航空发动机数据库关键问题的研究-

1、1998年12月第19卷第6期推进技术JOU RNAL O F PRO PU L S I ON T ECHNOLO GYD ec.1998V o l.19N o.6航空发动机数据库关键问题的研究郭淑芬肖陵(北京航空航天大学动力系,北京,100083摘要:成功建立数据库的关键是根据数据模型分析,研究结果进行数据库逻辑结构的设计。经过分析和研究,采用关系数据理论,使航空发动机、数据库具有合理的逻辑结构。主题词:航空发动机,逻辑设计,数据库,数据模型+分类号: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航空发动机数据状况分析数据库数据模型的建立有赖于数据状况的分析,航空发动机的数据主要是字符型与数值型,也用到了逻辑型的数据。字符型数据用以描述发动机的名称、型别、特征、结构状况与生产使用情况等,通常字符型数据是不需要进行计算的项目。数值型数据用以描述发动机的几何特

4、征、性能参数与工作状况等,通常是要进行计算的项目。航空发动机数据主要来源于各制造厂的产品说明书或设计部门的设计说明书。数据项内涵定义上的差异,包括很细致的专业技术问题,要在建立数据模型与数据库的逻辑结构过程中加以处理与解决。发动机型式的差异。发动机结构型式不同,用以描述它的数据项也不同。至少可以分为4种在使用中的型式,即涡轮喷气(W P、涡轮风扇(W S、涡轮螺旋桨(W J、涡轮轴发动机(W Z。此外还有在研制中的发动机,即核心机(CE、验证机(D E。不同型式发动机的结构描述有差异,如涡轮风扇发动机有风扇部件,而其他型式的发动机没有。不同型式发动机性能描述有差异,如功率状况,涡轮风扇与涡轮喷

5、气发动机以推力表示,而涡轮螺旋桨与涡轮轴发动机以折合功率或轴功率表示。由于存在这些差异,如将这四种发动机的参数汇集到一个库中,会造成许多冗余空格,因此,也要在逻辑结构设计中加以解决。发动机发展造成数据记录的差异。在发动机发展中,存在相当数量的派生型发动机,而从记录的内容看,派生型发动机与主型号发动机的内容绝大多数相同。如果将它们以与主型收稿日期:1998201215,修回日期:1998203225F ig 11The table arch itecture of aeroeng i ne s da taba se号相同的方式存储,就会造成相当多的记录重复,形成冗余。这要求在数据库的逻辑结构设计

6、中既要能像主型号一样查询到派生型的各种记录,又要减少重复。2数据模型分析为了使关系型数据库具有稳定的结构,所建立的关系模型至少要满足第三范式(3N F ,亦即在关系模型中的非主属性既不存在对码的部分依赖,也不存在对码的传递依赖,如图1所示,表示常用参数库的分表方案的关系模型,不能满足这一要求。在描述发动机数据项之中,如发动机的公司名、最大推力、增压比等,可由发动机型号唯F ig 12Da ta ite m s der ived fro m type一确定,如图2所示 。因此,如果选择“型号”做为关系模型的码,由于码的单一性,可以消除非主属性对码的部分依赖关系。但是用单一“型号”做码,不能唯一的

7、确定描述发动机输出性能的数据项,如推力、轴功率、折合功率以及相应的3种耗油率。如果在性能参数表中将每一个工作状态(起飞、额定、巡航等的3个输出性能、3种耗油率的数据项都列入,那末,对于涡轮喷气(W P 与涡轮风扇(W S 型的发动机,其折合功率、轴功率与相应的耗油率诸数据项均为空值。反之,对于涡轮螺旋桨(W J 与涡轮轴(W Z 发动机其最大推力、额定推力、巡航推力以及以推力为单位的3个耗油率数据项亦为空值。这样一来就造成库内大量冗余空值,这种结构显然是不合理的。这是由于码不能完全确定非主属性形成的,如图3所示。而采用“型号+型别”组合的码,如图4所示,则可以唯一地完全确定有关的数据项,说明整

8、个常用参数库至少应该分成二部分。其中,一部分以“型号”为码,而另一部分以“型号+型别”为码。F ig 13The si ngle code F ig 14The co m posed code图1所示的分表方案不能满足第三范式3N F 的另一方面原因,是因为存在派生型发动机对主型号发动机的传递依赖,如图5所示。18第19卷第6期航空发动机数据库关键问题的研究 F ig 15The dependence of der ived eng i ne s fea tures on type由于一种派生型发动机只在尺寸、性能、结构或安装飞机机种等少数数据项上与主型号发动机有差别,结果造成在数据库中两个记

9、录在绝大多数数据项上均重复,降低了存储效率。为了消除这种传递依赖,就要采取分解投影的办法,建立单独的“派生型”与“派生特点”之间的关系,而将“主型号”做为外部码,使这一关系能与主型号其他的关系表相联系。3数据库的总体逻辑结构设计根据上述对航空发动机数据状况及关系式数据模型的分析,由于数据在内容涵义、完整性、确切性、新颖性方面的差异,在总体逻辑结构上采用分库、分表、联表查询的设计方案为好,如图6所示。这种方案可以满足关系型数据库第三范式3N F 的要求,库内没有冗余的空值并减少了记录项。根据统计计算,采用图1的分表方案,当存储172 种发动机的记录时,记录项数为13244个。而采用图6所示的逻辑结构,记录项数仅为8793个,只是原有记录项数的66%。这是由于将W P ,W S 与W Z ,W J 型别性能参数分开,除去了大量的冗余空值。另一方面,确定172种发动机中105种为主型号,有67种派生型发动机只有几个数据项,减少了重复而不影响其他参数的索引。F ig 16The globa l log ica l structure of aeroeng i ne s da taba se参考文