孙如林：从旋翼到风轮

　　“实际上，风轮叶片设计是一个多目标多约束的优化过程。如果风轮载荷大，则会增加整机重量和成本。如果载荷计算方法不准，获得值小于实际运行载荷，会影响整机的安全和可靠性。”孙如林说，“另外，关于气弹稳定性分析，目前各国仍采用组合模态法。对水平轴型式而言，即将风电机组分成风轮（叶片和轮毂）、机械部分、塔架三部动力特性分别计算，一般计算到20 阶，用能量法推导出拉格朗日方程式，方程式中包含质量矩阵、刚度矩阵、结构阻尼和气动阻尼矩阵。”
    孙如林认为，作为风电机组总体设计，其稳定性是首要的。总体设计实际上是一个集成优化的过程，除考虑性能、可靠性、重量和成本外，机组在各种风况下的稳定性是首先需要得以保证的。
　　“八五”（1991—1995）期间，孙如林参与了由中国风能中心组织，以浙江省机电研究院、杭州发电设备厂、上海玻璃钢研究所、杭州齿轮箱厂等8 家单位承担的“200 千瓦风力发电机组研制”项目。在消化吸收国外技术的基础上，自主设计研发出风轮直径24 米的失速型200 千瓦风电机组。此后，也参与了对该机组的改型——250 千瓦机组的部分工作。
　　为实现以市场换技术、立足于高起点发展我国风力发电机制造业的目标，国家计委于1996 年3 月提出了“乘风计划”。作为专家组成员，总体设计主要技术负责人，孙如林将不少时间和精力投在该项目上。
　　“乘风计划”以600 千瓦级机组国产化为目标，分别引进丹麦厂家和西班牙厂家的600千瓦机组，以公开招标的方法，确定了总体设计由中国直升机所、总装由西安430 航空发动机厂和洛阳第一拖拉机厂、电控系统由中科院电工所、风轮叶片由保定惠阳厂、电机由兰州电机厂等几家电机厂、齿轮箱由川齿等几家齿轮箱厂共同承担该任务。
　　“经过这次攻关，关键部件的生产、设计能力都有提高。”孙如林回忆，“‘九五’、‘十五’期间好多单位的设计和生产能力的建立，很多得益于那5 年的成果。例如，之前我们不舍得买国外叶片，而从内蒙古买一个600 千瓦桨尖遭雷击损坏的叶片，花了130 万元。后来我们生产的价格也就是它的70%，80 多万元。”孙如林说。
　　同时他还认为，掌握自主技术对国家或企业引进新技术也有一定的好处。例如他在1996年离开直升机研究所前，预研了一副升力系统。“之后与外国合作搞旋翼系统，本来要价特别高，但过去一谈，对方发现我们知道好多关键技术，价格就便宜了不少。风电也一样，自己知道的越多买技术就越便宜。有了‘乘风计划’的成果，我们买国外的东西就便宜多了。”
　　但孙如林也提到，自己能有这样的思路，并不是灵光一现的结果。“我们做了很多工作都不是盲目的，是国家全局性考虑后所赋予我们的使命。”“乘风计划”最初由国家计委组织，之后改至国家发改委，后期由国家科委承担，在风电机组的国产化过程中，“这些单位都是功不可没的”。
　　助力中航惠腾
　　1999 年，作为享受国务院政府特殊津贴研究员，被推迟到62 岁退休的孙如林，退休后开始担任中航惠腾的总工程师。
    “那时候力量很小，就两个设计，人手不够。”孙如林决定不能仅仅依靠公司的力量，而是要利用各方优势获得设计能力。“我们采取借用力量，结合研究所、院校的技术资源，要求及原始数据是我们提出，其分析计算结果准确性由我们确定，这样动力特性等一些报告协作完成。另外，我们手中的国外翼型特性数据不准，我便采用中国直升机所‘九五’期间在西北工业大学翼型研究中心NF － 3 风洞对FFA － W3 族翼型做吹风试验时得到的三种翼型的启动特性曲线和数据。可见吸收利用国外技术优势也需要做些必要的研究。”
　　600千瓦风轮叶片商品化生产及研发工作，立足于惠腾公司内部、国际技术资源和国内技术成果，研发经费也比较少。2002 年，中航惠腾600 千瓦风电叶片实现了大批量生产，一举打破国外企业在中国风电叶片市场中的绝对优势，至2005 年，中航惠腾占有叶片市场中50% 以上的份额。
　　在人才与经验获得一定积累后，中航惠腾的主流产品750 千瓦、1.2 兆瓦和1.5 兆瓦型叶片已完全由内部力量设计。这些叶片中的一部分采用了“参考样机设计法”，即使用成熟的样品，进一步对其进行优化和改进，最终达到设计要求。
　　例如750 千瓦风轮叶片便是参考国外750千瓦风轮叶片，在气动外形上做了部分更改和完善，结构设计在600 千瓦风轮叶片结构基础上进行设计的。其国外原型产品，在运行中出现振动现象，孙如林等人在结构设计中增加结构阻尼器，成功解决了振动问题。这项结构的改进，即结构阻尼器获得了国家专利。作为“863”项目，1.2 兆瓦风轮叶片下线则标志着我国风轮叶片研发能力进入了兆瓦级区间。