在高空云层中，广泛存在过冷水滴。当过冷水滴粒径范围超过50um时，称其为过冷大水滴（Supercooled Large Droplets），简称SLD。由于水滴直径较大，结冰稍慢，过冷大水滴结冰表现出在流动过程中冻结的特征，或者原本的结冰在除冰加热装置的作用下融化，形成的冰水混合物向机翼后方滑动，最终形成一条条冰脊，改变飞机外形包线，破坏飞机气动结构，对飞行安全构成了严重威胁。由于SLD超出了现行实际标准《美国联邦航空条例FAR25部附录C》规定的防冰系统设计用水滴直径范围，因此传统的防除冰系统对过冷大水滴结冰不一定适用，需要一种新型的结冰探测器解决这一难题。本文采用国际领先的三维结冰数值计算软件平台，对飞机过冷大水滴结冰进行数值计算，细致描述了三维结冰计算所用Navier-Stokes方程、Spalart-Allmaras湍流模型等数学模型，有针对性的进行计算条件设计，研究过冷大水滴在不同气象环境下的结冰规律，结合参数化设计的思想，设计多种过冷大水滴结冰探测器探头构型，对比计算结果对探头构型进行优化设计，并经过不同密度不同类型的网格进行计算验证，加工研制经过优化的探头构型，研制光纤式结冰传感器及其信号检测与处理软硬件系统，最后在结冰风洞进行了初步实验。本研究对过冷大水滴结冰规律进行了较为系统的探索，为过冷大水滴结冰检测提供了依据，为后续结冰探测器构型的进一步实验和优化打下了基础。