“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下飛機數(shù)據(jù)庫搭建的研究現(xiàn)狀與展望

王瑞，劉廣健，郭子維，劉震磊

（沈陽航空航天大學航空航天工程學部（院），沈陽 110136）

1 引言

早在20世紀60年代初，就誕生了數(shù)據(jù)庫技術(shù)的雛形，它是為了接管數(shù)據(jù)管理工作而產(chǎn)生的一門數(shù)據(jù)自動化管理的綜合性新技術(shù)，能夠有效地管理數(shù)據(jù)。另一方面，設(shè)計師在進行飛機設(shè)計時，經(jīng)常需要用到大量現(xiàn)有飛機的參數(shù)作為參考，這涉及到海量的數(shù)據(jù)，為使數(shù)據(jù)的管理變得高效，在飛機數(shù)據(jù)管理上應(yīng)用數(shù)據(jù)庫技術(shù)顯得尤為重要。

2 飛機數(shù)據(jù)庫搭建的研究現(xiàn)狀

20世紀60年代，美國空軍飛行力學實驗室開發(fā)了氣動數(shù)據(jù)庫DATCOM，其包羅了從1903年第一架飛機開始直到1978年中止數(shù)據(jù)庫更新的幾乎全部美國飛機的飛行試驗數(shù)據(jù)[1,2]。雖然DATCOM在面對一些特殊布局如飛翼式布局時，分析起來比較困難，在面對超級復(fù)雜的超常規(guī)布局時更是無法使用，但這是人類第一次將數(shù)據(jù)庫技術(shù)應(yīng)用到飛機數(shù)據(jù)管理中。

上飛院在上世紀末設(shè)計并完成了“大攻角多媒體氣動數(shù)據(jù)庫”，初步驗證了氣動數(shù)據(jù)庫在軍機和民機的研究設(shè)計過程中可以起到的重要作用。該數(shù)據(jù)庫是中國航空工業(yè)總公司第一個包含大量各類媒體動態(tài)變化的氣動研究試驗信息，并且便于查詢管理、實用性很強的多媒體數(shù)據(jù)庫[3]。

波音公司在20世紀80年代建立了一個有效的飛機信息管理數(shù)據(jù)庫，其各個平臺都可以調(diào)用數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，如今除數(shù)據(jù)之外，實驗過程、程序和媒體文件等都被納入數(shù)據(jù)庫中，供其各單位進行設(shè)計與實驗使用。

白金鵬等人在2009年共同建立了一個翼型、剖面及簡化模型數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)了模型的參數(shù)化和存儲。此數(shù)據(jù)庫在一個開放式飛機總體設(shè)計環(huán)境中集成，能夠在幾何模型構(gòu)建、總體布置時調(diào)用。數(shù)據(jù)庫中還存有發(fā)動機、座椅、飛行員、雷達、座艙顯控設(shè)備、武器、起落架及其他機電、航電設(shè)備的內(nèi)容[4]。

2011年，楊華中針對客機總體方案設(shè)計階段中可能涉及的幾何、氣動、性能、重量、發(fā)動機參數(shù)，建立了一個基于ASP.NET和SQL Server的數(shù)據(jù)庫訪問系統(tǒng)。數(shù)據(jù)庫中包含了用不同的氣動軟件對若干算例進行的氣動計算結(jié)果，還針對飛機的總體參數(shù)和發(fā)動機參數(shù)，用統(tǒng)計分析軟件對某些存在較強關(guān)聯(lián)性的參數(shù)進行了統(tǒng)計分析[5]。

至2013年，飛機數(shù)據(jù)庫已經(jīng)較廣泛地應(yīng)用于飛機設(shè)計中，計算機輔助設(shè)計也已基本實現(xiàn)，但是飛機產(chǎn)品的公差設(shè)計仍不能實現(xiàn)數(shù)字化，還需人工查找有關(guān)國家標準設(shè)計手冊以及某些飛機公差設(shè)計手冊。賈小勐和郭長虹發(fā)現(xiàn)了這一領(lǐng)域的空白，使用VC++和 Access軟件，開發(fā)了國家標準公差、配合和飛機公差數(shù)據(jù)庫。該數(shù)據(jù)庫能夠自動查找公差與配合，可以通過計算機簡便、迅速、精確地設(shè)計和驗證飛機公差，為計算機輔助公差的設(shè)計打下了技術(shù)基礎(chǔ)[6]。

張如意等人在面向復(fù)合材料典型構(gòu)件工程設(shè)計、制造、檢測、試驗及維修等研制過程的復(fù)合材料構(gòu)件工程數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建技術(shù)和方法上作了研究，開發(fā)了一套基于B/S架構(gòu)的復(fù)合材料構(gòu)件工程數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)和服務(wù)平臺。該數(shù)據(jù)庫以設(shè)計技術(shù)、制造技術(shù)及檢測與試驗技術(shù)為子庫，以產(chǎn)品數(shù)據(jù)、相關(guān)知識管理為主線，極大地提高了數(shù)據(jù)維護、轉(zhuǎn)換與集成的效率[7]。

在電氣特性數(shù)據(jù)庫搭建方面，為優(yōu)化飛機導(dǎo)線的數(shù)據(jù)管理，方便維修人員查找導(dǎo)線數(shù)據(jù)，提高機務(wù)維修的效率，黃勇針對目前使用最普遍的某種現(xiàn)役飛機的電源系統(tǒng)，搭建了其導(dǎo)線電氣特性數(shù)據(jù)庫，建成了功能完備、操作簡便的維修信息管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過文本形式實時查詢和輸出導(dǎo)線的技術(shù)數(shù)據(jù)，為系統(tǒng)維護提供信息基礎(chǔ)[8]。

如今，美國軍隊研究局、德國、俄羅斯都對飛機的設(shè)計過程、研制數(shù)據(jù)、飛行數(shù)據(jù)建立了功能比較強大的數(shù)據(jù)庫，且應(yīng)用的比較普遍，雖然我國也已經(jīng)進行了上述的一些研究，但是總體而言，我國的飛機數(shù)據(jù)庫與國外相比還有一定的差距。

從上述的研究現(xiàn)狀來看，當前現(xiàn)有的飛機數(shù)據(jù)庫雖然在飛機總體設(shè)計中覆蓋范圍廣，專業(yè)性與技術(shù)性較強，在某些方面也達到了很好的效果。但其大多都是本地數(shù)據(jù)庫，只能在開發(fā)者附近的小范圍內(nèi)得到應(yīng)用，雖然此舉對于涉密數(shù)據(jù)的保護有一定的作用，但是使得數(shù)據(jù)庫開發(fā)成果的受益范圍大大縮小，調(diào)取和使用數(shù)據(jù)的難度大大增加，不利于信息的傳遞和共享，不利于初學者以及普通大眾的使用和學習。

3 飛機數(shù)據(jù)庫搭建的研究展望

國務(wù)院總理李克強在第十二屆全國人民代表大會三次會議的政府工作報告中，第一次提出了“互聯(lián)網(wǎng)+”行動計劃，該舉措旨在通過互聯(lián)網(wǎng)提高傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的速度并提質(zhì)增效，現(xiàn)如今已廣泛應(yīng)用到社會生活的各個方面。本文即從“互聯(lián)網(wǎng)+”的角度分析飛機數(shù)據(jù)庫的發(fā)展方向。

3.1 將數(shù)據(jù)庫通過網(wǎng)站為窗口，共享至互聯(lián)網(wǎng)

傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫訪問多以與之配套的軟件界面作為操作窗口，只在本地及附近進行使用，共享性幾乎為零。各數(shù)據(jù)庫對應(yīng)的軟件更是千差萬別，想真正熟練使用數(shù)據(jù)庫，還需學習軟件的操作。且飛機數(shù)據(jù)庫內(nèi)容煩瑣，數(shù)據(jù)龐雜，所占內(nèi)存空間一般較大，當遠程的工作人員希望使用數(shù)據(jù)庫成果時，使用無線傳輸不甚現(xiàn)實，只能通過磁盤等移動儲存介質(zhì)進行傳播，這樣就增加了人力、物力成本。

3.2 允許訪客以第三方身份對數(shù)據(jù)內(nèi)容提出修改申請

現(xiàn)有的飛機參數(shù)雖然經(jīng)過了長期的經(jīng)驗積累，可靠性與準確性達到了較高的程度，但是仍有部分數(shù)據(jù)是不完整的或者存在爭議的。當設(shè)計者發(fā)現(xiàn)問題或新的數(shù)據(jù)被得到以后，如何對當前數(shù)據(jù)庫進行完善仍是一個棘手的問題:從提出問題到新版本的數(shù)據(jù)庫出現(xiàn)再到所有舊版本全部得到更新，時間成本非常之高。

3.3 數(shù)據(jù)分類更加清晰，使用更加便捷

傳統(tǒng)的飛機數(shù)據(jù)庫雖然數(shù)據(jù)積累比較豐富，在數(shù)據(jù)分類上也能按照飛機設(shè)計的總體要求進行，但是由于各單位研究方向不同，即使是飛機設(shè)計的同一方面，也不可避免地存在不同的分類方法，這對數(shù)據(jù)的共享是不利的。在飛機數(shù)據(jù)庫被共享至互聯(lián)網(wǎng)前，按照普遍適用的分類方法，對數(shù)據(jù)進行初步分類；在網(wǎng)站中加入篩選功能，以便顯示自己希望得到的數(shù)據(jù)類別與數(shù)據(jù)范圍；設(shè)置數(shù)據(jù)類別優(yōu)先等級自選功能，即可自行確定所查詢的多種數(shù)據(jù)的顯示順序。這些功能都將隨著互聯(lián)網(wǎng)與飛機數(shù)據(jù)庫緊密結(jié)合在一起，使數(shù)據(jù)庫的使用更加便捷。

4 結(jié)語

由于飛機所包含的參數(shù)量是巨大的，涉及飛機的各個方面，管理和調(diào)用的難度很大。使用數(shù)據(jù)庫技術(shù)可以高效地管理飛機數(shù)據(jù)，其與互聯(lián)網(wǎng)的結(jié)合使信息的傳播速度和范圍都有了大幅度的提升，也有利于數(shù)據(jù)庫的進一步完善。將飛機數(shù)據(jù)庫的搭建與“互聯(lián)網(wǎng)+”相結(jié)合，飛機設(shè)計者能夠便捷地使用飛機數(shù)據(jù)庫中現(xiàn)有的飛機數(shù)據(jù)作為依據(jù)，為今后的飛機設(shè)計進行指導(dǎo)，對于飛機設(shè)計者而言具有深遠的意義。