升力－阻力结合式垂直轴风力机

为解决达里厄风力机不能自起动的缺点，在在一些小型风力机转轴上加装阻力式风叶帮助起动，加装双S式风轮是简单实用的方案，在阻力型垂直轴风力机栏目中对S式风轮的工作原理有详细介绍，双S式风轮结构简单、紧固，任何风向都可起动旋转。

下图为一个加装双S式风轮的达里厄风力机，也称为Ｄ－Ｓ结合达里厄风力机，是升力－阻力结合式垂直轴风力机。

双S式风轮能在任何风向下帮助达里厄风力机起动。

S式风轮属阻力型风力机，风叶受力点在风速的50%左右有较大的力矩与较好的功率系数，此时的叶尖速比约0.7至0.9。达里厄风力机属升力型风力机，在达里厄风力机一节中介绍了达里厄风力机必须在叶尖速比为3以上才能起动。只有达里厄风轮直径是S式风轮直径的4倍以上时，S式风轮才可能帮助达里厄风力机实现自起动。一般来说，达里厄风轮直径是S式风轮直径的5倍至6倍较好，使厄风力机进入正常运转时S式风轮也能有推力产生。

直叶片的达里厄风力机也可以加装双S式风轮帮助起动。

这里所述的双S式风轮可用萨渥纽斯风轮，主要注意中心转轴不能太粗又要有足够强度；除了加装双S式风轮外，也可采用其他阻力式风轮，例如风杯式风轮，下图就是一个加装风杯式风轮的升力型风轮，风杯采用半圆柱面型，与升力叶片安装在同一支架上。

4个阻力风杯可在任何风向下旋转，帮助升力叶片进入正常运转。不过风杯式风轮的风能利用系数比S式风轮小。

下图为该风力机模型。

无论是加装双S式风轮或风杯式风轮都是同时应用了升力风力机与阻力风力机的技术，故把这种风力机称之为升力-阻力结合型垂直轴风力机。

升力-阻力结合型垂直轴风力机虽然可以解决自起动问题，但也带来一些新问题。下面以直的升力叶片为例作简单分析：

为简化叙述把达里厄风力机的叶片称为升力叶片，把S式风轮或风杯式风轮叶片称为阻力叶片，当升力叶片风轮直径是阻力叶片风轮的4倍时，升力叶片的叶尖速比超过3时阻力叶片的推力下降，随升力叶片的叶尖速比继续升高，阻力叶片慢于风速会产生较大的阻力，使风能利用系数下降。

如将升力叶片风轮直径改为阻力叶片风轮的5倍以上可使升力叶片的叶尖速比运行到5，但由于阻力叶片风轮直径的缩小，其起动力矩会明显下降，是有利又有弊。具体多少合适，最好是以实际试验结果决定。

也有方案在升力叶片风轮与阻力叶片风轮间设离合装置，在升力叶片风轮进入运行后与阻力叶片风轮脱离，使阻力叶片风轮不拖后腿，但即使不拖后腿阻力叶片风轮的存在也会明显影响升力叶片风轮的运行，特别是对下风面的升力叶片运行影响较大，使风力利用系数明显降低；另一个问题是结构复杂了。

所以升力-阻力结合型垂直轴风力机也不是完美的方案，对于小型风力机为了结构简单易维护、生产成本低还是较好的选用机型，但在大中型机不太合适，除了上述问题外，大风调速，强风保护都是问题。

下面请观看升力-阻力结合型垂直轴风力机模型运转3D动画。