在航空界流傳著這樣一個故事:
1971年秋第四次中東戰(zhàn)爭爆發(fā)前夕,4架蘇聯(lián)米格-25R偵察型進(jìn)駐埃及,不時前往以色列上空偵察。以色列空軍派出了當(dāng)時西方最好的戰(zhàn)斗機(jī)——美國研制的F-4“鬼怪”攔截。米格-25P打開了加力燃燒室,一會就拋開了尾追的F-4。F-4連忙發(fā)射AIM-9“響尾蛇”近距空空導(dǎo)彈,試圖導(dǎo)彈尾追米格-25,沒想到連導(dǎo)彈都沒追上。此時以色列地面站發(fā)現(xiàn),這架米格-25的速度超過了馬赫3.2!這讓西方大為震驚。
更讓人震驚的是在1976年米格-25叛逃后,美日專家把米格-25完全拆解并徹底檢查后發(fā)現(xiàn),該機(jī)70%的部件是不銹鋼,而當(dāng)時美國的3馬赫戰(zhàn)機(jī)則使用了鈦合金材料,它的密度只有不銹鋼的60%。
為什么米格-25能夠在重量很重的情況下,達(dá)到如此高的飛行速度?主要還是得益于其優(yōu)異的總體設(shè)計。
眾所周知,在風(fēng)機(jī)設(shè)計中,整機(jī)廠商通常扮演著組裝廠的角色,根據(jù)葉片、齒輪箱、發(fā)電機(jī)、變流器與目標(biāo)風(fēng)場的具體條件,進(jìn)行總體設(shè)計,得到發(fā)電性能最高的配置方案。
通常,在大部件選定后,葉片的性能曲線(Cp-λ)、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速范圍、齒輪箱效率、電氣效率與自耗電就已基本確定,調(diào)整范圍很小。
目前,MW級風(fēng)電機(jī)組均為變速變槳機(jī)組,受發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速范圍,風(fēng)輪只能在特定的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)運(yùn)行,這就會導(dǎo)致機(jī)組在低風(fēng)速和高風(fēng)速段均無法在最優(yōu)葉尖速比λ下運(yùn)行,葉片效率Cp也無法達(dá)到最優(yōu),必然影響整機(jī)的發(fā)電效率。
在空氣密度不變的條件下,通過調(diào)整齒輪箱傳動比(傳動比在一定范圍內(nèi)可調(diào),且不影響成本),可使風(fēng)輪轉(zhuǎn)速范圍發(fā)生變化,進(jìn)而影響不同風(fēng)速下的發(fā)電效率。
而空氣密度發(fā)生變化時,由于風(fēng)的能量發(fā)生變化,如果風(fēng)機(jī)仍按一定的風(fēng)速-轉(zhuǎn)速對應(yīng)關(guān)系(即最優(yōu)葉尖速比)運(yùn)行,而不改變轉(zhuǎn)速范圍,則無法在頻率最高的風(fēng)速區(qū)間內(nèi)達(dá)到最優(yōu)Cp,進(jìn)而影響機(jī)組的發(fā)電效率分布。
同時,在不同的風(fēng)場,風(fēng)頻分布也各不相同,如何在特定的風(fēng)場條件(空氣密度與風(fēng)頻分布)下,通過調(diào)整齒輪箱傳動比,使得機(jī)組在該風(fēng)場條件下發(fā)電效率最優(yōu),就成了機(jī)組總體設(shè)計過程中的一項重要任務(wù)。