风力发电机的工作原理图片,风力发电机原理动画图解

风力发电机叶片运输过场面 | 图源网络

当然，这里我们想要讨论的是这个比例！相对于这个长度以及叶片扫过的面积而言，这个真的是太细了！

如果你也在此感到困惑，那实际上是跟我一样遇到了一个并不简单的问题：风可以在迎风面上产生直接推力来做功，比如小风车、帆船等，但是叶片这么细显然不是为了利用这种推力，那它是怎么转起来的呢？

越想越感到神奇，为了解开其中的疑惑，小编仔细观察了这个叶片。

突然发现，这个叶片的形状似曾相识啊！恰好小编了解过一点点点航空航天和空气动力学，对这个形状熟悉无比，这不就是飞机的翼型嘛！是这样的：

上方为飞机机翼侧剖图，下方为风力发电机叶片侧剖图 | 图源网络

除了看起来风机叶片的形状要胖一点，很难不让人怀疑这里边的相似性。难道说，前面图片展示的风力发电机，获取动力的方式竟和飞机相同？此外，如果按照最自然的想法，为什么不设计成风车的样子，直接利用风压呢？我们来掰扯掰扯这些问题！

1. 飞机升力来源

为了理解以上问题，先要对飞机升力来源作简要介绍。各大平台上，我们都可以看到大家对飞机升力原理的争吵，关于其到底是不是伯努利原理，是不是牛顿第三定律。实际上，这些定性的视角之所以会出现争议，正是因为其在因果关系中的不明和在定量分析上的不便。一个复杂边界条件（比如，机翼的形状可以各种各样，实际场景也可以是风筝，可以是飞机，可以是火箭）下的空气动力学问题，即使可以用一两句原理总结，在具体应用中也逃不开复杂但必不可少的精准模拟计算，不然我们能放心设计出的飞机上天嘛！而机翼升力的定量视角，在科普中谈及不多。为了方便我们对风力发电机的运行情况有所理解，下面我们来略作讨论，给出一个更加简单有效的视角（简单可能会损失一定严格性），同时给出相应的严格定量视角。

当机翼高速划过空气，空气对机翼施加了两个方向上的力：飞行方向的阻力（比如空气的摩擦阻力，压差阻力等），以及最重要的升力。前者由发动机的推力平衡，而后者，平衡了重力，使得飞机得以翱翔。

飞机受力示意图

当机翼划过空气，空气是怎样相对机翼流动的呢？风洞试验可以告诉我们，气体相对机翼的实际流动情况是这样的：