包明鑫，苗 波，朱春玲

南京航空航天大学航空学院 精密驱动技术国防重点学科实验室，南京 210016

0 引 言

飞机飞过云层时，云层中聚积的过冷水滴会与飞机外表面发生撞击，水滴撞击后会迅速在飞机表面结冰[1-2]。冰层在机翼前缘表面聚积会改变飞机的气动特性，使飞机的阻力增大、升力降低，严重时会引发飞机失控而坠毁[3]。为了避免飞机因为结冰而造成损失，发展防除冰技术就显得十分重要。到目前为止，国内外研究人员发展了多种防除冰技术，主要有3大类：液体防除冰技术、热力学防除冰技术和机械除冰技术[4]。其中，热力学类的电热防除冰技术和机械类的电脉冲除冰技术已经在飞机上有所应用[5]。

尽管这些技术都能达到防除冰的目的，但是它们都有各自明显的缺点，例如能耗过高以及给飞机增加了额外的重量[6]。热力学防除冰方法中，每平方米的待防护结构表面就需要高达10 kW的功耗[7]。因此，发展一种低能耗、小质量、小体积的防除冰技术就显得尤为重要。

压电除冰技术首先由国外学者提出，并受到广泛的关注。压电除冰技术利用压电材料的逆压电效应[8]，通过安置在结构表面的压电作动器（最常用的为压电陶瓷[9-10]）的激振，引起待除冰结构振动，从而在结构与冰层交界面产生剪切应力，当剪切应力超过冰层与结构表面之间的黏附强度（大气中的水结的冰为0.05～0.50 MPa）[11-13]，冰层就会从结构表面脱落。国内研究者也对压电除冰技术在飞机机翼与风力机叶片上的应用进行了研究[14-17]。……