飞机电源系统导线电气特性数据库设计

黄勇

摘要：本文针对目前使用最广泛的某种现役飞机的电源系统，开发其导线电气特性数据库，建立功能完备、操作方便的维修信息管理系统，以文本方式实时查询、输出导线的技术数据，为系统维护提供信息基础。该数据库不仅可以达到优化飞机导线的数据管理的目的，而且可以使维修人员避免为了查对导线数据而人工翻阅大量的技术手册，从而提高了民航机务维修效率。

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.

关键词：飞机电源系统；数据库；飞机导线；电气特性

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

中图分类号：TP311.1 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2016）08-0200-04

0 引言

飞机电源系统是机载电气设备的一个重要组成部分，它的作用是向飞机上所有用电设备供电。早期飞机电源系统能够产生和分配的电流只有几百瓦特功率，用来带动少量的负荷，如今的飞机电源系统在整个电力产生和分配系统中已经增长到了三个数量级。飞机导线是为飞机各部件提供动力电源的重要装置，然而整个飞机电源系统的导线有成千上万条，如果其中一条导线出现故障，机务人员将翻阅大量的技术手册来查对导线数据。因此，为了提高排查故障导线效率，有必要建立数据库来优化飞机导线数据管理。

1 电源系统导线电气特性概要

1.1 飞机电源系统导线分类

Ⅰ类——一次电源线：该类线是电源与电气负载之间的布线，包括：①在电源和电气负载之间传输115/200V400Hz单相或三相交流电的布线；②向电气负载传输36V交流或28V直流电的布线。例如：交流电动机、加热器、一般照明系统、继电器及其它电磁线圈操作的装置。某些电子设备，如果装有电源变压器而与电源线路相隔离，也属于电气设备。自整角机的所有激磁电路均属于Ⅰ类。

Ⅱ类——二次电源线：该类线是属于电子负载和仪表负载与电源之间的布线，包括：①向电子和仪表负载传输36V交流和28V直流电的布线；②传输5kV以内的二次直流电压的布线。例如：电子和仪表负载包括固体电路无线电设备、机内通话器、自动驾驶仪、计算机警告等。自整角机除激磁电路和信号“三相”电路外，其余的包括接在28V直流线路滤波器后的所有布线，都属于Ⅱ类布线[1]。

1.2 飞机电源系统导线电气特性分析

飞机电源系统常用的导线结构如图1所示。

双绞线：扭绞线是导线交叉的一种形式。在民用航空飞机上常采用双绞线所具有的平衡结构来控制电缆敷设所引起电磁干扰信号的感性祸合。

屏蔽线：电缆间的祸合主要是近场祸合，电缆屏蔽是减少祸合的一种有效办法。对感性祸合，屏蔽的机理主要是依靠高导磁材料所具有的小磁阻起磁分路作用，也就是由屏蔽体为磁场提供一条低磁阻通路，使屏蔽层内部空间的磁场大大减弱。因此，可用高导磁材料把干扰源散发的磁通与感应回路隔离开来，并能把部分通向感应回路的交链磁通反射掉。电缆屏蔽可减小导线间的祸合电容，并可以增大旁路电容。

同轴电缆：它是非平衡导线，具有均匀的特性阻抗和较低的损耗，广泛用于高频信号的传输。其差模干扰可分成两部分：一是场对电缆的干扰，使电缆表层产生干扰电流；二是由于电缆的转移阻抗使表面电流转换为差模电压，作用在放大器或逻辑电路的输入端，经过这一过程使外界干扰电平得到较大幅度的衰减[2]。

2 电源系统导线电气特性数据库设计

2.1 数据库概念设计与逻辑设计

对于导线电气特性数据库设计，本系统将采用目前软件设计中较为流行的三层模式作为基本结构，即表示层、功能层和数据层，如图2所示。

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①表示层是应用的用户接口部分，担负着用户与应用间的对话功能。它用于接收、检查用户从键盘等输入的数据，显示应用输出的数据。为使用户能直观地进行操作，一般要求图形用户接口（GUI）操作简单、易学易用。在变更用户接口时，只需改写显示控制和数据检查程序，而不影响其他两层。检查的内容也只限于数据的形式和值的范围，不包括有关业务本身的处理逻辑。

②功能层相当于应用的本体。它是将具体的业务处理逻辑地编入程序中。

③数据层就是DBMS（数据库管理系统），负责管理对数据库数据的存储。DBMS必须能迅速执行大量数据的更新和检索。现在的主流是关系数据库管理系统（RDBMS）[3]。

SQL Server 2005是由Microsoft推出的一个关系数据库管理系统。它是一个具备完全Web支持的数据库产品，用于存储导线特性数据信息。设计人员运用C#语言在visual studio2010软件上执行编程任务。一般的Visual Studio 2010数据库应用程序模型如图3所示。

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在飞机电源导线电气特性数据库设计中，经常要用到各种导线的数表和线图，如导线两端连接的设备、导线件号等。在传统的导线维护过程中，主要依靠维护人员手工查询各种图表得到有关导线的技术数据。这是一项枯燥又易出错的工作。为此，本文将导线的各种参数存放到SQL Server 2005数据库中，利用Visual Studio进行数据库管理，以减小设计人员的工量负荷。

2.2 电源系统导线电气特性数据库建立

在飞机的所有系统中，每根导线和单芯电缆都有标记，这些标记使用特殊的打印机打在电线和电缆上。每捆导线束都有标记，标记间距是6-12英尺；导线束末端标记一般不超过3英寸，3英寸以下的导线束不用做标记。两芯或多芯屏蔽电缆只能在两端加套管做标记。导线识别码用于在导线束中识别导线，识别码能够在目录中找出。由WDM（Wiring Diagram Manual）手册可以查到该导线的标记形式，如图4所示。按照从左到右的顺序，在导线识别码标识W4102-2001R-24中，W4102为导线线束号，2001为导线识别码、R为导线颜色和24为导线线号（GA）。

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在经过大量收集手册中有关飞机电源系统的信息之后，可以确定以点对点查找为主体的导线电气特性数据库的结构。其E-R图如图5所示。E-R图即为关系图，用来描述数据库中表和表之间的关系。根据E-R图便可以很容易地得出数据库数据模型。

基于E-R图，可以确定飞机电源系统导线电气特性数据表，如表1所示。数据表是数据库中最重要的对象，包含着数据库中的所有数据。它是数据库的实体，由行和列组成。该数据表描述了飞机导线的基本信息，如飞机导线线号、飞机两端的连接设备名称、飞机两端连接设备件号等。由于这些信息存在着一一对应关系，所以通过根据飞机导线的线号可以查找到这根导线的相关信息。现将这些数据提取出来，加以整合就构成了飞机电源系统导线电气特性的数据库，如图6所示。那么，当飞机导线出现故障时，机务维修人员能够立即查找到该导线的相关信息，以提高工作效率，缩短维修时间，为航空公司创造最大的利润价值[4]。

3 系统各功能模块设计

基于已建立的导线电气特性数据库，现根据此数据库来开发导线查询系统。通过对用户各项需求的分析，并确定应用程序应具备的功能模块，如图7。

3.1 查询管理模块

查询管理模块负责在可视化界面内自动进行查询导线电气特性数据库的各种导线数据信息。

3.2 添加管理模块

添加管理模块负责整理导线故障信息，向数据库中添加新的导线信息，包括导线编号、导线颜色、导线长度、导线类型、导线连接两端设备件号、导线两端连接设备站位等信息。该模块起到更新完善数据库的作用。

3.3 修改管理模块

修改管理模块负责完成修改数据库中信息的任务。当数据库中任何一部分信息失效或者出错时，能够对信息进行修改。

3.4 删除管理模块

删除管理模块负责删除数据库中的无效信息，以防止数据库中的无效信息对机务维修人员产生干扰作用。

3.5 注册管理模块

注册管理模块的作用是当管理员完成数据库的建立与软件的开发，投入实际运用时，由管理人员为使用人员申请登陆用户名和登录密码。

4 数据库的实现与维护

在数据库模块设计、流程图设计的基础上，运用C#语言在visual studio编程软件上编写相应的执行程序，实现对数据库的查询、添加、修改、删除、注册新用户等功能。试运行的具体步骤如图8所示。

进过大量的程序编写后，最终开发出的飞机电源系统导线信息查询软件节目，下面将介绍此软件主要功用。

①飞机电源系统导线电气特性数据库导线查询模块。查询功能是通用功能，是指在管理员并未登陆的情况下，程序也可以执行的功能。在“设备查询”功能对话框内可以输入要查询的导线编号来查询导线具体信息，也可以通过双击导线列表中的导线编号来进行查阅导线信息。

②飞机电源系统导线电气特性数据库用户登陆模块。管理员登陆模块用以实现管理员对数据库具体的维护功能。在管理员登陆之后便可以实行对数据库内导线信息的修改、删除和添加等功能。并且在管理员登陆成功之后，“管理员登陆”按钮会立即变为“注册”按钮，以实现注册功能。

③飞机电源系统导线电气特性数据库添加模块。在管理员登陆之后，点击“添加管理”按钮，在系统弹出“设备添加”对话框内填入导线电气特性信息并单击“确定”按钮便可实现新数据的添加。需要注意的是，导线编号不可为空并且不可以与数据库内已存在的导线中任一编号一致。

④飞机电源系统导线电气特性数据库修改模块。在管理员登陆之后，单击“修改/删除管理”按钮。系统便会弹出“设备查询”对话框，以便管理员查询将要修改导线。此处同查询功能一致。在弹出“设备详情”对话框之后，完善所要更改的导线信息，再单击“修改”按钮，完成修改任务。需要注意的是导线编号是不可以修改的，其为只读模式。其中“设备详情”对话框中的“修改”和“删除”按钮只有在管理员登陆的情况下才会变为可操作模式。

⑤飞机电源系统导线电气特性数据库删除模块。实现删除功能的按钮和实现修改功能的按钮都是“修改/删除管理”按钮。查询步骤和修改步骤一致，当找到要删除导线信息时，点击“设备详情”对话框中的“删除”按钮，这时系统会弹出一个提示对话框，提示操作人员是要否要真的删除该导线信息。如果是由于误操作而引起的该操作进程，那么点击“否”按钮退出。如果是确定要删除该导线信息，那么点击“是”按钮完成操作。

⑥飞机电源系统导线电气特性数据库注册模块。在该系统投入机务维修部门实际运用时，需要为相关管理维护人员提供管理员登录用户名和登录，那么就需要使用注册功能了。具体步骤是先单击“注册”按钮，系统会弹出“注册”对话框，此时填入所要注册的用户名和注册密码之后，如果用户名和密码都符合规定格式的话，那么系统将会显示“添加成功”对话框。

经测试，本程序各个模块可以可靠地实现其功能。至此飞机电源系统导线电气特性数据库的设计基本完成。然而，完善的工作还需在程序投入现实维修工作当中继续进行，将理论与实际相结合，及时发现本程序的漏洞与不足之处，并改进。形成良好的反馈与改进循环。另外，在数据库的运行阶段，还需按时对数据库中的信息备份与恢复，对数据库的安全性、完整性进行控制。

5 结论

本文基于Visual studio和SQL Server，设计飞机电源系统导线电气特性数据库程序，其主要特点是：

①系统设计采用模块结构，便于维护与功能扩充；

②具有良好的用户界面，全部菜单和提示均采用中文字符，各种记录都按照格式文件所规定的格式进行显示，便于用户操作使用；

③具有较好的保护功能，在对数据库进行维护操作时需要核对口令，以防止非法更改数据库中重要信息，提高了数据库的安全性。

在本数据库内储存的飞机电源系统导线信息，主要为WDM手册24章节的导线信息。伴随着管理界日趋成熟的发展，其将会被设计成为涵盖整个WDM手册的导线信息的管理程序，并将导线信息按照国际ATA标准输入在相应的导线数据库中。届时，本程序的运用将大大的方便机务人员对于维护导线部分工作的完成。

参考文献：

[1]中华人民共和国航空航天工业部.飞机电线电缆电磁兼容性分类及布线要求.1991.

[2]陈淑凤.航天器电磁兼容技术[M].北京：中国科学技术出版社，2007.

[3]王小科，吕双.C#开发典型模块大全[M].人民邮电出版社，2008.

[4]毕大园，李秋艳，等.飞机电缆连接关系数据库的设计与实现[J].计算机工程与设计，2006，27（7）：1224-1226.