于全朋，周世圆，徐春广，姚鹏娇，胡晓丹，赵明华

(北京理工大学 先进加工技术国防重点学科实验室，北京 100081)

若飞机在飞行中遇到过冷水滴，则机翼、尾翼、螺旋桨、发动机进气道、挡风玻璃等部件会出现结冰现象，积冰会改变部件附近气体的流动特性[1-2]，影响飞机的气动和操纵性能，降低飞机飞行时的可靠性[3-4]，严重时会造成机毁人亡的后果[5]。故准确探测飞机关键部件的结冰状态，有效去除飞机积冰是确保飞机安全飞行的必要措施。

目前用于结冰探测的传感器主要分为电学式、光学式、声学式等[6]。常见的电学式传感器有电容式传感器，其工作原理是根据电容值判断电极间的介质，区分出空气、水、冰等不同的介质，并可检测结冰厚度。光纤式传感器是一种常见的光学式结冰传感器，其根据光纤接收红外光的强弱程度来判断部件是否结冰。声学式传感器通常由磁致伸缩材料或压电陶瓷材料等敏感元件制作而成，具有能耗低，设计简单，易于安装等优点[7]。积冰会改变声学传感器激发超声导波的振动频率，依据频率的变化可以判断部件是否存在积冰。研究表明，利用超声导波技术探测飞机结冰效果明显[8]，但因为超声导波具有多模态特性，所以准确合理地选择对积冰敏感的超声导波模态是有效检测的关键。

文章以冰-铝板结构为研究对象，采用半解析有限元法分析超声导波在结冰铝板中的传播特性，利用有限元软件对冰-铝板结构进行多模态、多频率点仿真，分析不同模态和不同频率点的超声导波对结冰状态的敏感性，并对冰-铝板结构进行结冰探测试验。……