文章插图
取风扇为研究对象 ， 风力可以分解为两个方向：１旋转之力 ， ２阻力 。假设风扇３叶片 ， 则旋转之力的扭矩如下 。

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无损耗情况下 ， 该扭矩提供主动轮的弯矩 ， 为了保证小车右行 ， 那么风扇上单个叶片的力为：

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通常情况下 ， 叶片的扭角都很小 ， 即正面的阻力F要远大于旋转之力Fc 。小车要向右 ， 临界状态下 ， 风阻F满足如下条件：

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4、可行性分析
假设风扇半径与主动轮半径一样 ， R=d 。则旋转力和风阻力如下 ， 显然 ， Fc要大于F ， 这种风扇实际上不存在 。


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5、总结
通过上述分析 ， 正常的风扇 ， 不可能完成这样的任务 。但是 ， 通过设计叶片的扭角 ， 可以使小车逆行 ， 如下图 。

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参照帆船原理考虑
谢谢“星宇飘零2099”兄弟的信任和邀请 。
看了题 ， 觉得很有意思 ， 所以参与一下 。我想老弟的意思可能题目里没说明白 ， 题的本意是不是就是如何只利用风能 ， 让一辆小车逆风而行？
如果是的话 ， 我愿意继续讨论下去 。因为你那个图里 ， 具体参数不确定 ， 所以没办法按照你的图去计算 。
那么如何设计一个只依靠风能 ， 却能逆风而行的小车呢？其实办法有很多 ， 老郭就说一个最简单的 ， 尽量靠近题主要求的办法 。
1、首先是需要增加一个刹车装置和一个转向装置 ， 让这个小车能在风中停住啊 ， 同时也可以变化方向 ， 否则这个车没有实用价值对吧 。
2、改造一下传动结构 。拉上刹车装置 ， 让空气带动的风扇转动的能量 ， 通过一套变速系统将能量存储在一个惯性轮中 ， 以动能的方式保存 。估计看到这里你也能想到答案了吧 ， 跟我们小时候玩的玩具车差不多 。

3、减少一切阻力的改装 。比如造一个流线型的车身 ， 给轮轴加润滑油等等 。
4、松开刹车 ， 切换离合器 ， 让存储在惯性轮中的能量输送到车轮上 ， 小车就可以前进了 。
那么如果就按图上要求 ， 不做改动的话 ， 这个小车能否前进呢？
其实也是可以的 。办法是走Z字行路线 。其实道理跟上面那个差不多 ， 只是把能量储存在小车自身的动能当中 。通过积累风扇传过来的动力转化为小车的运动 ， 让小车获得一个横向的初速度 。走直线的话 ， 现在图上的参数不够 ， 没办法计算 。不过有人做过一个实验 ， 但是跟这个小车结构有些不同 ， 风扇是反过来的 。用一个风筒吹 ， 是可以前进的 。
【图中这辆小车能不能逆风前进？为什么？】可以 ， 减速比足够就可以缓慢前进

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