新一代民用航空运行保障系统

需求背景 

晴空或云区飞行中超冷水滴在机翼及尾翼表面固结形成冰层，严重影响气动性能与飞行安全。传统结冰检测依赖雷达回波或机组目视，响应延迟大。飞机结冰预警监测系统项目基于机翼表面分布式光纤光栅（FBG）温度/应变传感阵列与微波/毫米波散射信号监测融合，实现结冰初期 (<0.1 mm 冰层) 实时预警。

系统需在 -60–20 ℃ 温度范围、飞行速度 0–900 km/h 下稳定检测，并通过数据融合算法将传感器数据与气象雷达信息整合，提供 1 Hz 更新率、预警提前时间 ≥60 s，为除冰与安全决策提供依据。 

 需解决的主要技术难题 技术难题：

一是FBG 传感阵列高分辨部署，需在翼表面布置 ≥50 根光纤光栅，分辨率温度 ≤0.1 ℃、应变 ≤1 με，传感器耐温 (-60–120 ℃)；

二是微波/毫米波散射监测，通过机载微波雷达或毫米波雷达安装，实现对翼面超薄冰层 (<0.1 mm) 的散射信号检测灵敏度 ≥-60 dB；

三是数据融合与预警算法，结合时空 Kalman 滤波或深度神经网络，融合光纤与雷达数据，预警准确率 ≥95%、漏报率 ≤2%；

四是飞行环境适应性，系统需在 0–900 km/h 空速和 ±10 g 机载振动条件下可靠运行，并通过 DO-160 环境测试；五是系统集成与接口，与机载飞行控制系统 (FCS) 无缝对接，数据延迟 ≤200 ms，提供驾驶舱 HMI 预警提示；

五是系统环境适应：0–900 km/h、±10 g 振动；六是 DO-160 环境测试合格；

六是安全冗余与认证，满足 DO-178C/DO-254 软件/硬件认证要求，系统可靠性 MTBF ≥10,000 h。 期望实现的主要技术目标 项目期望实现：一是翼面温度分辨率 ≤0.1 ℃、应变分辨率 ≤1 με；二是雷达散射检测灵敏度 ≥-60 dB，冰层检测阈值 ≤0.1 mm；三是预警准确率 ≥95%、漏报率 ≤2%，提前 ≥60 s；四是更新率 ≥1 Hz，数据延迟 ≤200 ms；

七是与 FCS 接口一致性测试合格；八是 MTBF ≥10,000 h；九是 HMI 预警交互 ≤100 ms；十是通过 DO-178C/DO-254 认证，为飞行安全和结冰防护提供高精度实时预警解决方案。