通過(guò)大量的計(jì)算、試驗(yàn)對(duì)比分析認(rèn)為：擺振方向振動(dòng)的根源是由于失速運(yùn)行時(shí)的氣動(dòng)力產(chǎn)生的，原因是葉片失速后氣動(dòng)阻尼變?yōu)樨?fù)值所致，它與葉片翼型的靜態(tài)、動(dòng)態(tài)空氣動(dòng)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(shí)其結(jié)構(gòu)阻尼下降，最后導(dǎo)致總的阻尼下降。
同時(shí)，通過(guò)全尺寸氣彈分析計(jì)算和實(shí)測(cè)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(duì)葉片擺振方向的振動(dòng)也很重要，由于振動(dòng)葉片與支撐結(jié)構(gòu)交換能量，在這種交換過(guò)程中，葉片固有頻率相對(duì)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(dòng)是由失速運(yùn)行時(shí)的空氣動(dòng)力產(chǎn)生的，氣動(dòng)阻尼變負(fù)，結(jié)構(gòu)阻尼下降。解決此問(wèn)題的主要措施就是要增加系統(tǒng)的阻尼，通過(guò)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(shí)，可以有效減緩擺振方向上振動(dòng)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(shí)的結(jié)構(gòu)阻尼，由于低溫對(duì)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(shí)，葉片自身的結(jié)構(gòu)阻尼會(huì)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(shí)的結(jié)構(gòu)阻尼。
我們對(duì)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(guó)家固體靜動(dòng)力學(xué)振動(dòng)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了長(zhǎng)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(yàn)工作。對(duì)不同的阻尼材料、阻尼結(jié)構(gòu)、阻尼位置等對(duì)葉片結(jié)構(gòu)阻尼的影響進(jìn)行了大量的試驗(yàn)分析。最終證明：通過(guò)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(shí)際證明是有效的。
3. 1. 2改變?nèi)~片氣動(dòng)阻尼
改變翼型局部形狀使得翼型的氣動(dòng)性能發(fā)生改變，來(lái)增加翼型的氣動(dòng)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(dòng)，使葉片擺振方向振動(dòng)延遲到切出風(fēng)速以后;安裝失速條后，同時(shí)也降低了風(fēng)輪的功率輸出。補(bǔ)救的措施可以利用渦流發(fā)生器來(lái)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(lái)降低葉片擺振方向的振動(dòng)，這種阻尼器可以是機(jī)械的也可以是流體的。其缺點(diǎn)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(dòng)
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(dòng)，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(jì)支撐結(jié)構(gòu)
機(jī)組總體設(shè)計(jì)時(shí)合理確定支撐結(jié)構(gòu)特性，以達(dá)到避免擺振方向振動(dòng)的目的。有證據(jù)表明，使用同樣型號(hào)葉片的不同機(jī)組，對(duì)低溫失速導(dǎo)致的振動(dòng)可以避免。例如德國(guó)Nordex公司的600kW定槳距失速型機(jī)組就沒(méi)有這一問(wèn)題。
4結(jié)論
低溫對(duì)失速型風(fēng)輪葉片的影響是巨大的，會(huì)導(dǎo)致葉片結(jié)構(gòu)失效，影響葉片的使用壽命，同時(shí)也影響機(jī)組的正常運(yùn)行。可以通過(guò)各種措施有效地降低或消除失速型葉片擺振方向的振動(dòng)。低溫對(duì)失速型風(fēng)輪葉片的影響應(yīng)給以高度重視。
對(duì)于變槳距機(jī)組來(lái)說(shuō)，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(huì)導(dǎo)致葉片擺振方向的振動(dòng)。
