孫如林：從旋翼到風輪

　　“實際上，風輪葉片設計是一個多目標多約束的優(yōu)化過程。如果風輪載荷大，則會增加整機重量和成本。如果載荷計算方法不準，獲得值小于實際運行載荷，會影響整機的安全和可靠性。”孫如林說，“另外，關于氣彈穩(wěn)定性分析，目前各國仍采用組合模態(tài)法。對水平軸型式而言，即將風電機組分成風輪（葉片和輪轂）、機械部分、塔架三部動力特性分別計算，一般計算到20 階，用能量法推導出拉格朗日方程式，方程式中包含質(zhì)量矩陣、剛度矩陣、結構阻尼和氣動阻尼矩陣。”
    孫如林認為，作為風電機組總體設計，其穩(wěn)定性是首要的。總體設計實際上是一個集成優(yōu)化的過程，除考慮性能、可靠性、重量和成本外，機組在各種風況下的穩(wěn)定性是首先需要得以保證的。
　　“八五”（1991—1995）期間，孫如林參與了由中國風能中心組織，以浙江省機電研究院、杭州發(fā)電設備廠、上海玻璃鋼研究所、杭州齒輪箱廠等8 家單位承擔的“200 千瓦風力發(fā)電機組研制”項目。在消化吸收國外技術的基礎上，自主設計研發(fā)出風輪直徑24 米的失速型200 千瓦風電機組。此后，也參與了對該機組的改型——250 千瓦機組的部分工作。
　　為實現(xiàn)以市場換技術、立足于高起點發(fā)展我國風力發(fā)電機制造業(yè)的目標，國家計委于1996 年3 月提出了“乘風計劃”。作為專家組成員，總體設計主要技術負責人，孫如林將不少時間和精力投在該項目上。
　　“乘風計劃”以600 千瓦級機組國產(chǎn)化為目標，分別引進丹麥廠家和西班牙廠家的600千瓦機組，以公開招標的方法，確定了總體設計由中國直升機所、總裝由西安430 航空發(fā)動機廠和洛陽第一拖拉機廠、電控系統(tǒng)由中科院電工所、風輪葉片由保定惠陽廠、電機由蘭州電機廠等幾家電機廠、齒輪箱由川齒等幾家齒輪箱廠共同承擔該任務。
　　“經(jīng)過這次攻關，關鍵部件的生產(chǎn)、設計能力都有提高。”孫如林回憶，“‘九五’、‘十五’期間好多單位的設計和生產(chǎn)能力的建立，很多得益于那5 年的成果。例如，之前我們不舍得買國外葉片，而從內(nèi)蒙古買一個600 千瓦槳尖遭雷擊損壞的葉片，花了130 萬元。后來我們生產(chǎn)的價格也就是它的70%，80 多萬元。”孫如林說。
　　同時他還認為，掌握自主技術對國家或企業(yè)引進新技術也有一定的好處。例如他在1996年離開直升機研究所前，預研了一副升力系統(tǒng)。“之后與外國合作搞旋翼系統(tǒng)，本來要價特別高，但過去一談，對方發(fā)現(xiàn)我們知道好多關鍵技術，價格就便宜了不少。風電也一樣，自己知道的越多買技術就越便宜。有了‘乘風計劃’的成果，我們買國外的東西就便宜多了。”
　　但孫如林也提到，自己能有這樣的思路，并不是靈光一現(xiàn)的結果。“我們做了很多工作都不是盲目的，是國家全局性考慮后所賦予我們的使命。”“乘風計劃”最初由國家計委組織，之后改至國家發(fā)改委，后期由國家科委承擔，在風電機組的國產(chǎn)化過程中，“這些單位都是功不可沒的”。
　　助力中航惠騰
　　1999 年，作為享受國務院政府特殊津貼研究員，被推遲到62 歲退休的孫如林，退休后開始擔任中航惠騰的總工程師。
    “那時候力量很小，就兩個設計，人手不夠。”孫如林決定不能僅僅依靠公司的力量，而是要利用各方優(yōu)勢獲得設計能力。“我們采取借用力量，結合研究所、院校的技術資源，要求及原始數(shù)據(jù)是我們提出，其分析計算結果準確性由我們確定，這樣動力特性等一些報告協(xié)作完成。另外，我們手中的國外翼型特性數(shù)據(jù)不準，我便采用中國直升機所‘九五’期間在西北工業(yè)大學翼型研究中心NF － 3 風洞對FFA － W3 族翼型做吹風試驗時得到的三種翼型的啟動特性曲線和數(shù)據(jù)。可見吸收利用國外技術優(yōu)勢也需要做些必要的研究。”
　　600千瓦風輪葉片商品化生產(chǎn)及研發(fā)工作，立足于惠騰公司內(nèi)部、國際技術資源和國內(nèi)技術成果，研發(fā)經(jīng)費也比較少。2002 年，中航惠騰600 千瓦風電葉片實現(xiàn)了大批量生產(chǎn)，一舉打破國外企業(yè)在中國風電葉片市場中的絕對優(yōu)勢，至2005 年，中航惠騰占有葉片市場中50% 以上的份額。
　　在人才與經(jīng)驗獲得一定積累后，中航惠騰的主流產(chǎn)品750 千瓦、1.2 兆瓦和1.5 兆瓦型葉片已完全由內(nèi)部力量設計。這些葉片中的一部分采用了“參考樣機設計法”，即使用成熟的樣品，進一步對其進行優(yōu)化和改進，最終達到設計要求。
　　例如750 千瓦風輪葉片便是參考國外750千瓦風輪葉片，在氣動外形上做了部分更改和完善，結構設計在600 千瓦風輪葉片結構基礎上進行設計的。其國外原型產(chǎn)品，在運行中出現(xiàn)振動現(xiàn)象，孫如林等人在結構設計中增加結構阻尼器，成功解決了振動問題。這項結構的改進，即結構阻尼器獲得了國家專利。作為“863”項目，1.2 兆瓦風輪葉片下線則標志著我國風輪葉片研發(fā)能力進入了兆瓦級區(qū)間。