數據交互技術在航空發動機設計領域的應用研究

那嵐 中國航發沈陽發動機研究所 馬慶巖 中國人民解放軍31434 部隊

引言

航空發動機設計系統計算模塊結構復雜，設計精度較高，設計周期較短，數據交互頻繁復雜，數據可靠性要求嚴格，集成難度大，要求質量高。通過將發動機設計系統集成，在集成設計環境下，通過統一數據模型格式，盡量減少設計環境中各功能組件模塊間的直接數據交換和協調，能保證異構數據的共享交互，對設計數據進行統一有效管理，確保數據的準確性唯一性。數據交互技術在航空發動機設計中的應用，對于提高發動機產品的設計質量降低設計成本，縮短設計周期保證數據高可靠性和安全性有著重要意義。

本文提出一種基于XML 結構應用于航空發動機設計數據的標準數據交互技術，實現了異構數據與統一數據模型間的轉換。實踐證明，此項技術的應用是一種較好的數據交互與共享方式，使航空發動機設計系統更具靈活性和可擴展性，完善了航空發動機設計系統的功能。

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造所需的標記語言。標記語言必須根據一定的規則來定義和組織，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 文檔內容，其定義XML 文件的文本結構、數據類型等文件描述規則。它為一類文檔建立了一個模式，規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（Schema）約束XML 文檔的同時還描述了文檔內容結構，包含了元素的定義規則、元素間關系規則、可使用的屬性、實體和符號等。而且Schema 本身就是規范的XML 文檔，具有很強的描述能力、擴展能力和處理能力。

2 發動機設計數據模型表達

2.1 XML 在設計數據描述中的優勢

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

XML 可以用于各種系統之間的數據交換。利用XML 語言的特點和優勢，建立標準的發動機設計數據統一數據模型，應用于發動機設計數據的交互。利用XML 存儲數據不易丟失的特性，在應用程序以及界面開發中可以作為用戶界面、應用程序或系統中文本和圖片資源等數據的存儲體，通過這種存儲方式，成功地將相對不變的資源類進行分離，并對各類異構數據進行了整合。

2.2 設計數據的XML 表達

發動機設計數據包括設計系統各模塊的輸入輸出數據及數據描述。數據類型多樣，涉及字符型，數據，文本以及大型商用軟件指定格式的文件等。

采用XML 表達描述發動機設計數據，按照具體設計工作業務特點和實際要求設計XML 格式。文中以主燃燒室性能設計系統流路設計為例，以設計參數類型為基礎對該模塊的設計參數進行了XML 格式化設計。

3 數據交互的實現

由于設計系統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，數據文件中數據的解析規則千差萬別，因此，幾乎對所有需要與這些數據進行交互的功能的開發都產生不利影響，嚴重影響系統功能組件的通用性和標準化。為了避免這個問題，必須采用一種統一的數據格式，即統一數據模型。為了實現統一數據模型，就必須進行格式轉換。這種轉換是雙向的，既可以從特有格式轉換為統一格式，也可以由統一格式轉換為特有格式。

統一數據模型中的屬性是根據實際業務特點和需求確定的。設計系統實現將這些模塊的具體數據展現給用戶以及用戶交互過程中設計系統響應用戶操作等功能。 輸入文件、用戶界面、輸出文件都與統一數據模型直接交互。輸入文件首先通過文件格式轉換器轉換成數據模型，也就是將數據模型中賦值，而設計系統提供了一種機制，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，這都是設計系統界面下的操作，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一數據模型所接收。

4 實例

當用戶點擊相應按鈕進行此模塊的計算操作時，會觸發計算前處理程序，該程序負責將統一數據模型轉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，再由系統將輸出文件解析到統一數據模型中，用戶界面通過訪問統一數據模型接口實現業務數據接受，顯示到用戶界面。系統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工作，現在每個模塊都可以進行配置并與統一業務模型的對應路徑綁定，只關心業務的對應實現而不用關心文本文件的復雜性。

5 結論

本文針對發動機設計數據交互應用技術進行了深入的研究，剖析了XML 在設計數據描述中的優勢，研究了設計數據的XML 表達，闡述了數據交互實現的方法理論。在工程實例中的應用取得了良好的效果，該項技術的研究具有較高的實際應用價值和參考意義。