胡文月，葛俊锋，叶 林，张岩松

(华中科技大学自动化学院，多谱信息处理技术重点实验室，湖北武汉 430074)



一种图像式过冷大水滴结冰探测系统

胡文月，葛俊锋，叶 林，张岩松

(华中科技大学自动化学院，多谱信息处理技术重点实验室，湖北武汉 430074)

在飞机结冰问题中，过冷水滴粒径的不同会对飞机结冰产生不同的影响，当飞机遇到水滴粒径超过50 μm的过冷大水滴时，容易形成粗糙的冰脊，对飞机飞行安全造成严重威胁。文中介绍了一种图像式过冷大水滴结冰探测系统，通过设计特殊的探头外形结构，使不同粒径的水滴在探头的不同位置结冰，采集探头特定位置的图像并使用图像处理技术对其进行分析，得到该位置的结冰厚度及其分布信息，判断过冷大水滴结冰的存在性。通过结冰风洞试验，验证了该系统具有区分常规结冰与SLD结冰的功能，并通过计算结冰边缘到探头边缘的距离，得到探头的结冰厚度及其分布信息，从而实现SLD结冰探测。

结冰探测；过冷大水滴；结冰风洞试验；图像处理

0 引言

在飞机结冰气象条件的研究中，美国国家航空航天局曾在大量飞行试验的前提下，对液态水含量(LWC，Liquid Water Content)、水滴粒径(MVD，Median Volume Diameter)和温度等参量进行量化，形成飞机的“结冰包线”，并作为飞机结冰安全防护系统设计和验证的技术规范[1]。在该包线中，过冷水滴粒径为15～50 μm，通常称为“常规粒径”，形成的结冰称为“常规结冰”。但是，1994年发生在美国印第安纳州的一起飞行事故让人们认识到，飞机在飞行中遇到的过冷水滴还有可能是粒径范围在50 μm至数百μm范围内的“过冷大水滴”(SLD，Supercooled Large Droplet)，形成的结冰称为“SLD结冰”。……