飞机在过冷云层中飞行时发生的结冰现象已引起人们的重视。现有的飞机防除冰技术中，机械除冰作为一种有效的除冰方法其应用越来越广泛。机械除冰主要依靠使蒙皮振动、变形等方式破坏冰层结构或冰层与蒙皮之间的粘附。在这一过程中，冰层的破坏主要分为法向的拉伸破坏、切向的剪切破坏以及其粘附强度的破坏，因此机械除冰系统在工作时必须提供大于冰层强度及其粘附力的外加载荷。本文研究了冰的粘附机理和断裂过程，并通过实验得到冰的剪切粘附强度的大小与分布规律，为机械除冰的设计与性能验证提供技术支持。本文的研究内容主要分为以下几个方面：1）对冰层的粘附机理进行原理性探讨，并对外加载荷下冰层的破坏过程进行破坏力学分析与理论建模，研究冰层断裂的特殊过程；2）搭建地面撞击冰实验台，进行冰的力学特性实验，测量在不同结冰工况、基底材质与表面粗糙度、载荷加载速度下冰层与基底材料之间的剪切粘附强度；3）分析实验结果并给出不同工况下的积冰形态与剪切粘附强度随各项实验参数变化的分布规律，最后利用数值模拟分析实验过程中冰层的受力情况，并与国内外现有研究进行对比总结。经过对数据的处理和分析，实验所得结论与冰层的粘附机理以及破坏过程分析基本吻合。由此证明，本文中的实验台可以成功用于撞击冰的形成及其力学特性实验，实验结果可以为机械除冰、化学除冰等飞机除冰系统研究提供了原理性的设计基础。