介紹萬向風車

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又是一個有趣的問題
        Ligo對《一個有趣的問題》中舉的例子，又提出一個有趣的問題，他說：“這個例子有意義嗎？直接用一個1.44米槳長的風輪不就行了，這時的調節範圍是0～127瓦。”
        對於這個問題，我感到了十分的複雜和困難，不知怎樣回答才好。絕對不是這個問題提的不對，或有什麼錯誤，這個問題提的很好。情況就是這樣，如果直接用一個1.44米槳長的風輪（此時額定功率應該是4千瓦），這時的調節範圍是0～127瓦，而且僅用小小的槳距角，變化幅度也不大（大約十幾度），那調槳長還有什麼優越性？
        下麵我們就討論討論這個問題。這裏說討論，就是說下麵談的是我個人看法，有不對的地方請指出，我們再進一步討論商榷。你也別說你對，我也別說我錯，唯一目的就是加深認識，爭取得出正確的結論。
        要搞清這個問題，我們先來回顧一下用調槳距技術來調節功率輸出的原理和過程。
        我們知道，翼型弦線與風輪旋轉平面的固定夾角β稱為漿距角（對於固定漿葉漿距角是不變的）。相對翼型的風速是外來風速v與翼型線速度u合成的相對風速w，相對風速w與翼型弦線間的夾角α是翼型的攻角。 風速v低時攻角小，則升力F小，轉速低；風速v高時攻角大，則升力F大，轉速就高。（要看圖形，請參考鵬芃科藝有關章節）。
         當前用調槳距的辦法主要實現以下兩種功能：
     一、可使風力機在超過額定轉速的風速時穩定在額定轉速。
    請參見《風力機調速方式》中變槳距翼型受力分析圖。圖中左面是翼型運行在接近最高轉速時狀態，與前一圖左面所示狀態一樣，此時有最大的推力F。圖中右面是翼型運行在高風速時的情況，如果翼型角度不變就會進入嚴重的失速狀態，但此時翼型的槳距角β增加了Δβ，使攻角α維持在不失速狀態，調節合適的Δβ可使推力F與失速前一樣。
        二、現在流行的變速變槳模式。
    所謂變速就是指發電機在較低的風速較低的轉速時就開始發電，轉速隨風速增加，一直到額定風速，此時雖未進入失速狀態但仍可選擇合適的槳距角以獲得最大功率輸出；當風速超過額定風速繼續增加時則通過增大槳距角以保持轉速穩定在額定轉速，使輸出功率穩定維持。所以說變速變槳模式使風力機從低風到高的風力下均可發電，大大提高了風力發電的效率。而且在遇到強風時可把槳葉調為順風狀態以減小衝擊，保護風力機安全。
        在這種模式中，對於一定的風速v與一定的線速度u選擇合適的翼型漿距角β，調節槳距角儘量讓翼型工作在失速前的最合適的攻角α上，以獲得最大的升力與較小的阻力，進而獲得最大功率輸出。
         現在，我們就來討論調槳距和調槳長哪個更好。
        為了保持討論對象的可比性，我們假設應用的風力機也是最大槳長1.44米，但，它可以象拉杆天線一樣縮短為0.72米的槳長可伸縮風車（此時也認為其額定功率為4千瓦）。對於這個風車的控制就簡單了，根據P=0.6πR2V3 ，只要使R由0.72米變化到1.44米，它的輸出功率就由27瓦變化到127瓦（這一過程中，要保證葉槳攻角或槳距角處於最佳狀態）。
        現在來比較一下兩者的控制哪個更好？
        第一，在控制系統中，控制參數和被控制參數之間，不能太靈敏，換句話說就是放大倍數不能太大，否則將使系統不穩定，甚至產生自激振盪。
        用調槳距技術來調節功率輸出，槳距角只變化很小範圍，但功率變化卻是很大範圍，放大倍數太大。幸虧有失速區作保底，否則後果堪憂。而用調槳長來調節輸出功率卻沒有這個問題，所以並不是反應越快越好。
        第二，用調槳距技術來調節功率輸出，整個控制鏈條太長，容易引入干擾，也不能做到精確控制；而用調槳長來調節輸出功率卻沒有這個問題。
        第三，遇強風時，槳長可伸縮風車就縮短槳葉，增加了槳葉強度，減小了體積，更能保證安全；而用調槳距技術來調節功率輸出的風車，在這方面就聊遜一籌。
        還可以舉出一些優點，這裏留待風電愛好者去想像吧，不再贅述。
        至於調槳長的短板，以後再說。

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調槳長 恒功率
        對風車進行控制，肯定要有控制目標、控制方法（或者說控制策略）、控制參數和被控參數。前面討論調槳長或調槳距的控制中，槳長和槳距就是控制參數。被控參數略有不同，調槳距的被控參數是轉速；調槳長的被控參數是輸出功率。兩者的控制方法也不同，調槳距是開環控制，這就像打籃球投籃一樣，球出手後就不能控制了，能不能進籃就靠運氣了。而調槳長指的是閉環控制，就是說輸出信號（這裏指的是輸出功率測量值）要引回來與設定值進行比較，將其偏差值經過運算後輸給控制系統進行控制。所以在討論中出現了“自激振盪”“引入干擾”“不是越快越好”……等字眼。
        實際上，比較兩個被控系統孰好孰壞，是一件十分複雜的事情，這要列出對象的微分方程，求出傳遞函數，判斷其穩定性，得到其輸出曲線……等等，這事就留給以後的研究人員去研究吧！現在就讓我們先做個裝置試驗一下，看看調槳長是否可行？
        控制目標設定為近似恒功率輸出。
        控制方法有兩個，一是比例積分微分連續定制控制；二是不連續階梯控制；
        控制參數——槳長；被控參數——輸出功率。
        其實，現在我已做出了槳長可調風車，用拉線調節槳葉的長短，準備採用不連續階梯控制，看調節槳長是否影響風車的輸出功率？是否影響風車的啟動風速？因現在無風，實驗還沒進行，視頻也沒拍成。
        敬請期待！

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调桨长的万向风车
看视频请点击：http://v.youku.com/v_show/id_XNDQ5NjMzMzY4.html

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　　調槳長的萬向風車
　　
調槳長的萬向風車已申請發明專利，申請號：201210393482.2
現誠尋合作者，有對調槳長的萬向風車感興趣的朋友（企業優先）請用郵件或來信聯繫。
郵箱地址：bdlhz618@163.com。非誠勿擾。
通信地址：河北省保定市百花西路工人新村13-3-203
調槳長的萬向風車其說明書如下：
　　調槳長的萬向風車
　　
　　技術領域
　　本發明涉及一種風力應用設備領域
　　背景技術
　　本發明是在發明專利萬向風車（專利號：ZL200310100459.0）的基礎上，經過進一步的深入分析和大量的實驗研究、樣機測試、結構改進而從新提出的發明專利。
　　風能是自然界中清潔的可再生能源。地球上可利用的風能資源為200億kW，是地球上可利用水能的20倍。中國陸地10m高度層可利用的風能為2.53億kW，海上可利用的風能是陸地上的3倍，50m高度層可利用的風能是10m高度層的2倍。我國的風能資源非常豐富，新疆、內蒙、甘肅一帶風能最大，強度約200~300瓦/米2，平均4000~5000小時/年（參見《中國大百科全書》—風力機）。
　　幾個世紀以來，風力發電一直受到人們的關注。第一次世界大戰後，應用風力來發電曾出現高潮，丹麥、荷蘭應用最早也最廣。後來由於中東油田的發現，使風力發電事業的發展緩慢下來，直到20世紀70年代，由於能源短缺和環境污染，風力發電才又出現高潮。
　　要利用風力發電，就必須先把風能轉化為機械能，然後用發電機再把機械能轉換為電能。把風能轉化為機械能，就要利用風車，風車是風力發電過程中的關鍵設備。鑒於風車的種類繁多，分類方法也有多種。按葉片數量分為：單葉片，雙葉片，三葉片，四葉片和多葉片；按主軸與地面的相對位置分為：水準軸、垂直軸(立軸)；按槳葉工作原理分為：升力型、阻力型。目前大量使用的風力發電設備以三葉片水準軸升力型（一般稱螺旋槳風車）居多。
　　螺旋槳風車從一開始出現就處在不斷的改進當中，然而，雖經多次改進，卻仍然存在著許多問題和缺欠，輸出不穩，入網困難，設備效率低，設備容易損壞，安全、維修、運輸……都存在不少問題，嚴重的影響著風電的發展。
　　我們知道，風能是極不穩定的能源，風速、風力、風向都在隨時隨地的不斷的變化著，這不僅給風能的轉化帶來很大困難，並且給後續的接受應用，也造成了很大的不利條件。使得風電消納難、棄風問題嚴重、風能利用率低等現象，成為我國風電發展過程中存在的重點問題，目前還未得到有效解決；
　　常規風力發電機為了入網和運行安全，一般採用調槳距的方法來調整風車的功率輸出或轉速，但這種控制是很不理想的，甚至根本達不到預期目的。由調節槳距，到調節槳葉攻角，再到功率係數，再到輸出功率，這一控制過程，既不可靠，也不穩定，根本達不到穩定風車的功率輸出或者轉速的目的，也不會對風車的安全性在技術方面起多大保證作用。近些年來有一些人想借鑒水準軸風力機通過改變葉片的槳矩角來改變葉片的升力與阻力，從而獲得較高的風能利用率這一成功經驗，設想將變槳矩技術與垂直軸風力機很好的結合起來，提高垂直軸風力機的啟動性能和風能利用率，開發一種新型高效的垂直軸風力機，但根據升力型垂直軸風力機的工作原理可知，葉片在旋轉一周的過程中，葉片上每一點的線速度的方向都在不斷的進行週期變化，使得葉片攻角也同樣在週期變化，是個變化值，而攻角的變化範圍與翼型的升力、阻力係數曲線有很大的關係，這就使得實現上述設想非常困難。如果說水準軸風力發電機因其葉片在旋轉一周的過程中，葉片上每一點的線速度的方向還都是確定的，用調槳距的方法來改變葉片的升力與阻力，從而獲得較高的風能利用率，還可以取得一些效果；而升力型垂直軸風力機用這種方法，取得一些效果就可能非常困難。
　　大量中小型水準軸風力機根本不進行槳距調節，這就使風力發電機發出的電力，忽大忽小，忽有忽無，成了所謂的“垃圾”風電，給後續接收的電網和用戶在接收上造成十分不利的條件。
　　常規風力發電機還有一個致命的弱點，就是能達到發電機額定輸出功率（額定風速一般定為10米/秒）的時刻很少，大部分時間工作在遠低於額定輸出功率的情況下。之所以出現這種現象，是由於風力發電機的工作狀態與外界風力的大小緊密相關，完全不能主動控制，這就造成了發電設備的極大浪費，使風電成本居高不下。其安全性也只是拼材料、拼設備而達到的，很少有可靠的技術保證。
　　本發明調槳長的萬向風車是根據流體力學原理和空氣動力學原理，對原發明萬向風車進行了多次實驗研究和改進後，力求克服現有技術中廣泛應用的螺旋槳風車和達裏厄（Darrieus）風車的許多缺欠，開發出更高效，更安全，更經濟，更易被電網接收的風力發電技術設備，將所謂的“垃圾”風能轉換為平穩的電力輸出，為保護環境，開發新能源，為節能減排做出新貢獻！調槳長的萬向風車用葉槳頭來調節葉槳的傾斜度（α）、偏心度（β）、安裝攻角（γ），從而使其啟動性能更好，效率更佳；採用調槳長來穩定功率輸出並保證運行安全，從而大大擴大了風力應用範圍。
　　發明內容
　　一、調漿長萬向風車結構
　　風車由支架、葉槳、葉槳頭、轉軸、槳長控制系統等幾部分組成。2～4個葉槳均勻分佈在轉軸周圍，葉槳通過葉槳頭斜向固定在支架上，形成V字形結構，葉槳橫截面的翼型為帶彎度的機翼型。支架中間固定風車轉軸，轉軸與支架旋轉平面垂直。葉槳可通過葉槳頭上的三個相應轉軸調節葉槳的傾斜度（α）、偏心度（β）、安裝攻角（γ）。葉槳做成2～3節，並像無線電接收機拉杆天線一樣嵌套在一起，葉槳內部設有滑道和滾輪，使葉槳能輕鬆自如的在外力作用下伸長和縮短。
　葉槳的展向相對於風車轉軸有一定傾斜角度，葉槳展向軸線與水準方向的夾角定義為葉槳傾斜度（α），用角度表示。
　調節葉槳傾斜度的大小，會影響風車性能，並且這種影響不是單一的而是多方面的，甚至是互相矛盾的。減小傾斜度將使風車的轉動慣量增加，根據轉動定律：剛體的角加速度與它的和外力矩成正比，與剛體的轉動慣量成反比，所以風車的轉速會變慢，也使風車不易啟動；調節葉槳傾斜度的大小，也會影響葉槳的攻角，從而改變升力的大小，影像風車的風能利用係數。但減小葉槳傾斜度，會增大風車的掃風面積，增加風車捕獲的風能，這又有利於風車的啟動，增大功率係數。所以，調節必須斟酌情況，謹慎進行。
　　葉槳的壓力線與轉軸之間的偏離距離與其最大偏離距離的比值定義為偏心度（β），用百分數表示。偏心度（β）的大小與葉槳攻角和葉槳受到風力作用時產生的啟動轉矩有關，偏心度（β）大，產生的啟動轉矩就大。但偏心度增大會增大風車的旋轉阻力，減小功率係數。
　 翼型弦線與氣流方向的夾角定義為葉槳攻角，它與飛機機翼的迎角相當。請注意，這裏的氣流方向是指葉片圓周運動的線速度向量與風速向量合成的氣流速度（即相對風速）的方向，顯然，這個方向是隨風速的變化和風車轉速的變化而不斷變化的。風車靜止時翼型弦線與水準方向的夾角定義為安裝攻角（γ），用角度表示。所以，葉槳攻角是由安裝攻角（γ）和隨風速的變化而不斷變化的可變攻角兩部分組成的。適當改變安裝攻角（γ），可使葉槳攻角處於最佳狀態，且不超過失速攻角，使風車效率係數最佳。
　　風輪轉軸下方安裝變速機構和發電機。
　　二、工作原理
　　風車葉槳通過葉槳頭斜向安裝在支架上，通過葉槳頭可對葉槳傾斜度（α）、偏心度（β）、安裝攻角（γ）進行調節，這就可以使風車葉槳處在啟動力矩最大，效率最佳工作狀態。
　　風車在靜態時，因為葉槳斜向固定在支架上且有一定偏心度（β），其迎風面與逆風面對風產生的阻力大小不同，就產生了啟動力矩使風車旋轉。
　　風車旋轉起來以後，因為風車的葉槳是帶彎度的機翼型，斜向固定在支架上且有一定偏心度（β），根據空氣動力學原理，葉槳上就會產生升力。又因為葉槳是傾斜的，那麼升力就被分解成平行於旋轉平面的分力和垂直於旋轉平面的分力。平行於旋轉面的分力，就會產生使支架旋轉的力矩，從而加快風車旋轉。風車旋轉的加快，使升力增加，又促使旋轉的力矩增大，使風車旋轉的更快……，這樣就形成了正回饋，提高了風車效率。垂直於旋轉面的分力，起到了減輕軸承壓力的作用，也就減輕了風輪的旋轉阻力。
　　風車葉槳做成2～3節，並像無線電接收機拉杆天線一樣嵌套在一起。葉槳內部設有滑道和滾輪，使葉槳能輕鬆自如的進行伸長和縮短，就可以採取以下控制策略：
　　對葉槳長度進行連續的比例積分微分輸出功率定值控制，實現恒功率輸出；
　　對葉槳長度進行不連續的階梯式控制，實現輸出功率的階梯式變化；
　　根據風速大小，進行程式控制，使風車在不同的風力級別有不同的葉槳長度；
　　手動控制或遙控，風大時縮短，風小時伸長，主要用於保證風車的運行安全，增加風能利用範圍。
    這裏需要指出的是，1、如希望增加功率，需要增加葉槳的長度、寬度，也要增加風車支架和葉槳頭的大小。2、葉槳的傾斜角度（α）、偏心度（β）、攻角（γ），對風車的效率和啟動力矩，影響很大，需要精心的設計和調整，也可以加裝自動調節機構（對大型機），根據風速大小和功率係數自動調整葉槳的傾斜角度（α）、偏心度（β）。3、調槳長萬向風車做立軸風車使用時（對大、中、小型機），傾斜角度（α）為60度～80度比較合適；調槳長萬向風車也可以作為水準軸風車使用（小型機），傾斜角度（α）為10度～30度比較合適。
　　三、裝置特點
　　1、由於風車的葉槳截面為帶彎度的機翼形，並且與轉軸之間採用了即偏心又傾斜的V字形特殊結構，所以，當葉槳旋轉起來以後，便把所受到的風力轉換成了升力，又把升力分解成了垂直分力和水準分力，垂直於旋轉面的分力使風車重力減少，從而減小軸承的摩擦力；平行於旋轉面的分力，就會產生使支架旋轉的力矩，從而加快風車旋轉；風車旋轉的加快，使升力增加，又促使旋轉的力矩增大，使風車旋轉得更快……。這樣周而復始，就相當於將輸出信號引回到輸入端，形成了正回饋，提高了風車效率。其信號流程圖如下：
　　
　　
　　葉槳通過葉槳頭斜向安裝在支架上，形成V字形結構，使葉槳大部分重量作用在支架底盤上，而作用在葉槳上的力很少，從而提高了葉槳強度；
　　　葉槳通過葉槳頭斜向安裝在支架上，形成V字形結構，給葉槳製造成可伸縮葉槳創造了條件，也使槳長的平方與掃風面積成正比，與輸出功率成正比，給風車的功率控制提供了良好的基礎，使控制更靈敏更有效；
　　　葉槳通過葉槳頭斜向安裝在支架上，形成V字形結構，為多個風車錯開一定角度進行上下串聯提供了條件；多個風車串聯成樹狀，大大提高風車的啟動性能和功率輸出。
　　　結構簡單，材料廣泛，製造成本低，效率高，維修、運輸、安裝方便。
　　　葉槳的傾斜角度（α）、偏心度（β）、攻角（γ）均可通過葉槳頭調節，即可離線調節，也可實現線上自動調節，使風車始終處在高效率的最佳狀態。
　　　槳長可自動調節，也可手動調節。由於槳長的平方與掃風面積成正比，與輸出功率成正比，也就是說，槳長增加一倍，輸出功率就增加四倍；如果讓輸出功率固定（例如，定為額定輸出功率），那麼，槳長增加一倍，輸入的風速就可以降低1.6倍。這就是說，如果額定功率是1K瓦的風力發電機（只有在10米/秒的風速下，才能達到一千瓦），現在只要6米/秒，就能達到一千瓦。而風速高於6米/秒時，葉片就縮短，從而可保證恒功率輸出，大大增加了風能的利用範圍，並保證風力機始終處在滿負荷運轉；當外界的風力過大時，風車的槳長縮短，也保證了風車安全。
　　四、應用
　　1、可做垂直軸風力機使用；
　　2、可應用於風力發電廠，進行風力發電；
　　3、也可做成水輪機，用於無壩電站，或潮汐發電；
　　4、可做成兒童玩具。
　　風車閉環控制系統信號流程圖：
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　

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　　　调桨长的万向风车
权利要求书
　　　
1）一種調槳長的萬向風車由支架、葉槳、葉槳頭、轉軸、槳長控制系統等幾部分組成，其特徵是，2～4個葉槳均勻分佈在轉軸周圍，葉槳通過葉槳頭斜向安裝在支架上，形成V字形結構，葉槳橫截面的翼型為帶彎度的機翼型，支架中間固定風車轉軸，轉軸與支架旋轉面垂直。
　　　2）所述葉槳通過葉槳頭斜向安裝在支架上，其特徵在於，葉槳可通過葉槳頭上的三個相應轉軸，調節葉槳的傾斜度（α）、偏心度（β）、安裝攻角（γ）。
　　　3）所述葉槳做成2～3節，並像無線電接收機拉杆天線一樣嵌套在一起，葉槳內部設有滑道和滾輪，使葉槳能輕鬆自如的在外力作用下伸長和縮短。
　　　4）葉槳展向軸線與水準方向的夾角定義為葉槳傾斜度（α），用角度表示；葉槳的壓力線與轉軸之間的偏離距離與其最大偏離距離的比值定義為偏心度（β），用百分數表示；風車靜止時翼型弦線與水準方向的夾角定義為安裝攻角（γ），用角度表示。
　　　5）根據權利要求1所述的調槳長的萬向風車，其特徵在於，風車旋轉起來以後，因為風車的葉槳是帶彎度的機翼型，斜向固定在支架上且有一定偏心度（β），根據空氣動力學原理，葉槳上就會產生升力；又因為葉槳是傾斜的，那麼升力就被分解成平行於旋轉平面的分力和垂直於旋轉平面的分力，平行於旋轉面的分力，就會產生使支架旋轉的力矩，從而加快風車旋轉，風車旋轉的加快，使升力增加，又促使旋轉的力矩增大，使風車旋轉的更快……，這樣就形成了正回饋，提高了風車效率；垂直於旋轉平面的分力，使風車重量減輕，減少了旋轉阻力。
　　　6）所述葉槳通過葉槳頭斜向安裝在支架上，形成V字形結構，風車由葉槳所接收的風能，就與葉槳的掃風面積成正比，從而使所述風車葉槳長度的平方與輸出功率成正比，控制葉槳的長度，就控制了輸出功率或轉速，槳長可以採取連續、不連續、手動、遙控、程式控制等控制策略，以保證風車輸出穩定和運行安全。
　　　7）所述葉槳通過葉槳頭斜向安裝在支架上，形成V字形結構，其特徵在於，使葉槳大部分重量作用在支架底盤上，而作用在葉槳上的力很少，從而提高了葉槳強度，並為多個風車錯開一定角度進行上下串聯提供了條件；多個風車串聯成樹狀，大大提高風車的啟動性能和功率輸出。
　　　8）風車轉軸下方安裝變速機構和發電機。
　　　
　

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　　調槳長萬向風車在不同風速區的應用
　　我國的風能資源非常豐富，新疆、內蒙、甘肅一帶風能最大，強度約200~300瓦/米2，平均4000~5000小時/年（參見《中國大百科全書》—風力機）。東南沿海一帶，風能資源也相當豐富，50m高度層可利用的風能是10m高度層的2倍，特別是海上可利用的風能是陸地上的3倍。所以，在我國發展風電有著得天獨厚的優勢！
　　但是，也應該看到，風力資源的分佈是極不均勻的，有的地方風多，一年一場風，由春刮到冬；而有的地方卻基本無風，有風也很小。並且，風能資源豐富的地區，大部都是邊遠山地沙漠地區，那裏人跡罕至，廠礦稀少，用電也不是很多；而人口密集，廠礦林立，大量需要電力的地區，風能資源卻並不豐富，平均風速大約在3~5米/秒或更低，最大風速也不會超過8米/秒。這就把一個很大的問題擺在了我們的面前，那就是怎樣開發低風速區的風能資源，把風電真正送到邊遠地區農牧民的家門口，減少電力長途運輸中的不便和浪費。
　　調槳長萬向風車基本上解決了這一問題。
　　調槳長萬向風車通過調槳長的辦法，改變了風車的掃風面積，這樣，就可以在低風速區增加槳長，增大掃風面積，收集更多的風能；而在風力變大時，減少槳長，減小掃風面積，保證風車運行安全！
　　我們知道，V形兩葉槳萬向風車的掃風面積是以槳長(設為R)為邊長的等腰三角形面積，如果葉槳傾斜度為45度，那麼三角形面積有最大值為0.5R2  ，所以槳長的平方與輸出功率成正比，改變槳長就改變了掃風面積和輸出功率，從而，大大增加了風能利用範圍，增大了風力發電機滿負荷工作的時間，不僅能開發風力資源豐富地區的風能，也能開發風力資源相對貧乏地區的風能，給發展風電開闢了更加廣闊的前景。
　　現在舉一個例子，假設要設計一臺工作在低風速區的1kw的調槳長萬向風車的風力發電機，額定風速設為5米/秒，葉槳傾斜度為45度，那麼根據
　　p=0.3R2V3 則   R=5.1米  這就是說，風車槳長可設計為兩節像拉杆天線一樣嵌套在一起，並在5.1米~10.2米之間可調；
　　那麼，如果風車給定輸出功率為842瓦（此時風速為3米/秒），則風速在1米時，輸出為31.2瓦（此時槳長為10.2米）；風速為2米時（此時槳長保持為10.2米），輸出為249。6瓦；風速為3米時，輸出為842.4瓦（此時槳長仍保持為10.2米）；風速為4米時，輸出保持842.4瓦不變，此時槳長縮短為6.6米；風速為5米時，此時槳長縮短為4.7米，輸出仍為842.4瓦；風速大於5米時，槳長縮到最短5.1米，輸出達到1000瓦，如果風速再提高，可加電磁刹車（或調槳距），保持恒功率1000瓦輸出。
　　用同樣的方法也可以設計中型和大型風車。
　　調槳長萬向風車將開創風能利用新時代！
　　

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　　風力發電機恒功率輸出的意義
　　一般情況下，風力發電機能夠發出多少電功率，是不以人的意志而轉移的，換句話說，人們想讓風力發電機發出多少電，並不算數，而是要由外界風力的大小來決定（可參見CCTV《探路風電》節目）。這就帶來了一個大問題：外界的風，時大時小，變化莫測，而且相差甚遠，那麼，我們應該準備多大的風力發電機呢？毫無疑問，為了發電機的運行安全，不至因超載而使其燒毀，就應該準備更大的風力發電機。
　　舉一個例子：我們要在風速為0~12米/秒的某地，建一座水準軸槳長為20米的風力發電機，它發出的風電量最小為0，最大為1.3兆瓦，那麼應該選多大的風力發電機呢？很明顯，應該選1.5兆瓦（當前常規風力發電機就是這樣做的）。
　　這樣一來問題就大了，風力發電機最多出力只占70%，而浪費了30%（可參見CCTV《探路風電》節目），這就相當於，不是為了現在，也不知是什麼時候，或許是10天半個月的那一次大風，我們要時刻準備著一臺大的風力發電機……，要承擔著風力發電機的磨損、折舊、維護，——風電成本居高不下，嚴重的影響風電的推廣和發展，就可想而知了。
　　從上面的分析不難看出風力發電機恒功率輸出的意義。風力發電機恒功率輸出不僅為後續的接受電網，提供了穩定的風電量，也為自身的設備節省了不必要的浪費。一舉兩得，何樂而不為？
　　調槳長的萬向風車從兩方面解決上述問題：一是在風車入口，用調槳長限制了風能進入；二是在風車出口，用電磁刹車，使風能變成熱能，防止其進入風力發電機。
　　調槳長萬向風車是發展風電的最佳選擇！
　　借問路在何方，路就在腳下！
　　
　　
　　
　　
　　

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　　V字型的重要性
　　調槳長的萬向風車由支架、葉槳、葉槳頭、轉軸、槳長控制系統等幾部分組成。2～4個葉槳均勻分佈在轉軸周圍，葉槳通過葉槳頭斜向固定在支架上，形成V字形結構。對於這種V字形結構有網友評論說“這肯定沒有H型結構好，效率肯定比H型結構低。”那麼，調槳長的萬向風車為什麼不採用H型結構而採用V字形結構，這有什麼好處呢？或者說，採用H型結構的風車調槳長，不是更好嗎？
　　我們知道，V字形結構兩葉槳調槳長的萬向風車的掃風面積是以槳長為邊長的等腰三角形面積，根據三角形面積公式，可以得到：掃風面積=R2sinαcosα\r
　　其中R為槳長；α為傾斜角度
　　由此可以看出，V字形結構使掃風面積與槳長的平方成正比。
　　然而，H型結構的達裏厄風車，掃風面積=槳長×風輪直徑，掃風面積只是與槳長成正比關係。
　　不難想像，在調槳長時，V字形結構比H型結構要快得多，效果好得多。
　　例如：如果槳長增加一倍，V字形結構的掃風面積將增加3倍；而H型結構卻只增加1倍。當然，功率輸出也同樣變化。
　　此外，V字形結構還分解了葉槳的承受力，相當於提高了葉槳強度；V字形結構還為風車串聯成樹狀提供了條件，多個風車串聯成樹狀，大大提高風車的啟動性能和功率輸出。
　　V字形結構兩葉槳調槳長的萬向風車將開創風力發電事業的新未來！
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　　調槳長萬向風車的葉尖端板
　　調槳長萬向風車的葉槳通過葉槳頭斜向安裝在支架上，風車在靜態時，因為葉槳其迎風面與逆風面對風產生的阻力大小不同，就產生了啟動力矩使風車旋轉。風車旋轉起來以後，因為風車的葉槳是帶彎度的機翼型，斜向固定在支架上且有一定偏心度（β），根據空氣動力學原理，葉槳上就會產生升力。又因為葉槳是傾斜的，那麼升力就被分解成平行於旋轉平面的分力和垂直於旋轉平面的分力。平行於旋轉面的分力，就會產生使支架旋轉的力矩，從而加快風車旋轉。風車旋轉的加快，使升力增加，又促使旋轉的力矩增大，使風車旋轉的更快……，這樣就形成了正回饋，提高了風車效率。垂直於旋轉面的分力，起到了減輕軸承壓力的作用，也就減輕了風輪的旋轉阻力。
　　然而，當葉片以一定的速度運行時，在葉片下方空氣壓強較高、在葉片上方空氣壓強較低，葉片產生向上的升力。由於葉片上下面氣壓之差，在葉片末端的下方氣體會向上方繞動，產生翼尖渦。翼尖渦會擾亂葉片兩端氣流的正常流動，減小葉片的升力，葉片的升力係數越大則渦的影響越大，並且翼尖渦會在葉端後方形成一串的渦流，產生渦誘導阻力，造成葉片阻力增加。 （參見鵬芃科藝——葉片展弦比的影響）
　　為了減小這一不利影響，調槳長萬向風車應用了H型達裏厄（Darrieus）風車的現有技術，加裝了葉尖端板，使風能利用效率提高約5%。
　　
　　調槳長萬向風車將使風電場呈現風起槳舞的壯麗景象！
　　
　　
　　

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　　調槳長萬向風車的翼型（一）
　　把風能轉換成機械能，就需要先把風能收集起來，再讓它變成力，這就要應用到帆或者葉片，風吹到帆或者葉片上形成力，力再以支架為力臂形成轉矩，然後推動轉軸旋轉變成機械能。在這裏，帆或者葉片起到了收集風能並把風能轉變成力矩的作用，這在風能轉換成機械能的過程中是舉足輕重的非常重要的，它關係到風能利用的效果，關係到設備的性能。所以，對於帆或者葉片的選擇就是十分重要的事情。
　　最早利用風能的是帆船，所以帆是我們前人最早用來將風能轉換成機械能的工具。帆是軟的，是用布做成的，所以它不能產生升力，只能產生阻力。用帆做成的風車，也只能是阻力型風車，而不是升力型風車。
　　這裏可能有人會問，風箏是用紙或布等軟性物質做的，不是也能產生讓風箏飛向天空的升力嗎？怎麼能說用軟性物質就不能產生升力呢？
　　這裏可能有一點誤會，那就是到底什麼叫阻力？什麼叫升力？這在空氣動力學裏和在日常生活裏的概念是不同的，不能混淆在一起。在日常生活中，向上的力（與重力相反），一般就稱為升力，那麼，如果把風箏受到的阻力，用拉線改變一下方向讓它向上，也就稱為升力了。而在空氣動力學裏，升力卻是有嚴格的定義的，這個我們在後面再說。
　　由此我們不難得出結論，風箏是用紙或布等軟性物質做的，它只能產生阻力而不能產生升力。之所以風箏可以飛向天空，是把風箏受到的阻力，用拉線改變一下方向讓它向上了，它也就能夠升空了。
　　其實，我們還可以把這個道理延伸一下，——軟性物質在空氣中只能產生阻力，不會產生升力；
　　把這個道理應用在風力發電的風輪上，就可以這樣說了，那些軟性的物質，那些在風中可以活動的葉片，只能產生阻力，而不能產生升力！特別是有些人為了使H型達裏厄風車的葉片，在風車旋轉時有一個好的攻角，把葉片做成了活動葉片，其實，你已經把它變成了阻力型風車而不是升力型風車了。在風中，堅強才能產生升力；軟弱或不堅定，就只能產生阻力！！
　　
　　調槳長的萬向風車必將展現出絢麗的發展前景！！！
　　（未完待續）