數(shù)據(jù)交互技術(shù)在航空發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)領(lǐng)域的應(yīng)用研究

那嵐 中國(guó)航發(fā)沈陽(yáng)發(fā)動(dòng)機(jī)研究所 馬慶巖 中國(guó)人民解放軍31434 部隊(duì)

引言

航空發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)系統(tǒng)計(jì)算模塊結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)計(jì)精度較高，設(shè)計(jì)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(yán)格，集成難度大，要求質(zhì)量高。通過(guò)將發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)系統(tǒng)集成，在集成設(shè)計(jì)環(huán)境下，通過(guò)統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型格式，盡量減少設(shè)計(jì)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(duì)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一有效管理，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性唯一性。數(shù)據(jù)交互技術(shù)在航空發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，對(duì)于提高發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)質(zhì)量降低設(shè)計(jì)成本，縮短設(shè)計(jì)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(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)交互技術(shù)，實(shí)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(shí)踐證明，此項(xiàng)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(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)系統(tǒng)更具靈活性和可擴(kuò)展性，完善了航空發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)系統(tǒng)的功能。

1 XML 與XML Schema

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

XML 必須受到一定的語(yǔ)法限制。Schema 用來(lái)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(lèi)型等文件描述規(guī)則。它為一類(lèi)文檔建立了一個(gè)模式，規(guī)范了文檔中的標(biāo)記和文本可能的組合形式。文檔類(lèi)型定義（DTD-- Document Type Definition）和架構(gòu)（Schema）約束XML 文檔的同時(shí)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(shí)體和符號(hào)等。而且Schema 本身就是規(guī)范的XML 文檔，具有很強(qiáng)的描述能力、擴(kuò)展能力和處理能力。

2 發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)模型表達(dá)

2.1 XML 在設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)描述中的優(yōu)勢(shì)

可擴(kuò)展標(biāo)記語(yǔ)言(extensible markup language XML)技術(shù)起源于Web 中半結(jié)構(gòu)化的標(biāo)記語(yǔ)言，使用XML 技術(shù)可以提供更強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和分析能力。用XML 語(yǔ)言描述發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)具有以下幾點(diǎn)顯著優(yōu)勢(shì)：(1)使用標(biāo)簽來(lái)界定和說(shuō)明數(shù)據(jù)，并進(jìn)行模塊劃分，使設(shè)計(jì)系統(tǒng)具有良好的可擴(kuò)展性。(2)由XML Schema 描述數(shù)據(jù)信息結(jié)構(gòu)的模型，從而對(duì)XML文檔內(nèi)容的合法性進(jìn)行驗(yàn)證。(3)不涉及文檔如何顯示，即表達(dá)內(nèi)容與表達(dá)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(yǔ)言的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，建立標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型，應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的交互。利用XML 存儲(chǔ)數(shù)據(jù)不易丟失的特性，在應(yīng)用程序以及界面開(kāi)發(fā)中可以作為用戶(hù)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(chǔ)體，通過(guò)這種存儲(chǔ)方式，成功地將相對(duì)不變的資源類(lèi)進(jìn)行分離，并對(duì)各類(lèi)異構(gòu)數(shù)據(jù)進(jìn)行了整合。

2.2 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的XML 表達(dá)

發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)包括設(shè)計(jì)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(lèi)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(dá)描述發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，按照具體設(shè)計(jì)工作業(yè)務(wù)特點(diǎn)和實(shí)際要求設(shè)計(jì)XML 格式。文中以主燃燒室性能設(shè)計(jì)系統(tǒng)流路設(shè)計(jì)為例，以設(shè)計(jì)參數(shù)類(lèi)型為基礎(chǔ)對(duì)該模塊的設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行了XML 格式化設(shè)計(jì)。

3 數(shù)據(jù)交互的實(shí)現(xiàn)

由于設(shè)計(jì)系統(tǒng)各模塊計(jì)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(wàn)別，因此，幾乎對(duì)所有需要與這些數(shù)據(jù)進(jìn)行交互的功能的開(kāi)發(fā)都產(chǎn)生不利影響，嚴(yán)重影響系統(tǒng)功能組件的通用性和標(biāo)準(zhǔn)化。為了避免這個(gè)問(wèn)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(shí)現(xiàn)統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型，就必須進(jìn)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(shí)際業(yè)務(wù)特點(diǎn)和需求確定的。設(shè)計(jì)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)將這些模塊的具體數(shù)據(jù)展現(xiàn)給用戶(hù)以及用戶(hù)交互過(guò)程中設(shè)計(jì)系統(tǒng)響應(yīng)用戶(hù)操作等功能。 輸入文件、用戶(hù)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(guò)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(jì)系統(tǒng)提供了一種機(jī)制，用戶(hù)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(jì)系統(tǒng)界面下的操作，模塊原本的輸入文件被隱藏在后臺(tái)，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(shí)例

當(dāng)用戶(hù)點(diǎn)擊相應(yīng)按鈕進(jìn)行此模塊的計(jì)算操作時(shí)，會(huì)觸發(fā)計(jì)算前處理程序，該程序負(fù)責(zé)將統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型轉(zhuǎn)換回原有計(jì)算程序認(rèn)可的輸入文件，這樣計(jì)算程序讀取輸入文件，計(jì)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(hù)界面通過(guò)訪問(wèn)統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型接口實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)接受，顯示到用戶(hù)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(lái)的每個(gè)模塊都需要進(jìn)行界面的定制開(kāi)發(fā)工作，現(xiàn)在每個(gè)模塊都可以進(jìn)行配置并與統(tǒng)一業(yè)務(wù)模型的對(duì)應(yīng)路徑綁定，只關(guān)心業(yè)務(wù)的對(duì)應(yīng)實(shí)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(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)交互應(yīng)用技術(shù)進(jìn)行了深入的研究，剖析了XML 在設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)描述中的優(yōu)勢(shì)，研究了設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的XML 表達(dá)，闡述了數(shù)據(jù)交互實(shí)現(xiàn)的方法理論。在工程實(shí)例中的應(yīng)用取得了良好的效果，該項(xiàng)技術(shù)的研究具有較高的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值和參考意義。