# ATS0002 — Расчёт падения давления воздуха в теплообменнике

**ATS0002** — это программа для расчёта падения давления воздуха на теплообменниках аэрокосмического оборудования.

Программа поддерживает 6 моделей теплообменников от Honeywell и Liebherr, обеспечивает ввод параметров воздушного потока и статического давления на входе, автоматическую коррекцию показаний с учётом барометрического давления и температуры, а также оценку результата «пройдено/не пройдено» по допустимому пределу падения давления.

## Основные возможности

1. **Поддержка 6 моделей теплообменников** — Honeywell CMM 21-50-14, Honeywell Ram CMM 21-52-80, Honeywell NGS CMM 47-32-06, Honeywell NGS Regen CMM 47-32-14, Liebherr Reheater CMM 21-53-89, Liebherr Condenser CMM 21-53-88.
2. **Несколько номеров деталей (P/N)** для каждого теплообменника с индивидуальными характеристиками.
3. **Конфигурация воздушных каналов** — выбор стороны обдува (охлаждающая, горячая, primary bleed, main bleed и т.д.).
4. **Ввод расхода воздуха и статического давления** с валидацией в пределах допустимых диапазонов.
5. **Коррекция давления** по барометрическому давлению и температуре воздуха для получения скорректированного значения.
6. **Логарифмическая интерполяция** предела падения давления по якорным точкам (anchor points).
7. **Автоматическая оценка** «PASSED» или «FAILED» по допустимому пределу.
8. **Поддержка единиц KPA и PSIG** — в зависимости от конфигурации теплообменника.
9. **Поддержка запятых как десятичного разделителя** — автоматическая нормализация в точку.

## Внутреннее устройство

### Иерархия структур данных

Данные теплообменников организованы в трёхуровневую иерархию:

| Уровень | Структура | Описание |
|---------|-----------|----------|
| 1 | `heat_exchanger_data_t` | Модель теплообменника (описание + массив типов) |
| 2 | `heat_exchanger_type_data_t` | Номер детали (P/N) — описание + массив воздушных каналов |
| 3 | `air_passage_data_t` | Воздушный канал — описание + якорные точки + лимиты |

**`airflow_to_pressure_anchors_data_t`** — пара «расход-давление», используемая как якорная точка для интерполяции:

| Поле | Тип | Описание |
|------|-----|----------|
| `airflow` | `double` | Расход воздуха (LB/MIN) |
| `pressure` | `double` | Соответствующее падение давления (KPA или PSIG) |

**`air_passage_data_t`** — конфигурация одного воздушного канала:

| Поле | Тип | Описание |
|------|-----|----------|
| `air_passage_description` | `const char *` | Человеко-читаемое описание канала |
| `air_passage_anchors` | `const airflow_to_pressure_anchors_data_t *` | Указатель на массив якорных точек |
| `anchors_data_size` | `const uint8_t` | Количество якорных точек |
| `recalculated_required` | `const bool` | Флаг необходимости коррекции давления |
| `airflow_pressure_unit` | `const airflow_pressure_unit_t` | Единицы давления (KPA или PSIG) |
| `min_barometric_pressure` | `const double` | Минимальное барометрическое давление (MBAR) |
| `max_barometric_pressure` | `const double` | Максимальное барометрическое давление (MBAR) |
| `min_airflow_temperature` | `const double` | Минимальная температура воздуха (°C) |
| `max_airflow_temperature` | `const double` | Максимальная температура воздуха (°C) |
| `min_airflow_pressure` | `const double` | Минимальное давление воздушного потока |
| `max_airflow_pressure` | `const double` | Максимальное давление воздушного потока |

**`heat_exchanger_type_data_t`** — конфигурация типа теплообменника (номера деталей):

| Поле | Тип | Описание |
|------|-----|----------|
| `part_number_description` | `const char *` | Описание номера детали |
| `air_passages_data` | `const air_passage_data_t *` | Указатель на массив конфигураций воздушных каналов |
| `air_passages_data_size` | `const uint8_t` | Количество воздушных каналов |

**`heat_exchanger_data_t`** — конфигурация модели теплообменника:

| Поле | Тип | Описание |
|------|-----|----------|
| `heat_exchanger_description` | `const char *` | Описание модели теплообменника |
| `heat_exchanger_type_data` | `const heat_exchanger_type_data_t *` | Указатель на массив номеров деталей |
| `heat_exchanger_type_data_size` | `const uint8_t` | Количество номеров деталей |

### Управление памятью

Все данные теплообменников объявлены как `static const` и хранятся в сегменте данных исполняемого файла. Динамическое выделение памяти не используется — компонент не требует `malloc`/`free`.

### Глобальная таблица теплообменников

В файле `heat_exchander_airflow_pressure_drop.c` определяется массив `heat_exchanger_data[]` из 6 элементов, связывающий описания моделей с их конфигурационными данными:

| Индекс | Модель |
|--------|--------|
| 0 | Honeywell Heat Exchanger CMM 21-50-14 |
| 1 | Honeywell Ram Heat Exchanger CMM 21-52-80 |
| 2 | Honeywell NGS Heat Exchanger CMM 47-32-06 |
| 3 | Honeywell NGS Regen Heat Exchanger CMM 47-32-14 |
| 4 | Liebherr Reheater CMM 21-53-89 |
| 5 | Liebherr Condenser CMM 21-53-88 |

## API (интерфейс)

### Ввод команд

| Функция | Описание |
|---------|----------|
| `get_user_command()` | Ввод команды пользователя: числовой выбор, `q`/`Q` для выхода (EXIT), `r`/`R` для повтора (REPEAT) |

### Выбор параметров

| Функция | Описание |
|---------|----------|
| `get_heat_exchanger_number()` | Ввод номера модели теплообменника из доступных вариантов |
| `get_heat_exchanger_part_number()` | Ввод номера детали (P/N) для выбранной модели |
| `get_heat_exchanger_air_passage_number()` | Ввод номера воздушного канала для выбранной детали |

### Ввод физических параметров

| Функция | Описание |
|---------|----------|
| `get_airflow()` | Ввод расхода воздуха (LB/MIN) с валидацией по диапазону якорных точек |
| `get_airflow_pressure()` | Ввод статического давления на входе (KPA или PSIG) с валидацией по лимитам |
| `get_barometric_pressure()` | Ввод барометрического давления (MBAR) с валидацией по лимитам |
| `get_airflow_temperature()` | Ввод температуры воздуха (°C) с валидацией по лимитам |

### Расчёт

| Функция | Описание |
|---------|----------|
| `get_pressure_drop()` | Расчёт предела падения давления: при необходимости — коррекция давления по барометрии и температуре, затем логарифмическая интерполяция по якорным точкам |

## Потокобезопасность

Компонент **не является потокобезопасным**. Программа работает в однопоточном режиме и не использует механизмы синхронизации (мьютексы, критические секции). Все функции работают с глобальным стандартным вводом (`stdin`) и не содержат разделяемого состояния, кроме `static` константных данных.

## Алгоритмы

### Логарифмическая интерполяция предела падения давления

Алгоритм `_get_log_interpolated_airflow_pressure_drop_limit()` вычисляет допустимое падение давления для заданного расхода воздуха методом линейной интерполяции в логарифмическом пространстве между двумя ближайшими якорными точками:

- Если расход воздуха **меньше или равен** первой якорной точке — возвращается давление первой точки.
- Если расход воздуха **больше или равен** последней якорной точке — возвращается давление последней точки.
- Для расхода внутри диапазона:
  - Вычисляются натуральные логарифмы: `log_x = log(airflow)`, `log_x1 = log(airflow[i])`, `log_x2 = log(airflow[i+1])`, `log_y1 = log(pressure[i])`, `log_y2 = log(pressure[i+1])`.
  - Выполняется линейная интерполяция: `log_y = log_y1 + (log_x - log_x1) * (log_y2 - log_y1) / (log_x2 - log_x1)`.
  - Результат: `limit = exp(log_y)`.

### Коррекция давления по плотности

Функция `_calculate_density_corrected_pressure()` корректирует показание давления с учётом барометрического давления и температуры по формуле:

1. `value_4 = airflow_pressure * 0.5`
2. `value_5 = barometric_pressure + value_4`
3. `value_6 = airflow_temperature + 273.2` (перевод в Кельвины)
4. `value_7 = (0.28443 * value_5) / value_6`
5. `corrected_airflow_pressure = airflow_pressure * value_7`

Результат вычисляется в **гектопаскалях (HPA)**. При входе в `get_pressure_drop()` результат конвертируется обратно в исходные единицы (KPA или PSIG):

- **KPA**: деление на 10.0
- **PSIG**: умножение на 0.0145038

## Примеры использования

### Базовый сценарий

```c
#include "ats0002/ats0002.h"
#include "ats0002/21_50_14.h"

// Глобальная таблица теплообменников определяется в main-файле.
// Для демонстрации — прямой вызов функций ввода и расчёта:

int main(void)
{
    setlocale(LC_NUMERIC, "C");

    // 1. Выбор теплообменника (индекс 0 — Honeywell CMM 21-50-14)
    const heat_exchanger_data_t *he = &heat_exchanger_data[0];

    // 2. Выбор номера детали (индекс 0 — 182820-1)
    const heat_exchanger_type_data_t *hetd = &he->heat_exchanger_type_data[0];

    // 3. Выбор воздушного канала (индекс 0 — Cooling Air Side)
    const air_passage_data_t *apd = &hetd->air_passages_data[0];

    // 4. Ввод параметров (в реальном коде — через get_* функции)
    double airflow = 50.0;       // LB/MIN
    double airflow_pressure = 0.33; // KPA

    double barometric_pressure = 1013.25; // MBAR
    double airflow_temperature = 20.0;    // °C

    double pressure_drop_limit = 0.0;
    double corrected_airflow_pressure = 0.0;

    // 5. Расчёт предела падения давления
    get_pressure_drop(&pressure_drop_limit, &airflow, &airflow_pressure,
                      &corrected_airflow_pressure, &barometric_pressure,
                      &airflow_temperature, apd);

    // 6. Оценка результата
    bool passed = corrected_airflow_pressure <= pressure_drop_limit;
    printf("Test result: %s\n", passed ? "PASSED" : "FAILED");

    return 0;
}
```

### Работа с разными единицами (PSIG)

```c
#include "ats0002/ats0002.h"
#include "ats0002/21_50_14.h"

int main(void)
{
    setlocale(LC_NUMERIC, "C");

    const heat_exchanger_data_t *he = &heat_exchanger_data[0];
    const heat_exchanger_type_data_t *hetd = &he->heat_exchanger_type_data[0];

    // Индекс 1 — Bleed Air Side (использует PSIG)
    const air_passage_data_t *apd = &hetd->air_passages_data[1];

    double airflow = 50.0;           // LB/MIN
    double airflow_pressure = 3.05;  // PSIG

    double barometric_pressure = 1013.25; // MBAR
    double airflow_temperature = 20.0;    // °C

    double pressure_drop_limit = 0.0;
    double corrected_airflow_pressure = 0.0;

    get_pressure_drop(&pressure_drop_limit, &airflow, &airflow_pressure,
                      &corrected_airflow_pressure, &barometric_pressure,
                      &airflow_temperature, apd);

    printf("Max allowed: %.2f PSIG\n", pressure_drop_limit);
    printf("Corrected:   %.2f PSIG\n", corrected_airflow_pressure);
    printf("Result:      %s\n",
           corrected_airflow_pressure <= pressure_drop_limit ? "PASSED" : "FAILED");

    return 0;
}
```

### Использование без коррекции (Liebherr Reheater)

```c
#include "ats0002/ats0002.h"
#include "ats0002/21_53_89.h"

int main(void)
{
    setlocale(LC_NUMERIC, "C");

    const heat_exchanger_data_t *he = &heat_exchanger_data[4];
    const heat_exchanger_type_data_t *hetd = &he->heat_exchanger_type_data[0];
    const air_passage_data_t *apd = &hetd->air_passages_data[0];

    // У Liebherr Reheater recalculated_required = false,
    // поэтому коррекция не требуется.
    double airflow = 50.0;           // LB/MIN
    double airflow_pressure = 0.37;  // PSIG (без коррекции)

    double pressure_drop_limit = 0.0;
    double corrected_airflow_pressure = 0.0; // Не используется

    get_pressure_drop(&pressure_drop_limit, &airflow, &airflow_pressure,
                      &corrected_airflow_pressure, NULL, NULL, apd);

    printf("Max allowed: %.2f PSIG\n", pressure_drop_limit);
    printf("Result:      %s\n",
           airflow_pressure <= pressure_drop_limit ? "PASSED" : "FAILED");

    return 0;
}
```

## Логирование

Компонент не использует ESP-IDF логирование. Все сообщения выводятся через стандартную функцию `printf` в консоль.

## Ошибки

| Код | Описание |
|-----|----------|
| `EXIT` (0xFFFF) | Команда выхода из программы — выводит «Goodbye.» и завершает работу |
| `REPEAT` (0xFFEE) | Команда повтора — возвращается к началу цикла ввода без завершения |
| `-1.0` | Внутренний код ошибки интерполяции — возвращается если якорные точки не найдены (не должно происходить при валидных данных) |

## Ограничения

1. **Однопоточная работа** — программа не поддерживает параллельное выполнение и не использует механизмы синхронизации.
2. **Статические данные** — все конфигурационные данные теплообменников зашиты в код. Добавление новых моделей требует изменения исходного кода и перекомпиляции.
3. **Текстовый интерфейс** — программа работает исключительно через стандартный ввод/вывод (`stdin`/`stdout`), графический интерфейс отсутствует.
4. **Жёстко заданные диапазоны** — лимиты для барометрического давления (840–1070 MBAR) и температуры (15–35 °C или 15–33 °C) фиксированы в конфигурации.
5. **Экстраполяция не поддерживается** — если расход воздуха выходит за пределы якорных точек, возвращается значение первой или последней точки без экстраполяции.
6. **Зависимость от `setlocale`** — для корректной работы с десятичными разделителями необходимо вызов `setlocale(LC_NUMERIC, "C")`.
7. **Максимум 65 535 элементов меню** — выбор элементов используется тип `uint16_t`, что ограничивает количество моделей, деталей и каналов.

## Требования для сборки

- C99 или новее (стандарт C11 рекомендуется)
- Стандартная библиотека C (`stdlib.h`, `stdio.h`, `string.h`, `math.h`, `locale.h`)
- Компилятор GCC (cross-compile для ESP-IDF) или MSVC (для Windows)
- Библиотека `libm` (математическая библиотека, подключается флагом `-lm`)

## Установка

```bash
# Клонирование репозитория
git clone https://github.com/aZholtikov/ats0002
cd ats0002

# Сборка
# Для Linux/macOS:
gcc -o ats0002 heat_exchander_airflow_pressure_drop.c \
    ats0002/ats0002.c -lm

# Для Windows (MSVC):
cl heat_exchander_airflow_pressure_drop.c \
   ats0002/ats0002.c

# Запуск
./ats0002
```

```c
#include "ats0002/ats0002.h"
#include "ats0002/21_50_14.h"
#include "ats0002/21_52_80.h"
#include "ats0002/47_32_06.h"
#include "ats0002/47_32_14.h"
#include "ats0002/21_53_89.h"
#include "ats0002/21_53_88.h"
```