Rotor là yếu tố đầu tiên trong chuỗi các yếu tố chức năng của một tuabin gió. Đặc tính khí động học và năng lượng của nó có một ảnh hưởng quyết định đến toàn bộ hệ thống trong nhiều khía cạnh. Khả năng của rotor làm chuyển đổi một tỷ lệ tối đa của năng lượng gió chảy qua khu vực quét của nó thành năng lượng cơ học rõ ràng là kết quả trực tiếp của các đặc tính khí động học rotor.Nhiệm vụ chủ yếu là xác định hiệu quả tổng thể của việc chuyển đổi năng lượng trong tuabin gióNhư với hầu hết các thiết kế kỹ thuật, quá trình thiết kế này được thực hiện lặp đi lặp lại, trong thực tế. Ban đầu, có là khái niệm của một cánh quạt mà hứa hẹn sẽ có một số mong muốntài sản. Tính toán là sau đó thực hiện cho cấu hình này và kiểm tra để xemmức độ mà thực sự thu được kết quả mong đợi. Theo quy định, kết quả sẽ không được com-pletely thỏa đáng trong trường hợp đầu tiên, nhưng các mô hình toán học / vật lý cung cấp một cái nhìn sâu sắc vào các thông số của thiết kế cánh quạt có ảnh hưởng đến kết quả cuối cùng. Điều nàycung cấp một cơ hội để cải thiện thiết kế bằng cách áp dụng các chỉnh sửa thích hợp.Nó sẽ vượt quá phạm vi của cuốn sách này để mô tả các mô hình toán học hiện đang được sử dụng trong thiết kế khí động học của cánh quạt tua-bin gió. Tuy nhiên, chính ap-proaches lý thuyết của khí động lực học rotor sẽ được giải thích vì chúng rất hữu ích trong việc tìm hiểu kết quả của những tính toán, và do đó hình dạng của cánh quạt tua-bin gió.Các phương pháp tiếp cận lý thuyết cơ bản được dựa trên công việc của nhiều aerody-namicists người, trong những năm 1920, đã phải đối mặt với nhiệm vụ cung cấp đáng tin cậy và khoa họcthành lập các công cụ tính toán cho các kỹ sư máy bay đã được làm việc trên cơ sở thực nghiệm nhiều hơn đến thời điểm đó. Đó là nhiệm vụ của việc tìm kiếm các cánh khí động học tối ưu, đặc biệt, có ý nghĩa quan trọng đối với sự tiến bộ của hàng không và, cuối cùng dẫn đến sự phát triển của một ngành học đặc biệt của cơ học dòng chảy áp dụng, cái gọi là lý thuyết cánh ". Tên đáng chú ý trong lĩnh vực này là Prandtl, Glauert, Multhopp,Schlichting và Truckenbrodt. Cùng với lý thuyết cánh, các mô hình lý thuyết củathiết kế tua-bin cánh quạt và tính toán hình thành điểm khởi đầu cho việc tính toán khí động học của cánh quạt tua-bin gió.Đó là aerodynamicist Đức Albert Betz công đức đã xây dựng không chỉ định luật vật lý cơ bản của chuyển đổi năng lượng nhưng cũng là một lý thuyết hoàn toàn của các cánh quạt gió.Trong những năm tới theo, lý thuyết này đã được phát triển hơn nữa bởi nhiều tác giả khác. Trong số others, nó là Ulrich Hutter đã phân biệt chính mình bằng cách đáng kể tiến và tinh chếBetz của lý thuyết trong những năm giữa 1940 và 1942 [1].Những nỗ lực này đã được đẩy mạnhtrong những thập kỷ gần đây của công việc chuyên sâu được thực hiện trên các cánh quạt máy bay trực thăng. Mỹ Wil-con trai và Lissaman đã công bố phương pháp tính toán thiết kế đặc biệt để sử dụng trên các máy tính [2].Đà Betz lý thuyết đơn giản là dựa trên mô hình của một dòng chảy hai chiều thông qua các đĩa thiết bị truyền động (s. Chương 4). Luồng không khí bị chậm lại và các dòng chảy lệch chỉ trong một mặt phẳng (Hình 5.1).Tuy nhiên, trong thực tế, một công cụ chuyển đổi luân phiên, một cánh quạt, bổ sung sẽ truyền đạt một quaychuyển động, một spin, sau rotor. Để duy trì xung lượng góc, quay trong thức phải đối diện với mô-men xoắn của rotor.Năng lượng chứa trong quay này làm giảm tỷ lệ hữu dụng của nội dung tổng năng lượng của dòng không khí ở các chi phí khai thác năng lượng cơ học do đó, trong lý thuyết động lực mở rộng, xem xét sau khi quay, hệ số sức mạnh của tuabinđược nhỏ hơn giá trị theo Betz (Hình 5.2). Hơn nữa, hệ số điện bây giờ đã trở nên phụ thuộc vào tỷ lệ giữa năng lượng components từ chuyển động quay và chuyển động translatorial của dòng không khí. Tỷ lệ nàyđược xác định bởi vận tốc tiếp tuyến của cánh quạt cánh quạt trong mối quan hệ để không bị xáo trộn

trục luồng không khí, vận tốc gió và được gọi là tốc độ tỷ lệ đầu λ, thường được tham chiếu đếnvận tốc tiếp tuyến của đầu lưỡi cánh quạt.

Một yếu tố cơ bản của đường cong sức mạnh của rotor là hệ số năng lượng là một chức năng của tỷ lệ tốc độ đầu, vì nó là dành cho bất kỳ khác tuabin như động lực, máy móc. Trong kỹ thuật tuabin thông thường và cánh quạt lý thuyết, tỷ lệ đầu tốc độ được gọi là hệ số trước, tuy nhiên, được định nghĩa hỗ tương.Bước quyết định từ một phương pháp tiếp cận cơ bản vật lýkhí động học kỹ thuật rotor được thực hiện bằng cách giới thiệu hình học lưỡi cánh quạt. Nó chỉ là phương tiện để tìm kiếm mối tương quan giữa hình dạng thực tế của rotor và cácđặc tính khí động học của nó. Một phương pháp thường được sử dụng để đạt được mục tiêu này trong công nghệ nănglượng gió được gọi là yếu tố lưỡi hoặc dảilý thuyết [2].Trong lý thuyết này, các điều kiện hướng gió và lực lượng khí động học tác động lên các yếu tố phiếnluân phiên tại một khoảng cách r từ trục cánh quạt được xác định. Để đơn giản hóa vấn đề, nó được giả định rằng các lực lượng khí động học, di chuyển ở dạng dải đồng tâm, không ảnh hưởng với nhau(Hình 5.3). Các phần tử phiến được hình thành bởi âm lưỡirotor địa phương (khí động học cánh)và mức độ xuyên tâm của các yếu tố dr.

Các mặt cắt ngang ở cánh bán kính r được thiết lập ata gócsân lưỡi θ địa phương đối với máy bay cánh quạt quay (Hình5,4). Các dòng miễn phí trục vận tốc va trong các máy baycánh quạt vàu tốc độ tiếp tuyến tại bán kính của mặt cắt ngang lưỡi kết hợpđể tạo thành một dòng chảy vận tốc VR kết quả. Cùng với cácdòng âm cánh, các hình thức khí động học của các góc độ địaphương tấn công α. Đối với các lợi ích của những độc giảkhông quen với khí động học, sự khác biệt

giữa góc khí động học của cuộc tấn công α và sân góc phiến θcần lưu ý:các góc độ của cuộc tấn công là một tham số khí động học vàgóc sân phiến là một tham số thiết kế. Hai góc độ này thường bị nhầm lẫn, làm cho nó khó khăn hơn để hiểu đượckhí động học mối quan hệ.Liên kết các mối quan hệ của cơ học chất lỏng cho động lực của dòng chảy hướng trục, của các thành phần dòng chảyxuyên tâm của sau quay với công thức cho các lực lượng khí động học tại các phần tử phiến cho phép các điều kiện dòng chảy tại các yếu tố phiến để được xác định để các địa phươngkhí động học thang máy và hệ số kéo có thể được đọc từ các đường cong cánh cực (s. Chương 5.3.4).Việc tính toán cân bằng lực lượng bao gồm không chỉ kéocánh tinh khiết nhưng cũng kéo các thành phần khác bắt nguồn từ dòng chảy không gian xung quanh lưỡi cánh quạt. Đặc biệt,dòng chảy trên đầu lưỡi, một kết quả của sự chênh lệch áp suất giữa đầuvà mặt dưới của lưỡi dao, tạo xoáy đầu cái gọi là miễn phí.Kéo kết quả được gọi là kéo gây ra, chức năng của các hệ số nâng địa phương và tỷ lệ khía cạnh ('mảnh')

của lưỡi cắt. Cao hơn tỷ lệ khía cạnh, i. e. các cánh mảnh maihơn, thấp hơn kéo gây ra. Những tổn thất đầu lưỡi được giới thiệu như là các các thành phần kéo bổ sung, như làtrung tâm thiệt hại là kết quả của các xoáy trong sự trỗi dậy của dòng chảy xung quanh trung tâm. Chúng có nguồn gốc từ một mô hình xoáy phức tạp của dòng rotor (Hình 5.5). Một sốbán thực nghiệm phương pháp tiếp cận cho các tổn thất xoáyđã được mô tả trong các tài liệu [2].Với tính khí động học nâng hệ số địa phương và kéo, lưỡi daoelethuận lý thuyết cung cấp phân phối của các lực lượng khí động học trên chiều dài của lưỡi dao. Điều này thường được chiathành hai t hành phần: một trong mặt phẳng quay của rotor

sự phân bố lực tiếp tuyến, và một vuông góc với nó - sự phân bố lực đẩy(Hình 5,6). Tích hợp sự phân bố lực lượng tiếp tuyến so với bán kính rotor cung cấplái xe mô-men xoắn của rotor, và với tốc độ quay của rotor, sức mạnh của cánh quạt hoặc hệ số điện, tương ứng. Tích hợp các phân bố lực đẩy sản lượng rotor tổnglực đẩy ví dụ tháp. Các yếu tố lưỡi hoặc lý thuyết dải do đó cung cấp cho cả sức mạnh của rotor và tải trạng thái ổn định khí động học cho một hình học lưỡi nhất định.Đi đặc tính điện rotor, i. e. sự biến đổi của hệ số năng lượng như mộtchức năng của tỷ lệ tốc độ đầu, là một ví dụ, xấp xỉ của các mô hình lý thuyết với thực tế có thể được minh họa truy (Hình 5.7).Gọi để đánh giá sức mạnh của dòng không khí, lý thuyết động lực đơn giản bởi Betz cung cấp hệ số công suất lý tưởng liên tục của 0,593 mà là độc lập với tỷ lệ tốc độ đầu. Cân nhắc xung lượng góc trong sự trỗi dậy rotor cho thấy rằng hệ số điện trở thành một chức năng của tỷ lệ tốc độ đầu. Đó là khi tỷ lệ tốc độ đầu trở nên vô cùng cao, hệ số sức mạnh phương pháp tiếp cận giá trị lý tưởng của Betz. Giới thiệu các lực lượng khí động học tác động lên các cánh quạt, và đặc biệt kéo khí động học, tiếp tục làm giảm hệ số điện, trong Ngoài ra, hệ số điện tại triển lãm một giá trị tối ưu ở một tốc độ đầu nhất địnhtỷ lệ.Lý thuyết rotor khí động học dựa trên lý thuyết động lực và trên lý thuyết ele thuận phiến, sản lượng đường cong sức mạnh thực sự rotor với xấp xỉ tốt. Tuy nhiên, nó nên được giữ trong tâm trí rằng lý thuyết động lực cũng như mô hình thành phần lưỡibao gồm đơn giản hóa một số hạn chế tính hợp lệ của năng lượng gió một đĩa hình converter. Đôi khi lý thuyết động lực do đó được gọi là đĩa thiết bị truyền động lý thuyết ". Cáccánh quạt chân vịt loại là rất gần với mô hình này, nhưng không phải tất cả các độc đáo khác de-dấu hiệu hành động là chuyển đổi năng lượng gió, các thiết bị hình đĩa, chuyển đổi năng lượng gió thành năng lượng cơ học trong một bước.

Rotor Công suất Đặc điểm

Các lý thuyết động lực đơn giản đã được cung cấp mối quan hệ cơ bản cho thứ tự các tầm quan trọng của sản lượng năng lượng cơ học của rotor. Các khí động lực học rotor lý thuyết, i.e. mô hình dải, sản lượng các mối tương quan giữa các hìnhdạng hình học của một cánh quạt thựccấu hình và sức mạnh đặc điểm chi tiết của nó. Sử dụng hệ sốCPR điện rotor,các quyền lực cánh quạt có thể được tính như một chức năng của tốc độ gió, như sau:

Các hệ số điện CPR sẽ được tính bằng cách sử dụng lý thuyếtdải trong một cánh quạt nhất địnhtốc độ / tỷ lệ tốc độ gió, i. e. một tip được đưa ra tỷ lệ tốc độ.Lặp đi lặp lại này đối với một số các tỷ lệ tốc độ đầu mang lạisự biến đổi của hệ số sức mạnh với tỷ lệ tốc độ đầu. Điều nàycung cấp hệ số điện rotor cho tốc độ gió khác nhau ở một tốc độ rotor cố định hoặc khác nhaurotor tốc độ tại một tốc độ gió. Nếu rotor là trang bị có điều khiển lưỡi cắt, đường cong hệ số điện phải được tính toán cho mỗi góc sân lưỡi dao được sử dụng trong hoạt động của nó.Sức mạnh đường cong hệ số duy nhất cho cánh quạt có lưỡicố định trở thành một gia đình của các đường cong điện rotorcho cánh quạt có điều khiển lưỡi dao (Hình 5.8).Ngoài quyền lực cánh quạt, có các thông số khác có ý nghĩa quan trọng trongmô tả hiệu suất cánh quạt. Điều quan trọng nhất trong số này làhành trạng của các mô-men xoắn (Hình 5,9). Tương tự quyền lực, mô-men xoắn rotor cũng có thể được tính bằng cách sử dụng một hệ số mô-men xoắn được gọi là, như sau:

R bán kính rotor là thông số tham khảo.Kể từ khi mô-men xoắn có thể được tính bằng cách chia quyền lực bằng tốc độ quay, fol đây đơn giản mối quan hệ giữa quyềnlực và hệ số mô-men xoắn đạt được:

Các đường cong điện rotor và các đường cong mô-men xoắnlà những tính năng đặc trưng của mỗi cấu hình cánh quạt. Độ lớn của các hệ số sức mạnh và hình dạng của đường cong cả hai

hiển thị các sự khác biệt rõ rệt. Các thông số chính chi phốicác Sơ đồ CPR là:- Số lượng cánh quạt- Chiều dài dây nhau phân phối của lưỡi cắt (planform)- Cánh đặc điểm khí động học- Xoắn biến thể của cánh quạtMức độ mà các đặc tính điện rotor bị ảnh hưởng bởi các thông số này sẽ được mô tả chi tiết hơn trong các chương để làm theo.Hình 5,10 cho thấy sự khác biệt về chất lượng trong các hệ sốđiện (phong bì củagia đình của các đặc tính điện trong trường hợp bước điều chỉnh cánh quạt) cho cánh quạt của các cấu hình khác nhau.Những lợi thế của cánh quạt hiện đại với tốc độ đỉnh cao so vớicánh quạt truyền thống là khá rõ ràng. Trong khi đó, các bánh xe gió lịch sử, trong đó chủ yếu chỉ hoạt động với chức năng kéo khí động học, chỉ đạt được hệ số sức mạnh của khoảng 0,3, là nhiều nhất, các cánh quạt hiện đại đạt được hệ số sức mạnh của gần 0,5 mà chứng minh rõ ràngtính ưu việt của các nguyên tắc của việc sử dụng thang máy khí động học.Sự khác biệt tương tự có thể được nhìn thấy trong các đặc tínhmô-men xoắn (Hình 5,11). Trong trường hợp này,Tuy nhiên, các cánh quạt nhanh vào thế bất lợi. Trong khi nhiềucánh cánh quạt chậmmô-men xoắn cao, mô-men xoắn thấp hơn cho các cánh quạtvới độ bền lưỡi thấp và lưỡi vài. Điều này đặc biệt đúng củamô-men xoắn khởi đầu. Cánh quạt hai cánh có mô-men xoắnbắt đầu từ người nghèo là họ chỉ có thể bắt đầu trừ khi lưỡi dao được ném vào một góc sân tối ưu.

Kiểm soát khí động học Công suất

Ở tốc độ gió cao, sức mạnh thu được từ gió rotor đến nayvượt quá giới hạn được thiết lập bởi sức mạnh thiết kế của cấu trúc cánh quạt. Điều này đặc biệt đúng với các tua-bin giólớn là biên độ an toàn của các giới hạn sức mạnh của các thành phần trở nên hẹp hơn với kích thước tuabin tăng. Ngoài ra, sản lượng điện của rotor là giới hạn tối đacho phép năng lượng của máy phát điện. Hình 5,12 cho thấymức độ đầu vào sức mạnh củarotor tăng lên khi nó không phải là tùy thuộc vào sự can thiệp của một hệ thống điều khiển.Ngoài việc hạn chế quyền lực cánh quạt với tốc độ gió cao, cólà vấn đề tốc độ rotor chính taining tại một giá trị không đổihoặc trong giới hạn định trước. Giới hạn tốc độ sẽ trở thành một vấn đề sống còn khi, ví dụ như trong thời gian tắt lưới, mô-men xoắn máy phát điện là đột nhiên bị mất. Trong trường hợp này, tốc độ rotor sẽ tăng rất nhanh chóng và chắc chắn sẽ dẫn đến sự hủy diệt của tuabin trừ khi biện pháp đối phó đã được thực hiệnngay lập tức. Các cánh quạt của tuabin gió phải, do đó, có mộthiệu quả khí động họcphương tiện để hạn chế sức mạnh của nó và tốc độ quay của nó.Về cơ bản, động lực khí động học có thể được giảm ảnh hưởng đến aerodynamic góc tấn công, bằng cách giảm diện tích dự quét của rotor, hoặc bằng cách thay đổi vận tốc dòng hiệu quả miễn phítại các cánh quạt. Kể từ khi tốc độ gió có thể không bị ảnh hưởng,

tự do vận tốc dòng hiệu quả tại các cánh quạt thay đổi với tốc độ rotor. cácdo đó, tốc độ rotor có thể được sử dụng như là một biến điều chỉnh cho quyền kiểm soát, cung cấptuabin gió cho phép tốc độ thay đổi hoạt động. Tuy nhiên,phạm vi quyền lực mà có thể được kiểm soát bằng cách thay đổi tốc độ rotor là rất hạn chế để thay đổi tốc độ rotorchỉ có thể được coi là một lựa chọn bổ sung. Giảm khí động học hiệu quảrotor quét khu vực, i. e. chuyển ra khỏi cánh quạt gió (furling),chỉ thực hiện vớicánh quạt rất nhỏ.Điều khiển công suất Pitch Blade Rotor

Cách hiệu quả nhất ảnh hưởng đến góc khí động học của tấn công, và do đó năng lượng đầu vào, máy móc điều chỉnh góclưỡi sân rotor (Hình 5,13). Đối vớimục đích này, nói chung, các phiến cánh quạt được bật về trục dọc của nó với sự trợ giúp củatích cực kiểm soát thiết bị truyền động. Cũng đã được cố gắngđể đạt được kiểm soát cao độ thụ động bằng cách sử dụnghiệu quả của lực lượng ly tâm (s. Chương 8.4).Về nguyên tắc, quyền lực điều khiển bằng cách thay đổi góckhí động học của cuộc tấn công của rotor có thể đạt đượcbằng hai phương pháp. Cách tiếp cận thông thường là bằngcách điều chỉnh các góc độ của cuộc tấn công của lưỡi dao,một góc nhỏ hơn để giảm năng lượng đầu vào. Ngược lại,tăng góc tấn công gia tăng đầu vào quyền lực. Các khả năngkhác là thay đổi lưỡi dao

góc sân với một góc lớn hơn của cuộc tấn công lên đến góc cái gọi là khí động học quan trọng của cuộc tấn công, mà ở đó luồng không khí tách ra trên bề mặt của cánh quạt, do đó hạn chế các đầu vào điện khí động học. Hiệu ứng này được biết đến như một gian hàng. Ưu điểm của phương pháp nàylà góc quay cần thiết cho việc bày lưỡi dao nhỏ.Cả hai phương pháp kiểm soát quyền lực đã được chứng minh, ví dụ, trong năm 1980 bởi những tua-bin gió của Đan Mạch thử nghiệm Nibe (Figs. 5,14 và 5,15). Các Nibe Một mô hình đãmột cánh quạt với một phần điều chỉnh cánh quạt bên ngoài bộ phận trong đó có thể được thiết lập nhưrằng các đầu vào điện được giới hạn bởi các gian hàng ở các cánh khí động học. Lưỡi dao rotor góc sân có ba vị trí cố định đã được thiết lập trong sự phụ thuộc vào tốc độ gió(S. Chương 5.3.3). Quyền lực hạn chế bởi gian hàng khí động học được chứng minh là không chính xác lắm,Hơn nữa, được đi kèm bằng cách tải nặng trên các cánh quạt và toàn bộ tuabin. Lên một mức độ nhất định, tách dòng chảy tại các cánh quạt đã được liên tục như vậy, trong những điều kiện nhất định, chập chờn có thể xảy ra tại các cánh quạt (s. Chương 11.1).Ngược lại, mô hình B hoạt động với một thiết lập góc lưỡi liên tục kiểm soát cao độ đối với lông. Kinh nghiệm thực tế đã cho thấy rằng phương pháp này, đã đượcđược sử dụng với các tuabin trước đó (Smith-Putnam, Hutter W 34 vv), dẫn đến nhiều ổn địnhhoạt động đó là lý do tại sao hầu như tất cả các tua-bin gió lớn hơn có loại kiểm soát quyền lực.Sử dụng kiểm soát sân lưỡi liên tục, sức mạnh sản lượng điện có thể được lưu giữ tại một mức độ liên tục ở tốc độ gió từ tốc độ gió đánh giá để cắt giảm tốc độ gió. Hình 5,16 cho thấyđường cong của điện tua-bin A Nibe và Nibe B.Việc điều chỉnh liên tục của góc sân lưỡi đối với vị trí lông cung cấp cho kiểm soát hiệu quả và chính xác về sức mạnh sản lượng và, nếu cần thiết, cũng

tốc độ cánh quạt trên một phạm vi rộng lớn của vận tốc gió.Kiểm soát tốc độ rotor có tầm quan trọng khi máy phát điện là không kết nối với một mạng lưới tần số cố địnhnếu không sẽ chi phối tốc độ rotor. Phương thức hoạt động này đã được sử dụng trong khi cánh quạt tăng tốc lên đến tốc độ đồng bộ hóa với tần số lưới điện và khitua-bin gió hoạt động trong sự cô lập (chế độ độc lập) (s. Chương 10.3.3).Điều chỉnh góc sân hướng tới vị trí lông cung cấp lợi thế hơn nữa. Quyền kiểm soát có hiệu quả ở trên đánh giá tốc độ gió,cánh quạt lực đẩy giảm xuống rõ rệt, trong khi điều này là khó có trường hợp cánh quạt với gian hàng quy định (Hình 5,17).Ngoài ra, các cánh quạt lưỡicó thể được lông hoàn toàn khi tốc độ gió là rất cao, do đó làm giảm đáng kểtải gió trên các cánh quạt và trên toàn bộ tuabin.Các cánh quạt không nhất thiết phải được điều chỉnh trên toàn bộ chiều dài của họ, mặc dùsân đầy đủ nhịp kiểm soát khí động học là giải pháp hiệu quả nhất và hài lòng nhất.Theo quan điểm của một thực tế rằng năng lượng được tạo rachủ yếu ở khu vực lưỡi ngoài sự kiểm soát, sân một phầnrotor nhịp bằng cách điều chỉnh độ cao của chỉ 25 đến 30%của chiều dài phiến là đủ từ quan điểm của xem hiệu quả khí động học. Phương pháp này được áp dụng chủ yếu ở cáccánh quạt hai cánh lớn, ví dụ như trong các tua-bin MOD-2 của Mỹ (Hình 5,18), được trang bị với một hệ thống điều khiểnbằng thủy lực hoạt động sân nơi mà 25% của lưỡi daochiều dài có thể được thay đổi. Khái niệm này cho phép cáccánh quạt hai cánh được sản xuất tại một trong những mảnhmà không có trung tâm phá vỡ toa do - một giải pháp thanh lịch từ quan điểm sản xuấtxem.Ngoài những khó khăn thực tế của việc thực hiện một cơ chếkiểm soát đáng tin cậy sânTuy nhiên, ở khu vực bên ngoài lưỡi dao, một số nhược điểmkhí động học không phải được bỏ qua.Trong lĩnh vực điều chỉnh bên ngoài, của các cánh quạt tăng tảikhí động học. tại cựcvận tốc gió, tải trọng trên cánh quạt đậu được cũng cao hơn vìnó không phải là có thể biến lưỡi dao hoàn thành rotor vào vị trílông. Hơn nữa, một phần nhịp sân kiểm soátđòi hỏi một phạm vi rộng lớn hơn của góc sân để đạt đượchiệu quả tương tự như với khoảng sân đầy đủkiểm soát. Trong tình huống suối tự do không thuận lợi là như vậy, có nguy cơ rằng cánh rotorsẽ tiếp cận điều kiện gian hàng, đặc biệt là trong các lĩnh vựcbên ngoài quan trọng, do các góc sân rộng lớn hơn có. Đây làlý do tại sao các tuabin MOD-2 trưng bày một sự bất ổn địnhđiện nhất địnhvới những biến động cao, một thiếu sót mà ban đầu chỉ có thể được loại bỏ bằng cách thỏa hiệp trong hệ thống điều khiểngiảm sản lượng điện. Sau đó, máy phát điện xoáy cái gọi là đã được cài đặt trong khu vực lưỡi dao bên ngoài mà được cải thiện đặc điểm gian hàng (s.Chương 5.3.4). Một bất lợi có điều khiển nhịp của một phần làbắt đầu lên trong nghèo khó mô-men xoắn của rotor. Kinh nghiệm thực tế với 2-MOD đã xác nhận rằng các rotortăng tốc độ tương đối chậm chạp.Một loạt các kiểm soát sân một phần nhịp được đại diện bởicác cánh quạt điều khiển cánh liệng ý tưởng là để kiểm soátcác cánh quạt gió trong một cách tương tự như cánh máy bayđược kiểm soát bởi ailerons. Khái niệm này được coi là một thay thế cho điều chỉnh lưỡi daotip, đặc biệt là đối với cánh quạt rất lớn như dự án MOD-5Acựu Tổng Công ty điện lực [4]. Tuy nhiên, phương pháp này đòi hỏi một hệ thống điều khiển phức tạp với độ võng cánh liệng tích cực và tiêu cực để đạt được kiểm soát điện năng so sánh vớikiểm soát sân với đầy đủ nhịp. Cho đến nay, không có kinh nghiệm thực tế với cánh liệng kiểm soátcánh quạt đã có sẵn.

Stall điều khiển bị động với Pitch Blade cố địnhCác sơ đồ dòng chảy thể hiện trong hình. 5,13 đã chỉ ra rằng,ngay cả khi không điều chỉnh các góc sân rotor, khí động họcgian hàng sẽ xảy ra với gia tăng vận tốc gió và với vận tốc tiếp tuyến của rotor giữ không đổi. Đó là điều này, cơ chế tự điều tiết thụ động để kiểm soát đầu vào sức mạnh của cánh quạtmà cung cấp cho gian hàng kiểm soát thực tế của nóý nghĩa, đặc biệt là cho các tua-bin nhỏ mà trong nhiều trường hợp không có sân phiến

điều chỉnh. Tại vận tốc gió cao hơn, quyền lực cánh quạt là chỉ giới hạn bởi các gian hàng khí động học xảy ra tại các cánh quạt (Hình 5,19).

Sử dụng loại hình này điều khiển gian hàng thụ động đòi hỏihình học lưỡi cánh quạt được thiết kế cẩn thận và lựa chọn cẩn thận tốc độ rotor.Để đảm bảo rằng ở một tốc độ gió nhất định,dòng chảy, không có gì thực sự riêng biệt để gia tăng quyềnlực là có hiệu quả ngăn chặn, rotor phải đượcthường hoạt động ở tốc độ dưới tốc độ quay khí động học tối ưu.Theo quy định, cánh quạt gió loại này được thiết kế theo một cách mà khí động học đầu vào quyền lực của họ giảm trên một vận tốc gió khoảng 15 m / s (Hình 5,20). Sức mạnh tăngmột lần nữa về mặt lý thuyết vận tốc gió cao hơn nhiều nhưngcác tuabin không còn trong ation Giấy phép hoạt động tại cáctốc độ gió. Rotor phanh dừng hoặc furled và quay tự do tạitốc độ thấp mà không thu bất kỳ số lượng đáng kể quyền lực.Tuy nhiên, thiết kế này "Đan Mạch để thực hiện được, một sốđiều kiện tiên quyết phảiđược đáp ứng:- Sức mạnh và độ cứng của rotor và toàn bộ tuabin phải đượctương đối cao để chịu được tải khí động học cao. Thiết kế nhẹtrình bày vấn đề theo những trường hợp này.- Cài đặt máy phát điện phải được tương đối cao để các máy phát điện không mất đồng bộ với lưới điện trong trường hợpcủa các cơn gió mạnh (s. Chương 9.1).- Rotor nên có một mô-men xoắn khởi động tốt như không cóvị trí thuận lợi khởi đầu cho sân phiến. Theo quy định, điều nàychỉ áp dụng cho các cánh quạt với ba hoặc nhiều hơn lưỡi.Cánh quạt hai cánh với góc sân lưỡi cố định phải được đưalên để tăng tốc độ điện.- Các hoạt động của tua-bin gió mà không có điều khiển lưỡibị hạn chế chủ yếu để hoạt động mạng lưới song song trên một mạng lưới tần số cố định. Bị cô lập hoạt động đòi hỏithêm thiết bị kỹ thuật (s. Chương 10.3.8).

- Cuối cùng nhưng không kém, rotor phải được ngăn chặn từchạy trốn "trong trường hợp của một sự mất mát của mô-men xoắn máy phát điện. Vì lý do an toàn, điều này đòi hỏi hệ thống phanh khí động học hiệu quảcác cánh quạt, ngoài một rotor phanh cơ khí.

Tua-bin nhỏ với đường kính cánh quạt lên đến khoảng 20 m,và trong một số trường hợp cũng có đường kính lớn hơn, thường có các phiến cánh quạt cố định, đầu vào điện trong số đó là bị hạn chế bởi

gian hàng khí động học tại một tốc độ gió nhất định. Đây là loạithiết kế đã được hoàn thiện đặc biệt là các nhà sản xuất Đan Mạch (Hình 5,21), cánh quạt ba cánh với góc sân cố địnhbeingatính năng đặc trưng của đường Đan Mạch ".Cung cấp hệ thống phanh khí động học để hạn chế quá tốc độlà hoàn toàn bắt buộc đối với cánh quạt có lưỡi cố định. Mộtlượng lớn các thiết kế hướng gió được biết đến từ máy baytuabin gió sử dụng các lời khuyên lưỡi hầu như chỉ có thể điều chỉnh cánh quạt (Hình 5,22). Spoilers đó biến mất vào hồ sơ cá nhân phiến khi rút lại không còn sử dụng ngày nay (Hình 5,23).Họ không phải là rất hiệu quả và ít nhất là phức tạpconstructionally.Về nguyên tắc, các loại phanh không khí làm tăng kéo khí động học cũng có thể đượcđược sử dụng. Một số tua bin thử nghiệm thậm chí còn sử dụng phanh dù được đẩy ra từ những lời khuyên lưỡi trong trường hợp khẩn cấp đóng cửa (Newecs-45). Hệ thống phanhnhư vậy rõ ràng làcác câu hỏi cho các nhà khai thác thương mại là hoạt độngcủa họ quá impractictal. trong gi

tua-bin với gian hàng kiểm soát hoạt động, lưỡi dao hoàn thành rotor được sử dụng cho phanh (có điều khiển lưỡi) (s. Chương 5.5.3).Theo quy định, hệ thống phanh khí động học được phát hành bởi một công tắc ly tâm tại một quá tốc độ nhất định mỗi missible của rotor. Trong các loại tuabin gần đây, phanh không khí được vận hành bằng thủy lực, cho phép hệ thống phanh tự động được rút lại. Điều này đáng kể SIMplifies hoạt động khi bắt đầu lên một lần nữa. Tuy nhiên, nó cũng có liên quan đáng kểxây dựng phức tạp mà phần nào phủ nhận sự đơn giản cơ bản của rotor mộtcố định lưỡi góc sân.

5.3.3Kiểm soát hoạt động Stall

Nhiều nhà sản xuất tua-bin gió của Đan Mạch ban đầu đã cố gắng chuyển giao công nghệ đã được chứng minh kiểm soát gian hàng với góc sân lưỡi cố định cho các hệ thống lớn hơn của các megawattđiện loạt. Hoạt động, tuy nhiên, thực tế sẽ sớm tiết lộ những nhược điểm đáng kể làm như vậy.Những lời khuyên có thể điều chỉnh cánh quạt, một tính năng không thể thiếu của khí động lực học rotor phanh đặc biệt trong trường hợp của cánh quạt lớn, đã trở thành nhiều hơn và phức tạp hơn constructionally. Tải tập trung vào khu vực bên ngoài của lưỡi dao trong quá trình phanh được chứng minh là rất un-dễ chịu. Ngoài ra, tải có kinh nghiệm với vận tốc gió cực trong bế tắc cũng cao hơn nhiều so với các tua-bin điều khiển tối, kết quả bất lợi kinh tế lớn hơn kích thước của tháp và các cơ sở của nó. Không, gian hàng characteristật máy cũng trở nên khó khăn hơn để tính toán khí động học và dự đoán đáng tin cậy với kích thước ngày càng tăng của rotor (s. Chương 5.3.4).Trong hoạt động, quá, những nhược điểm quen thuộc của các phiến cánh quạt cố định đã trở thành appar-ent với kích thước tuabin tăng. Trong phạm vi megawatt, các biến động lớn của tuabincông suất đầu ra không còn có thể được dung thứ trong một số lượng ngày càng tăng của các tình huống của lưới điện eration-op. Một vấn đề khác là ảnh hưởng của mật độ không khí trên bắt đầu của gian hàng khác nhauđộ cao địa lý và với thay đổi nhiệt độ theo mùa. Để tránh thiệt hại trong việc cung cấp en-ergy, một góc sân khác nhau lưỡi cố định phải được lựa chọn với mật độ không khí thấp hơn, và tốc độ rotor cũng có thể có được điều chỉnh (s. Chương 14.4.7). Bề mặt gồ ghề do ô nhiễm hoạt động của các cánh quạt cũng có một tác động tiêu cực đáng chú ý trênđường cong sức mạnh của hệ thống kiểm soát gian hàng mà không xảy ra theo hình thức này trong sânkiểm soát hệ thống.Như là một kết quả của tất cả những vấn đề này, những người ủng hộ nguyên tắc đơn giản kiểm soát gian hàng đã quyết định thay đổi một loại phức tạp hơn của xây dựng mà thường được gọi là "gian hàng". Các cánh quạt được điều chỉnh trong hoạt động trên toàn bộ chiều dài của họ và trong từng trường hợpmột lưỡi phù hợp với góc sân là lựa chọn cho các mức độ khác nhau của tốc độ gió, có tính đến những thay đổi xem xét mật độ trong không khí (tức là mùa hè và mùa đông hoạt động) và khác nhauchất lượng bề mặt của cánh quạt (bẩn). Tại vận tốc gió cực đoan, cánh quạt

được đặt vào vị trí đứng vẫn của họ và quay với đuôi của mình "vào gió để giảm tải trọng gió (Hình 5,24).Trên thực tế, kiểm soát gian hàng hạn "là không hợp lý, ngay cả trong phương pháp này. Như trước, điều này vẫn còn hạn chế năng lượng thụ động bằng cách tách dòng chảy tại các cánh quạt, mà không cần sử dụng một đóngkiểm soát vòng lặp, nơi quyền lực là đầu vào tài liệu tham khảo biến.

Sự phức tạp xây dựng các hệ thống gian hàng hoạt động khókhác nữa cho các hệ thống kiểm soát góc sân. Các cánh quạtđược tham gia rotatably về trục dọc của họ thông qua cácvòng bi lăn với các trung tâm rotor và, về nguyên tắc, việc điều chỉnhgóc sân lưỡi đòi hỏi cùng một loại thiết bị truyền động (s.Chapt 8.4.).Những người ủng hộ cho các điểm phương pháp hoạt độnggian hàng ra rằng, bởi vì có ít hơn vàđiều chỉnh ngắn hơn so với sự kiểm soát sân lưỡi thông thường sắp xếp, các đặc điểm mặc là tốt hơn. Hơn nữa, họnhấn mạnh rằng ảnh hưởng của nhiễu loạn gió có thể được hấp thụ tốt hơn do tác động của gian hàng do đó, ngay cả khi không elabnói dai hệ thống máy phát điện có tốc độ thay đổi, các đỉnhquyền lực và tải thấp hơn so với cánh quạt góc tối kiểm soát.Về nguyên tắc, những lợi thế được xác nhận bởi mathematical mô hình và cũng bởi một số điều tra thực nghiệm. Nó vẫn còn để được nhìn thấy cho dù khái niệm gian hàng hoạt độngcó thể trở thành thành lập như là một thay thế cho tua-bin với kiểm soát phiến góc sân và tốc độ thay đổi máy phát điệntrong dài hạn.

5.3.4Vấn đề khí động học với điều khiển Stall

Làm việc với khí động lực học rotor đòi hỏi kiến thức chính xáccủa phe Nhưng thực-vật lý tách dòng chảy tại các cánh quạt.Tỷ lệ mắc tách dòng chảy không có thể đượcdễ dàng tránh được ít nhất là tại địa phương ngay cả với cánh quạt với điều khiển góc sân thông thường lưỡi. Điều này chắc chắn được áp dụng trong điều kiện hoạt động nhất định, e. g.,khi cánh quạt đang được giảm tốc.Các dự đoán lý thuyết của các đặc điểm gian hàng của rotor cơ bản là dựa trên đường cong cánh đo trong đường hầm gió (s. Chương 5.5.4). Tuy nhiên, dòng chảy ba chiều xung quanh rotor không chính xác phù hợp với những gì người ta mong chờ từhai chiều đường cong cánh. Gian hàng ba chiều là một hiện tượng độc lập, riêng biệt mà không dễ dàng cho vay bất kỳ điều trị lý thuyết [5].Ngoài ra, tách dòng chảy tại mặt cắt ngang cánh không phải lúc nào cũng xảy ra tạikhí động học cùng một góc của cuộc tấn công. Tỷ lệ thay đổi các góc độ của cuộc tấn công cũng đóng một vai trò quan trọng. Những văn phòng phẩm các quá trình khí động học không được gọi là gian hàng năng động [6].Dòng chảy xung quanh các cánh quạt đó là gần với bề mặt và đặc tínhtrong đó phần lớn là xác định bởi sự ma sát bề mặt, lớp ranh giới cái gọi là, có một xu hướng tách khỏi bề mặt với áp suất tĩnh tăng trong dòng chảy. Điều này cũng gây ra các dòng chảy từ xa riêng biệt, do đó gây ra một gian hàng. Thức ăn năng lượng vào lớp ranh giới, i. e. trộn từ xa dòng chảy nhanh hơn từ bề mặt với dòng chảy chậm hơntrong lớp ranh giới, gây ra trạng thái của lớp ranh giới thành lớp ở phía trước củahàng đầu cạnh của cánh để trở thành hỗn loạn. Ranh giới lớp tuân thủ hỗn loạn "còn với bề mặt của cơ quan xung quanh mà nó chảy và tách dòng chảy được chuyểnđối với góc độ của cuộc tấn công cao hơn.Này lên trộn "của dòng chảy lớp biên có thể đạt được một cách đơn giản bằng các phương tiệncủa các cơ quan nhiễu loạn được cài đặt trong khu vực phía trước của đầu của cánh. Đây là những tấm nhỏ gắn ở một góc với hướng của dòng chảy và thường cũng có một góc với nhau để tăng cường thế hệ của các xoáy trong một cách đặc biệt - được gọi là máy phát điện xoáy (Hình 5,25). Máy phát điện xoáy đôi khi cũng được sử dụng trên cánh máy bay để giữ "dòng chảy trong khu vực của ailerons.Sử dụng máy phát điện xoáy như vậy, trì hoãn có thể được chuyển dịch theo hướng góc độ của cuộc tấn công cao hơn,

đặc biệt là trên các airfoils dày hơn có thể được tìm thấy ở khu vực bên trong của lưỡi dao. Tuy nhiên, các cơ quan nhiễu loạn sản xuất kéo tăng lên khi dòng chảy xung quanh là tôn trọng.Đó là, do đó, một vấn đề xem xét cẩn thận cho dù hiệu ứng tích cực của việc trì hoãngian hàng trong khu vực bên trong của rotor là không cân bằng, hoặc thậm chí overcompensated, tổn thất điện năng trong điều kiện hoạt động khác trên một vận tốc gió nhất định.Cài đặt máy phát điện xoáy đã khá thành công trong một số trường hợp. Vì vậy, nó đã có thể để cải thiệnđiều kiện dòng chảy nghèo ở khu vực bên ngoài lưỡi dao có thể điều chỉnh cánh quạt cánh quạt của tuabin thử nghiệm MOD-2 (s. Chương 5.3.1). Điều tra trên các cánh quạt Darrieus cóthể hiện điều đó ở đây, quá, sớm trì hoãn trong các lĩnh vực lưỡi gần trục đã bị trì hoãn, dẫn đến một cải tiến đáng chú ý để các đường cong điện [7].Trong hoạt động thực tế, các đầu vào tối đa sức mạnh của cánh quạt điều khiển gian hàng là không infre-quently cao hơn so với kế hoạch. Do trên đã đề cập vấn đề khí động học của các gian hàng đặc điểm của cánh quạt lớn, các đường cong điện về mặt lý thuyết tính không đáng tin cậy. Để sau đó giảm đầu vào quyền lực quá mức, dải quầy hàng này và được gọi là có thể được gắn trên cánh quạt. Nếu chúng được sử dụng tại các địa điểm ngay trên đầu lưỡi dao trong khu vựchàng đầu cạnh, kết quả là một sự khởi đầu trước đây tách dòng chảy và do đó làm giảm đầu vào công suất tối đa. Họ có, do đó, tác dụng ngược lại từ các máy phát điện xoáynhưng bất lợi của họ là các đường cong điện cũng bị suy thoái trong khu vực thấp hơn và điều nàycó liên quan đến tổn thất điện năng.Sử dụng máy phát điện xoáy và dải gian hàng không phải là một bằng sáng chế công thức phổ quát để đạt được những cải tiến trong các gian hàng, điều khiển cánh quạt. Về nguyên tắc, chúng chỉ là hiệu quả dòng chảyđiều kiện là không tối ưu ngay từ đầu. Cách tiếp cận tốt hơn làcánh quạt một cách cẩn thận thiết kế khí động học.Nói chung, nó phải được lưu ý các đặc điểm gian hàng, đặc biệt là các cánh quạt lớn, có không phải là chưa được nghiên cứu chi tiết đến mức nào. Các vấn đề liên quan vẫn là chủ đề cho nghiên cứu khí động học và phát triển trong một thời giandài để đi.

5.3.5Chuyển ra Rotor of the Wind

Chuyển ra khỏi cánh quạt gió, hoặc furling, vì nó đôi khi đượcgọi là, thực sự là phương pháp lâu đời nhất của hạn chế các đầu vào điện khí động học của rotor. Nó đã được sử dụngtrong các cối xay gió của lịch sử và tua-bin gió của Mỹ. Thậm chí ngày nay, hầu hết các bánh xe gió nhỏ vẫn còn sử dụng kỹ thuật này để hạn chế quyền lực.Yawing rotor đối với hướng gió làm giảm vận tốc gió component hành động vuông góc với máy bay cánh quạt, hoặc nói cách khác, nó làm giảm hiệu quảquét khu vực đối với hướng gió. Hơn nữa, nó dẫn đến mộttrước đó, tách dòng chảy sớm ở góc trượt ngang lớn hơn, vàhậu quả, làm giảm nghiêm trọng trong hệ số điện rotor (Hình5,26). Cả hai ảnh hưởng kết hợp mang lại một hiệu quả trong việc giảm các đầu vào điện khí động lực học rotor ở góc trượt ngang trên khoảng 15 đến 20 độ.

5,5 Số Blades Rotor

Số lượng của cánh quạt là đặc tính rõ ràng nhất của rotor và thường xuyên là đối tượng của các cuộc thảo luận gây chia rẽ.Trong chương về vấn đề cơ bản vật lý đã chỉ ra rằng nó có thể để tính toán năng lượng cơ học mà có thể được chiết xuất từ năng lượng gió hiện có trong một luồng không khí được cắt chéo với xấp xỉ hợp lý mà không biết cấu hình cánh quạt, i. e., mà không cần dùng số lượng cánh quạt vào xem xét. Điều này đã chỉ ra rằng ảnh hưởng của số lượng cánh quạtvề quyền lực cánh quạt phải là nhỏ. Nói một cách đơn giản: cánh quạt với một số thấp hơn của lưỡi dao xoay nhanh hơn, do đó hầu như bồi thường bất lợi của một khu vực lưỡi vật lý nhỏ hơn.Hình 5,29 cho thấy ảnh hưởng của số lượng lưỡi trên hệ số điện rotor. Tăng giảm hệ số điện với số lượng

ngày càng cao của cánh quạt có thể được thấy rõ. Trong khi sự gia tăng sức mạnh 1-2 lưỡi vẫn còn 10 phần trăm đáng kể, sự khác biệt từ hai đến ba lưỡi lượng chỉ 3-4%. Cácthứ tư lưỡi chỉ sản xuất một sự gia tăng sức mạnh của 1-2%.Về lý thuyết, hệ số điện tiếp tục tăng với số lượng lưỡi. Cánh quạtvới một số lượng rất lớn của lưỡi dao, e. g., các tuabin gió của Mỹ, tuy nhiên, triển lãm một hệ số điện giảm. Khi rotor độ bền rất cao, dòng chảy khí động học tình trạng trở nên phức tạp hơn (thác dòng chảy) và không thể được mô tả bởi lý thuyếtkhái niệm mô hình giải thích.

Sự biến thiên của các đường cong CPR như là một chức năng của tỷ lệ đầu tốc độ cũng cho thấy phạm vi mà trong đó tỷ lệ đầu tốc độ tối ưu cho cánh quạt với số lượng khác nhau của lưỡigiảm. Trong khi các cánh quạt ba cánh tối ưu thực hiện tại một tỷ lệ tip-tốc độ thiết kế từ7 và 8, một cánh quạt hai cánh đạt đến giá trị tối đa của CPR tại một tỷ lệ đầu tốc độ xấp xỉ. 10. Những mẹo tốc độ tỷ lệ tối ưu của một cánh quạt một cánh là khoảng 15. Đầu tốc độ tối ưu

tỷ lệ là hơi phụ thuộc vào sự lựa chọn của cánh. Tuy nhiên, về cơ bản chỉ có giá trị tối đa của đường cong CPR được di chuyển lên hoặc xuống bởi các đặc tính cánh,tương quan giữa số lượng lưỡi, hệ số công suất và tỷ lệ đầu tốc độ tối ưunói chung là hợp lệ.Nhìn vào sự phụ thuộc của hệ số điện về số lượng các cánh quạt, nórõ ràng ngay lập tức lý do tại sao cánh quạt với một số ít cánh, i. e. hai hoặc ba,ưa thích giải pháp cho tua-bin gió. Theo quy định, đạt được có thể có sức mạnh và hiệu suất năng lượng của một vài phần trăm là không đủ để biện minh cho chi phí của một lưỡi cánh quạt thêm.Tuyên bố này sẽ được hoàn toàn không thể chối cãi nếu nó không được cho một số tiêu chí khác. Các lưỡi ít có nhiều hơn và nhiều hơn bất lợi của hành vi năng động của mộttrở thành cánh quạt gió. Sự khác biệt giữa các cánh quạt ba cánh khí động học đối xứng và một cánh quạt hai hoặc thậm chí một cánh đặc biệt được đánh dấu (Chapt. 6.6.1). Cáctải trọng cao, năng động gây ra bởi một cánh quạt khí động học không đối xứng yêu cầu bổ sungphức tạp trong các thành phần khác của tuabin gió. Hơn nữa, cánh quạt với một tỷ lệ đầu tốc độ cao, i. e. hai hoặc một cánh cánh quạt, gây ra một tiếng ồn phát thải mà là unacceptcó thể ở hầu hết các trang web. Hiệu ứng hình ảnh của một luân phiên hai hoặc thậm chí cánh quạt cánh duy nhất, cũng làthường cảm thấy bồn chồn "trong so sánh với cánh quạt ba cánh. Tất cả điều này đã dẫn đếncánh quạt ba cánh đã trở nên hoàn toàn thành lập ngày hôm nay trong các tua-bin gió thương mại. Khi kích thước của các tuabin gió tăng, tuy nhiên, lĩnh vực của họ về ứng dụng mở rộng (trang trại gió ngoài khơi), cánh quạt hai cánh có thể khá dễ dàng trở nên hấp dẫnmột lần nữa. Sự lựa chọn của số lượng tối ưu của cánh quạt, do đó, không chỉ là một câu hỏi về sự khác biệt điện khí động học, mà là cần phải xem xét tích hợp của giótua-bin và các điều kiện theo đó nó được sử dụng như một hệ thống số.

5.5. ²Hình dạng tối ưu của các Blades RotorNăng lượng cơ học được tạo ra bởi các cánh quạt gió bị ảnh hưởng bởi hình dạng hình học của các cánh quạt. Xác định hình dạng khí động học tối ưu cánh, tốt nhất có thể là một trong những nhiệm vụ thiết kế.Áp dụng lý thuyết động lực và lý thuyết dải Betz, một hình dạng lý thuyết tối ưu của các đường viền của cánh quạt có thể được tính toán. Các tiêu chí quan trọng trong tính toán này là nhu cầu tại mỗi bán kính lưỡi cắt, tốc độ gió trong cánh quạt bị trì hoãn đến 2 / 3 giá trị không bị ảnh hưởng của nó. Các hệ số lực nâng phải được bắt nguồn từ những đường cong cực của cánh được lựa chọn và xem xét các góc tấnNói cách khác, việc phân phối khí động học tối ưu của biên dạng cánh quạt rotor phụ thuộc vào lựa chọn của một hệ số nâng cụ thể.Theo quy định, hệ số nâng này sẽ được lựa chọn như vậy mà tỷ số vận tốc đầu mũi thiết kế củarotor, lưỡi dao được vận hành với lực nâng tốt nhất có thể để kéo tỷ lệ. Với airfoils tiêu chuẩn, các góc tấn tương ứng là một vài độ dưới hệ số nâng tối đa, do đó cung cấp đủ lợi nhuận liên quan

đến tách dòng chảy. Là một xấp xỉ đầu tiên, hệ số thiết kế thang máy có thể được giả định là giữa 0,9 và 1,1. Kết quả là, các rotorđặc điểm năng lượng sẽ có giá trị hồi sức tim phổi tối đa ở tỷ lệlựa chọn đầu tốc độ thiết kế.Với sự đơn giản hóa một số, chủ yếu là bằng cách bỏ qua kéocánh và thiệt hại xoáy tip, Acông thức toán học mà có thể được giải quyết phân tích có thểđược bắt nguồn cho việc phân phối âm aerody-namically tối ưuso với chiều dài lưỡi [15]:

Công thức này cung cấp các kết quả hữu ích cho một phép tính xấp xỉ của đường viền lưỡi. Các âm phân phối chiều dài tối ưu là một chức năng hyperbol của chiều dài lưỡi hoặc bán kính rotor, tương ứng.Hình 5,30 cho thấy hình dạng thực tế của các cánh quạt tỷ lệ đầu tốc độ khác nhau, chothiết kế cánh quạt với một, hai, ba và bốn lưỡi.Nó có thể được nhìn thấy ngay lập tức các cánh quạt của một cánh quạt bốn cánh ba hoặc trở nên vô cùng mảnh mai, khi tỷ lệ tốc độ thiết kế tip-lớn (λ = 15). Rõ ràng rằng việc xây dựng cánh mảnh mai là liên quan đến vấn đề của sức mạnh hay cứng. Nó, do đó, bắt buộc đối với các cánh quạt tốc độ cao chỉ có một số lượng nhỏ của lưỡi dao. Một trong những lý do được đưa ra để xây dựng các phiến cánh quạt đơn là nó là như vậy, có thể đạt được các cánh quạt tốc độ cao với một tỉ lệ hợp lý lưỡi.Hyperbol đường viền của hình dạng tối ưu về mặt lý thuyết tự nhiên bất lợi tages liên quan đến sản xuất. Từ quan điểm của sản xuất tiết kiệm chi phí-hiệu quả, mục đích là planforms thẳng cánh. Hình 5,31 cho thấy mức độ tổn thất điện năng phải chịu do độ lệch từ hình dạng khí động học tối ưu.Planform hình thang thẳng hàng đầu và đuôi các cạnh được chứng minh là một xấp xỉ rất tốt. Hệ số công suất tối đa là chỉ hơi dưới mức tối ưu hyper-bolically giới hạn hình thành.Hình dạng cơ bản được chỉ ra trong hình. 5,31 cấu thành cơ sở tham khảo cho com-parison và trong sơ đồ sau đây, cho thấy ảnh hưởng của các thông số thiết kế khí động học trên hệ số điện rotor. Nó đã được thiết kế cho một cánh quạt hai cánh vớimột thiết kế đầu tốc độ tỷ lệ 10. Trên cơ sở của hình dạng khí động học tối ưu, một siêu hình thang bolically giới hạn "đã được lựa chọn như hình dạng cơ bản (Hình 5,32). Đối với đặc điểmhình dạng cánh quạt hình học phiến, một số thông số nổi tiếng trong công nghệ máy bay đã được giới thiệu được quy định như sau:

Một vấn đề với những định nghĩa này là làm thế nào để xác định chính xác khu vực planform phiếnvà chiều dài dây nhau ở mũi và gốc. Một trong những làm chohơi mơ hồ ngăn chặn khai thác khu vực "lưỡi khí động họchiệu quả hoặc chiều dài dây nhau.Phần lưỡi gần trung tâm là có ý nghĩa ít hơn đối với thế hệ củaquyền lực. Ở đây,khía cạnh khí động học có thể được đặt sang một bên ủng hộcủa sức mạnh cao hơn hoặc đơn giản hơntrong sản xuất. Điều này áp dụng chủ yếu để độ dày cánh, cung cấp cho chiều sâu phí xây dựng-tế nhiều hơn cho sức mạnh và độ cứng cùng với trọng lượng tối thiểu. Tuy nhiên, thấp hơn

đóng góp của khu vực gốc để phát điện không phải dẫn đến ý tưởng sai lầm rằng, để giảm trọng lượng hoặc các chi phí, điều này một phần của lưỡi dao có thể được phân mà khôngcó bất kỳ đáng chú ýhậu quả cho sức mạnh tạo ra. Hình 5,33 cho thấy ảnh hưởngtrên hệ số điện khi các phần khác

nhau của khu vực gốc lưỡibỏ qua.Trong trường hợp đặc biệt, nó đã được tìm thấy rằng, bất kểquy tắc chung, quan trọng trongnếp gấp trong hoạt động có thể được thực hiện bằng cách sử dụng đặc biệt hình thành trên khu vực bên tronglưỡi dao. Trong các tuabin Enercon gần đây, diện tích bên trong của lưỡi dao là con-structed với chiều dài dây nhau lớnlặp lại hình dạng lý tưởng, trong đó có luồng không khí xung quanhvỏ bọc động cơ vào tính toán. Trong trường hợp nhất định, hình dạng này góp phần gia tăng đáng kể hệ số công suất (Hình5,34). Tuy nhiên, hiệu ứng này là liên kết chặt chẽhình dạng khí động học và lớn mặt cắt ngang của các vỏ bọc động cơ. Cả hai tính năng dẫn đến một gia tốc bất thường của dòng chảy xoáy xung quanh vỏ bọc động cơ cũng ảnh hưởng đến vận tốc dòng miễn phí tại các gốc lưỡi để khu vực nàycũng trở nên quan trọng hơnkhí động học.Các khu vực bên ngoài lưỡi là có tầm quan trọng cao hơn rất nhiều để thực hiện rotor từ điểm khí động học của. Việc lựa chọn hình dạng lưỡi và chất lượng bề mặt cần được quan tâmchặt chẽ. Phân phối âm dài trong phần bên ngoài nên vẫn còngần như có thể với hình dạng tối ưu về mặt lý thuyết. Điều nàycũng áp dụng cho sự hình thành của lưỡi dao bên ngoàitip (Hình 5,35). Tương tự với các điều kiện cho cánh máy bay, hình dạng của hồ quang đầu lưỡi ảnh hưởng đến các xoáy đầusản xuất và do đó kéo cảm ứng khí động học. theođiều tra gần đây, quyền lực có thể được chú ý cải thiện chocác cánh quạt gió bằng cách tối ưu trạng thái tốt. Hơn nữa, hình dạng của hồ quang đầu có một số ảnh hưởng về khí động họctiếng ồn phát thải của rotor.Đính kèm của cánh mũi để mũi lưỡi thường xuyên đề xuất lànhằm mục đích trong cùng một hướng. Trong những năm qua,mở rộng đường hầm gió đo về hiệu quả củacánh mũi đã được thực hiện, đặc biệt là các NLR Hà Lan (Viện quốc gia hàng không vũ trụ) [16]. Nhưng kết quả đầy hứahẹn của các cuộc điều tra đường hầm gió đã không được xác nhận trên 

thử nghiệm cánh quạt trong bầu không khí mở. Rõ ràng, hiệu quả của cánh quạt đầugiảm đáng kể bởi những cơn gió không ổn định và hỗn loạntrong bầu khí quyển. Tuy nhiên, cánh mũi được sử dụng trongmột số tua-bin (Hình 5,36).

5.5.3Rotor Blade Twist

Tăng vận tốc dòng chảy hiệu quả tại các cánh quạt từ gốc lưỡiđến chóp lưỡi xoắn để đạt được tối ưu giảm vận tốc dòngchảy trên toàn bộ chiều dài của lưỡi dao (Hình 5,37). Góc xoắnlà ở đây được định nghĩa là góc giữa cánh cánh địa phươngvà bán kính rotor 70% ở đầu lưỡi.Đương nhiên, xác định xoắn lưỡi tối ưu chỉ có thể được thực hiện cho một tỷ lệ nhất địnhthiết bị ngoại vi tốc độ với vận tốc gió, i. e. một điểm điều hànhrotor. Theo quy định, điều này là sức mạnh điểm hoạt độngđánh giá cao. Đối với tất cả các điều kiện hoạt động khác,xoắn là không tối ưu, làm cho tổn thất điện năng không thể tránh khỏi. Thiết kế xoay lưỡi cho một trong những điểm hoạt động không thể tránh khỏi dẫn đến các khu vực địa phươnghạn chế các gian hàng như tăng tốc độ gió, chủ yếu ở phầnlưỡi gần trung tâm. Đối với lý do sản xuất, khu vực lưỡi daobên trong thường xuyên không có một thay đổi mạnh mẽ như sẽ được mong muốn vì lý do khí động học. Xem xétvận tốc dòng chảy hiệu quả thấp trong khu vực lưỡi dao bêntrong của rotor, thỏa hiệp là một cách dễ dàngcó thể ở đây.

Trong một trường hợp thiết kế thực tế, việc lựa chọn các đặc tính xoắn không chỉ được xác định bởi sự biến thiên của vận tốc dòng chảy hiệu quả hơn chiều dài của lưỡi dao. Đặc biệt,nó có thể sử dụng xoay ảnh hưởng đến tách dòng (gian hàng)ở một vận tốc gió nhất định. Vì lý do này, cánh quạt với góc sâncố định không phải là tuyến tính xoắn nhưng xoắn đến một mức độ lớn hơn trong khu vực bên trong của lưỡi dao (lên đến 20độ) trong khi khu vực bên ngoài hầu như không có xoắn.Sự thay đổi này trong xoắn được xác định không chỉ bởi mộtgian hàng đặc trưng nhất định mà còn bởimột sự cải tiến trong mô-men xoắn bắt đầu kể từ khi cánh quạtcó thể không được điều chỉnh để một góc sân phiến hành vibắt đầu thuận lợi bằng cách bày lưỡi dao.Nhìn thấy tổng thể, xác định xoắn lưỡi tối ưu đòi hỏi một sốkhía cạnh được xem xét trong đó bao gồm cả hai loại điều khiển điện - sân hoặc gian hàngvà một số đặc điểm hoạt động của rotor. Sự lựa chọn củacánh cũng có một ảnh hưởng nhất định.Sự ảnh hưởng của các biến thể xoắn lưỡi dao khác nhau vềhiệu suất cánh quạt có thể được nhìn thấy trongHình 5,38. Nhằm đơn giản hóa sản xuất lưỡi cánh quạt, câu hỏi đặt ra liệulưỡi hoàn toàn không xoắn khí động học chấp nhận được. Làmmà không có bất kỳ xoắn obvi-ously dẫn đến giảm đáng kể quyền lực. Đối với các tua-binlớn, điều này là quá nhiều của một thỏa hiệp để được thực hiện có lợi cho sản xuất lưỡi đơn giản.

5.5.4Rotor Blade cánhCác đặc tính hiệu quả và kiểm soát các cánh quạt gió  được xác định  bởi các đặc tính khí động học của airfoils sử dụng. Các tham số quan trọng nhất của cánh được đặc trưng bởi tỷ lệ nâng-kéo (L / D):Ảnh hưởng của nó trên hệ số của rotor có thể được đại diện trong một cách tổng quát như trong hình. 5,39.

Theo dự kiến, khi lực nâng kéo tỷ lệ (L / D) trở nên nhỏ hơn, hệ số công suất có thể đạt được cũng giảm. Điểm tối ưu của hệ số điện chuyển sang thiết kế thấp hơn tỷ lệ tốc độ đầu. Khi L / D tỷ lệ và tỷ lệ đầu tốc độ cao (L / D =100), số lượng cánh quạt (z) có ảnh hưởng tương đối ít CPRđạt đượcgiá trị, nhưng khi tỷ lệ L / D và tỷ lệ đầu tốc độ thấp (L / D = 10),số lượnglưỡi rõ ràng là có tầm quan trọng lớn hơn. Nói cách khác, cánh quạt tốc độ thấp cần nhiềulưỡi, nhưng đặc tính cánh của họ không quá quan trọng. Cánh quạt tốc độ cao quản lý tất cả các quyền có lưỡi ít hơn, nhưngcác đặc điểm cánh trở thành một yếu tố quyết định để phát điện.Cho đến ngày nay, cánh quạt gió năng lượng trong hầu hết cáctrường hợp sử dụng airfoils phát triển cho cánh máy bay. Điềunày là hợp lý, khi vận tốc dòng chảy ở khu vực phía ngoài khí động học quan trọng của các cánh quạt có thể so sánh tốc độbay của máy bay ánh sáng hoặc chân vịtvận chuyển máy bay. Tuy nhiên, các yêu cầu trên airfoils chocánh quạt gió không phải trong mọi cách giống với các yêu cầu của thiết kế máy bay. Vì lý do này, airfoils đặc biệt đãđược phát triển cho các tua-bin gió trong những năm gần đây.Tại Mỹ, LS và hàng loạt các SERI đã được phát triển với sự quan tâm đặc biệt để giảm thiểu tổn thất hiệu suất do độ nhám bề mặt. Tuy nhiên, hành vi gian hàng đặc biệt với các yêu cầucho các ứng dụng tua-bin gió cũng có thể được cải thiện, ví dụvới các airfoils SERI.Các airfoils phổ biến nhất trong ngành hàng không đã được biên soạn trong danh mục sản phẩm cánh [17]. Chọn mộtcánh, tuy nhiên, đòi hỏi kiến thức phân loại cánh. Phát triển hệ thống ATIC cánh cho máy bay được thực hiện sớm nhất là1923 đến 1927-aerođộng lực học viện nghiên cứu ở Đức (AerodynamischeVersuchsanstalt trong Göttingen). Airfoils từ hệ thống cánhGöttingen là hầu như được sử dụng ngày hôm nay. Họ đã được thay thế sau đó bởi loạt cánh Mỹ NACA được đặc trưng bởi các thông số sau(Hình 5,40):

Đường viền phối hợp được liệt kê như bảng trong danh mục cánh. Airfoils NACA được lập chỉ mục với một mã multidigit chứa dữ liệu về hình học cánh và một phần cũng có một số đặc tính khí động học.Gia đình cánh quan trọng nhất là:

Airfoils NACA Bốn chữ số:1 chữ số: độ cong âm tối đa tỷ lệ phần trăm2 chữ số: độ cong vị trí trong phần mười của chiều dài dây nhau3rd/4th chữ số: độ dày âm tối đa tỷ lệ phần trăm 

Ví dụ:NACA 4412 4% độ cong âm tỷ lệ 40% của chiều dài dây nhau, dày-Ness-âm tối đa tỷ lệ 12%. Vị trí độ dày của tất cả bốn chữ số airfoils số tiền 30% của chiều dài dây nhau.

Airfoils NACA có năm chữ số:

Trong những airfoils vị trí tối đa. độ cong là gần gũi hơn với mũi hơn so với những người có bốn chữ số.1 chữ số: chỉ số của cái gọi là sốc miễn phí nhập cảnh "của dòng chảy (cx)2nd/3rd chữ số: hai lần giá trị của vị trí độ vồng theo phần trăm của chiều dài dây nhau4th/5th chữ số: tỷ lệ tối đa độ dày âm tính theo phần trăm.Ví dụ:NACA 23018 cx = 0,3, độ cong vị trí 15%, độ dày âm tối đa tỷ lệ 18%.NACA cánh loạt và danh pháp của nó có nhiều undergonea thay đổi và liên tục được bổ sung. Airfoils gần đây được lập chỉ mục với hơnnăm chữ số chủ yếu cho thấy đặc tính khí động học. Ngoài các airfoils NACA,thành lớp airfoils Catalog cánh Đức Stuttgart "được phát triển bởi FX Wortmanncó tầm quan trọng. Những airfoils được phát triển chủ yếu cho tàu lượn, nhưng họ cũng được về cơ bản phù hợp cho cánh quạt gió [18]. Airfoils mới, được thiết kế dành riêng cho các tua-bin gió,đã được phát triển ở Mỹ và ở Thụy Điển, ví dụ như LS, SERI và FFA loạt.Các đặc tính khí động học của các airfoils được đo trên các mô hình trong đường hầm gió. Thang máy và hệ số kéo được đo như là một chức năng của các góc độ của cuộc tấn công lên đến góc quan trọng cái gọi là tấn công mà dòng chảy bị tách ra khỏi đầu của cánh. Hơn nữa, thời điểm cm hệ số khí động học được xác định liên quan đến "điểm c / 4" cái gọi là (25% của chiều dài dây nhau từ đầu). Lực lượng và thời điểm hệ số khí động học được vẽ trong hình thức của cái gọi là đường cong cực cánh.Có hai đại diện phổ biến cực. Đầu tiên cho thấy các biến thể của CL,CD và cm so với các góc độ của cuộc tấn công, một đường cong cực giải quyết mà đôi khi vẫn còn được gọi là Lilienthal sơ đồ cực "(Hình 5,41). Điều thứ hai đại diện cho mối tương quan trực tiếp giữa các hệ số khí động học (Hình 5,42). Góc độ của cuộc tấn công được nhập vào các đường congnhư một tham số. Một lợi thế của loại hình này của cốt truyện là thang máy tối ưu để kéo tỷ lệ có thể được trực quan xác định là tiếp xúc với đường cong.Ngoài hình học cánh, các đường cong cánh cực cũng chịu ảnh hưởng của dòng chảycác thông số, một trong những chính trong đó là số Reynolds.Nó được sử dụng như một tham số giống nhau cho sự liên thông của các phép đo mô hình trong đường hầm gió để các điều kiện dòng chảy ở các đối tượng ban đầu. Số Reynolds được định nghĩa là:

Cấu trúc, cánh quạt của tuabin gió bao gồm một số hệ thống con. Dựa trên định nghĩa rằng rotor bao gồm tất cả các bộ phận quay của đơn vị bên ngoài vỏ bọc động cơ, nhữnghệ thống con là các cánh quạt, các trung tâm, sân lưỡi dao cơ chế, cả ba trong số đó phần lớn là những thành phần tự trị liên quan đến thiết kế của họ, hoạt động và kỹ thuật sản xuất được sử dụng.Trung tâm rotor và sân cơ chế phiến đại diện cho truyền thống cơ khí kĩ-neering. Từ quan điểm công nghệ xem và liên quan đến hoạt động của họ, họ gắn liền với đào tạo lái xe cơ khí.Tùy thuộc vào thiết kế, hệ thống sân lưỡi và hệ thống điều khiển của nó là thành phần chỉ có một phần cánh quạt. Các bộ phận của hệ thống này hầu như luôn luôn nằm trong vỏ bọc động cơ. Trong mọi trường hợp, lắp ráp sân phiến cơ chế "đại diện cho sự chuyển tiếp từ cánh quạt để đào tạo lái xe cơ tua-bin gió. Rotor trung tâm và cơ chế sân lưỡi, do đó xử lý trong bối cảnh đào tạo lái xe cơ khí.Rotor công nghệ lưỡi dao có liên quan đến nhiều hơn với kỹ thuật hàng không có trọng lượng nhẹ hơn so với kỹ thuật cơ khí thông thường. Ngược lại với tất cả các thành phần khác của

tua bin gió, có thể được chủ yếu thông qua hoặc ít nhất có nguồn gốc từ các lĩnh vực khác của tôikỹ thuật chanical, các cánh quạt phải được phát triển từ đầu.Thiết kế các vấn đềtương tự như các nhiệm vụ phải đối mặt bởi kỹ thuật máy bay.Phổ tải được áp dụng đối với sức mạnh mệt mỏi, và các phương pháp toán học cho đo kích thước của cấu trúc, mà là rất cao nhấn mạnh năng động, cả hai tương tự. Phổ tải rất khó khăn mà cánh quạt phải chịu là một trong những lý do chính cho nence promi cho thành phần này trong việc thiết kế các tuabin. Men uốn dotải trọng lực đã được kết quả trong lên đến 108 alternations chu kỳ tải trong vòng đời của mộttua-bin. Ngoài ra, có xen kẽ tải ngẫu nhiên gây ra bởi luồng gió và những ảnh hưởng của sự lão hóa của vật liệu do thời tiết.Các vấn đề liên quan đến độ bền của rotor là vậy, đến nay khó khăn hơn để giải quyết hơn so với bất cứ thành phần nào khác.Điều gì là thực sự của vấn đề phát triển không nhất thiết phải áp dụng để sản xuất, tuy nhiên. Về mặt này, vay mượn từ kỹ thuật máy bay chỉ có thể đến một mức độ hạn chế bởi biên độ hẹp hơn nhiều chi phí ngăn cấm việc áp dụng các phương pháp sản xuất máy bay tradi tế. Công nghệ sản xuất do đó thường xuyênđược nhận nuôi từ các lĩnh vực khác. Chuyển giao công nghệ chủ yếu đến từ thuyền hiện đại

xây dựng, vật liệu sợi thủy tinh tổng hợp, hoặc cho một số thời điểm hiện nay, vật liệu tổng hợp gỗđược sử dụng. Các cánh quạt của tuabin gió của Đan Mạch gần như luôn luôn sản xuấtxây dựng con thuyền cũ.Tìm kiếm cho các thiết kế phù hợp với cánh quạt rất lớn đặt ra một vấn đề đặc biệt trong quá khứ. Ở các nước, trong đó tua-bin đầu tiên thử nghiệm lớn de veloped chương trình công nghệ cụ thể cho sự phát triển của lưỡi cánh quạt lớn đã được thành lập. NASA MOD-0 thử nghiệm tuabin ở Mỹ, ví dụ, đã được sử dụng để thử nghiệmmột số lượng lớn lưỡi cánh quạt khác nhau từ các nhà sản xuất khác nhau. Ngày nay có thể đượccho biết một số thiết kế, ví dụ như những người sử dụng thép hoặc nhôm, đã được chỉ đơn thuần là tiến độgiải pháp rary cho các tuabin thử nghiệm sau đó được sử dụng. Hôm nay của thiết kế được xác định bằng cách sử dụng vật liệu sợi tổng hợp.Các cánh quạt tua-bin gió thương mại được cung cấp bởi các công ty chuyên ngành manu-facturing, một mặt, vì vậy các nhà sản xuất tuabin gió nhỏ có thể mua thử cánh quạt cũng như các bộ phận nhà cung cấp. Mặt khác, các nhà sản xuất lớn hàng đầu của các đơn vị tuabin gió đang ngày càng phát triển và sản xuất hệ thống của mình. Các cánh quạt được coi là thành phần quan trọng cho sự phát triển kỹ thuật hơn nữa của toàn bộ hệ thống tua-bin gió.Mặc dù các cánh quạt tua-bin gió hiện nay được thực hiện gần như độc quyền của các vật liệu tổng hợp chất xơ và các loại hình xây dựng là như vậy, phần lớn được xác định trước, những niềm vuicác mối quan hệ damental và kinh nghiệm thu được từ việc thực hiện thiết kế khác sẽ được thảo luận trong các phần sau đây. Kinh nghiệm này với các loại khác của sự phí xây dựng cũng có thể chứng minh là hữu ích trong việc xây dựng các tua-bin gió của tương lai, rotorđường kính 120 m và nhiều hơn nữa đã được dự tính.

7. ¹Vật liệu

Trong quá khứ, điểm khởi đầu cho việc xem xét thiết kế lưỡi cánh quạt là câu hỏi mà vật liệu phù hợp nhất. Phương pháp thiết kế và sản xuất được xác định đến một mức độ lớn bởi các thuộc tính của vật liệu được sử dụng. Ngược lại, thiết kế đặt những hạn chế nhất định trên các tài liệu được sử dụng và do đó bộ tiêu chí cho việc lựa chọn vật liệu. Nói cách khác, việc lựa chọn vật liệu, nguyên tắc của thiết kế khái niệm và phương pháp sản xuất không thể được coi là độc lập với nhau trong một tình hình thực tế. Nó vẫn làm cho cảm giác ban đầu phân tích các nguyên liệu sẵn có đối với khả năng phù hợp cho lưỡi cánh quạt gió. Đánh giá từ kinh nghiệm thu được trong kỹ thuật máy bay, các tài liệu sau đây được coi là phù hợp về nguyên tắc:

- Nhôm,- Titan,- Thép,- Vật liệu composite sợi thủy tinh, sợi carbon và aramide,- Gỗ.Các thuộc tính vật chất quan trọng nhất mà một đánh giá đầu tiên có thể được thực hiện là:- Trọng lượng cụ thể (g/cm3)- Sức mạnh giới hạn (N/mm2)- Mô đun đàn hồi (kN/m2)Phá sức mạnh liên quan đến trọng lượng cụ thể, cái gọi là phá vỡ chiều dài (km)- Mô đun đàn hồi liên quan đến trọng lượng cụ thể, (103 km)- Cho phép mệt mỏi sức mạnh sau khi 107 đến 108 chu kỳ tải (N/mm2).

Chi phí của vật liệu, chi phí sản xuất và chi phí của sự phát triển liên quan cũng đáng kể. Tất nhiên, hai mục cuối cùng có thể không được đánh giá chỉ từ chất liệu điểm-điểm, nhưng phải được nhìn thấy trong liên quan đến khái niệm thiết kế được lựa chọn. Bảng 7.1 cung cấpmột tổng quan về các thông số được liệt kê ở trên.Các máy bay bằng nhôm nguyên liệu truyền thống có tính chất vật liệu phù hợp, nhưng các kỹ thuật sản xuất thường được sử dụng trong kỹ thuật máy bay là quá tốn kém. Alu-minium, do đó, chỉ có thể được xem xét nếu các cánh quạt có thể được lắp ráp từ ma-lưng heo-phần bán thành phẩm. Titanium được cai trị như một loại vật liệu vì lý do chi phí. Của nógiá cũng như chi phí xử lý là quá cao.Sợi carbon là vẫn còn rất tốn kém, nhưng xử lý của nó có thể được thực hiện rất hiệu quả nếu một phương pháp sản phù được sử dụng. Ngoài ra, tỷ lệ đại thuận lợi đạt bởi các sợicarbon có độ bền cao nên được xem xét. Do đó, sợi carbongia cố vật liệu composite có thể được coi là một vật liệu cómột tương lai đầy . Hiện nay, sợi carbon được sử dụng chỉ như là một chất xơ bổ sợi thủy tinh trong cánh quạt lớn .Titan và hợp kim thép cao được loại trừ vì lý do chi . Lựa chọnlà tập trung vào nhôm, sắt thép, sợi thủy tinh gia cố vật liệu hợp chất (GFRP), thiết kế hỗn hợp sợi thủy tinh / carbon và gần đâycũng trên thiết hợp chất gỗ / epoxy. Máy bay Wings là ModelBất kể sự khác biệt đối với nền kinh tế của công nghệ năng lượng gió, các thiết kế của cánh quạt đã được vay gần như không có ngoại lệ từ máy bay công nghệ cao nology. Mặc dù trọng lượng không đóng một vai trò quan trọng như trong hàng không, có nhiều lý do nói cho các công trình trọng lượng ánh sáng tương tự như một cánh máy bay. Cáckích thước hình học của cánh quạt tuabin lớn của mình không thể được thực hiện trong bất kỳ cách nào khác hơn bằng cách áp dụng các nguyên tắc của thiết kế trọng lượng nhẹ. Các mẫu thiết kế cơ bảntốt nhất có thể được minh họa bằng cách truy tìm lịch sử phát triển của cánh máy bay.Không tính đến các máy bay đầu tiên ", thiết kế thường rất conhợp nhất và khó có thể nắm bắt ngày hôm nay, người ta nhận thấy rằng khoảng 1915 những điều đã được clari-fied đến một mức độ rằng các nguyên tắc thiết kế hệ thống đã trở thành nhận ra (hình 7.2). Cáccác tài liệu hiện hành được sử dụng vì kèo gỗ và lưới làm bằng ống thép được bao phủ bởivải. Cánh đã hỗ trợ các yếu tố theo hướng spanwise, spars ", và bracings qua, xương sườn", tạo thành các cánh. Vải bao phủ đã không có chức năng chịu lực ban đầu. Tính ổn định được cung cấp bởi tất cả các loại của các thanh chống và cáp giằng.Trong quá trình phát triển liên tục của khí động học, cánh cantilever trở nên cần thiết. Đó là nhận ra rằng sự ổn định không đầy đủ xoắn có thể được cải thiện xem xét-erably bởi cấu trúc hộp kín. Thứ nhất, phần phía trước của mặt cắt ngang là hình thànhmột hộp mũi torsionally cứng nhắc. , Ban đầu đơn giản spar chùm giống như chính đã được tinh chế thành một cấu trúc giống như chiếc hộp với mặt bích trên và dưới để hấp thụ lực căng và nén,và với lưới theo chiều dọc cho hấp thụ các lực lượng ngang.Phần phía sau của mặt cắt ngangvẫn còn vải phủ. Xương sườn trở thành cấu trúc mạng tinh thể.Những yếu tố thiết kế có thể được tìm thấy trong máy bay nhỏ cho đến ngày nay.Từ khoảng năm 1930 trở đi, duraluminium trở thành loại vật liệu phổ biến cho lớnmáy bay. Thiết kế đã trải qua những thay đổi triệt để. Da bên ngoài, kim loại,

đã được tích hợp vào các khái niệm mang tải. Chức năng của các spars ngày càng thực hiện trên của một hoặc nhiều tế bào spar hộp, trên và dưới mặt bích trong số đó làhợp nhất với làn da bên ngoài. Chỉ có mạng nhện spar vẫn như vậy. Thiết kế nhôm tán đinh nhấn mạnh-da chiếm ưu thế cho đến ngày nay trên máy bay lớn.Các cấu hình thiết kế của các yếu tố chịu lực được xác định bởi một số yếu tố.Chiều cao càng cao càng tốt, để hấp thụ thời điểm uốn, do đócố gắng vị trí của các hộp spar phần có độ dày lớn nhất của cánh.