航空發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù)庫關(guān)鍵問題的研究-

1、1998年12月第19卷第6期推進(jìn)技術(shù)JOU RNAL O F PRO PU L S I ON T ECHNOLO GYD ec.1998V o l.19N o.6航空發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù)庫關(guān)鍵問題的研究郭淑芬肖陵(北京航空航天大學(xué)動(dòng)力系,北京,100083摘要:成功建立數(shù)據(jù)庫的關(guān)鍵是根據(jù)數(shù)據(jù)模型分析,研究結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)庫邏輯結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。經(jīng)過分析和研究,采用關(guān)系數(shù)據(jù)理論,使航空發(fā)動(dòng)機(jī)、數(shù)據(jù)庫具有合理的邏輯結(jié)構(gòu)。主題詞:航空發(fā)動(dòng)機(jī),邏輯設(shè)計(jì),數(shù)據(jù)庫,數(shù)據(jù)模型+分類號(hào):V247119RESEARCH ON KEY QUEST I ON OF AEROENGINEDATA BASEGuo ShufenX iao

2、 L ing(D ep t.of Jet P ropu lsi on,Beijing U n iv.of A eronau tics and A stronau tics,Beijing,100083Abstract:T he key to setting up data base successfu lly is the design of data base logical struc2 tu re acco rding to the resu lts of data model analyses and study.T h rough analyses and study,thereas

3、onab le logical structu re of aeroengine data base can be ach ieved u sing relative data theo ry.Subject ter m s:A ircraft engine,L ogic design,D ata base,D ata model+1航空發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù)狀況分析數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)模型的建立有賴于數(shù)據(jù)狀況的分析,航空發(fā)動(dòng)機(jī)的數(shù)據(jù)主要是字符型與數(shù)值型,也用到了邏輯型的數(shù)據(jù)。字符型數(shù)據(jù)用以描述發(fā)動(dòng)機(jī)的名稱、型別、特征、結(jié)構(gòu)狀況與生產(chǎn)使用情況等,通常字符型數(shù)據(jù)是不需要進(jìn)行計(jì)算的項(xiàng)目。數(shù)值型數(shù)據(jù)用以描述發(fā)動(dòng)機(jī)的幾何特

4、征、性能參數(shù)與工作狀況等,通常是要進(jìn)行計(jì)算的項(xiàng)目。航空發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù)主要來源于各制造廠的產(chǎn)品說明書或設(shè)計(jì)部門的設(shè)計(jì)說明書。數(shù)據(jù)項(xiàng)內(nèi)涵定義上的差異,包括很細(xì)致的專業(yè)技術(shù)問題,要在建立數(shù)據(jù)模型與數(shù)據(jù)庫的邏輯結(jié)構(gòu)過程中加以處理與解決。發(fā)動(dòng)機(jī)型式的差異。發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)型式不同,用以描述它的數(shù)據(jù)項(xiàng)也不同。至少可以分為4種在使用中的型式,即渦輪噴氣(W P、渦輪風(fēng)扇(W S、渦輪螺旋槳(W J、渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)(W Z。此外還有在研制中的發(fā)動(dòng)機(jī),即核心機(jī)(CE、驗(yàn)證機(jī)(D E。不同型式發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)描述有差異,如渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)有風(fēng)扇部件,而其他型式的發(fā)動(dòng)機(jī)沒有。不同型式發(fā)動(dòng)機(jī)性能描述有差異,如功率狀況,渦輪風(fēng)扇與渦輪噴

5、氣發(fā)動(dòng)機(jī)以推力表示,而渦輪螺旋槳與渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)以折合功率或軸功率表示。由于存在這些差異,如將這四種發(fā)動(dòng)機(jī)的參數(shù)匯集到一個(gè)庫中,會(huì)造成許多冗余空格,因此,也要在邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中加以解決。發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展造成數(shù)據(jù)記錄的差異。在發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展中,存在相當(dāng)數(shù)量的派生型發(fā)動(dòng)機(jī),而從記錄的內(nèi)容看,派生型發(fā)動(dòng)機(jī)與主型號(hào)發(fā)動(dòng)機(jī)的內(nèi)容絕大多數(shù)相同。如果將它們以與主型收稿日期:1998201215,修回日期:1998203225F ig 11The table arch itecture of aeroeng i ne s da taba se號(hào)相同的方式存儲(chǔ),就會(huì)造成相當(dāng)多的記錄重復(fù),形成冗余。這要求在數(shù)據(jù)庫的邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

6、中既要能像主型號(hào)一樣查詢到派生型的各種記錄,又要減少重復(fù)。2數(shù)據(jù)模型分析為了使關(guān)系型數(shù)據(jù)庫具有穩(wěn)定的結(jié)構(gòu),所建立的關(guān)系模型至少要滿足第三范式(3N F ,亦即在關(guān)系模型中的非主屬性既不存在對碼的部分依賴,也不存在對碼的傳遞依賴,如圖1所示,表示常用參數(shù)庫的分表方案的關(guān)系模型,不能滿足這一要求。在描述發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù)項(xiàng)之中,如發(fā)動(dòng)機(jī)的公司名、最大推力、增壓比等,可由發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)唯F ig 12Da ta ite m s der ived fro m type一確定,如圖2所示 。因此,如果選擇“型號(hào)”做為關(guān)系模型的碼,由于碼的單一性,可以消除非主屬性對碼的部分依賴關(guān)系。但是用單一“型號(hào)”做碼,不能唯一的

7、確定描述發(fā)動(dòng)機(jī)輸出性能的數(shù)據(jù)項(xiàng),如推力、軸功率、折合功率以及相應(yīng)的3種耗油率。如果在性能參數(shù)表中將每一個(gè)工作狀態(tài)(起飛、額定、巡航等的3個(gè)輸出性能、3種耗油率的數(shù)據(jù)項(xiàng)都列入,那末,對于渦輪噴氣(W P 與渦輪風(fēng)扇(W S 型的發(fā)動(dòng)機(jī),其折合功率、軸功率與相應(yīng)的耗油率諸數(shù)據(jù)項(xiàng)均為空值。反之,對于渦輪螺旋槳(W J 與渦輪軸(W Z 發(fā)動(dòng)機(jī)其最大推力、額定推力、巡航推力以及以推力為單位的3個(gè)耗油率數(shù)據(jù)項(xiàng)亦為空值。這樣一來就造成庫內(nèi)大量冗余空值,這種結(jié)構(gòu)顯然是不合理的。這是由于碼不能完全確定非主屬性形成的,如圖3所示。而采用“型號(hào)+型別”組合的碼,如圖4所示,則可以唯一地完全確定有關(guān)的數(shù)據(jù)項(xiàng),說明整

8、個(gè)常用參數(shù)庫至少應(yīng)該分成二部分。其中,一部分以“型號(hào)”為碼,而另一部分以“型號(hào)+型別”為碼。F ig 13The si ngle code F ig 14The co m posed code圖1所示的分表方案不能滿足第三范式3N F 的另一方面原因,是因?yàn)榇嬖谂缮桶l(fā)動(dòng)機(jī)對主型號(hào)發(fā)動(dòng)機(jī)的傳遞依賴,如圖5所示。18第19卷第6期航空發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù)庫關(guān)鍵問題的研究 F ig 15The dependence of der ived eng i ne s fea tures on type由于一種派生型發(fā)動(dòng)機(jī)只在尺寸、性能、結(jié)構(gòu)或安裝飛機(jī)機(jī)種等少數(shù)數(shù)據(jù)項(xiàng)上與主型號(hào)發(fā)動(dòng)機(jī)有差別,結(jié)果造成在數(shù)據(jù)庫中兩個(gè)記

9、錄在絕大多數(shù)數(shù)據(jù)項(xiàng)上均重復(fù),降低了存儲(chǔ)效率。為了消除這種傳遞依賴,就要采取分解投影的辦法,建立單獨(dú)的“派生型”與“派生特點(diǎn)”之間的關(guān)系,而將“主型號(hào)”做為外部碼,使這一關(guān)系能與主型號(hào)其他的關(guān)系表相聯(lián)系。3數(shù)據(jù)庫的總體邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)根據(jù)上述對航空發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù)狀況及關(guān)系式數(shù)據(jù)模型的分析,由于數(shù)據(jù)在內(nèi)容涵義、完整性、確切性、新穎性方面的差異,在總體邏輯結(jié)構(gòu)上采用分庫、分表、聯(lián)表查詢的設(shè)計(jì)方案為好,如圖6所示。這種方案可以滿足關(guān)系型數(shù)據(jù)庫第三范式3N F 的要求,庫內(nèi)沒有冗余的空值并減少了記錄項(xiàng)。根據(jù)統(tǒng)計(jì)計(jì)算,采用圖1的分表方案,當(dāng)存儲(chǔ)172 種發(fā)動(dòng)機(jī)的記錄時(shí),記錄項(xiàng)數(shù)為13244個(gè)。而采用圖6所示的邏輯結(jié)構(gòu),記錄項(xiàng)數(shù)僅為8793個(gè),只是原有記錄項(xiàng)數(shù)的66%。這是由于將W P ,W S 與W Z ,W J 型別性能參數(shù)分開,除去了大量的冗余空值。另一方面,確定172種發(fā)動(dòng)機(jī)中105種為主型號(hào),有67種派生型發(fā)動(dòng)機(jī)只有幾個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng),減少了重復(fù)而不影響其他參數(shù)的索引。F ig 16The globa l log ica l structure of aeroeng i ne s da taba se參考文