飞机结冰探测超声换能器蒙皮适用性研究

【作者】 王岩； 王渊； 朱程香； 朱春玲；

【机构】 南京航空航天大学航空学院；

【摘要】 <正>介绍飞机在结冰气象条件下容易在蒙皮表面产生积冰,快速精准探测飞机表面结冰特性能够有效保障飞行安全、提高防除冰效率。采用超声换能器对飞机蒙皮表面结冰厚度进行非接触式测量,由超声换能器、蒙皮和冰层组成多层结构,采用超声脉冲回波法测量介质厚度。目前超声换能器适用性局限于特定范围的声阻抗材料,基于声学匹配理论,针对铝制蒙皮材料和冰层进行超声换能器适用性设计研究;考虑匹配和背衬层结构对压电材料中心频率影响,对超声换能器最终中心频率修正。采用理论和数值仿真计算相结合的方法,对适用于铝制蒙皮表面不同厚度冰层的超声换能器内部压电层、匹配层和背衬层进行设计,通过改变材料属性、优化换能器晶元尺寸达到蒙皮表面冰层高精度测量。仿真结果表明,基于理论设计的超声换能器可探测0.2mm以上冰层厚度、且冰层探测深度至少5mm,满足蒙皮表面冰层高精度探测要求。更多还原