風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片是一個(gè)復(fù)合材料制成的薄殼結(jié)構(gòu)，一般由根部、外殼和加強(qiáng)筋或梁三部分組成，復(fù)合材料在整個(gè)風(fēng)電葉片中的重量一般占到90%以上^[5]。
    復(fù)合材料葉片發(fā)展之初采用的是廉價(jià)的玻璃纖維增強(qiáng)不飽和聚酯樹(shù)脂體系，直到今天這仍是大部分葉片采用的材料。隨著葉片長(zhǎng)度的不斷增大，這種體系在某些場(chǎng)合已不能滿足要求，于是很自然地，性能更優(yōu)異的增強(qiáng)材料—碳纖維進(jìn)入了葉片生產(chǎn)者的視野。文獻(xiàn)[6,7]探討了碳纖維的添加對(duì)于復(fù)合材料葉片的影響。一般認(rèn)為，22m以下的葉片采用玻璃纖維，而大于42m的葉片則采用碳纖維或碳玻混雜纖維^[8]。樹(shù)脂基體方面，聚酯樹(shù)脂價(jià)格低廉，成型工藝性好，但性能一般，環(huán)氧樹(shù)脂則剛好相反，性能較優(yōu)但價(jià)格較高且工藝操作性不好，所以目前成本和性能等介于二者之間的乙烯基樹(shù)脂被一些葉片制造商大量采用。
    鑒于目前國(guó)際上碳纖維價(jià)格居高不下，有些人認(rèn)為在葉片生產(chǎn)中采用碳纖維太過(guò)昂貴，不應(yīng)采用，實(shí)際上并非如此，一方面由于葉片長(zhǎng)度的增加，其對(duì)剛度的要求也更加嚴(yán)格，在更大尺寸葉片的制造上，單純的玻璃纖維已不能滿足要求，碳纖維的剛度大約是玻纖的3倍，制成的復(fù)合材料剛度約是玻璃鋼的兩倍，從這個(gè)意義上說(shuō)碳纖維的引入是必要也是必須的；另一方面，由于葉片尺寸的加大，其質(zhì)量也越來(lái)越巨大，高性能碳纖維的引入可以在很大程度上實(shí)現(xiàn)葉片的減重，而隨著葉片重量的減輕，旋翼葉殼、傳動(dòng)軸、平臺(tái)及塔罩等也可以輕量化^[9]，從而可整體降低風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的成本，抵消或部分抵消碳纖維引入帶來(lái)的成本增加。隨著大型、超大型海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)的制造和陸續(xù)投入運(yùn)行，碳纖維在風(fēng)電葉片上大規(guī)模應(yīng)用的時(shí)代已為時(shí)不遠(yuǎn)。
2.2復(fù)合材料葉片的制造工藝
    現(xiàn)在的葉片成型工藝一般是先在各專(zhuān)用模具上分別成型葉片蒙皮、主梁及其他部件，然后在主模具上把兩個(gè)蒙皮、主梁及其它部件膠接組裝在一起，合模加壓固化后制成整體葉片。具體成型工藝又大致可分為七種^[10]：①手糊；②真空導(dǎo)入樹(shù)脂模塑(VIP)；③樹(shù)脂傳遞模塑(RTM)；④西門(mén)子樹(shù)脂浸漬工藝（SCRIMP）；⑤纖維纏繞工藝（FW）；⑥木纖維環(huán)氧飽和工藝(WEST)；⑦模壓。上述工藝中，①、④、⑤和⑥是開(kāi)模成型工藝，而②、③和⑦是閉模模塑工藝。
    傳統(tǒng)的葉片生產(chǎn)一般采用開(kāi)模工藝，尤其是手糊方式較多，生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)有大量苯乙烯等揮發(fā)性有毒氣體產(chǎn)生，給操作者和環(huán)境帶來(lái)危害；另一方面，隨著葉片尺寸的增加，為保證發(fā)電機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)和塔架安全，這就必須保證葉片輕且質(zhì)量分布均勻。這就促使葉片生產(chǎn)工藝由開(kāi)模向閉模發(fā)展。采用閉模工藝，如現(xiàn)在熱門(mén)的真空樹(shù)脂導(dǎo)入模塑法，不但可大幅度降低成型過(guò)程中苯乙烯的揮發(fā)，而且更容易精確控制樹(shù)脂含量，從而保證復(fù)合材料葉片質(zhì)量分布的均勻性，并可提高葉片的質(zhì)量穩(wěn)定性。
3當(dāng)前復(fù)合材料葉片生產(chǎn)應(yīng)用中存在的問(wèn)題及對(duì)策