双翼飞机是一种固定翼的飞机，有两个翅膀，一个在另一个上面，今天主要存在于航空博物馆、第一次世界大战的电影和黑白照片中。但是多亏了加州大学洛杉矶分校的工程师们的一项创新，这种两翼设计很快就可以用来制造更高效地获取能源的风力涡轮机。
如今的巨型风力涡轮机通常使用三个叶片，每个叶片的长度相当于一个足球场，重量相当于波音737。加州大学洛杉矶分校的新设计以叶片为特色，叶片在靠近转子的地方一分为二，但在每片叶片的外端大约一半的地方融合成一片叶片。
的优势?这种形状增加了这些庞然大物部件的结构强度，从而使叶片比同样长度和材料的传统单面叶片轻45%左右。一项关于该设计有效性的研究发表在清洁能源技术领先期刊《可再生能源》(Renewable Energy)上。
“总的来说，这可能会改变我们设计大型风力涡轮机的方式，并有助于使可持续风能成为一个更有吸引力和更普遍的选择，因为我们正在远离化石燃料。”加州大学洛杉矶分校塞缪尔利工程学院机械和航空航天工程教授理查德·维尔兹说。
Wirz在2008年加入加州大学洛杉矶分校时提出了双飞机风力涡轮机叶片的想法，从那时起他就一直在他的能源创新实验室致力于这个想法。该设计在2017年获得了美国专利。
Wirz和两位前加州大学洛杉矶分校的博士生Phillip Chiu和Perry Roth-Johnson用计算机模拟了这种设计，证明了它在航空结构性能上优于传统的叶片。他们还建造了一段3英尺高的新叶片，并在风洞中进行了测试，以确认模拟结果。
研究还表明，该设计比相同长度的单叶片设计能捕获稍多一点的能量。
今天的风力涡轮机的叶片是如此之大通常长100多米，重60多吨因为他们需要获取尽可能多的风能才能有效。但随着涡轮机叶片变得越来越大，制造和运输它们的成本也越来越高，建造涡轮机塔及其地基的成本也越来越高。
“双翼设计背后的基本思想是减少它们的质量，从而减少对整个涡轮机结构的压力，”Wirz说。“这个概念和我们为什么用‘我’很相似。用于大型建筑物钢框架的梁:它是承载重物的理想形状。
更轻的叶片也需要更少的材料来建造，这可以降低风力涡轮机的制造成本，并降低购买和部署它们的公司和公共机构的成本。它还可以让制造商建造更高的风力涡轮机，更有效地获取更高质量的风能。
Wirz说，像新叶片设计这样的进步可能会使风能成为全世界可再生能源组合中更便宜和更重要的一部分。根据美国能源情报署的数据，2018年，风力发电占272太瓦时，不到美国公用事业规模设施发电的7%。
“下一步是制造一个原型叶片并进行演示，这可以通过替换现有涡轮机上的叶片来实现。”Wirz说。“有了成功的示范，叶片制造商就有了开发下一代更轻、更大叶片的蓝图。”
新闻旨在传播有益信息，英文原版地址：http://newsroom.ucla.edu/releases/innovative-biplane-design-next-generation-wind-turbines