通過大量的計算、試驗對比分析認(rèn)為：擺振方向振動的根源是由于失速運行時的氣動力產(chǎn)生的，原因是葉片失速后氣動阻尼變?yōu)樨?fù)值所致，它與葉片翼型的靜態(tài)、動態(tài)空氣動力特性，葉片的布局(葉片的幾何分布)，葉片的結(jié)構(gòu)特性(結(jié)構(gòu)阻尼)等有關(guān);其次是復(fù)合材料葉片低溫時其結(jié)構(gòu)阻尼下降，最后導(dǎo)致總的阻尼下降。
同時，通過全尺寸氣彈分析計算和實測比較顯示，機(jī)組的支撐機(jī)構(gòu)(如機(jī)艙和塔架等)特性對葉片擺振方向的振動也很重要，由于振動葉片與支撐結(jié)構(gòu)交換能量，在這種交換過程中，葉片固有頻率相對于機(jī)組俯仰一偏航耦合模態(tài)頻率位置扮演著重要的角色。
3解決措施
由于擺振方向上的振動是由失速運行時的空氣動力產(chǎn)生的，氣動阻尼變負(fù)，結(jié)構(gòu)阻尼下降。解決此問題的主要措施就是要增加系統(tǒng)的阻尼，通過阻尼消耗掉這部分能量。
3.1局部改善措施
3.1.1增加葉片結(jié)構(gòu)阻尼
阻尼是減振的最有效措施，研究表明：如果葉片結(jié)構(gòu)阻尼達(dá)到5%以上時，可以有效減緩擺振方向上振動的發(fā)生。因此，最根木的辦法是提高復(fù)合材料葉片結(jié)構(gòu)本身在低溫時的結(jié)構(gòu)阻尼，由于低溫對復(fù)合材料葉片結(jié)構(gòu)阻尼影響較大，特別是環(huán)境溫度低于一20℃時，葉片自身的結(jié)構(gòu)阻尼會下降。必須利用特殊的阻尼材料提高復(fù)合材料葉片低溫時的結(jié)構(gòu)阻尼。
我們對此進(jìn)行了大量的研究和分析工作，與北京航空航大大學(xué)國家固體靜動力學(xué)振動實驗室進(jìn)行了長期的合作，在管德院士、諸德超教授、程偉教授以及趙壽根博士等協(xié)助下，進(jìn)行了大量的分析和試驗工作。對不同的阻尼材料、阻尼結(jié)構(gòu)、阻尼位置等對葉片結(jié)構(gòu)阻尼的影響進(jìn)行了大量的試驗分析。最終證明：通過選用合適的阻尼材料、阻尼結(jié)構(gòu)及合理的位置可以有效提高葉片的結(jié)構(gòu)阻尼，范圍在3%~5%之間。而且，這種形式的阻尼結(jié)構(gòu)與葉片結(jié)構(gòu)一起，壽命與葉片相同，且在很寬的頻率范圍內(nèi)都有效。此技術(shù)應(yīng)用在我公司600kW和750kW葉片上，實際證明是有效的。
3. 1. 2改變?nèi)~片氣動阻尼
改變翼型局部形狀使得翼型的氣動性能發(fā)生改變，來增加翼型的氣動阻尼。最有效地方法是在葉片局部前緣加裝失速條。這種方法可以有效降低葉片擺振方向振動，使葉片擺振方向振動延遲到切出風(fēng)速以后;安裝失速條后，同時也降低了風(fēng)輪的功率輸出。補救的措施可以利用渦流發(fā)生器來提高風(fēng)輪的輸出功率。
3. 1. 3、葉片內(nèi)部加裝阻尼器
也可以利用在葉片內(nèi)部安裝阻尼器的方式來降低葉片擺振方向的振動，這種阻尼器可以是機(jī)械的也可以是流體的。其缺點是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且這種結(jié)構(gòu)阻尼器只能在很窄的頻率范圍內(nèi)起作用。
3.2、總體改善措施
3. 2. 1、利用減振器消除機(jī)艙擺振方向上的振動
利用在機(jī)艙尾部加裝機(jī)械減振器的方法消除或降低葉片擺振方向的振動，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。NEG-Micon公司在其600kW機(jī)組上采取此種方式。
3. 2. 2、合理設(shè)計支撐結(jié)構(gòu)
機(jī)組總體設(shè)計時合理確定支撐結(jié)構(gòu)特性，以達(dá)到避免擺振方向振動的目的。有證據(jù)表明，使用同樣型號葉片的不同機(jī)組，對低溫失速導(dǎo)致的振動可以避免。例如德國Nordex公司的600kW定槳距失速型機(jī)組就沒有這一問題。
4結(jié)論
低溫對失速型風(fēng)輪葉片的影響是巨大的，會導(dǎo)致葉片結(jié)構(gòu)失效，影響葉片的使用壽命，同時也影響機(jī)組的正常運行。可以通過各種措施有效地降低或消除失速型葉片擺振方向的振動。低溫對失速型風(fēng)輪葉片的影響應(yīng)給以高度重視。
對于變槳距機(jī)組來說，機(jī)組達(dá)到額定功率以后，由于葉片變距滯后于風(fēng)速變化，可能會導(dǎo)致葉片擺振方向的振動。
