近期，有一種超聲波積冰傳感器被加拿大國家研究理事會（NRC）認可準備轉入工業應用。該傳感器主要用于解決飛機高空結冰探測問題。

據報道，加拿大的特殊氣候和對航空的依賴促使這個國家成為結冰研究的中心，其最新的成果是研發了兩種冰粒探測技術，并被加拿大國家研究理事會（NRC）認可準備轉入工業應用。

一種是超聲波積冰傳感器，能夠應對最近經常出現的高空冰粒高度積聚使發動機內冰層迅速累積，可能會導致推力損失甚至熄火等威脅。這種傳感器不需要安置在被監測環境中，避免了損壞的風險。另一種冰粒探針可以在飛機或發動機表面齊平安裝，在飛機飛過高空冰晶環境時通過測量周圍大氣的電特性變化探知冰粒。據NRC稱這兩種傳感器都達到了技術成熟度6級水平，可以轉入工業應用。

由云層中的液態水引起的飛機結冰已經困擾了航空界數十年，最近的研究則集中在云層中航空氣象雷達無法發現的冰晶帶來的危險，高度集聚的冰晶會影響發動機工作并阻塞皮托管（空速管）。NRC表示目前還沒有可靠的傳感器能夠提供對積冰的早期警示，而超聲波裝置可以彌補這一缺失。這種傳感器采用無損貼片形式安裝，具有體積小、輕薄和低功耗的特點。采用超聲波形式可以同時作為揚聲器和收音器，通過結構表面或壁面發送聲波，可被積冰反射回來，從而反映另一面的積冰數據。

NRC表示這種超聲波裝置與其他類型傳感器不同，不需要安裝在被監測環境中。它可以用在發動機或飛機部件的任一非暴露表面，消除了傳感器因為冰、拆卸或穿透發動機而損傷的風險。結冰組項目經理DanFuleki認為：“知道發動機上那些位置容易結冰就可以縮小監測范圍，這樣當把傳感器安裝在氣流通道另一側壁面的合適位置，就可以探測是否發生積冰。”

2015年11月，在NRC和NASA達成的結冰研究合作協議下，超聲波傳感器在霍尼韋爾和冰晶企業聯盟等協助下進行了測試，將一臺試驗發動機降到具備結冰條件的慢車狀態。傳感器在模擬真實結冰環境的10000米高度進行了測試，在發動機多個受關注的位置共安裝了12個傳感器，試驗在NASA格林研究中心的推進系統試驗室進行。Fuleki表示：“初步結果非常值得肯定，我們能夠在真實的發動機結冰環境下探測到冰粒積聚，并且傳感器還具有足夠的敏感度區分積聚的輕重程度，能有效測量積聚強度。”單個超聲波傳感器對于探測是否結冰就已經足夠，但由于尺寸、重量和功耗都很小，NRC認為可以像高空模擬實驗中的發動機一樣安裝多個探測器組成的陣列，這樣就可以提供冰層覆蓋范圍的詳細數據。

另一種冰粒探測器也同時在由空客領導的歐盟高空冰晶項目中完成了研發和測試。這種探針是從6種候選冰層探測技術中經過評估選出可以進行飛行測試的2種探測器之一，可以齊平表面安裝，具有尺寸小、重量輕的特點，單位功耗和阻力都很低。這種探針已經經受了超過750小時的模擬冰晶高度風洞測試，并在NRC和空客飛機上完成四輪超過140小時的飛行試驗。NRC表示這種探針的性能已經在含有自然冰晶和液態水的條件下得到了證實，地理范圍包括渥太華所處的中緯度地區以及赤道附近地區，高度超過12000米。

這種探針通過測量空氣中顆粒、冰和液態水在不同高度下所帶的電荷實現探測功能。Fuleki表示：“在風洞和飛行試驗中得到的數據在數量和質量上都屬上乘，探針的性能給空客公司留下了深刻印象，他們因此請求在A340飛機上保留這種探針，以在下一輪飛行試驗中對過冷液態水含量進行探測和測量。”

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