數(shù)據(jù)交互技術(shù)在航空發(fā)動機設(shè)計領(lǐng)域的應(yīng)用研究

那嵐 中國航發(fā)沈陽發(fā)動機研究所 馬慶巖 中國人民解放軍31434 部隊

引言

航空發(fā)動機設(shè)計系統(tǒng)計算模塊結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)計精度較高，設(shè)計周期較短，數(shù)據(jù)交互頻繁復(fù)雜，數(shù)據(jù)可靠性要求嚴格，集成難度大，要求質(zhì)量高。通過將發(fā)動機設(shè)計系統(tǒng)集成，在集成設(shè)計環(huán)境下，通過統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型格式，盡量減少設(shè)計環(huán)境中各功能組件模塊間的直接數(shù)據(jù)交換和協(xié)調(diào)，能保證異構(gòu)數(shù)據(jù)的共享交互，對設(shè)計數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一有效管理，確保數(shù)據(jù)的準確性唯一性。數(shù)據(jù)交互技術(shù)在航空發(fā)動機設(shè)計中的應(yīng)用，對于提高發(fā)動機產(chǎn)品的設(shè)計質(zhì)量降低設(shè)計成本，縮短設(shè)計周期保證數(shù)據(jù)高可靠性和安全性有著重要意義。

本文提出一種基于XML 結(jié)構(gòu)應(yīng)用于航空發(fā)動機設(shè)計數(shù)據(jù)的標準數(shù)據(jù)交互技術(shù)，實現(xiàn)了異構(gòu)數(shù)據(jù)與統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型間的轉(zhuǎn)換。實踐證明，此項技術(shù)的應(yīng)用是一種較好的數(shù)據(jù)交互與共享方式，使航空發(fā)動機設(shè)計系統(tǒng)更具靈活性和可擴展性，完善了航空發(fā)動機設(shè)計系統(tǒng)的功能。

1 XML 與XML Schema

XML 可以用來定義其他的標記語言，并且這些標記語言的元素標記由用戶自定義。在這種標記語言中，用戶可以按照工作要求構(gòu)造所需的標記語言。標記語言必須根據(jù)一定的規(guī)則來定義和組織，但是這些標記在其含義上是非常靈活的。

XML 必須受到一定的語法限制。Schema 用來限制XML 文檔內(nèi)容，其定義XML 文件的文本結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)類型等文件描述規(guī)則。它為一類文檔建立了一個模式，規(guī)范了文檔中的標記和文本可能的組合形式。文檔類型定義（DTD-- Document Type Definition）和架構(gòu)（Schema）約束XML 文檔的同時還描述了文檔內(nèi)容結(jié)構(gòu)，包含了元素的定義規(guī)則、元素間關(guān)系規(guī)則、可使用的屬性、實體和符號等。而且Schema 本身就是規(guī)范的XML 文檔，具有很強的描述能力、擴展能力和處理能力。

2 發(fā)動機設(shè)計數(shù)據(jù)模型表達

2.1 XML 在設(shè)計數(shù)據(jù)描述中的優(yōu)勢

可擴展標記語言(extensible markup language XML)技術(shù)起源于Web 中半結(jié)構(gòu)化的標記語言，使用XML 技術(shù)可以提供更強有力的數(shù)據(jù)存儲和分析能力。用XML 語言描述發(fā)動機設(shè)計數(shù)據(jù)具有以下幾點顯著優(yōu)勢：(1)使用標簽來界定和說明數(shù)據(jù)，并進行模塊劃分，使設(shè)計系統(tǒng)具有良好的可擴展性。(2)由XML Schema 描述數(shù)據(jù)信息結(jié)構(gòu)的模型，從而對XML文檔內(nèi)容的合法性進行驗證。(3)不涉及文檔如何顯示，即表達內(nèi)容與表達形式相分離。

XML 可以用于各種系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換。利用XML 語言的特點和優(yōu)勢，建立標準的發(fā)動機設(shè)計數(shù)據(jù)統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型，應(yīng)用于發(fā)動機設(shè)計數(shù)據(jù)的交互。利用XML 存儲數(shù)據(jù)不易丟失的特性，在應(yīng)用程序以及界面開發(fā)中可以作為用戶界面、應(yīng)用程序或系統(tǒng)中文本和圖片資源等數(shù)據(jù)的存儲體，通過這種存儲方式，成功地將相對不變的資源類進行分離，并對各類異構(gòu)數(shù)據(jù)進行了整合。

2.2 設(shè)計數(shù)據(jù)的XML 表達

發(fā)動機設(shè)計數(shù)據(jù)包括設(shè)計系統(tǒng)各模塊的輸入輸出數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)描述。數(shù)據(jù)類型多樣，涉及字符型，數(shù)據(jù)，文本以及大型商用軟件指定格式的文件等。

采用XML 表達描述發(fā)動機設(shè)計數(shù)據(jù)，按照具體設(shè)計工作業(yè)務(wù)特點和實際要求設(shè)計XML 格式。文中以主燃燒室性能設(shè)計系統(tǒng)流路設(shè)計為例，以設(shè)計參數(shù)類型為基礎(chǔ)對該模塊的設(shè)計參數(shù)進行了XML 格式化設(shè)計。

3 數(shù)據(jù)交互的實現(xiàn)

由于設(shè)計系統(tǒng)各模塊計算程序所接受的輸入文件和所生成的輸出文件格式互不相同，數(shù)據(jù)文件中數(shù)據(jù)的解析規(guī)則千差萬別，因此，幾乎對所有需要與這些數(shù)據(jù)進行交互的功能的開發(fā)都產(chǎn)生不利影響，嚴重影響系統(tǒng)功能組件的通用性和標準化。為了避免這個問題，必須采用一種統(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式，即統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型。為了實現(xiàn)統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型，就必須進行格式轉(zhuǎn)換。這種轉(zhuǎn)換是雙向的，既可以從特有格式轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一格式，也可以由統(tǒng)一格式轉(zhuǎn)換為特有格式。

統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型中的屬性是根據(jù)實際業(yè)務(wù)特點和需求確定的。設(shè)計系統(tǒng)實現(xiàn)將這些模塊的具體數(shù)據(jù)展現(xiàn)給用戶以及用戶交互過程中設(shè)計系統(tǒng)響應(yīng)用戶操作等功能。 輸入文件、用戶界面、輸出文件都與統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型直接交互。輸入文件首先通過文件格式轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)模型，也就是將數(shù)據(jù)模型中賦值，而設(shè)計系統(tǒng)提供了一種機制，用戶可以直接在界面文本框中輸入，也可直接操作文本文件，這都是設(shè)計系統(tǒng)界面下的操作，模塊原本的輸入文件被隱藏在后臺，而所有這些操作都直接被統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型所接收。

4 實例

當(dāng)用戶點擊相應(yīng)按鈕進行此模塊的計算操作時，會觸發(fā)計算前處理程序，該程序負責(zé)將統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型轉(zhuǎn)換回原有計算程序認可的輸入文件，這樣計算程序讀取輸入文件，計算、形成輸出文件后，再由系統(tǒng)將輸出文件解析到統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型中，用戶界面通過訪問統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型接口實現(xiàn)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)接受，顯示到用戶界面。系統(tǒng)的交互不直接與原始文件打交道，避免了由于文件格式差異帶來的每個模塊都需要進行界面的定制開發(fā)工作，現(xiàn)在每個模塊都可以進行配置并與統(tǒng)一業(yè)務(wù)模型的對應(yīng)路徑綁定，只關(guān)心業(yè)務(wù)的對應(yīng)實現(xiàn)而不用關(guān)心文本文件的復(fù)雜性。

5 結(jié)論

本文針對發(fā)動機設(shè)計數(shù)據(jù)交互應(yīng)用技術(shù)進行了深入的研究，剖析了XML 在設(shè)計數(shù)據(jù)描述中的優(yōu)勢，研究了設(shè)計數(shù)據(jù)的XML 表達，闡述了數(shù)據(jù)交互實現(xiàn)的方法理論。在工程實例中的應(yīng)用取得了良好的效果，該項技術(shù)的研究具有較高的實際應(yīng)用價值和參考意義。