摘要
气路静电监测技术是一种实时在线监测的技术手段，通过监测发动机气流通路中整体静电荷水平的变化来感知发动机的早期故障和性能退化，发出预警信息。该技术作为一种新型发动机在线监测手段，因其实时性好、可靠性高以及鲁棒性强等特点受到广泛应用。本文以气路中的荷电碎屑为研究对象，引入静电监测技术对其进行在线监测，进一步完善静电监测技术在发动机状态监测方面的应用，具体的研究内容如下： （1）围绕气路静电监测技术理论，详细地分析了气路中典型异常荷电碎屑的形成机理，研究了静电监测技术原理。在此基础上，探究了传感器感应探极上感应电荷量大小的影响因素。 （2）从静电传感器的原理分析出发，依据传感器各个组件的性能要求和工作环境特点，有针对性地对静电传感器的材料选择与结构设计进行了探究，研制出适合发动机气路环境的静电传感器。 （3）建立气-固-电耦合仿真分析模型，获取了发动机尾喷管的径向与轴向位置电场的分布情况，并选取电场变化最为明显位置安装传感器，为传感器的安装布局设计提供指导依据。 （4）提出基于相关系数分析的静电信号特征参数选取方法。针对特征参数难以有效选择的问题，对特征参数进行相关性计算，结合发动机的实际工况选取合适的特征参数对静电信号进行表征；基于多路传感器信息之间的相关分析，提出了一种发动机碰摩故障定位的方法，为实现静子与转子故障部位的定位提供了理论基础。 （5）构建多个实验环境，开展发动机故障模拟实验和真实的发动机地面台架实验，验证静电传感器设计在不同工作环境下的可靠性。离线条件下传感器可承受温度大于1200℃，发动机地面台架实验中1000℃环境下仍能正常工作，验证了静电传感器设计的合理性。
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