孫如林：從旋翼到風輪

　　旋翼和風輪， 這兩種分別運用在直升機和風電機組上的空氣動力產生裝置，組成了孫如林一生的學習、研究、工作線索。雖然他們時常交織一處，又偶爾各有偏重， 但沿著這條脈絡我們可以清晰地管窺到，風電技術是如何從軍工惠澤于民用，由保護家園向造福人類蛻變的。

　　接觸風電事業(yè)
　　將孫如林的注意力，從平行地面旋轉的直升機旋翼和槳葉，引入到垂直地面旋轉的風電機組風輪和葉片上的一次“標志性事件”，是1978 年，福建省電力局想用直升機退役旋翼槳葉改為風電機組風輪葉片。
　　彼時的孫如林正在中國直升機設計研究所（以下簡稱中國直升機所）總師系統辦公室任副總師。按矩陣管理模式，縱向分工負責預先性課題研究，即預研總師；橫向按專業(yè)能力負責直升機旋翼系統技術把關。
　　1978 年以前，我國還難以自主研制專用于風電機組的葉片，因此，福建省電力局研制FD21－ 55 千瓦風電機組時，希望能夠利用直升機退役槳葉改為葉片，這項任務由中國直升機所承擔。
　作為國家“六五”科技計劃科研項目的FD21－55 千瓦風電機組于1982 年5月在福建平潭風力發(fā)電試驗站并網運行成功。這款機組由福建省電力中心實驗所、福建省機械研究所等單位聯合設計，福州發(fā)電設備廠完成樣機試制。該機組最明顯的特征是高16.2 米的水泥制塔架，另一明顯的特征是葉片。它的風輪為水平軸下風向布置，自動調速調向。葉片采用直－ 5 型直升機退役槳葉，并由孫如林通過計算，將風輪直徑由21 米改為18 米。
　　“實驗結果是可以發(fā)電，但是Cp 值很低，只有0.22。因為直升機旋翼是受發(fā)動機驅動旋轉產生需要的氣動力，而風輪是吸收風能而旋轉帶動發(fā)電機旋轉。從軸向動量理論看，氣流穿過旋翼后是收斂的，而風輪是發(fā)散的，所以選用直升機槳葉做風輪葉片效率較低。”孫如林解釋。
　　但直升機卻有一種飛行狀態(tài)，即當直升機發(fā)動機出現故障不能工作時，旋翼旋轉是利用下降的相對氣流，使用自轉產生升力平衡直升機重量緩慢下降，這種狀態(tài)稱直升機自轉下滑狀態(tài)，即風車狀態(tài)。孫如林認為，正是由于該狀態(tài)與風輪氣動原理是相同的，都是從風中獲取能量。所以在技術上，直升機專業(yè)人員進入風電葉片行業(yè)較為容易。
　　“六五”期間（1981 年至1985 年），國家科學技術委員會（以下簡稱國家科委）安排了對3 千瓦風電機組的科研攻關、推廣工作，并采用招標方式，確定攻關單位。中標單位最終確定為兩個，北方中標的是太原一家企業(yè)，南方則是中國直升機所。中國直升機所任命孫如林為該攻關項目總設計師。他的團隊共用近3 年時間，完全按照直升機設計流程自主完成了3 千瓦機組的設計、制造，以及主要部件的地面試驗、整機吹風實驗和外場運轉測試。
　　“設計采用水平軸，上風向型式，風輪直徑6.6 米，塔高分別為10 米、12 米。采用離心變距系統，大風保護采用折尾系統。完成地面試驗后，整機安裝在四川29 基地低速風動所，8 乘6 米風洞進行1 個月吹風試驗。受到時任低風速所長賀德馨的不少幫助和支持，吹風經費由國家科委直接支付。”孫如林回憶，“經過測試，該機組風輪的Cp 值等于0.44，并能夠在不到每秒3 米的風速下啟動。各種試驗工況機組平穩(wěn)，變距系統、變槳過程的性能達到設計要求。其風洞實驗最大風速達每秒18 米，大風保護系統達到設計要求。”