FlightGear Flight Simulator (a menudo abreviado como FlightGear o FGFS ) es un simulador de vuelo multiplataforma gratuito y de código abierto desarrollado por elproyecto FlightGear desde 1997. [4]
David Murr inició este proyecto el 8 de abril de 1996. Este proyecto tuvo su primer lanzamiento en 1997 y continuó en desarrollo. Tiene compilaciones específicas para una variedad de sistemas operativos diferentes , incluidos Microsoft Windows , macOS , Linux , IRIX y Solaris .
FlightGear es un simulador de vuelo atmosférico y orbital utilizado en la investigación y la industria aeroespaciales. Su motor de dinámica de vuelo ( JSBSim ) se utiliza en un benchmark de la NASA de 2015 para juzgar el nuevo código de simulación según los estándares de la industria espacial.
FlightGear comenzó como una propuesta online en 1996 por David Murr, radicado en Estados Unidos. No estaba satisfecho con los simuladores patentados disponibles como Microsoft Flight Simulator , citando motivaciones de las empresas que no se alineaban con los jugadores de los simuladores ("simmers"), y propuso un nuevo simulador de vuelo desarrollado por voluntarios a través de Internet. [5] [6] El simulador de vuelo se creó utilizando código de gráficos 3D personalizado. El desarrollo de una versión basada en OpenGL fue encabezado por Curtis Olson a partir de 1997. [6] FlightGear incorporó otros recursos de código abierto, incluido el motor de dinámica de vuelo LaRCsim de la NASA y datos de elevación disponibles gratuitamente. Los primeros binarios funcionales que usaban OpenGL aparecieron en 1997. En 1999, FlightGear había reemplazado LaRCsim con JSBSim diseñado para las necesidades de los sims, y en 2015, la NASA usó JSBSim junto con otros 6 estándares de la industria espacial para crear una vara de medir para juzgar el futuro código de simulación de la industria espacial. . [7]
FlightGear alcanzó la versión 1.0 en 2007, la 2.0 en 2010 y hubo 9 lanzamientos principales bajo las etiquetas 2.x y 3.x, siendo el último bajo el esquema de numeración anterior "3.4", ya que se canceló "3.6". El proyecto pasó a una cadencia de lanzamiento regular con 2-4 lanzamientos por año desde 2016, siendo la primera versión bajo el nuevo esquema de nombres "2016.1". Por esa época, la interfaz gráfica "FlightGear Launch Control", también conocida como "FGRun", fue reemplazada por un lanzador Qt codificado . [8] El código fuente de FlightGear se publica bajo los términos de la Licencia Pública General GNU y es software gratuito y de código abierto .
El proyecto FlightGear ha sido nominado por SourceForge y posteriormente elegido como proyecto del mes por la comunidad en 2015, 2017 y 2019. [9] [10] [11]
Las fuerzas que experimenta un avión en vuelo dependen del estado variable en el tiempo del flujo de fluido atmosférico a lo largo de la trayectoria de vuelo: la atmósfera es un fluido que puede intercambiar energía, intercambiar humedad o partículas , cambiar de fase u otro estado y ejercer fuerza con límites formados por superficies. El comportamiento de los fluidos a menudo se caracteriza por remolinos (vídeos: aviones, terreno) o vórtices en diferentes escalas hasta el nivel microscópico , pero es más difícil de observar ya que el aire es claro, excepto por cambios en la fase de humedad, como estelas de condensación o nubes. La interacción límite atmósfera-terreno sigue una dinámica de fluidos, solo que con procesos en escalas enormemente variables y el "clima" es la capa límite planetaria . La interacción de la superficie del avión funciona con la misma dinámica , pero en un rango limitado de escalas. Por lo tanto, las fuerzas experimentadas en cualquier punto a lo largo de una trayectoria de vuelo son el resultado de complicados procesos atmosféricos en diferentes escalas espaciales y de un flujo complejo a lo largo de la superficie de la nave. Las naves también experimentan una fuerza gravitacional variable según la forma tridimensional del pozo potencial y la forma no esférica de la Tierra.
FlightGear puede simular la atmósfera, desde entradas/salidas de energía al sistema, como energía del sol o fuentes volcánicas, hasta flujo de fluidos en varias escalas y cambios de estado. FlightGear es capaz de modelar diferentes características de la superficie, como calentamiento o enfriamiento, y el intercambio de calor y humedad con la atmósfera dependiendo de factores como el flujo de viento o el punto de rocío. FlightGear modela el ciclo de vida de fenómenos en continua evolución en varias escalas, impulsado por la interacción del fluido con el terreno. Van desde turbulencias en diferentes escalas hasta térmicas individuales, tormentas eléctricas, pasando por capas de aire en movimiento y representación de masas de aire en la escala de miles de kilómetros. FlightGear modela el agua atmosférica y abarca desde cambios de estado como la condensación en nubes o capas de neblina, junto con la energía proporcionada por el calor latente para impulsar el flujo de fluido convectivo, hasta la precipitación en forma de gotas de lluvia, nieve o granizo. [12] [13] [14] [15]
El proceso de generación de sustentación crea turbulencia con vórtices, y los modelos FlightGear despiertan la turbulencia con el desprendimiento de vórtices en las puntas de las alas tanto de las naves voladas como de las naves de IA. [16] [17]
FlightGear también tiene un modelo menos preciso físicamente que utiliza actualizaciones meteorológicas METAR de diferente frecuencia, diseñado para la operación segura de aeródromos , para forzar la atmósfera de forma discontinua basándose en intentos de conjeturas de procesos que están fundamentalmente limitados por la cercanía o densidad de las estaciones de observación, como así como la precisión de la información a pequeña escala , limitada, redondeada, que no varía suavemente y que es necesaria para conocer. [18] Las configuraciones de puntos de ruta en altura que modelan los comportamientos del viento a gran altitud se pueden sincronizar con las actualizaciones de Jeppeson. [19]
Flightgear tiene una simulación de cuerpos planetarios en el sistema solar que se utiliza para fines como controlar el clima dependiente de la latitud a partir de la radiación solar, así como el brillo y la posición de las estrellas para la navegación celeste . Existe un modelo de gravedad basado en una Tierra no esférica, y las naves pueden incluso experimentar diferentes gravedades en sus cuerpos, lo que ejercerá una fuerza de torsión . [20] En FlightGear también existe un modelo de la variación observada en el complejo campo magnético de la Tierra y la opción de simular, hasta cierto punto, la propagación de señales de ondas de radio debido a la interacción con diferentes tipos de terreno . [21] [22]
FlightGear utiliza un modelo exacto, no esférico , de la Tierra y también es capaz de simular vuelos en regiones polares y aeropuertos ( árticos o antárticos ) sin errores del simulador debido a problemas con los sistemas de coordenadas.
FlightGear admite múltiples motores de dinámica de vuelo con diferentes enfoques y fuentes externas como MATLAB / Simulink , así como modelos de vuelo personalizados para globos aerostáticos y naves espaciales. [23] [24]
JSBSim es un motor de dinámica de vuelo impulsado por datos con un núcleo C++ creado para las necesidades del proyecto FlightGear de 1996 para reemplazar al LaRCSim de la NASA , e integrado en FlightGear como predeterminado desde 1999. [25] Las características de vuelo se conservan a pesar de la baja velocidad de fotogramas, como La física de JSBSim está desacoplada del renderizado y marca a 120 Hz de forma predeterminada. [26] Esto también admite una alta aceleración del tiempo, ya que el renderizado no tiene que realizarse más rápido, lo que provoca que la GPU sea un cuello de botella.
JSBSim , el actual motor de dinámica de vuelo predeterminado compatible con FlightGear , puede utilizar el equilibrio de masa, las reacciones del suelo, la propulsión, la aerodinámica, las fuerzas de flotación, las fuerzas externas, las fuerzas atmosféricas y las fuerzas gravitacionales para determinar las características de vuelo. [27] JSBSim admite atmósferas no terrestres y la NASA lo ha utilizado para modelar vuelos no tripulados en la atmósfera marciana. [28] [29] [25]
JSBSim fue utilizado por la NASA en 2015 con otro código de simulación de la industria espacial, tanto para establecer una regla para juzgar el código futuro según los requisitos y estándares de la industria espacial, como para verificar el acuerdo. La verificación probó el vuelo atmosférico y orbital en 6 grados de libertad para simulaciones como JSBSim [30] que admitían ambos. Los resultados de 6 participantes, formados por el Centro de Investigación Ames de la NASA (VMSRTE), el Centro de Investigación de Vuelo Armstrong (Core), el Centro Espacial Johnson (JEOD), el Centro de Investigación Langley (LaSRS++, POST-II), el Centro Marshall de Vuelos Espaciales (MAVERIC) y JSBSim [31] [32] eran anónimos [33] ya que la NASA quería fomentar la participación. Sin embargo, la evaluación encontró acuerdo para todos los casos de prueba entre la mayoría de los participantes, siendo las diferencias explicables y reducibles para el resto, y las pruebas orbitales coincidieron "bastante bien" para todos los participantes. [32] [20]
El enfoque de YASim sobre la dinámica de vuelo utiliza la geometría de la aeronave presente en el modelo 3D al inicio, conceptualmente similar a la teoría de elementos Blade utilizada por algunos software, para calcular una aproximación aproximada de la dinámica de fluidos, con los problemas conceptuales que cada "elemento" se considera. Por lo tanto, de forma aislada, falta afectar el flujo de fluidos hacia otros elementos y la aproximación se descompone para naves en regímenes transónicos a hipersónicos . [34] Por el contrario, los enfoques fuera de línea como JSBSim pueden incorporar datos del túnel de viento . También pueden incorporar los resultados de la dinámica de fluidos computacional , que puede alcanzar una precisión computable sólo limitada por la naturaleza del problema y los recursos computacionales actuales .
FlightGear también es compatible con LaRCsim y UIUC. [35] [36]
FlightGear es capaz de acelerar y desacelerar el tiempo, acelerando o desacelerando la simulación. La aceleración del tiempo es una característica fundamental para simular vuelos y misiones espaciales más largas. Para todas las interacciones con el simulador, permite a las personas acelerar las partes sin incidentes y ganar más experiencia (decisiones y resolución de problemas). También significa que las simulaciones automatizadas utilizadas para la investigación finalizan más rápido; a esto ayuda el modo sin cabeza de FlightGear .
FlightGear es capaz de soportar altas aceleraciones de tiempo al permitir que partes de la simulación se ejecuten a diferentes velocidades. Esto permite ahorrar recursos de CPU y GPU al permitir que partes sin importancia de la simulación, como imágenes o sistemas de aeronaves menos urgentes, se ejecuten a velocidades más lentas. También mejora el rendimiento. Hay relojes separados disponibles para la física JSBSim, diferentes partes de los sistemas de aeronaves, así como simulaciones ambientales a gran escala (simulación celestial) y pequeña escala (física meteorológica).
La representación atmosférica de Flightgear es capaz de proporcionar señales visuales en constante cambio de los procesos que afectan el flujo de fluidos atmosféricos y su probable evolución e historia, para hacer posible la predicción de las condiciones futuras o del regreso en un momento posterior. La simulación de la dispersión direccional de la luz mediante el marco Advanced Light Scattering en la atmósfera muestra la distribución tridimensional, las capas, la geometría e incluso la orientación estadística de partículas en diferentes regímenes de dispersión como Mie o Rayleigh. Esto va desde diferentes gotas de humedad hasta smog y cristales de hielo de diferente geometría en nubes o halos. [13] [12] [37] [38]
La distribución de densidad 3D de la humedad de las nubes (o rastro de condensación ) representada por FlightGear actúa como una señal para la estructura 3D correspondiente del flujo de fluido, como el bucle de tiro hacia arriba y hacia abajo de la célula de tormenta, las ondas de gravedad internas que forman bandas de nubes onduladas que indican una barrido. frente frío o cizalladura del viento que da forma a los cirros a mayor altitud. [12] [13] [15] [37] [38]
FlightGear es capaz de representar la lluvia que cae de nubes específicas en volúmenes de lluvia que contienen el tamaño de gota correcto para determinar propiedades como el grosor y la intensidad del arco iris. [12] [14] [38] Los fenómenos de percepción, como las rayas de lluvia, se representan con una longitud de racha que se acorta a medida que el tiempo se ralentiza. Las rayas de lluvia y agua sobre el vidrio de la marquesina proporcionan señales sobre el flujo de aire relativo, mientras que la escarcha y la niebla, con una dispersión de luz correcta, proporcionan señales sobre la temperatura. [39] [37] [38]
FlightGear es capaz de representar niveles históricos de acumulación específicos de agua y nieve que tienen en cuenta la planitud de las superficies tanto del terreno como de los edificios. Esto proporciona señales sobre la humedad o la fricción de la superficie y el clima impulsado por el calentamiento de la superficie que se reduce con el espesor de la nieve. FlightGear puede generar capas graduales de nieve y hielo en aguas continentales y oceánicas. [12] [38]
FlightGear representa capas de neblina , como neblina de terreno bajo con estructura 3D, smog relacionado con la actividad humana y polvo. FlightGear genera varios halos debido a los cristales de hielo en la atmósfera o debido a que Mie se dispersa en la niebla mediante luces artificiales como las luces de aterrizaje. [13] [37]
FlightGear es capaz de representar imágenes diurnas y nocturnas de la Tierra desde la órbita con gran detalle con dispersión debido a las nubes, el polvo y la humedad, así como efectos como rayos que iluminan las células de tormenta. Las señales de orientación en la cabina se proporcionan mediante el cambio de color de la luz del Sol, la Tierra y la Luna para naves como el transbordador espacial. La transición gradual en la iluminación de las naves espaciales, entre los regímenes de la atmósfera superior e inferior, se maneja mediante un código de renderizado dedicado. Las auroras se simulan con intensidad variable y penetración variable de los tubos de flujo magnético en la atmósfera. Son visibles tanto desde el espacio como desde la tierra. [20] [40] [37]
La representación precisa de planetas, lunas y estrellas con fases/brillo correctos basada en la simulación celeste de FlightGear permite obtener señales o datos para la navegación celeste , sin depender de ayudas terrestres vulnerables, incluidas las naves anteriores a la era GPS. La simulación celeste permite que naves como el transbordador espacial [20] [41] utilicen instrumentos de seguimiento de estrellas .
El marco Advanced Light Scattering de Flightgear simula ubicaciones en el tiempo y en el espacio. La simulación del entorno representa cambios estacionales a medida que las hojas de diferentes especies de árboles, arbustos y pasto cambian de color o caen. [42] El balanceo simulado de hierba, árboles y mangas de viento proporciona pistas sobre los procesos que cambian el campo de viento cerca del suelo, mientras que la simulación de olas proporciona señales cerca del agua. [13] [12] [38] Las sombras de las nubes y el estado general de la atmósfera afectan la luz que viaja a cada punto del entorno y luego viaja en la atmósfera para llegar al ojo: la configuración de las nubes y la dispersión de las partículas en la atmósfera cambian el color. de la luz proyectada sobre el entorno. [13] Por lo tanto, el color del agua cambia según la atmósfera y también depende de las impurezas del agua en una región. FlightGear es capaz de representar una variedad de actividad volcánica de diferente intensidad que, a partir de la versión 2019.2, responde al campo de viento, así como al humo.
La combinación de la representación del estado de los procesos atmosféricos, la aurora, la simulación de cuerpos celestes, la acumulación de lluvia, nieve o polvo en el suelo, la capa de hielo del agua y la simulación del entorno produce visualizaciones con una gran cantidad de permutaciones. [13] [12] [40] [37]
Varias opciones de red permiten a FlightGear comunicarse con otras instancias de FlightGear . Hay disponible un protocolo multijugador para usar FlightGear en una red local en un entorno de múltiples aviones. Esto se puede utilizar para vuelos en formación o simulación de control de tráfico aéreo . Poco después de que el protocolo multijugador original estuviera disponible, se amplió para permitir jugar a través de Internet. Es posible ver a otros jugadores en el simulador si tienen los mismos modelos de avión y es posible ver su trayectoria de vuelo con el mapa multijugador en línea del simulador. [43]
Desde la versión 2020.1 de FlightGear , es posible conectarse a VATSIM utilizando el cliente Swift Pilot de código abierto. [44]
Se pueden sincronizar varias instancias de FlightGear para permitir un entorno de múltiples monitores .
FlightGear utiliza datos metar para producir patrones climáticos en vivo en tiempo real. [45] La configuración meteorológica detallada permite nubes en 3D, una variedad de tipos de nubes y precipitaciones. Las precipitaciones y el terreno afectan la turbulencia y la formación de nubes. [46] La configuración de los puntos de referencia en altura permite modelar los comportamientos del viento a gran altitud a partir de información meteorológica en vivo, y también se pueden modelar las térmicas. [47]
Aunque no se desarrolla ni se analiza normalmente únicamente como un juego en el sentido tradicional, FlightGear ha sido objeto de revisiones en varias publicaciones en línea y fuera de línea, y recibió críticas positivas como un juego de simulador de vuelo. [48] FlightGear 1.0.0 se destacó como impresionante para un juego que lleva más de una década en desarrollo, con una amplia variedad de aviones y características.
PC Magazine destacó cómo está diseñado para que sea fácil agregar nuevos aviones y escenarios. [49] Linux Format revisó la versión 2.0 y la calificó con 8/10. [50]
En junio de 2014, los abogados de Honda emitieron una solicitud de eliminación en la que se afirmaba que el modelo HondaJet en el simulador infringe las marcas registradas de Honda . Posteriormente, HondaJet se convirtió en el primer modelo eliminado del simulador por motivos legales. [51]
El periodista de juegos Tim Stone, en su columna de simulación The Flare Path, criticó la práctica de terceros que intentan sacar provecho del trabajo de los voluntarios de la comunidad en el proyecto, señalando prácticas engañosas de robar medios disponibles en línea de otros sims para tergiversar VirtualPilot3d, como además de resaltar testimonios de clientes supuestamente falsos. [52] A continuación, en 2018, Tim Stone escribió una segunda columna en la que nuevamente criticaba los "estándares éticos" y la "extraordinaria voluntad de mentir en la búsqueda de ventas" que mostraban los anuncios de otro juego que utilizaba capturas de pantalla de FlightGear. [53]
FlightGear se ha utilizado en una variedad de proyectos en el mundo académico y la industria (incluida la NASA ). [54] La aplicación también ha sido utilizada para capacitación piloto y como plataforma de investigación y desarrollo por varias agencias y universidades.
El simulador ha sido utilizado por numerosos institutos y empresas, como NASA/Ames Human Centered System Lab. [55] [56] Pragolet sro [57] y el Proyecto Endless Runway; un consorcio de varios institutos aeroespaciales europeos. [58] [59]
Endless Runway Project , consorcio de varios institutos aeroespaciales europeos. [67] [68]
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