最好的风力发电模式是什么？
同时达到这三个指标的唯一途径就是高空风电(尤其是平流层风电)，因为高空风可以持续稳定发电，完全可以被电网接纳。而且因为发电机构可以在用电区域上空盘旋，所以可以不依赖大电网送电。
但不可能把一个上千吨重的大型发电机带上天，只利用风作为唯一的能源进行永久悬停和发电。但如果把轴转子的直径扩大到几百米以上，它的叶片和轴就会被高空强风破坏。因此，如果风力涡轮发电机要取代涡轮发电机，就必须抛弃现有的轴转子，代之以翼环转子。
不抛弃轴向风轮，风力发电机永远只能相当于涡轮发电机的一个小指头！不抛弃轴流风机，风电永远不会获得价格优势，永远取代不了火电和核电！
现有的轴流式风轮和转子有两个无法弥补的致命缺点:
因为真正能把风力转化为旋转动力的翼段只有远离轴线的翼段(称为高效翼段)，而且离轴线越远，转化效率越高，所以大部分机翼从轴线到每个机翼外侧的转化率都不高，离轴线越近的机翼转化率越低，直至为零。其实这一大段低效翼段主要是作为高效翼段和轴之间的连杆，但是这个连杆给高效翼段提供的支撑力非常有限。由于支撑点远离轴线，只能提供单边支撑，所以旋翼的翼面不能很宽，直径不能很大，转速不能很高，否则翼面会因支撑力不足而产生严重的振动和晃动，直至折断。
因为只有一根轴把整个风力发电机和整个发电机或者整个转子和整个发动机连接起来，所有的扭矩都是由这根轴传递的，整个机身的重量也是由这根轴承担的。所以，如果机翼和发动机真的足够坚固，轴必然会不堪重负而损坏。
以上两个弱点使得轴流风机和旋翼不可能有更大的直径、更宽的叶片和更高的转速，所以轴流风机永远无法带动大型发电机，轴流旋翼永远飞不了千吨级直升机(史上最大的双旋翼直升机Mi12，起飞重量只有105吨，因为太重没有投入实际使用)。
什么是翼环？
翼环是新型环形风力机和转子的总称。它是一个有多个机翼的环形支架，一个有许多机翼的圆环，也可以看作是一个巨大的“飞机环”，由许多首尾相连的固定翼飞机环绕而成。该翼环既可用作风力发电机的转子，也可用作直升机的转子。用于高空风力发电机构时，既是提供升力的转子，又是推动发电机的转子。
翼环的四大优势:
所有的鳍都是高效鳍，高鳍的总面积可以比同半径的普通旋翼多几倍甚至上百倍，使得翼环将风力转化为动力或将动力转化为升力的效率比同半径的普通旋翼多几倍甚至上百倍(半径越大差别越大)。
每个机翼由一个圆形支架支撑，也就是说每个机翼由整个翼环的所有其他机翼支撑，每个机翼也是翼环的一个支撑点，每个机翼作为支撑点分担整个翼环的压力。所以，只要相邻鳍片不互相干扰切割空气产生升力，鳍片的数量和面积就可以尽可能的增加，鳍片越多，互相支撑的力臂越短，支撑越稳定。如果把旋翼比作一座桥，那么翼环旋翼就是一座环形钢桥，每个机翼就是它的桥墩。桥墩越多，桥就越坚固，所以桥可以建得很长，甚至可以长达十几公里(直径几公里)，只要设置足够多的“桥墩”(翅膀)。相比之下，普通的旋翼桨叶只是由远离圆心的轴支撑，就像只有一个桥墩的悬浮板，轴是它唯一的桥墩，每个桨叶就像一个悬浮的桥板，不能承受太大的压力，也不能做得太长，否则桨叶和轴都会损坏。
地面翼环风力机构可以采用单个翼环作为风轮，而高空翼环风力机构为了防止机构整体转动，一般采用翼环组。一个翼环组有两个或三个翼环(相邻的翼环反方向旋转以抵消扭矩)，每个翼环就像一列超长火车首尾相接形成的“火车环”，只不过每个车厢都有翅膀。这些有翅膀的“火车环”是火车和火车。即A翼环像火车一样沿着附着在B翼环上的轨道运行(旋转)，B翼环也像火车一样沿着附着在A翼环上的轨道运行(旋转)，即无论A翼环和B翼环是使用同一套滑轮车还是各有各的滑轮车，总之两个翼环也是两条轨道，无数的滑轮车将附着在两个翼环上的轨道耦合起来，从而将两个翼环组合在一起。
普通旋翼只能由一根轴承担全部载荷，而翼环机构是分配成组，几十组甚至上百组滑轮车，相当于轴数增加几倍，几十倍，上百倍，所以机械强度提高几倍，甚至上百倍。
(4)将原本由一根轴承受的载荷分散到多组滑轮车的结构方式，也降低了对材料的要求，降低了制造难度，提高了机械可靠性和使用寿命。
高空翼环风力机构的升力从何而来？安全吗？
翼环和普通风轮或转子一样，遇到风就会旋转。旋转翼环的机翼与固定翼飞机的机翼横截面相同(上弧比下弧长)。当翼环转动时，机翼迅速切割空气，机翼上方的气流比下方快，下方的气压大于上方，从而产生升力。旋转的翼环不仅产生升力，还带动发电机发电。
高空翼环风力机构是由旋翼翼环和发电机组成的飞行器。它至少有一个翼环组，一个翼环组由两个或三个翼环组成，包括顺时针和逆时针两种翼环。两个方向的力矩正好相互抵消，所以整个机构不会向任何方向转动。
当出现故障或两个高空翼环风力机构之间的牵引索、连杆、支架断裂时，高空翼环风力机构当然会下落，但在下落过程中，翼环相对于空气运动，相当于被向上的风吹动。这个风必然会带动翼环旋转，切割空气产生一个基本上与重力相反的升力，所以会像降落伞一样慢慢落下，而不是像石头一样落下。
翼环风力机构为什么可以不用牵引索悬停，自由巡航不耗油？
单个高空翼环风力机构必须靠地面牵引索牵引，这和风筝必须靠线牵引的原理是一样的。因为被拉到原来的位置，风力会带动翼环旋转，使机翼切割空气产生升力，但只能悬停不能自由巡航。
而翼环对拉风力机构有两组或两组高空翼环风力机构，它们不在同一高度，而是分别在上、下逆风层，用缆绳、连杆或支架连接，相互拉动，所以两者都是靠自己的风层带动旋转，产生升力，同时发电。因为有足够的电力，可以自由巡航，不消耗燃油。
那么，高天之上是否存在这种反方向的逆风层呢？
是啊！地球大气环流图显示:60° N-90° N，60° S-90° S极地东风；30° N-60° N，30° S-60° S中纬度西风带；0-30° n东北信风区；0-30° s东南信风区，这六个风区的上层都是风向相反的风区。此外，在平流层下部盛行西风，而在西风上方盛行平流层东风。这几组反向平流风具有全年风力稳定的特点，是上帝赐予人类的巨大能源宝库。它们分布广泛，取之不尽，用之不竭，在大规模开发方面，其难度和成本会低于其他能源(包括核电、水电、太阳能发电、石油和煤炭能源)，因为高空风电既没有钻探、挖掘和运输的成本，也没有坍塌、突水、中毒和爆炸的危险。
但是这种反向平流风能抬起一个很大的翼环来拉动飞行悬浮机吗？可以！首先，平流层的风速达到55 m/s(约200 km/h)，相当于16强台风，足以掀翻汽车或把成年人抛到空中。在平流层下面，虽然海拔越低，但是风速越慢。但根据香港天文台电脑预报天气图(2012 65438+10月31)公布的数据，中国境内大部分地区风速超过270 km/h和500 hPa(高度约5600 m)。即使是850 HPA(约1500m)的风速也在18km/h以上，这个空速足以支撑老式固定翼飞机的起飞和巡航(莱特兄弟发明的第一架真正的人类飞机的首飞速度只有15km/h左右)。实际上，翼环可以看作是一个由许多固定翼飞机包围的闭合环。所以不管翼环直径是几十米还是几千米，只要翼的数量足够多或者翼的尺寸足够大，即使是1500米的低空风力也足以维持翼环飞行机构的正常悬停或者巡航。
为什么一个直径只有100米的8个翼环旋翼组成的小型翼环风力发电机构，最大起飞重量可以达到数万吨，发电量可以超过大型核电站？
目前最大的运输机是前苏联研制的安-225战略运输机，高度18米，翼展88.4米，最大起飞重量640吨，也就是说一对安-225机翼可以承载640吨的起飞重量。翼环旋翼相当于由许多固定翼飞机首尾相连形成的“飞机环”。假设一个翼环直径为1km，周长为3.1416km，安装了70架福安-225运输机的机翼，那么这个“飞机环”的起飞重量为:
70付款× 640吨/付款= 4.48(万吨)。
而一个高空翼环风力机构至少有两个翼环，所以这个高空翼环风力机构的最大起飞重量(包括飞机自重)是89600吨。89600吨中，假设机身(包括机翼和环形支架)重量20000吨，进气设备1000吨，其他设施5000吨，人的生活设施5000吨，人的重量0.46吨，空置安全重量654.38+0000吨，其余35000吨用于安装发电机组。3.5万吨相当于30多台1000吨/台的百万千瓦普通发电机组的重量。也就是说，这个高空翼环风力发电机构的装机容量超过3000万千瓦，相当于几个大型核电站的发电量！一般一个翼环风电场有四个(至少两个)高海拔翼环风电场。如果有4个翼环风力发电站(即，* * *有8个翼环自旋翼)，其最大起飞重量将超过35.84万吨，发电量是单个高海拔翼环风力发电站的4倍，超过654.38+0.2亿千瓦，接近20个大型电站。如果它的翅膀更大更长，或者翼环的数量和半径更大，它的起飞重量和发电量也会更大。如果使用翼环转子发电机，其发电量将再增加一倍。
如果一个翼环直径只有100m的小型翼环风力机构也是4个翼环风力机构(也就是说，* * *有8个翼环自旋翼)，但是机翼缩小到安-225机翼的十分之一，那么它的最大起飞重量是35800吨，发电能力超过654.38+02万千瓦，接近两个大型核电站！
这里用的是安-225运输机的机翼，方便计算。如果真的使用这种大型运输机的机翼，那么风力驱动的机翼是否只能达到600 km/h到700 km/h(大型运输机的必要起飞速度)？会不会因为达不到这个速度而掉下来？
不会的，翼环其实就是风车，转速和高空强风驱动的普通旋翼或风车是一样的。如果不受空气阻力和人为控制，它的速度可能在每秒100转左右，而即使考虑到空气阻力，它的速度也应该是每秒几十转，因为小孩子玩的风车在普通地面风力下可以达到每秒1转到每秒10转。但是，一个小转子无论按照大小放大多少倍，在同样的风力下，每秒钟的转速都不会发生变化。所以只要直径1000米的大翼环转速达到0.1转/分，或者直径100米的小翼环转速达到1转/分，其叶片的线速度就可以尽可能的高。
所以不用担心翼环转速是否不足。反之，转速必须降到理论转速的10%至1%，否则翼环高速大直径圆周运动产生的离心力将足以完全支撑翼环本身。降低翼环转速的最佳方案是加大发电机的负载，用发电机的动力轮制动翼环。这种制动方式会带来三个好处:一是防止翼环的滑轮车超高速运行，使普通钢材适合制造滑轮车；二是降低翼环的离心力，保证翼环在运行中不会解体；三是增加发电能力。
为什么翼环转子发电机的发电能力是同尺寸普通轴带发电机的两倍？
目前内芯和绕组(内转子)只能由中间轴带动旋转，或者外芯和绕组(外转子)只能由外轴带动旋转，内外芯绕组不能同时作为转子相互反转。为了减少离心力和风摩擦损失引起的机械应力，现有的高速发电机一般转子直径比较小，长度比较长，即采用细长转子，特别是3000转/分以上的大容量高速机组。由于材料的强度，转子直径受到严格限制，一般不能超过1.2米。转子体的长度受到临界速度的限制。当阀体长度达到直径的6倍以上时，运行中可能会产生很大的振动，直至断轴。因此，大型高速发电机的转子尺寸受到严格限制。正是因为这个原因，增加发电机的尺寸存在技术限制，开发更大容量的型号极其困难。目前的技术措施主要是增加电磁负载，加强散热冷却，很难有跨越式的进步。
由于翼环组具有相邻翼环相对的特点，所以翼环的环支架可以直接作为转子的支架来设置铁芯和绕组，这样整个翼环就可以成为一个大转子，两个或三个这样的翼环可以配对成一个巨大的发电机，每两个相邻的翼环发电供转子反向旋转。因为翼环的直径很大，所以可以用很低的角速度达到很高的线速度。所以虽然线速度和飞机速度一样快，但是翼环旋翼的每一段都会比大弯的高速列车更稳定，普通旋翼直径过大也不会有危险。也就是说，翼环发电机的转子直径可以超过1000米，转子长度(即翼环组的轴向尺寸)可以达到几十米甚至更长。而且，由于相邻的翼环彼此反向旋转，所以每个翼环转子的速度不变，但它们的相对速度增加了一倍。因此，即使轴向转子发电机的转子能够具有大型翼环转子的尺寸和速度，其发电能力也会比翼环转子发电机低一倍。
即使是动力性能最好的直升机，也很少能飞到两万米以上。为什么高空翼环风力机构可以轻松翱翔到2万米的平流层？
很少有直升机能飞越2万米高空，原因有四:一是旋翼高效翼段面积太小，在目前的发动机转速下无法提供更大的升力；第二，整个旋翼和机身只有一根轴连接传递动力，发动机再强也没有意义，因为轴承受不了过大的扭矩和高速摩擦；第三，即使轴能承受更高的扭矩和摩擦力，机翼也会因为承受不了过大的风压而断裂；第四，起飞重量小，导致燃油不足，飞得越高，空气越稀薄，氧气越少，单位油耗越大，发动机的动力性能越差。
翼环可以承受比普通旋翼高出几倍甚至几十倍、上百倍的扭矩和速度，因此可以提供几倍甚至上百倍的升力；高空翼环风力机构在起飞阶段通过电缆传输电能，不存在能量不足的问题；电动机的效率天生就比内燃机高。所以翼环风力机构比直升机飞得高。在风中飞得足够高后，可以切断地面电源，调低电源。当然，你也可以收起线缆自由巡航。
翼环机构还将广泛应用于交通、通讯、科研、国防等领域。
由于其巨大的发电和运载能力，还可以通过空中取水技术获得足够的水，所以它通常是发电站，是交通工具，是科研、探测和通信的平台，是灾难时期的抢险救灾机器和灾民避难所，是战时对敌威胁极大的航空母舰！
翼环对翼风力机构通过电缆与下面的船只、车辆或飞机连接，可以形成一种全新的风电双动力汽车。它可以在任何偏远地区为电动船设立充电站，让世界上90%以上的汽车和船只告别石油！
翼环风力机构虽然外形惊艳，但结构简单，各部分平衡，对精度和材料要求低，制造难度更小，单位成本更低，所以翼环风力机构会很快得到广泛应用。
如何飞翼环拉动风力机构？
大型和超大型翼环风力对抗机构飞行时，不需要建造专门的动力装置。我们可以先用现有电网的一小部分电能飞几个小型单个高空翼环风力机构，然后收集几个小型高空翼环风力机构产生的电能飞中型高空翼环风力机构，收集几个中型机产生的电能飞大型高空翼环风力机构，收集只有大型高空翼环风力机构的电能飞大型超大型翼环风力机构。
*文中提到的“翼环”、“翼环组”、“高空翼环风力机构”、“翼环拉力风力机构”的技术细节可以在各大专利检索网站上找到。相关申请号:2011100729802、2011200778503、2011102796483、2065438。2011103055977、2011203835495其中，2011200778503的9项新发明已获得专利授权。