传统材料在大型风力机叶片设计中的应用

1.木结构

较早被用于风力机叶片制造的材料之一，近代主要用于微、小型风力机，偶见有大、中型风力机用强度较高的整体方木做纵梁来承担力和弯矩，很少用做叶片制造。木制叶片不易扭曲，因此常设计成等安装角叶片，整个叶片由几层木板粘压而成，与支撑杆连接处采用金属板做成法兰，通过螺栓连接。叶片肋梁木板与纵梁木板用胶和螺钉可靠地连接在一起，其余叶片空间用轻木或泡沫塑料填充，用玻璃纤维覆面，外涂环氧树脂。

2.铝合金

铝合金等弦长挤压成型叶片具有重量轻、易于制造、可连续生产、造价低廉、工艺性好的优点，可以根据设计要求进行扭曲等形态加工，叶片与支撑杆通过焊接或螺栓连接来实现。较适合用于垂直轴风力机这类结构与工艺要求并不苛刻的中小型风力机叶片的制造。一个典型的设计是采用主梁蒙皮式，表面材料为铝合金，主梁采用单向承载能力强的硬铝材料，叶片空心处用聚氨酯泡沫材料填充。

3.钢梁玻璃纤维蒙皮(www.xing528.com)

风力机叶片在近代有采用钢管或D型型钢做纵梁，钢板做肋梁，内填泡沫塑料外覆玻璃钢蒙皮。但此类叶片常见于大型风力机的设计中。

4.高分子复合材料

复合材料风力机叶片一般采用玻璃纤维或碳纤维与树脂复合制备，所用主要材料体系包括各种增强材料、基体材料、夹层泡沫、胶黏剂和其他辅助材料等。其加工制造工艺一般是在各专用工具上分别成型叶片蒙皮、主梁、腹板及其他部件，然后在主模具上把这些部件胶结组装在一起，合模加压固化后制成整体叶片，它将树脂、芯材、胶黏剂、涂料、密封胶带等高分子材料的先进技术和卓越性能融为一体，形成高端的复合材料综合成型体，是复合材料应用的典范。