航空发动机工作状态的精益化监控是保证航空器安全性和可靠性的基础。具备故障早期预警能力的气路静电监测技术实时在线监控发动机工况变化,可以满足视情维修的要求,并能够大大提高航空器的工作安全性和维修经济性。论文在前人研究的基础上,开展了进气道静电传感器理论与实验研究。本文首先分析了航空发动机进气道与尾气颗粒物的来源,通过描述气路颗粒物的荷电机理和静电监测原理,阐述了航空发动机气路静电监测系统的构成。然后针对进气道静电传感器的关键技术展开了以下研究:(1)进气道静电传感器技术研究分析了进气道静电传感器的设计原理,针对发动机进气道环境的需要,给出了传感器感应探极模型的选择依据。基于点电荷的思想,利用有限元仿真软件,对进气道静电传感器感应探极空间灵敏度影响因素:绝缘层介质厚度H、相对介电常数ε、电极轴向长度L、电极厚度h和圆环电极直径D进行了定量分析,综合考虑传感器灵敏度、灵敏度均匀性、机械加工和安装等因素,得出环形探级设计的最优尺寸。(2)进气道静电传感器动态性能研究本文运用函数拟合方法,采用不同轴向位置的灵敏度数据,获取了静电传感器环形探极空间灵敏度分布函数。传感器的空间滤波效应与频率响应特性表明:在空间域和时域内,传感器相当于一个低通滤波器;其频带宽度与颗粒移动速度、径向位置和敏感元件的轴向长度有关。此外,文中设计的进气道传感器在某型航空涡喷发动机上可以有效地监测气路状态,能够灵敏地反应发动机工况变化以及带电颗粒状况,验证了该传感器的有效性与可行性。(3)静电传感器抗干扰技术与稳定性研究传感器的接线充分考虑了对外来干扰信号的屏蔽,采用屏蔽线对信号进行传输;信号导线远离动力线,从根源上消除磁场耦合干扰。此外,对信号导线的屏蔽层进行了接地设计。设计了低通滤波电路,增添了防电磁干扰电路,同时也加入静态工作点稳定电路,提高了电路的精度和稳定性,消除了温度对静态工作点的影响;经过电路仿真和实际运行测试,取得了良好的去噪滤波效果。采用了自适应滤波方法对背景噪声信号进一步滤除,使用反馈来调整滤波器系数。达到抑制或排除干扰的功效,取得了较好的降噪效果。采用时间序列分析方法对传感器稳定性重要指标温度漂移进行了建模预测,找出了温度漂移数据的变化规律,分析结果表明传感器在高温下具有理想的稳定性,长时间的高温实验对传感器稳定性造成的影响在合理范围内,为传感器的结构优化和误差补偿提供了稳定性依据。(4)进气道吸入物静电监测实验研究设计了吸入物环境模拟试验箱,引入了信号特征参数及其主要数字特征,分析了不同条件下带电颗粒经过传感器时所产生的静电感应信号及其特点。研制了气路综合静电监测试验台,进行了发动机环境下吸入物静电监测实验,提出并分析了四种吸入物性质判断逻辑模式,为后续的进一步研究提供了参考和依据。