黃勇

摘要：本文針對目前使用最廣泛的某種現(xiàn)役飛機(jī)的電源系統(tǒng)，開發(fā)其導(dǎo)線電氣特性數(shù)據(jù)庫，建立功能完備、操作方便的維修信息管理系統(tǒng)，以文本方式實(shí)時(shí)查詢、輸出導(dǎo)線的技術(shù)數(shù)據(jù)，為系統(tǒng)維護(hù)提供信息基礎(chǔ)。該數(shù)據(jù)庫不僅可以達(dá)到優(yōu)化飛機(jī)導(dǎo)線的數(shù)據(jù)管理的目的，而且可以使維修人員避免為了查對導(dǎo)線數(shù)據(jù)而人工翻閱大量的技術(shù)手冊，從而提高了民航機(jī)務(wù)維修效率。

Abstract： This paper， aiming at the power supply system of a most widely used aircraft， develops its wire electrical characteristic database， builds a maintenance information management system with complete function and easy operation， querying and outputting real-time wire technical data in text mode， and providing information basis for system maintenance. The database can not only achieve the goal of optimization of aircraft wire data management， but also avoid looking over a large number of technical manuals when checking the wire data， thereby enhancing the efficiency of civil aviation maintenance.

關(guān)鍵詞：飛機(jī)電源系統(tǒng)；數(shù)據(jù)庫；飛機(jī)導(dǎo)線；電氣特性

Key words： airplanes' electrical power system；database；wire；electrical characters

中圖分類號：TP311.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2016）08-0200-04

0 引言

飛機(jī)電源系統(tǒng)是機(jī)載電氣設(shè)備的一個(gè)重要組成部分，它的作用是向飛機(jī)上所有用電設(shè)備供電。早期飛機(jī)電源系統(tǒng)能夠產(chǎn)生和分配的電流只有幾百瓦特功率，用來帶動少量的負(fù)荷，如今的飛機(jī)電源系統(tǒng)在整個(gè)電力產(chǎn)生和分配系統(tǒng)中已經(jīng)增長到了三個(gè)數(shù)量級。飛機(jī)導(dǎo)線是為飛機(jī)各部件提供動力電源的重要裝置，然而整個(gè)飛機(jī)電源系統(tǒng)的導(dǎo)線有成千上萬條，如果其中一條導(dǎo)線出現(xiàn)故障，機(jī)務(wù)人員將翻閱大量的技術(shù)手冊來查對導(dǎo)線數(shù)據(jù)。因此，為了提高排查故障導(dǎo)線效率，有必要建立數(shù)據(jù)庫來優(yōu)化飛機(jī)導(dǎo)線數(shù)據(jù)管理。

1 電源系統(tǒng)導(dǎo)線電氣特性概要

1.1 飛機(jī)電源系統(tǒng)導(dǎo)線分類

Ⅰ類——一次電源線：該類線是電源與電氣負(fù)載之間的布線，包括：①在電源和電氣負(fù)載之間傳輸115/200V400Hz單相或三相交流電的布線；②向電氣負(fù)載傳輸36V交流或28V直流電的布線。例如：交流電動機(jī)、加熱器、一般照明系統(tǒng)、繼電器及其它電磁線圈操作的裝置。某些電子設(shè)備，如果裝有電源變壓器而與電源線路相隔離，也屬于電氣設(shè)備。自整角機(jī)的所有激磁電路均屬于Ⅰ類。

Ⅱ類——二次電源線：該類線是屬于電子負(fù)載和儀表負(fù)載與電源之間的布線，包括：①向電子和儀表負(fù)載傳輸36V交流和28V直流電的布線；②傳輸5kV以內(nèi)的二次直流電壓的布線。例如：電子和儀表負(fù)載包括固體電路無線電設(shè)備、機(jī)內(nèi)通話器、自動駕駛儀、計(jì)算機(jī)警告等。自整角機(jī)除激磁電路和信號“三相”電路外，其余的包括接在28V直流線路濾波器后的所有布線，都屬于Ⅱ類布線[1]。

1.2 飛機(jī)電源系統(tǒng)導(dǎo)線電氣特性分析

飛機(jī)電源系統(tǒng)常用的導(dǎo)線結(jié)構(gòu)如圖1所示。

雙絞線：扭絞線是導(dǎo)線交叉的一種形式。在民用航空飛機(jī)上常采用雙絞線所具有的平衡結(jié)構(gòu)來控制電纜敷設(shè)所引起電磁干擾信號的感性禍合。

屏蔽線：電纜間的禍合主要是近場禍合，電纜屏蔽是減少禍合的一種有效辦法。對感性禍合，屏蔽的機(jī)理主要是依靠高導(dǎo)磁材料所具有的小磁阻起磁分路作用，也就是由屏蔽體為磁場提供一條低磁阻通路，使屏蔽層內(nèi)部空間的磁場大大減弱。因此，可用高導(dǎo)磁材料把干擾源散發(fā)的磁通與感應(yīng)回路隔離開來，并能把部分通向感應(yīng)回路的交鏈磁通反射掉。電纜屏蔽可減小導(dǎo)線間的禍合電容，并可以增大旁路電容。

同軸電纜：它是非平衡導(dǎo)線，具有均勻的特性阻抗和較低的損耗，廣泛用于高頻信號的傳輸。其差模干擾可分成兩部分：一是場對電纜的干擾，使電纜表層產(chǎn)生干擾電流；二是由于電纜的轉(zhuǎn)移阻抗使表面電流轉(zhuǎn)換為差模電壓，作用在放大器或邏輯電路的輸入端，經(jīng)過這一過程使外界干擾電平得到較大幅度的衰減[2]。

2 電源系統(tǒng)導(dǎo)線電氣特性數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

2.1 數(shù)據(jù)庫概念設(shè)計(jì)與邏輯設(shè)計(jì)

對于導(dǎo)線電氣特性數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)，本系統(tǒng)將采用目前軟件設(shè)計(jì)中較為流行的三層模式作為基本結(jié)構(gòu)，即表示層、功能層和數(shù)據(jù)層，如圖2所示。

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①表示層是應(yīng)用的用戶接口部分，擔(dān)負(fù)著用戶與應(yīng)用間的對話功能。它用于接收、檢查用戶從鍵盤等輸入的數(shù)據(jù)，顯示應(yīng)用輸出的數(shù)據(jù)。為使用戶能直觀地進(jìn)行操作，一般要求圖形用戶接口（GUI）操作簡單、易學(xué)易用。在變更用戶接口時(shí)，只需改寫顯示控制和數(shù)據(jù)檢查程序，而不影響其他兩層。檢查的內(nèi)容也只限于數(shù)據(jù)的形式和值的范圍，不包括有關(guān)業(yè)務(wù)本身的處理邏輯。

②功能層相當(dāng)于應(yīng)用的本體。它是將具體的業(yè)務(wù)處理邏輯地編入程序中。

③數(shù)據(jù)層就是DBMS（數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)），負(fù)責(zé)管理對數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的存儲。DBMS必須能迅速執(zhí)行大量數(shù)據(jù)的更新和檢索。現(xiàn)在的主流是關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（RDBMS）[3]。

SQL Server 2005是由Microsoft推出的一個(gè)關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。它是一個(gè)具備完全Web支持的數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品，用于存儲導(dǎo)線特性數(shù)據(jù)信息。設(shè)計(jì)人員運(yùn)用C#語言在visual studio2010軟件上執(zhí)行編程任務(wù)。一般的Visual Studio 2010數(shù)據(jù)庫應(yīng)用程序模型如圖3所示。

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在飛機(jī)電源導(dǎo)線電氣特性數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)中，經(jīng)常要用到各種導(dǎo)線的數(shù)表和線圖，如導(dǎo)線兩端連接的設(shè)備、導(dǎo)線件號等。在傳統(tǒng)的導(dǎo)線維護(hù)過程中，主要依靠維護(hù)人員手工查詢各種圖表得到有關(guān)導(dǎo)線的技術(shù)數(shù)據(jù)。這是一項(xiàng)枯燥又易出錯(cuò)的工作。為此，本文將導(dǎo)線的各種參數(shù)存放到SQL Server 2005數(shù)據(jù)庫中，利用Visual Studio進(jìn)行數(shù)據(jù)庫管理，以減小設(shè)計(jì)人員的工量負(fù)荷。

2.2 電源系統(tǒng)導(dǎo)線電氣特性數(shù)據(jù)庫建立

在飛機(jī)的所有系統(tǒng)中，每根導(dǎo)線和單芯電纜都有標(biāo)記，這些標(biāo)記使用特殊的打印機(jī)打在電線和電纜上。每捆導(dǎo)線束都有標(biāo)記，標(biāo)記間距是6-12英尺；導(dǎo)線束末端標(biāo)記一般不超過3英寸，3英寸以下的導(dǎo)線束不用做標(biāo)記。兩芯或多芯屏蔽電纜只能在兩端加套管做標(biāo)記。導(dǎo)線識別碼用于在導(dǎo)線束中識別導(dǎo)線，識別碼能夠在目錄中找出。由WDM（Wiring Diagram Manual）手冊可以查到該導(dǎo)線的標(biāo)記形式，如圖4所示。按照從左到右的順序，在導(dǎo)線識別碼標(biāo)識W4102-2001R-24中，W4102為導(dǎo)線線束號，2001為導(dǎo)線識別碼、R為導(dǎo)線顏色和24為導(dǎo)線線號（GA）。

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在經(jīng)過大量收集手冊中有關(guān)飛機(jī)電源系統(tǒng)的信息之后，可以確定以點(diǎn)對點(diǎn)查找為主體的導(dǎo)線電氣特性數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)。其E-R圖如圖5所示。E-R圖即為關(guān)系圖，用來描述數(shù)據(jù)庫中表和表之間的關(guān)系。根據(jù)E-R圖便可以很容易地得出數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)模型。

基于E-R圖，可以確定飛機(jī)電源系統(tǒng)導(dǎo)線電氣特性數(shù)據(jù)表，如表1所示。數(shù)據(jù)表是數(shù)據(jù)庫中最重要的對象，包含著數(shù)據(jù)庫中的所有數(shù)據(jù)。它是數(shù)據(jù)庫的實(shí)體，由行和列組成。該數(shù)據(jù)表描述了飛機(jī)導(dǎo)線的基本信息，如飛機(jī)導(dǎo)線線號、飛機(jī)兩端的連接設(shè)備名稱、飛機(jī)兩端連接設(shè)備件號等。由于這些信息存在著一一對應(yīng)關(guān)系，所以通過根據(jù)飛機(jī)導(dǎo)線的線號可以查找到這根導(dǎo)線的相關(guān)信息?，F(xiàn)將這些數(shù)據(jù)提取出來，加以整合就構(gòu)成了飛機(jī)電源系統(tǒng)導(dǎo)線電氣特性的數(shù)據(jù)庫，如圖6所示。那么，當(dāng)飛機(jī)導(dǎo)線出現(xiàn)故障時(shí)，機(jī)務(wù)維修人員能夠立即查找到該導(dǎo)線的相關(guān)信息，以提高工作效率，縮短維修時(shí)間，為航空公司創(chuàng)造最大的利潤價(jià)值[4]。

3 系統(tǒng)各功能模塊設(shè)計(jì)

基于已建立的導(dǎo)線電氣特性數(shù)據(jù)庫，現(xiàn)根據(jù)此數(shù)據(jù)庫來開發(fā)導(dǎo)線查詢系統(tǒng)。通過對用戶各項(xiàng)需求的分析，并確定應(yīng)用程序應(yīng)具備的功能模塊，如圖7。

3.1 查詢管理模塊

查詢管理模塊負(fù)責(zé)在可視化界面內(nèi)自動進(jìn)行查詢導(dǎo)線電氣特性數(shù)據(jù)庫的各種導(dǎo)線數(shù)據(jù)信息。

3.2 添加管理模塊

添加管理模塊負(fù)責(zé)整理導(dǎo)線故障信息，向數(shù)據(jù)庫中添加新的導(dǎo)線信息，包括導(dǎo)線編號、導(dǎo)線顏色、導(dǎo)線長度、導(dǎo)線類型、導(dǎo)線連接兩端設(shè)備件號、導(dǎo)線兩端連接設(shè)備站位等信息。該模塊起到更新完善數(shù)據(jù)庫的作用。

3.3 修改管理模塊

修改管理模塊負(fù)責(zé)完成修改數(shù)據(jù)庫中信息的任務(wù)。當(dāng)數(shù)據(jù)庫中任何一部分信息失效或者出錯(cuò)時(shí)，能夠?qū)π畔⑦M(jìn)行修改。

3.4 刪除管理模塊

刪除管理模塊負(fù)責(zé)刪除數(shù)據(jù)庫中的無效信息，以防止數(shù)據(jù)庫中的無效信息對機(jī)務(wù)維修人員產(chǎn)生干擾作用。

3.5 注冊管理模塊

注冊管理模塊的作用是當(dāng)管理員完成數(shù)據(jù)庫的建立與軟件的開發(fā)，投入實(shí)際運(yùn)用時(shí)，由管理人員為使用人員申請登陸用戶名和登錄密碼。

4 數(shù)據(jù)庫的實(shí)現(xiàn)與維護(hù)

在數(shù)據(jù)庫模塊設(shè)計(jì)、流程圖設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，運(yùn)用C#語言在visual studio編程軟件上編寫相應(yīng)的執(zhí)行程序，實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫的查詢、添加、修改、刪除、注冊新用戶等功能。試運(yùn)行的具體步驟如圖8所示。

進(jìn)過大量的程序編寫后，最終開發(fā)出的飛機(jī)電源系統(tǒng)導(dǎo)線信息查詢軟件節(jié)目，下面將介紹此軟件主要功用。

①飛機(jī)電源系統(tǒng)導(dǎo)線電氣特性數(shù)據(jù)庫導(dǎo)線查詢模塊。查詢功能是通用功能，是指在管理員并未登陸的情況下，程序也可以執(zhí)行的功能。在“設(shè)備查詢”功能對話框內(nèi)可以輸入要查詢的導(dǎo)線編號來查詢導(dǎo)線具體信息，也可以通過雙擊導(dǎo)線列表中的導(dǎo)線編號來進(jìn)行查閱導(dǎo)線信息。

②飛機(jī)電源系統(tǒng)導(dǎo)線電氣特性數(shù)據(jù)庫用戶登陸模塊。管理員登陸模塊用以實(shí)現(xiàn)管理員對數(shù)據(jù)庫具體的維護(hù)功能。在管理員登陸之后便可以實(shí)行對數(shù)據(jù)庫內(nèi)導(dǎo)線信息的修改、刪除和添加等功能。并且在管理員登陸成功之后，“管理員登陸”按鈕會立即變?yōu)椤白浴卑粹o，以實(shí)現(xiàn)注冊功能。

③飛機(jī)電源系統(tǒng)導(dǎo)線電氣特性數(shù)據(jù)庫添加模塊。在管理員登陸之后，點(diǎn)擊“添加管理”按鈕，在系統(tǒng)彈出“設(shè)備添加”對話框內(nèi)填入導(dǎo)線電氣特性信息并單擊“確定”按鈕便可實(shí)現(xiàn)新數(shù)據(jù)的添加。需要注意的是，導(dǎo)線編號不可為空并且不可以與數(shù)據(jù)庫內(nèi)已存在的導(dǎo)線中任一編號一致。

④飛機(jī)電源系統(tǒng)導(dǎo)線電氣特性數(shù)據(jù)庫修改模塊。在管理員登陸之后，單擊“修改/刪除管理”按鈕。系統(tǒng)便會彈出“設(shè)備查詢”對話框，以便管理員查詢將要修改導(dǎo)線。此處同查詢功能一致。在彈出“設(shè)備詳情”對話框之后，完善所要更改的導(dǎo)線信息，再單擊“修改”按鈕，完成修改任務(wù)。需要注意的是導(dǎo)線編號是不可以修改的，其為只讀模式。其中“設(shè)備詳情”對話框中的“修改”和“刪除”按鈕只有在管理員登陸的情況下才會變?yōu)榭刹僮髂Ｊ健?/p>

⑤飛機(jī)電源系統(tǒng)導(dǎo)線電氣特性數(shù)據(jù)庫刪除模塊。實(shí)現(xiàn)刪除功能的按鈕和實(shí)現(xiàn)修改功能的按鈕都是“修改/刪除管理”按鈕。查詢步驟和修改步驟一致，當(dāng)找到要?jiǎng)h除導(dǎo)線信息時(shí)，點(diǎn)擊“設(shè)備詳情”對話框中的“刪除”按鈕，這時(shí)系統(tǒng)會彈出一個(gè)提示對話框，提示操作人員是要否要真的刪除該導(dǎo)線信息。如果是由于誤操作而引起的該操作進(jìn)程，那么點(diǎn)擊“否”按鈕退出。如果是確定要?jiǎng)h除該導(dǎo)線信息，那么點(diǎn)擊“是”按鈕完成操作。

⑥飛機(jī)電源系統(tǒng)導(dǎo)線電氣特性數(shù)據(jù)庫注冊模塊。在該系統(tǒng)投入機(jī)務(wù)維修部門實(shí)際運(yùn)用時(shí)，需要為相關(guān)管理維護(hù)人員提供管理員登錄用戶名和登錄，那么就需要使用注冊功能了。具體步驟是先單擊“注冊”按鈕，系統(tǒng)會彈出“注冊”對話框，此時(shí)填入所要注冊的用戶名和注冊密碼之后，如果用戶名和密碼都符合規(guī)定格式的話，那么系統(tǒng)將會顯示“添加成功”對話框。

經(jīng)測試，本程序各個(gè)模塊可以可靠地實(shí)現(xiàn)其功能。至此飛機(jī)電源系統(tǒng)導(dǎo)線電氣特性數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)基本完成。然而，完善的工作還需在程序投入現(xiàn)實(shí)維修工作當(dāng)中繼續(xù)進(jìn)行，將理論與實(shí)際相結(jié)合，及時(shí)發(fā)現(xiàn)本程序的漏洞與不足之處，并改進(jìn)。形成良好的反饋與改進(jìn)循環(huán)。另外，在數(shù)據(jù)庫的運(yùn)行階段，還需按時(shí)對數(shù)據(jù)庫中的信息備份與恢復(fù)，對數(shù)據(jù)庫的安全性、完整性進(jìn)行控制。

5 結(jié)論

本文基于Visual studio和SQL Server，設(shè)計(jì)飛機(jī)電源系統(tǒng)導(dǎo)線電氣特性數(shù)據(jù)庫程序，其主要特點(diǎn)是：

①系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用模塊結(jié)構(gòu)，便于維護(hù)與功能擴(kuò)充；

②具有良好的用戶界面，全部菜單和提示均采用中文字符，各種記錄都按照格式文件所規(guī)定的格式進(jìn)行顯示，便于用戶操作使用；

③具有較好的保護(hù)功能，在對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行維護(hù)操作時(shí)需要核對口令，以防止非法更改數(shù)據(jù)庫中重要信息，提高了數(shù)據(jù)庫的安全性。

在本數(shù)據(jù)庫內(nèi)儲存的飛機(jī)電源系統(tǒng)導(dǎo)線信息，主要為WDM手冊24章節(jié)的導(dǎo)線信息。伴隨著管理界日趨成熟的發(fā)展，其將會被設(shè)計(jì)成為涵蓋整個(gè)WDM手冊的導(dǎo)線信息的管理程序，并將導(dǎo)線信息按照國際ATA標(biāo)準(zhǔn)輸入在相應(yīng)的導(dǎo)線數(shù)據(jù)庫中。屆時(shí)，本程序的運(yùn)用將大大的方便機(jī)務(wù)人員對于維護(hù)導(dǎo)線部分工作的完成。

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