基于数据库技术的航空发动机整机试验数据管理平台设计概述

朱赤洲 林山 张帅 李繁

摘 要 整机试验数据是航空发动机性能评估的基础，试验数据管理的合理性和规范性是航空发动机研制的重要支撑条件之一。本文从数据结构化管理和数据集成分析处理两个维度，重点介绍了基于数据库技术的航空发动机整机试验数据管理平台的构建方法，此方法已实现工程化并应用于多个重点型号发动机的整机试验数据管理，具有极强的推广价值。

关键词 航空发动机;数据库技术;数据管理

引言

21世纪，我国面临复杂的政治形势和严峻的军事斗争形势，加紧研制先进的航空武器装备，全面提升装备水平和作战能力已迫在眉睫。随着航空发动机重大专项的立项和开展，航空发动机产业飞速发展，整机试验时数日益增长，大量的试验数据亟待分析和处理。面对海量的数据，对不同格式原始数据文件开展标准化处理，建立合理有效的数据分析处理架构势在必行[1]。

本文以航空发动机整机试验数据为研究对象，以数据集中管理目标为导向，通过规范数据结构和信息化手段，建立一个基于数据库技术的航空发动机整机试验数据管理平台，解决了整机试验数据分散存放、数据融合度低、缺乏统一管理等多项难题，为整机试验信息的大数据管理提供一条可行的途径。

1 技术方案

1.1 关键技术

航空发动机整机试验数据管理平台的关键技术如下：①基于关系数据模型的数据库技术。数据库技术是实现整机试验数据管理平台构建的核心，用以实现试验数据的存储，检索，共享，使用和规范化管理。②整机试验数据结构化技术。通过梳理航空发动机整机试验的工作模式和流程，对产生的试验数据开展标准化和结构化处理。③数据分析处理技术。此项技术涵盖整机试验数据的上传和检索、数据回放、数据分析、关键量提取、状态判读和数据挖掘等多项功能。④跨平台系统集成技术。本平台基于Web Service技术实现与其他系统的信息交互与数据共享，极大地提升了平台的可扩展性。

1.2 总体方案

结合航空发动机整机试验数据的管理现状和研发人员的使用需求，设计航空发动机整机试验数据管理平台的总体方案如下：

首先分析航空发动机整机试验业务流转流程，对试验数据进行结构化处理;然后以关系数据模型为基础，基于数据库技术搭建试验数据管理平台框架，用于实现整机试验数据的自动上传和存储;最后采用编程开发工具设计数据分析处理软件，最终实现整机试验数据的规范化管理、检索、查询、分析和使用。

依据总体设计方案，对数据管理平台开展功能规划，如表1所示。

2 详细设计

2.1 数据结构设计

航空发动机整机试验数据结构设计遵循如下原则：数据表的唯一性、数据表的可辨识性和数据表参数的可查询性。

数据结构设计方案采用标准化的试验编号体系，即发动机型号-发动机编号-装配次-上台次-点火次五级规范，后缀试车性质描述关键字和时间，确保试验数据的唯一性和可辨识性，例如“TYPE100-005-001-002-006-冷运转 2016-3-21 13：00：36”。此外引入【数据表】+【配置表】的组合结构形式，保证数据表参数的可查询性，例如：“TYPE100-005-001-002-006-冷运转 2016-3-21 13：00：36”的配置文件设定为如下格式“TYPE100-005-001-002-006-冷运转 2016-3-21 13：00：36 配置文件”。

2.2 数据存储模式设计

为实现整机试验数据的规范化，结构化集中管控，采用数据库技术对整机试验数据进行存储管理。

数据存储模式设计方案以科研院所局域网为通讯媒介，在所本部设置整机试验数据数据库的总服务器，对各试车台的整机试验数据进行集中管理。各试车台配备数据库子服务器，分管各试车台的整机试验数据，与所内服务器实现试验数据的同步实时共享，互为备份，确保试验数据的安全性。

2.3 数据检索模式设计

为保证整机试验数据查询、分析和使用的便捷性，航空发动机整机试验数据的检索模式采用“【视图】+【序号表】+【数据表】+【配置表】”的方式。

首先在各试车台子服务器内建立【序号表】，其包含本试车台试验【数据表】的基础信息，如名称、时间和试车台信息等。然后在数据库总服务器内构建试验信息的【视图】，其涵盖所有试车台试验数据的基础信息。

整机试验数据的检索包含两种实现路径，分别为“按发动机型号检索”和“按试车台检索”。选取“按发动机型号检索”后平台可展示数据库内所有发动机型号列表，用户可依据型号对试验数据进行筛选和调用;选取“按试车台检索”后平台可展示所有试车台标号信息，用户可以根据试车台对数据进行进一步选择。

2.4 数据同步模式设计

为保证整机试验数据所区内总服务器与各试车台子服务器的即时共享与同步，本平台摒弃传统的手动上傳更新方式，重新设计了试验数据自动上传方案[2]。

试验数据自动上传方案如下：在各试车台整机试验结束后，通过对比试车台子服务器与所区总服务器的差异，通过定制开发的数据传输软件将新产生的整机试验数据表自动同步到所区总服务器内，实现试验数据的及时共享与更新。

3 方案实现

根据航空发动机整机试验数据管理平台的技术方案和详细设计要求，本方案实现需完成硬件架构搭建，数据库选择与应用以及工具软件的设计与开发三方面内容，其产出物为完善的试验数据管理系统和试验数据分析处理工具。

3.1 硬件架构搭建

平台硬件架构的搭建基于现有的试车台架构，根据用户数量和访问频度分别在所工作区和各试车台设立独立的服务器，并配备完善安全可靠的局域网系统，确保平台硬件架构的可靠性和稳定性。

3.2 数据库的选择与应用

为确保试验数据管理平台的稳定性，结构化数据的管理能力以及并发处理能力，同时兼顾数据挖掘的潜力，本平台选用MicrosoftSQL Server 2005数据库，完成了航空发动机整机试验数据的结构化管理与数据存储架构的搭建，并实现了海量试验数据的存储与管理[3]。

3.3 工具软件的设计与开发

为响应发动机研制人员对航空发动机整机试验数据的使用需求，在充分调研用户需求的前提下，平台基于面向对象的Microsoft Visual Studio开发语言设计了一套航空发动机整机试验数据回放分析系统（ETPAS-3000系统），此工具软件具备用户管理、服务器选择、试验数据查询、数据曲线绘制、试验数据提取和专用的数据统计和挖掘功能，有效满足了科研人员对试验数据的实际需求。

4 结束语

航空发动机整机试验数据管理平台的构建与应用，从根本上解决了发动机试验数据管理相对分散的现状，为发动机试验数据的高效收集与可靠管理提供了一条可行的路径，推动了航空发动机试验信息化工作的进一步开展，对航空发动机型号研制也产生了积极的推动作用。此外本平台具备良好的兼容性和可扩展性，可逐步推广到航空发动机整机的全寿命周期，实现外场试验数据的规范管理，具有极大的工程应用价值。

参考文献

[1] 董冬，朱成亮，胡瑛，等. 试验数据管理平台设计研究[J].火箭推进，2014，40（4）：67-72.

[2] 何琳楠，刘振兴.航空发动机试验数据库的构建[J].燃气涡轮试验与研究，2010，23（4）： 57-60.

[3] 陈震宇，葛治美，乔黎，等.航空发动机整机试车试验流程管理系统[J]. 航空发动机，2008，34（3）： 8-11.