热气RCS教程

热气RCS（Reaction Control System）是航天器在真空中进行姿态调整和轨道机动的重要系统。它通过喷射高温燃气产生推力和力矩，实现俯仰、偏航、滚转以及平移控制。在《朱诺新起源》中，我们可以利用Vizzy编程，将玩家的操控指令实时分配至各个喷口，实现高精度的世界坐标系控制——本教程将带你从零搭建一套完整的热气RCS控制程序，深入理解矢量运算、坐标转换与推力分配的核心原理。

坐标系与轴向解析

在开始制作之前，我们需要了解飞船的坐标系和世界坐标系：

1. 飞船本地坐标系（Craft Local Axes）

飞船自身有一个随姿态变化的坐标系，三个轴分别对应：

- 滚转轴（Roll）：指向机头方向（前进方向）。绕此轴旋转，飞船左右倾斜。

- 俯仰轴（Pitch）：指向右翼方向（或右侧）。绕此轴旋转，机头上下俯仰。

- 偏航轴（Yaw）：指向上方（天顶方向）。绕此轴旋转，机头左右偏转。

这三个轴始终相互垂直，构成一个右手坐标系。在Vizzy中，可以通过以下模块获取它们在世界坐标系下的单位矢量：

2.PCI坐标系（世界绝对坐标系）

PCI（Planet Centered Inertial）是以行星中心为原点、方向固定的惯性坐标系。

其三个轴为：

X轴：指向东方向（经度增加方向），与赤道面相切。

Y轴：指向北极方向（行星自转轴）。

Z轴：指向天顶方向（从行星中心向外），与赤道面垂直。

游戏中所有绝对位置（`[nav] [Position]`）、绝对速度（`[velocity] [Orbit]`）等都采用PCI坐标。此外，`[nav] [North]` 和 `[nav] [East]` 分别返回指向地理北极和地理东方的单位矢量（也属于PCI坐标系）。

3.轴向之间的转换关系

在RCS控制中，我们常需要将玩家输入（如“向前平移”）映射到**世界坐标系**中的期望推力，再转换回飞船本地坐标系以分配给喷口。这需要通过点积实现：

- 世界期望推力 = (输入向前) * (北向) + (输入向右) * (东向) + (输入向上) * (天顶)` - 本地前向分量 = 点积(世界期望推力, 滚转轴) - 本地右向分量 = 点积(世界期望推力, 俯仰轴) - 本地向上分量 = 点积(世界期望推力, 偏航轴)

旋转控制同理：期望力矩用世界轴表示，再点积飞船各轴得到本地指令。

因为你游的奇怪特性，ROLL需要取负数（有可能是玩家输入与游戏内控制轴的符号约定不一致造成的）

引擎选择：为什么采用挤压循环发动机

在热气RCS系统中，推力来源的选择至关重要。我们推荐采用挤压循环发动机（Pressure-Fed Engine），主要有以下原因：

1. 无电力依赖

挤压循环发动机依靠高压气体（如氦气）将推进剂挤入燃烧室，无需涡轮泵，因此不消耗电力。这对于电力紧张的航天器（尤其是早期或深空任务）尤为关键，可以简化供电系统。

2. 响应速度快

由于没有复杂的涡轮启动过程，挤压循环发动机的阀门打开后，推进剂几乎瞬间进入燃烧室，推力响应延迟极短。这对需要精确、快速机动的RCS控制非常重要，能够实现微秒级的姿态调整。

3. 价格低廉，结构简单

相比燃气发生器循环或分级燃烧循环，挤压循环发动机没有高速旋转部件，结构简单，制造成本低，可靠性高。在游戏中，这对应较低的零件价格和更少的故障点。

4. 燃料消耗少，适合短时工作

挤压循环发动机通常用于需要多次、短时间点火的场合（如RCS）。虽然其比冲略低于泵压式发动机，但对于RCS所需的微量推力而言，绝对燃料消耗量很小，且可多次重启，完全满足航天器姿态控制和轨道修正的需求。

综上所述，挤压循环发动机是热气RCS的理想选择，它在不增加电力负担的前提下，提供了快速、可靠的推力响应，完美适配RCS的工作特性。

引擎数据调整：让RCS发动机听话

在热气RCS系统中，我们需要发动机能够快速响应Vizzy的指令，并且不会对周围部件造成热损伤。以下将以游戏自带的 Mage Engine 为例，逐步调整其参数，使其完美适配RCS控制。

### 第一步：选择基础发动机

1. 进入建造界面，在发动机分类中找到 Mage Engine（或任意初始模板中的液体发动机）。

2. 将其放置在飞船上，作为RCS的推力源。

### 第二步：切换为挤压循环

在发动机属性面板中找到 Power Cycle（动力循环）选项，将其从默认的 Gas Generator（燃气发生器循环）改为 Pressure Fed（挤压循环）。挤压循环不依赖涡轮泵，不消耗电力，且响应速度极快，非常适合需要频繁点火的RCS。

### 第三步：禁用万向节

将 Gimbal Range（摇摆范围）直接拖到 0°。 RCS发动机通常不需要矢量摆动，推力方向固定即可。禁用摇摆可避免意外干扰。

### 第四步：展开设置并调整燃料与激活

1. 展开 Additional Settings（附加设置）面板。

2. 将 Fuel Line（燃料管路）设为 On ，确保发动机能获得燃料。

3. 关闭 Autoactivation（自动激活），防止发动机在分级时自动点火。

4. 找到下方的 Stage Activation（阶段激活），将发动机所在级设置为 None。

我们希望RCS发动机完全由Vizzy程序控制，而不是被传统的分级触发，这样可以精确控制点火时机和推力大小。

### 第五步：关闭尾焰热损伤

1. 点击 Edit Hidden Properties（编辑隐藏属性）

2. 在 RocketEngine 分类下找到 Heat Transfer Override（热传递覆盖），将其默认值 1改为 0。 3. 点击 Apply 应用修改。

RCS喷口通常紧贴箭体，过高的尾焰温度会损坏周围零件。将热传递覆盖设为0，可完全消除尾焰的热损伤，避免在机动过程中意外烧毁。

### 第六步：绑定节流阀输入变量

现在最关键的一步：让发动机的节流阀（Throttle）能够接收Vizzy程序中变量 `rcs` 的值。

1. 在发动机属性中找到 Input 下拉菜单，选择 Throttle（节流阀）。

2. 在右侧的输入框中，删除默认内容，输入 .VZ.rcs（注意大小写和标点符号）。

格式说明： .VZ. 表示引用本零件（即该发动机所在的零件）的Vizzy飞行程序中的变量。

rcs 是我们将在程序中创建的变量名（可以任意命名，但必须与程序中一致）。

如果我们将前面的零件名删除，只保留 .VZ.rcs，则表示从当前零件的Vizzy中读取变量 rcs。

这样一来，当我们编写Vizzy程序时，只需设置一个名为 rcs 的变量（范围0~1），发动机的推力就会自动跟随该变量的值变化，实现程序化控制。

最终引擎数据应为上图

热气RCS控制Vizzy程序原理详解

### 第一步：搭建实时控制框架

- on start：程序入口，仅执行一次。

- while true：无限循环，确保控制指令持续更新。

- wait 0 seconds：每帧循环一次，不等待，实现最高频率的控制（受你游戏帧率限制）。

同时，我们创建一个变量 rcs 作为中间存储，用于后续计算。

## 第二步：将玩家输入转化为发动机的推力指令

核心公式：

我们的目标是把玩家的平移和旋转操作，转化为每个发动机应该输出的推力大小（即节流阀开度）。变量 `rcs` 最终将保存这个推力值，正值代表发动机点火，负值或零则关闭。

公式分为两个部分：

**平移控制**和**姿态控制**

##第三步：平移控制——计算发动机对平移的贡献

1. 获取发动机在世界中的推力方向

发动机在建造时有一个固定的喷气方向（假设是本地坐标系的 Y 轴正向）。使用 `Local to PCI` 模块，将本地矢量 `vec(0,0,0)` 转换到全局坐标系`vec(0,1,0)`，得到发动机实际推力的单位方向向量。使用模块：

part(0)This Part ID (模块part(0)Acivated中选择)

Part(0)Local to PCI (0,0,0)

Vec(0,0,0) (改为Vec(0,1,0))

拼接,得到：

2. 获取飞船的三个基准轴

玩家期望的平移方向是相对于世界坐标系的（例如向前 = 北，向右 = 东，向上 = 天顶）。但我们需要知道飞船自身的轴向，才能将输入映射到世界方向。用 `nav` 模块获取三个轴：

`nav Craft Roll Axis` —— 机头方向

`nav Craft Pitch Axis` —— 右翼方向

`nav Craft Yaw Axis` —— 天顶方向

使用模块：

nav Position (改为nav Craft Pitch Axis ,nav Craft Yaw Axis ,nav Craft Roll Axis ,)

Input(Throttle) (改为Translate Right ,Translate UP ,Translate Forward)

布尔运算中的乘号，Pitch对应 Right，Yaw对应UP，Roll对应Forward

3.合成玩家期望的平移向量

玩家输入有三个：向前（Translate Forward）、向右（Translate Right）、向上（Translate Up）。将每个输入乘以其对应的世界方向（即飞船的相应轴向），再相加，就得到了玩家希望飞船整体平移的期望向量。

*注：具体取决于喷口布局和输入设备，若实际控制方向反了，可在程序中用 `0 -` 调整。

4.计算发动机对平移的贡献

将发动机的推力方向与期望平移向量做点积。点积结果越大，说明发动机的推力方向与期望方向越一致，应该提供更大的推力；如果为负，则说明方向相反，应关闭。使用模块：(0,0,0)dot(0,0,0)

连接：

## 第四步：姿态控制——计算发动机对旋转的贡献

1. 计算发动机产生的扭矩：

发动机点火时，不仅产生平移力，还会因为力臂而产生力矩。我们需要知道发动机相对于飞船质心的位置偏移，然后用叉积算出该发动机产生的扭矩矢量。

- 力臂：发动机相对于飞船质心的位置偏移 = 发动机位置 - 质心位置

- 扭矩：发动机产生的扭矩矢量= 发动机相对于飞船质心的位置偏移 × 动机的推力方向（叉积）

需要模块：

part(0)This Part ID (模块part(0)Acivated中选择)

part(0)Position (模块part(0)Acivated中选择)

nav Position

(0,0,0)cross(0,0,0) (模块(0,0,0)dot(0,0,0)中选择)

2. 合成玩家期望的旋转向量

玩家输入有三个：俯仰（Pitch）、偏航（Yaw）、滚转（Roll）。将每个输入乘以其对应的旋转轴（飞船的三个轴），再相加，得到玩家期望的总扭矩向量。

需要模块：

nav Position (改为nav Craft Pitch Axis ,nav Craft Yaw Axis ,nav Craft Roll Axis ,)

Input(Throttle) (改为Pitch ,Yaw,Roll)

复制玩家期望的平移向量（略做修改即可）

3. 计算发动机对旋转的贡献

将发动机的扭矩矢量与期望扭矩矢量做点积。点积结果越大，说明该发动机点火后产生的力矩方向越符合玩家需求，应输出更大的推力。

需要模块：(0,0,0)dot(0,0,0)

## 第五步：合并贡献并输出指令

将平移贡献和姿态贡献相加，得到该发动机最终应输出的推力大小。我们将这个值存入变量 `rcs`。

太长了，把这两行用“+”连接放入变量’rcs’后面那个空

### 总结

通过上述步骤，我们建立了一个完整的逻辑：

- 实时读取玩家的平移和旋转输入；

- 获取每个喷口在世界中的推力方向和扭矩能力；

- 将玩家期望的平移和旋转分别与喷口的能力进行点积，得到每个喷口的贡献；

- 将所有贡献相加，决定喷口的推力大小。

这套机制能够智能地响应任何方向的操纵指令，实现精准的RCS控制。现在你可以按照这个框架，在Vizzy中用模块搭建出程序，再结合之前调整好的挤压循环发动机，一套热气RCS系统就完成了。

博客信息