1、1998年12月第19卷第6期推進技術JOU RNAL O F PRO PU L S I ON T ECHNOLO GYD ec.1998V o l.19N o.6航空發動機數據庫關鍵問題的研究郭淑芬肖陵(北京航空航天大學動力系,北京,100083摘要:成功建立數據庫的關鍵是根據數據模型分析,研究結果進行數據庫邏輯結構的設計。經過分析和研究,采用關系數據理論,使航空發動機、數據庫具有合理的邏輯結構。主題詞:航空發動機,邏輯設計,數據庫,數據模型+分類號: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航空發動機數據狀況分析數據庫數據模型的建立有賴于數據狀況的分析,航空發動機的數據主要是字符型與數值型,也用到了邏輯型的數據。字符型數據用以描述發動機的名稱、型別、特征、結構狀況與生產使用情況等,通常字符型數據是不需要進行計算的項目。數值型數據用以描述發動機的幾何特

4、征、性能參數與工作狀況等,通常是要進行計算的項目。航空發動機數據主要來源于各制造廠的產品說明書或設計部門的設計說明書。數據項內涵定義上的差異,包括很細致的專業技術問題,要在建立數據模型與數據庫的邏輯結構過程中加以處理與解決。發動機型式的差異。發動機結構型式不同,用以描述它的數據項也不同。至少可以分為4種在使用中的型式,即渦輪噴氣(W P、渦輪風扇(W S、渦輪螺旋槳(W J、渦輪軸發動機(W Z。此外還有在研制中的發動機,即核心機(CE、驗證機(D E。不同型式發動機的結構描述有差異,如渦輪風扇發動機有風扇部件,而其他型式的發動機沒有。不同型式發動機性能描述有差異,如功率狀況,渦輪風扇與渦輪噴

5、氣發動機以推力表示,而渦輪螺旋槳與渦輪軸發動機以折合功率或軸功率表示。由于存在這些差異,如將這四種發動機的參數匯集到一個庫中,會造成許多冗余空格,因此,也要在邏輯結構設計中加以解決。發動機發展造成數據記錄的差異。在發動機發展中,存在相當數量的派生型發動機,而從記錄的內容看,派生型發動機與主型號發動機的內容絕大多數相同。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號相同的方式存儲,就會造成相當多的記錄重復,形成冗余。這要求在數據庫的邏輯結構設計

6、中既要能像主型號一樣查詢到派生型的各種記錄,又要減少重復。2數據模型分析為了使關系型數據庫具有穩定的結構,所建立的關系模型至少要滿足第三范式(3N F ,亦即在關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,表示常用參數庫的分表方案的關系模型,不能滿足這一要求。在描述發動機數據項之中,如發動機的公司名、最大推力、增壓比等,可由發動機型號唯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”做為關系模型的碼,由于碼的單一性,可以消除非主屬性對碼的部分依賴關系。但是用單一“型號”做碼,不能唯一的

7、確定描述發動機輸出性能的數據項,如推力、軸功率、折合功率以及相應的3種耗油率。如果在性能參數表中將每一個工作狀態(起飛、額定、巡航等的3個輸出性能、3種耗油率的數據項都列入,那末,對于渦輪噴氣(W P 與渦輪風扇(W S 型的發動機,其折合功率、軸功率與相應的耗油率諸數據項均為空值。反之,對于渦輪螺旋槳(W J 與渦輪軸(W Z 發動機其最大推力、額定推力、巡航推力以及以推力為單位的3個耗油率數據項亦為空值。這樣一來就造成庫內大量冗余空值,這種結構顯然是不合理的。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+型別”組合的碼,如圖4所示,則可以唯一地完全確定有關的數據項,說明整

8、個常用參數庫至少應該分成二部分。其中,一部分以“型號”為碼,而另一部分以“型號+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,是因為存在派生型發動機對主型號發動機的傳遞依賴,如圖5所示。18第19卷第6期航空發動機數據庫關鍵問題的研究 F ig 15The dependence of der ived eng i ne s fea tures on type由于一種派生型發動機只在尺寸、性能、結構或安裝飛機機種等少數數據項上與主型號發動機有差別,結果造成在數據庫中兩個記

9、錄在絕大多數數據項上均重復,降低了存儲效率。為了消除這種傳遞依賴,就要采取分解投影的辦法,建立單獨的“派生型”與“派生特點”之間的關系,而將“主型號”做為外部碼,使這一關系能與主型號其他的關系表相聯系。3數據庫的總體邏輯結構設計根據上述對航空發動機數據狀況及關系式數據模型的分析,由于數據在內容涵義、完整性、確切性、新穎性方面的差異,在總體邏輯結構上采用分庫、分表、聯表查詢的設計方案為好,如圖6所示。這種方案可以滿足關系型數據庫第三范式3N F 的要求,庫內沒有冗余的空值并減少了記錄項。根據統計計算,采用圖1的分表方案,當存儲172 種發動機的記錄時,記錄項數為13244個。而采用圖6所示的邏輯結構,記錄項數僅為8793個,只是原有記錄項數的66%。這是由于將W P ,W S 與W Z ,W J 型別性能參數分開,除去了大量的冗余空值。另一方面,確定172種發動機中105種為主型號,有67種派生型發動機只有幾個數據項,減少了重復而不影響其他參數的索引。F ig 16The globa l log ica l structure of aeroeng i ne s da taba se參考文