und Wärmeabgabe des Triebwerks, desto länger kann es in Betrieb gehalten werden. Es ist allerdings auch möglich, die Betriebsdauer bei den gegenwärtigen Motoreinstellungen noch etwas zu steigern. Dazu gehört zum Beispiel das vollständige Öffnen der Kühlerklappen, um den Betrieb bei zum Beispiel Kriegsnotleistung noch etwas länger halten zu können. Je näher man dabei an das Temperaturgleichgewicht kommt, desto länger kann der Motor dabei in sicherem Betrieb gehalten werden.

Darum ist es auch möglich, den Motor bei kalten Wetter, selbst bei geringer Öffnung der Kühlerklappen, für eine sehr lange Zeit im sicheren Betrieb zu halten. Bei sehr heißem Klima müssen die Kühlerklappen dafür weiter geöffnet werden als bei normalen Umgebungstemperaturen. Im Austausch gegen Luftwiderstand kann man die Betriebszeit durch vollständiges Öffnen der Klappen weiter steigern.

5. Neue Anzeigen

Das neue Anzeigesystem ändert die den logischen Aufbau der Anzeige von Informationen über den aktuellen Motorzustand.

 

Da die Betriebsdauer nun dynamisch von Wärmebilanz und aktueller Temperatur beeinflusst wird, haben wir uns dazu entschlossen, die klassische ‘Zeitanzeige’ nicht länger zu verwenden.

Nun wird die verbliebene Betriebsdauer durch die Farbe der Temperaturanzeige dargestellt: Eine weiße Färbung bedeutet, dass das Triebwerk normal funktioniert, eine gelbe Färbung ist Indikator für etwa fünf bis zehn Minuten verbleibender Betriebsdauer, während eine orange Färbung für etwa 2-5 Minuten und eine rote Färbung weniger als eine Minute verbleibender Betriebsdauer repräsentieren.

6. Motorabkühlung nach längerer Betriebsdauer

Nachdem das Triebwerk für eine längere Zeit stark belastet wurde, dauert es einige Zeit, bis sich das Triebwerk wieder erholen kann..

 

Das bedeutet, dass das Triebwerk durch die Wahl einer geringeren Belastung gekühlt werden muss, ehe es wieder gefahrlos belastet werden kann. Generell kann dabei von der halben Zeit der Dauer der vorherigen Betriebsart ausgegangen werden. Als Beispiel: Wird Notleistung unter automatischer Motorsteuerung für fünf Minuten verwendet, sollte das Flugzeug etwa zweieinhalb Minuten mit nicht mehr als 100% Leistung fliegen, um im Anschluss erneut wieder fünf Minuten sicher unter Notleistung fliegen zu können.



7. Automatische Kühlersteuerung

Die automatische Kühlersteuerung überwacht die Motoreinstellung und wählt eine Kühlerklappenstellung, die eine optimale Kombination von Kühlung und minimalen Auswirkungen auf die Flugeigenschaften darstellt.

 

Die automatische Steuerung ist mit der Triebwerkskontrolle verbunden. Wenn der Pilot durch das ändern des Schubs die Motoreinstellung ändert, ändert sich auch die Betriebstemperatur die durch die Thermostate der automatischen Kühlersteuerung vorgegeben wird.

Auf diese Weise wird die optimale Klappenstellung im Horizontalflug bei konstanter Leistungsabgabe und Geschwindigkeit aufrecht erhalten. Wenn sich Einstellungen in Richtung mehr Leistung ändern, werden die Kühlerklappen vollständig geschlossen und das Triebwerk erwärmt sich bis zur neu vorgegebenen Betriebstemperatur. Dies dient zum einen zum schnelleren Erreichen der Betriebstemperatur als auch zur Verringerung des Luftwiderstands des Flugzeugs für eine bessere Beschleunigung. Andererseits werden bei einer Verringerung der Motorleistung die Klappen vollständig geöffnet, bis das Triebwerk abgekühlt ist und ein Temperaturgleichgewicht hergestellt wurde.

8. Triebwerksschaden durch Überhitzung

Wenn die sichere Betriebszeit überschritten wird, beginnt die Maschine an Leistung zu verlieren und das Triebwerk unrund zu laufen. Neben des daraus resultierenden Schwankens der Motordrehzahl können als Resultat noch weitere Probleme auftreten.

 

Dennoch: Auch ein beschädigtes Triebwerk kann noch gerettet werden, wenn der Pilot schnell genug reagiert und die Triebwerkseinstellungen auf sichere Werte zurücknimmt. Dazu gehört zum Beispiel die Rücknahme der Triebwerkseinstellungen auf eine minimale Drehzahl, eine Schubeinstellung von 50% und die vollständige Öffnung der Kühlerklappen, um den Motor schnell auf eine niedrigere Temperatur zu kühlen. Um anzuzeigen, dass eine Mindestbetriebsdauer wiederhergestellt wurde, fängt die Temperaturanzeige als Indikator zu Blinken an. Diese Maßnahmen verhindern weitere Schäden am Triebwerk und sichern eine verbleibende Motorleistung, die ausreichen sollte um wieder zum Flugfeld zurückkehren oder sich sogar wieder am Luftkampf beteiligen zu können.

Die Möglichkeit der Motorrettung und dessen verbleibende Motorleistung, sowie die Geschwindigkeit, mit der Schaden ausgleichen werden kann, hängt vom Grad der Überhitzung ab. Wenn zum Beispiel der Motor bis zum Siedepunkt der Kühlflüssigkeit erwärmt wird, wird die Kühlflüssigkeit bis zum Verlust derselben verdampfen und nach dem Verlust der Kühlflüssigkeit wird der Motor unweigerlich ausfallen. Allerdings resultieren Schäden bei der Zeitüberschreitung der sicheren Betriebsdauer einer Motoreinstellung und der damit folgenden Überhitzung des Motors relativ langsam und es sollte im Normalfall genug Zeit bleiben, um den Motor noch retten zu können. Je höher die Temperaturen sind, bei denen dieses Zeitlimit überschritten wird, desto schneller werden Schäden auftreten und das Triebwerk an Leistung verlieren.

9. Zukünftige Umstellung der Flugzeuge mit der neuen Thermodynamik.

Der Großteil der Flugzeuge verwendet derzeit eine allgemeine Einstellung des Wärmehaushaltes, welches eine Umsetzung des alten (derzeitigen) Modells ist.


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Viktor Kaczmarek
Seit Anbeginn der Datasette von Computergames begeistert. Spielt alles was sich bewegt und für Atmosphäre sorgt. Nimmt gerne Peripherie unter die Lupe und auch auseinander, es bleiben immer Schrauben übrig. Germany 48.406558, 9.791973