Modelo multi-avion, sensores de velocidad y unidades

1. Problema

El catalogo actual (sim-catalog.ts) tiene los valores del A320 CFM56-5B hardcoded. Pero los instrumentos son reutilizables — un velocimetro funciona igual en un A320 que en un B737 o un C172, solo cambian los rangos, limites y umbrales. Necesitamos separar que se mide (sensores universales) de con que limites (perfil del avion).

Ademas, el velocimetro actual conecta las 3 agujas (speed, vmo, bug) al mismo sensor IAS. En la realidad, cada una tiene una fuente distinta: IAS viene del ADC, VMO es un limite operacional que varia con altitud, y el bug es el valor seleccionado por el piloto en el FCU.

2. Sensores nuevos para airdata

2.1. Inventario actual del sistema airdata

2.2. Sensores nuevos propuestos

Los sensores VMO, TAS, SAT, TAT son los prioritarios. VMO porque alimenta directamente la aguja vmo del velocimetro. TAS y SAT porque son la base para las conversiones de unidades y para el calculo de Mach. TAT porque es lo que muestra el piloto en la pantalla.

3. Modelo multi-avion

3.1. Concepto: AircraftProfile

Un AircraftProfile es un objeto que contiene todos los valores que varian entre modelos de avion. El catalogo de sensores sigue siendo universal (IAS es IAS en cualquier avion), pero el perfil define los rangos operativos, umbrales, y limites para un modelo concreto.

interface AircraftProfile {
  id: string;                    // 'a320', 'b737ng', 'c172', 'a350'
  name: string;                  // 'Airbus A320-214'
  family: string;                // 'A320' | 'B737' | 'Cessna' | 'A350'
  engines: string;               // 'CFM56-5B' | 'CFM LEAP-1A' | 'Lycoming IO-360'
  category: 'transport' | 'ga' | 'military';

  // ── Limites de velocidad ──
  vmo: number;                   // kt — Max Operating Speed
  mmo: number;                   // Mach — Max Operating Mach
  crossoverAlt: number;          // ft — altitud donde VMO=MMO (A320: ~FL310)
  vfe: Record<string, number>;   // flap config → max speed: { 'CONF1': 230, 'CONF2': 215, ... }
  vle: number;                   // kt — max speed landing gear extended

  // ── Rangos de instrumentos ──
  iasRange: [number, number];    // [0, 400] A320, [0, 300] C172
  altRange: [number, number];    // [0, 45000] A320, [0, 14000] C172
  vsRange: [number, number];     // [-6000, 6000] A320, [-2000, 2000] C172

  // ── Umbrales ECAM/PFD ──
  thresholds: Record<string, SensorThresholds>;
  // 'IAS': { c: [340,350], w: [350,400], cLow: [180,210], wLow: [0,180] }  // A320
  // 'IAS': { w: [163,200], wLow: [0,40] }                                   // C172

  // ── Motores ──
  n1Range: [number, number];     // [0, 110] jet, [0, 2800] piston (RPM)
  egtRange: [number, number];    // [0, 1000] jet, [0, 900] piston (°C)

  // ── Otros ──
  mtow: number;                  // kg — para calculo de VS1G
  weights: { oew: number; mzfw: number; mtow: number; mlw: number };
}

3.2. Perfiles de ejemplo

3.3. Donde vive el perfil en la arquitectura

Hay dos niveles de datos:

El flujo es: al seleccionar un modelo de avion, el perfil sobreescribe los min/max/th del catalogo para los sensores que define. Los sensores que el perfil no menciona mantienen los defaults del catalogo. Esto permite que un C172 redefina IAS.max = 200 sin tocar los sensores de hidraulica que no tiene.

4. Unidades de velocidad

4.1. Unidades relevantes en aviacion

4.2. Donde se convierte

Las conversiones simples (kt↔km/h↔mph) son multiplicaciones lineales y pueden vivir en cualquier capa. Pero la conversion IAS↔Mach↔TAS depende de altitud y temperatura — es un calculo aerodinamico que necesita multiples sensores.

Propuesta: crear un modulo units.ts en src/simulation/ con funciones puras de conversion. IB_04 no convierte — el clip recibe rawValue en la unidad base del sensor (kt para IAS) y tiene todo lo que necesita. Si el clip quiere mostrar km/h, llama a la funcion de conversion en su change1:

// En units.ts (nuevo)
export const ktToKmh = (kt: number) => kt * 1.852;
export const ktToMph = (kt: number) => kt * 1.15078;
export const ktToMs  = (kt: number) => kt * 0.51444;

// Conversion IAS → Mach (simplificada, valida hasta FL350)
// Necesita SAT (Static Air Temperature en °C)
export function iasMach(ias: number, sat: number): number {
  const T = sat + 273.15;          // Kelvin
  const a = 340.3 * Math.sqrt(T / 288.15);  // velocidad del sonido local
  return ias / a;                  // aproximacion subsonica
}

// Conversion IAS → TAS
// Necesita altitud presion (ft) y SAT (°C)
export function iasTas(ias: number, altFt: number, sat: number): number {
  const rho0 = 1.225;             // densidad nivel del mar kg/m³
  const T = sat + 273.15;
  const T0 = 288.15;
  const lapseRate = 0.0065;       // °C/m en troposfera
  const altM = altFt * 0.3048;
  const rho = rho0 * Math.pow(1 - lapseRate * altM / T0, 4.256);
  return ias * Math.sqrt(rho0 / rho);
}

4.3. En el clip

Un clip futuro con display multi-unidad podria hacer:

// frame_0 del contenedor
// import no funciona en clips Animate, pero units.ts expone en window
var units = window.LRU_UNITS || {};

// En la aguja speed
this.change1 = function(pct, rawKt) {
  _this.rotation = angMin + pct * rango;
  // Display en la unidad seleccionada por el usuario
  var displayUnit = window.LRU_SPEED_UNIT || 'kt';
  var val = displayUnit === 'kmh' ? units.ktToKmh(rawKt)
          : displayUnit === 'mph' ? units.ktToMph(rawKt)
          : rawKt;
  if (_this.parent && _this.parent.txtSpeed) {
    _this.parent.txtSpeed.text = Math.round(val) + '';
  }
};

5. Manifiesto nativo completo para airSpeed_01

Con sensores reales diferenciados por aguja:

// frame_0 del contenedor AirSpeed2Det
var _this = this;

_this.ib04 = {
  swObj: "AirSpeed1",
  needles: {
    speed: { sensorId: "IAS" },      // velocidad indicada — ADC
    vmo:   { sensorId: "VMO" },      // limite operacional — perfil avion
    bug:   { sensorId: "SelSpd" },   // bug velocidad — FCU piloto
  },
  meta: {
    type: "gauge",
    label: "Airspeed Indicator",
    ata: "34",
    unit: "kt",
    arcRange: [15, 345],
  }
};

Cada aguja apunta a su verdadero sensor. Cuando el perfil del avion cambie de A320 a B737, el sensor VMO automaticamente tendra un valor diferente (350→340kt), y la aguja vmo se movera al nuevo limite sin tocar el clip.

6. Plan de implementacion

Fase 1 — s33/s34: Sensores nuevos + clip piloto nativo

Fase 2 — futuro: aircraft-profiles.ts

Fase 3 — futuro: unidades configurables

7. Decisiones de diseno abiertas

D1. VMO: sensor fisico o calculado? En un avion real, VMO no viene de un sensor — es un valor computado por el FMC segun altitud. Propuesta: SimService lo calcula cada tick y lo escribe al DataPlane como un sensor mas. El clip no sabe ni le importa si viene de un ADC o de un calculo.

D2. Perfil de avion: donde se selecciona? Opciones: (a) en Sim1Header junto al selector de escenario, (b) en Settings global (aplica a toda la sesion), (c) en EscenariosContext (cada escenario puede definir su modelo). La opcion (c) es la mas flexible — un escenario de "takeoff A320" define su modelo, y otro de "VFR C172" define el suyo.

D3. Conversiones IAS↔Mach: precision vs simplicidad? La formula exacta usa la ecuacion de Saint-Venant y requiere calibracion. Para entrenamiento una aproximacion subsonica es suficiente y mucho mas simple. Si en el futuro se necesita precision (SimBridge con MSFS), se puede mejorar sin cambiar la interfaz.