孫如林：從旋翼到風(fēng)輪

　　旋翼和風(fēng)輪， 這兩種分別運(yùn)用在直升機(jī)和風(fēng)電機(jī)組上的空氣動(dòng)力產(chǎn)生裝置，組成了孫如林一生的學(xué)習(xí)、研究、工作線索。雖然他們時(shí)常交織一處，又偶爾各有偏重， 但沿著這條脈絡(luò)我們可以清晰地管窺到，風(fēng)電技術(shù)是如何從軍工惠澤于民用，由保護(hù)家園向造福人類蛻變的。

　　接觸風(fēng)電事業(yè)
　　將孫如林的注意力，從平行地面旋轉(zhuǎn)的直升機(jī)旋翼和槳葉，引入到垂直地面旋轉(zhuǎn)的風(fēng)電機(jī)組風(fēng)輪和葉片上的一次“標(biāo)志性事件”，是1978 年，福建省電力局想用直升機(jī)退役旋翼槳葉改為風(fēng)電機(jī)組風(fēng)輪葉片。
　　彼時(shí)的孫如林正在中國直升機(jī)設(shè)計(jì)研究所（以下簡稱中國直升機(jī)所）總師系統(tǒng)辦公室任副總師。按矩陣管理模式，縱向分工負(fù)責(zé)預(yù)先性課題研究，即預(yù)研總師；橫向按專業(yè)能力負(fù)責(zé)直升機(jī)旋翼系統(tǒng)技術(shù)把關(guān)。
　　1978 年以前，我國還難以自主研制專用于風(fēng)電機(jī)組的葉片，因此，福建省電力局研制FD21－ 55 千瓦風(fēng)電機(jī)組時(shí)，希望能夠利用直升機(jī)退役槳葉改為葉片，這項(xiàng)任務(wù)由中國直升機(jī)所承擔(dān)。
　作為國家“六五”科技計(jì)劃科研項(xiàng)目的FD21－55 千瓦風(fēng)電機(jī)組于1982 年5月在福建平潭風(fēng)力發(fā)電試驗(yàn)站并網(wǎng)運(yùn)行成功。這款機(jī)組由福建省電力中心實(shí)驗(yàn)所、福建省機(jī)械研究所等單位聯(lián)合設(shè)計(jì)，福州發(fā)電設(shè)備廠完成樣機(jī)試制。該機(jī)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(fēng)輪為水平軸下風(fēng)向布置，自動(dòng)調(diào)速調(diào)向。葉片采用直－ 5 型直升機(jī)退役槳葉，并由孫如林通過計(jì)算，將風(fēng)輪直徑由21 米改為18 米。
　　“實(shí)驗(yàn)結(jié)果是可以發(fā)電，但是Cp 值很低，只有0.22。因?yàn)橹鄙龣C(jī)旋翼是受發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生需要的氣動(dòng)力，而風(fēng)輪是吸收風(fēng)能而旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)。從軸向動(dòng)量理論看，氣流穿過旋翼后是收斂的，而風(fēng)輪是發(fā)散的，所以選用直升機(jī)槳葉做風(fēng)輪葉片效率較低。”孫如林解釋。
　　但直升機(jī)卻有一種飛行狀態(tài)，即當(dāng)直升機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)故障不能工作時(shí)，旋翼旋轉(zhuǎn)是利用下降的相對(duì)氣流，使用自轉(zhuǎn)產(chǎn)生升力平衡直升機(jī)重量緩慢下降，這種狀態(tài)稱直升機(jī)自轉(zhuǎn)下滑狀態(tài)，即風(fēng)車狀態(tài)。孫如林認(rèn)為，正是由于該狀態(tài)與風(fēng)輪氣動(dòng)原理是相同的，都是從風(fēng)中獲取能量。所以在技術(shù)上，直升機(jī)專業(yè)人員進(jìn)入風(fēng)電葉片行業(yè)較為容易。
　　“六五”期間（1981 年至1985 年），國家科學(xué)技術(shù)委員會(huì)（以下簡稱國家科委）安排了對(duì)3 千瓦風(fēng)電機(jī)組的科研攻關(guān)、推廣工作，并采用招標(biāo)方式，確定攻關(guān)單位。中標(biāo)單位最終確定為兩個(gè)，北方中標(biāo)的是太原一家企業(yè)，南方則是中國直升機(jī)所。中國直升機(jī)所任命孫如林為該攻關(guān)項(xiàng)目總設(shè)計(jì)師。他的團(tuán)隊(duì)共用近3 年時(shí)間，完全按照直升機(jī)設(shè)計(jì)流程自主完成了3 千瓦機(jī)組的設(shè)計(jì)、制造，以及主要部件的地面試驗(yàn)、整機(jī)吹風(fēng)實(shí)驗(yàn)和外場運(yùn)轉(zhuǎn)測(cè)試。
　　“設(shè)計(jì)采用水平軸，上風(fēng)向型式，風(fēng)輪直徑6.6 米，塔高分別為10 米、12 米。采用離心變距系統(tǒng)，大風(fēng)保護(hù)采用折尾系統(tǒng)。完成地面試驗(yàn)后，整機(jī)安裝在四川29 基地低速風(fēng)動(dòng)所，8 乘6 米風(fēng)洞進(jìn)行1 個(gè)月吹風(fēng)試驗(yàn)。受到時(shí)任低風(fēng)速所長賀德馨的不少幫助和支持，吹風(fēng)經(jīng)費(fèi)由國家科委直接支付。”孫如林回憶，“經(jīng)過測(cè)試，該機(jī)組風(fēng)輪的Cp 值等于0.44，并能夠在不到每秒3 米的風(fēng)速下啟動(dòng)。各種試驗(yàn)工況機(jī)組平穩(wěn)，變距系統(tǒng)、變槳過程的性能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。其風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)最大風(fēng)速達(dá)每秒18 米，大風(fēng)保護(hù)系統(tǒng)達(dá)到設(shè)計(jì)要求。”