航班和通航机场数量不断增加,跑道安全尤为重要。然而,冬季跑道积冰对飞机起降和航班延误带来严重隐患,精准的跑道积冰主动预警手段是克服上述隐患的有效方法。设计一种埋地式主动降温装置,主动降温提前确定未来短时间后跑道表面的结冰状态,并结合积冰检测手段实现跑道积冰预警功能。论文的主要内容如下:首先,根据ICAO相关技术手册设计主动降温装置。以热电制冷器（TEC）为装置的核心制冷器件,计算选出符合要求的TEC。根据安装环境的特殊性,匹配合适的散热方式。在有限元仿真平台ANSYS Icepak进行模拟跑道环境下的运行效果,应用正交实验手段,由制冷和散热效果选出最佳尺寸散热器,并分析了不同运行环境下的运行状态,达到预期效果。其次,主动降温装置工作特性分析。根据所设计的制冷装置,利用热电转换的思路,将主动降温装置通电运行过程中的热现象转换成电现象进行分析,在精确计算装置各部分热阻基础之上,建立基于TEC的等效电路模型,并利用电子仿真软件Cadence PSpice对该等效电路进行分析,得出稳态和瞬态情况下几种关键参数对装置运行的影响。再次,强扰动、变负荷情况下主动降温装置温控策略研究。利用线性自抗扰控制（LADRC）方法,并采用时变增益方法改进扩张状态观测器（ESO）,抑制传统扩张状态观测器初始时刻的峰值现象。仿真结果表明,相比于PID和NLPID,LADRC控制有更好的抗干扰能力,总扰动下的MSE分别减少了57.22%和55.77%。从而实现装置温度快速响应和精准跟随。最后,主动降温装置控制系统设计及跑道环境下的跑道积冰主动预警实验研究。完成热电制冷器控制系统软硬件设计,在跑道环境中对设计的主动降温装置进行最大制冷性能实验,结果显示制冷和散热效果达到预期;并说明装置工作方式,包括冰点验证实验和冰点探测实验。同时展示了装置在无雨雪条件、雨夹雪条件和积雪融化到结冰过程。可以看出装置能够实现主动降温功能,并在已有的道面积冰检测装置的配合下实现到积冰预警功能。