高空風的特點是風速大，200m高度的風速比50m高約一倍，400m高度的風速比100m也高約一倍，按風能與風速的立方成正比來算，對于同樣的掃略面積高空風能比地面風能高出數(shù)倍、數(shù)十倍。

高空風的另一特點是分布廣，穩(wěn)定性高，常年不斷。許多地方的理論發(fā)電時間可以超過60%。采集高空風能發(fā)電可以獲得高穩(wěn)定性、低發(fā)電成本的風電，這是高空風電的顯著特點之一，也是高空風電相比常規(guī)風電的最顯著優(yōu)勢之一。

風箏最早發(fā)源于中國,至今已有2000多年歷史，是世界上最早的人工飛行器。風箏的發(fā)明對科學技術的發(fā)展產(chǎn)生了深刻的啟示，風箏也曾用于戰(zhàn)爭，至近百年誕生了飛機。現(xiàn)在科學家們研究采用風箏在高空收集風能進行發(fā)電，國外的發(fā)明家已有不少的奇思妙想，有用鋼纜拖動地面裝置旋轉(zhuǎn)或擺動發(fā)電的，有在空中直接發(fā)電傳輸?shù)降孛娴模渲杏行┮堰M行了試驗，取得了很好的效果。本網(wǎng)站認為以GoogleX空中風力機為代表的發(fā)電風箏是一種有前途的空中發(fā)電方式。

下面對GoogleX的發(fā)電風箏的工作原理作簡單介紹，圖1是網(wǎng)絡上的照片，好像一架飛機，其實就是一架飛機，有機翼、有垂直尾翼、有水平尾翼、有螺旋槳，而且機翼上還有副翼與襟翼。

與飛機不同的是GoogleX的這架飛機是用繩索牽著，靠風也就是流動的空氣給托起來的，所以不是飛機，叫風箏更合適。圖2是發(fā)電風箏在空中的姿態(tài)（照片來自網(wǎng)絡）。

為了方便介紹發(fā)電風箏的結(jié)構與工作原理，參照這些照片繪制了該風箏的模型，見圖3。

發(fā)電風箏有機翼，在風的作用下產(chǎn)生升力，使風箏在空中飛行；在機翼后緣安裝有襟翼，調(diào)節(jié)襟翼可增加機翼的升力；在機翼后緣還安裝有副翼，調(diào)節(jié)副翼可使兩側(cè)機翼產(chǎn)生不同的升力；襟翼與副翼在兩側(cè)機翼對稱安裝，機翼安裝在機身上，機身尾部安裝有垂直尾翼用來改變飛行方向；機身尾部還安裝有水平尾翼用來調(diào)節(jié)向上或向下飛行。通過副翼、垂直尾翼、水平尾翼的調(diào)節(jié)，風箏可以做各種翻滾動作。在機翼上還安裝有4臺風力發(fā)電機，每臺發(fā)電機的前面有3個葉片組成的風輪。風箏的牽引繩索中包裹著電力電纜，可把風箏風力發(fā)電機發(fā)出的電傳輸?shù)降孛妗?/p>

風把風箏吹上天空，風箏懸在空中，依靠空中的風力吹動風輪旋轉(zhuǎn)帶動發(fā)電機旋轉(zhuǎn)發(fā)出電來。空中風速比地面大一至兩倍，同樣的風輪面積可獲得比地面高幾倍至幾十倍的電力。但風箏不可能把大尺寸的風輪帶上天空，高空的小風輪比地面的大風輪沒有明顯的優(yōu)勢。

風箏風力機的發(fā)明者采用新的運行方式，使這架風箏的小風輪獲得更多的電力。他們使風箏在空中飛行，其飛行速度可比風速大3至5倍，這樣小風輪的發(fā)電量又會增大數(shù)十倍至一兩百倍。

怎樣使風箏飛起來呢，放過風箏的人都見過風箏在空中翻筋斗、繞圈子的現(xiàn)象，其飛行速度比風速快得多，那是風箏沒調(diào)好，不對稱等原因造成的。而我們就是需要風箏在空中不停的打圈子，見圖5。

通過動畫可更清楚的看到風箏風力機在空中做圓周飛行。動畫格式.mp4；分辨率800×600。

風箏起飛時利用風輪葉片作為螺旋槳使用，發(fā)電機作電動機使用，4個螺旋槳高速旋轉(zhuǎn)，風箏向上垂直起飛。待到了合適高度與距離時，風箏調(diào)整好飛行角度，利用風力推動進入圓周飛行，在圓周飛行時，螺旋槳在風的作用下旋轉(zhuǎn)，收回風箏同樣利用螺旋槳做垂直降落。

對風箏做圓周飛行的原理，在圖6中做簡單的分析。在圖6的上方有個矢量圖，箭頭線u是實際的外來風速的大小與方向； v是風箏的前進速度，v箭頭線是風箏運動感受到的氣流速度，所以與運動方向相反；v與u的合成速度w是風箏真正感受到的風速，稱為相對風速，該圖僅表示相對風速的來源。

圖6中機翼的截面用橙紅色表示，相對風速w作用到風箏的機翼上，對機翼的作用力是F（升力與阻力的合成力），風箏受到繩索的牽引力（在圖中是向下的力），由于繩索很長，在圖中的風箏可看著只能做水平運動，F(xiàn)在水平方向的分力是Ft，力Ft是推動風箏不停前進的力。換個角度思維，可以把機翼看成一個大風輪的葉片，風箏做圓周飛行就同葉片旋轉(zhuǎn)一樣，也就是一段葉片繞圓周的圓心旋轉(zhuǎn)，其圓周直徑達數(shù)百米，掃掠面積見圖7左圖藍色圓環(huán)部分，可見其風箏雖小，掠面積遠大于任何地面風力機，可撲捉到更多的風能。從普通風力機的角度看其葉尖速比通常大于3，也就是風箏做圓周飛行的速度比風速要大3倍以上，達每秒數(shù)十米至百余米。

需要多長的繩索，在多高的空中以多大半徑做圓周飛行能獲得最大發(fā)電效率，根據(jù)理論與經(jīng)驗由電腦進行控制，風箏上也有各種傳感器與電腦，保證風箏做完美的飛行。

風箏在空中可以做圓周飛行（單環(huán)型），也可作橫“8”字飛行（雙環(huán)型），見圖7。圓周飛行簡單，但要解決牽引繩索的扭絞問題，還要保證電力的正常傳輸。橫“8”字飛行的繩索不會扭絞，由于飛行寬度大，需較長的繩索。

由于風箏的高速飛行，風輪的轉(zhuǎn)速很高，采用直徑不大的直驅(qū)發(fā)電機就有較大的輸出功率，這也可大大降低風箏重量與成本。據(jù)網(wǎng)上報道，GoogleX公司最近將要放飛一個翼長25米的風箏風力發(fā)電機，在450米的高空，發(fā)電功率達600kW。這樣的風箏發(fā)電機生產(chǎn)與安裝成本比同功率的地面風力發(fā)電機要低的多，據(jù)美歐一些國家的試驗，其風力發(fā)電機的成本可低至地面常規(guī)風力發(fā)電機的三十分之一，風箏發(fā)電每千度電的成本僅有1.5歐元。

風箏發(fā)電機很適合在荒涼的多風區(qū)使用，有長期不停的風可使發(fā)電機在空中長期運行，減少起落次數(shù)。

發(fā)電風箏也可在水中運行，適合有穩(wěn)定洋流的海域，在洋流能發(fā)電課件中有簡單介紹。

除了GoogleX的風箏風力發(fā)電機，還有其他類似原理的風箏風力發(fā)電機，圖8與圖9是網(wǎng)絡上JOBY的風箏風力發(fā)電機照片。

這個風箏沒有機身、尾翼，但有兩層機翼，兩機翼間有7根小垂直翼，有12個風輪（發(fā)電機）。機翼與垂直翼應該有可調(diào)部分，在圖片上看不清。其工作原理與GoogleX的風箏風力發(fā)電機相同。