孫如林：從旋翼到風(fēng)輪

　　“實(shí)際上，風(fēng)輪葉片設(shè)計(jì)是一個(gè)多目標(biāo)多約束的優(yōu)化過程。如果風(fēng)輪載荷大，則會(huì)增加整機(jī)重量和成本。如果載荷計(jì)算方法不準(zhǔn)，獲得值小于實(shí)際運(yùn)行載荷，會(huì)影響整機(jī)的安全和可靠性。”孫如林說，“另外，關(guān)于氣彈穩(wěn)定性分析，目前各國仍采用組合模態(tài)法。對(duì)水平軸型式而言，即將風(fēng)電機(jī)組分成風(fēng)輪（葉片和輪轂）、機(jī)械部分、塔架三部動(dòng)力特性分別計(jì)算，一般計(jì)算到20 階，用能量法推導(dǎo)出拉格朗日方程式，方程式中包含質(zhì)量矩陣、剛度矩陣、結(jié)構(gòu)阻尼和氣動(dòng)阻尼矩陣。”
    孫如林認(rèn)為，作為風(fēng)電機(jī)組總體設(shè)計(jì)，其穩(wěn)定性是首要的。總體設(shè)計(jì)實(shí)際上是一個(gè)集成優(yōu)化的過程，除考慮性能、可靠性、重量和成本外，機(jī)組在各種風(fēng)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(fēng)能中心組織，以浙江省機(jī)電研究院、杭州發(fā)電設(shè)備廠、上海玻璃鋼研究所、杭州齒輪箱廠等8 家單位承擔(dān)的“200 千瓦風(fēng)力發(fā)電機(jī)組研制”項(xiàng)目。在消化吸收國外技術(shù)的基礎(chǔ)上，自主設(shè)計(jì)研發(fā)出風(fēng)輪直徑24 米的失速型200 千瓦風(fēng)電機(jī)組。此后，也參與了對(duì)該機(jī)組的改型——250 千瓦機(jī)組的部分工作。
　　為實(shí)現(xiàn)以市場換技術(shù)、立足于高起點(diǎn)發(fā)展我國風(fēng)力發(fā)電機(jī)制造業(yè)的目標(biāo)，國家計(jì)委于1996 年3 月提出了“乘風(fēng)計(jì)劃”。作為專家組成員，總體設(shè)計(jì)主要技術(shù)負(fù)責(zé)人，孫如林將不少時(shí)間和精力投在該項(xiàng)目上。
　　“乘風(fēng)計(jì)劃”以600 千瓦級(jí)機(jī)組國產(chǎn)化為目標(biāo)，分別引進(jìn)丹麥廠家和西班牙廠家的600千瓦機(jī)組，以公開招標(biāo)的方法，確定了總體設(shè)計(jì)由中國直升機(jī)所、總裝由西安430 航空發(fā)動(dòng)機(jī)廠和洛陽第一拖拉機(jī)廠、電控系統(tǒng)由中科院電工所、風(fēng)輪葉片由保定惠陽廠、電機(jī)由蘭州電機(jī)廠等幾家電機(jī)廠、齒輪箱由川齒等幾家齒輪箱廠共同承擔(dān)該任務(wù)。
　　“經(jīng)過這次攻關(guān)，關(guān)鍵部件的生產(chǎn)、設(shè)計(jì)能力都有提高。”孫如林回憶，“‘九五’、‘十五’期間好多單位的設(shè)計(jì)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(gè)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(jià)格也就是它的70%，80 多萬元。”孫如林說。
　　同時(shí)他還認(rèn)為，掌握自主技術(shù)對(duì)國家或企業(yè)引進(jìn)新技術(shù)也有一定的好處。例如他在1996年離開直升機(jī)研究所前，預(yù)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(jià)特別高，但過去一談，對(duì)方發(fā)現(xiàn)我們知道好多關(guān)鍵技術(shù)，價(jià)格就便宜了不少。風(fēng)電也一樣，自己知道的越多買技術(shù)就越便宜。有了‘乘風(fēng)計(jì)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(jié)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(fēng)計(jì)劃”最初由國家計(jì)委組織，之后改至國家發(fā)改委，后期由國家科委承擔(dān)，在風(fēng)電機(jī)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(wù)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(dān)任中航惠騰的總工程師。
    “那時(shí)候力量很小，就兩個(gè)設(shè)計(jì)，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(shè)計(jì)能力。“我們采取借用力量，結(jié)合研究所、院校的技術(shù)資源，要求及原始數(shù)據(jù)是我們提出，其分析計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確性由我們確定，這樣動(dòng)力特性等一些報(bào)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(zhǔn)，我便采用中國直升機(jī)所‘九五’期間在西北工業(yè)大學(xué)翼型研究中心NF － 3 風(fēng)洞對(duì)FFA － W3 族翼型做吹風(fēng)試驗(yàn)時(shí)得到的三種翼型的啟動(dòng)特性曲線和數(shù)據(jù)。可見吸收利用國外技術(shù)優(yōu)勢也需要做些必要的研究。”
　　600千瓦風(fēng)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(shù)資源和國內(nèi)技術(shù)成果，研發(fā)經(jīng)費(fèi)也比較少。2002 年，中航惠騰600 千瓦風(fēng)電葉片實(shí)現(xiàn)了大批量生產(chǎn)，一舉打破國外企業(yè)在中國風(fēng)電葉片市場中的絕對(duì)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(yàn)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(shè)計(jì)。這些葉片中的一部分采用了“參考樣機(jī)設(shè)計(jì)法”，即使用成熟的樣品，進(jìn)一步對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)，最終達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
　　例如750 千瓦風(fēng)輪葉片便是參考國外750千瓦風(fēng)輪葉片，在氣動(dòng)外形上做了部分更改和完善，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在600 千瓦風(fēng)輪葉片結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計(jì)的。其國外原型產(chǎn)品，在運(yùn)行中出現(xiàn)振動(dòng)現(xiàn)象，孫如林等人在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中增加結(jié)構(gòu)阻尼器，成功解決了振動(dòng)問題。這項(xiàng)結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，即結(jié)構(gòu)阻尼器獲得了國家專利。作為“863”項(xiàng)目，1.2 兆瓦風(fēng)輪葉片下線則標(biāo)志著我國風(fēng)輪葉片研發(fā)能力進(jìn)入了兆瓦級(jí)區(qū)間。