該葉片長(zhǎng)20米，能夠通過(guò)彎扭耦合適應(yīng)各種風(fēng)況條件。從2018年開(kāi)始，該葉片將在位于不萊梅港的弗朗霍夫風(fēng)能與能源系統(tǒng)技術(shù)研究所（IWES）進(jìn)行一系列加載測(cè)試。在SmartBlades2項(xiàng)目中，企業(yè)與研究所合作開(kāi)發(fā)了大型、高功率風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的新型技術(shù)。該項(xiàng)目由德國(guó)聯(lián)邦經(jīng)濟(jì)部和能源部（BMWi）資助實(shí)施并完成。 

 

 

       長(zhǎng)度大于等于80米的風(fēng)機(jī)葉片，在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，每一個(gè)轉(zhuǎn)子葉片都會(huì)周期性地靠近地面，再升至200米左右的高度。由于地面與最高點(diǎn)之間風(fēng)力分布的非均勻性，風(fēng)機(jī)葉片所承受的風(fēng)力載荷波動(dòng)劇烈。這就使得風(fēng)機(jī)葉片材料常處于高應(yīng)力狀態(tài)下，特別是當(dāng)風(fēng)機(jī)在額定輸出功率條件下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)。另外， 風(fēng)機(jī)運(yùn)營(yíng)商需要在強(qiáng)風(fēng)條件下嚴(yán)格限制風(fēng)機(jī)的運(yùn)行，而不能最佳地利用風(fēng)能。具有彎扭耦合能力的風(fēng)機(jī)葉片能夠使其幾何外形獨(dú)立的適應(yīng)各種風(fēng)況。 當(dāng)風(fēng)速較大時(shí)，該風(fēng)機(jī)葉片能夠通過(guò)扭轉(zhuǎn)減小迎風(fēng)面面積，從而降低所承受的風(fēng)力載荷。

 

       在位于德國(guó)Stade市的DLR輕量化生產(chǎn)技術(shù)中心（ZLP），DLR復(fù)合材料結(jié)構(gòu)與適應(yīng)系統(tǒng)研究所的科學(xué)家們生產(chǎn)了一支長(zhǎng)20米，具有結(jié)構(gòu)彎扭耦合特性的風(fēng)機(jī)葉片。葉片材料（玻纖增強(qiáng)復(fù)合材料、木材和塑料泡沫）的組合放置，不僅能夠使葉片在風(fēng)力載荷作用下發(fā)生后彎，更重要的是能夠產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)。DLR復(fù)合材料結(jié)構(gòu)與適應(yīng)系統(tǒng)研究所SmartBlades2項(xiàng)目經(jīng)理Zhuzhell Montano Rejas表示：“由于葉片的新型結(jié)構(gòu)更具靈活性，同時(shí)能夠是葉片重量更輕，特別是對(duì)于超大型風(fēng)機(jī)葉片來(lái)講，減重尤為重要，能夠使運(yùn)輸和安裝都更加簡(jiǎn)便。”      

 

       從2017年12月開(kāi)始，加載測(cè)試已在不萊梅港的弗朗霍夫IWES研究所陸續(xù)展開(kāi)。在這里，將測(cè)試獲得風(fēng)機(jī)葉片在極限載荷和正常運(yùn)行條件下的承載力，以便確認(rèn)葉片性能和變性行為?？茖W(xué)家們特別關(guān)注了葉片的彎曲和扭轉(zhuǎn)是否能夠完美互補(bǔ)。科學(xué)家們將測(cè)量傳感器集成到葉片內(nèi)部，以便能夠精確記錄加載過(guò)程中的應(yīng)變數(shù)據(jù)，從而幫助他們觀察結(jié)構(gòu)和材料的變形行為。一旦獲得了理想的承載力，3支完整的同尺寸葉片將在2018年年內(nèi)生產(chǎn)完畢，并將在美國(guó)國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室（NREL）的實(shí)際載荷和氣象條件下開(kāi)展開(kāi)放式風(fēng)機(jī)測(cè)試。

 

 

       彎扭耦合是SmartBlades2項(xiàng)目準(zhǔn)備開(kāi)發(fā)的諸多技術(shù)之一。該項(xiàng)目參與單位共11家，分別來(lái)自風(fēng)能研究機(jī)構(gòu)（DLR，F(xiàn)orWind Hannover and ForWind Oldenburg和弗朗霍夫IWES研究所）以及多家企業(yè)（GE Global Research，Henkel AG & Co. KGaA，Nordex Energy，SSB Wind Systems GmbH & Co. KG，Suzlon Energy Ltd. 以及 WRD Wobben Research and Development GmbH）。該項(xiàng)目由德國(guó)聯(lián)邦經(jīng)濟(jì)部和能源部（BMWi）資助1540萬(wàn)歐元。該項(xiàng)目旨在開(kāi)發(fā)更大、更高效的風(fēng)機(jī)葉片，以便更有效的開(kāi)發(fā)風(fēng)能，并提升德國(guó)企業(yè)在風(fēng)能領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)力。

 

       項(xiàng)目下一步將對(duì)自適應(yīng)后緣襟翼和前緣縫翼開(kāi)展研究。這兩個(gè)概念源于航空領(lǐng)域，與飛機(jī)機(jī)翼上的襟翼相當(dāng)。另外，研究人員還將進(jìn)一步開(kāi)發(fā)葉片的空氣動(dòng)力學(xué)行為、全系統(tǒng)控制等選擇方法和技術(shù)。