在飞机结冰问题中,过冷水滴粒径的不同会对飞机结冰产生不同的影响,当飞机飞行时,可能会遇到水滴粒径超过50um的过冷大水滴(Supercooled Large Droplet,SLD)结冰环境。SLD结冰通常会超出飞机现有的结冰防护区,大规模地在飞机机翼表面形成冰型粗糙的后流冰,对飞机机翼造成严重的外形破坏,严重影响机翼外流场特性,进而影响飞机的空气动力学特性。相对于常规结冰来说,SLD结冰面积较大,结冰速率较快,产生的后果更加严重,对飞机飞行安全造成更加严重的威胁。目前,美国联邦航空管理局已对原有的结冰包线进行了修正,使其包含了SLD结冰环境。本文在分析SLD结冰特性的基础上,首先基于其撞击特性,使用仿真软件设计出一种能够区分SLD结冰和常规结冰的探头二维构型。然后,基于探头二维构型,提出了基于光纤结冰传感器的SLD结冰探测方法,设计出光纤式SLD结冰探测系统,该系统能够较为灵敏地探测探头表面光纤结冰传感器所处位置的结冰,并得到结冰厚度。进一步,为了更全面地得到探头表面的结冰状况,提出了基于图像处理技术的SLD结冰探测方法,设计出图像式SLD结冰探测系统,通过图像处理系统对所拍摄图像的处理,能够得到探头表面的结冰厚度及其分布信息。另外,针对两种SLD结冰探测系统,分布进行了结冰风洞试验和高低温箱试验,验证了探测系统具有区分SLD结冰和常规结冰的功能,并通过试验数据分析,获取到探头表面的结冰信息。