风力发电机组风轮叶片材料的使用方向

　　目前商业化风力发电所用的电机容量一般为1.5～ 2.0 MW，与之配套的复合材料叶片长度为30～ 40米。现今世界上最大的风力发电机的装机容量为5 MW，旋转直径可达126米。这是材料、结构和工艺三者完美结合的成功地体现。
　　在风力发电的初期阶段，由于发电机的功率较小，需要的复合材料叶片尺寸也比较小，叶片质量分布的均匀性对发电机和塔座的影响不十分显现；而且，当时人们对开模成型工艺时苯乙烯挥发给大气环境造成的污染，对操作人员造成的身体危害并未引起足够的认识。因此，最初的小型复合材料叶片制造基本采用简单易行的手糊成型工艺。随着风力发电机功率的不断提高，安装发电机的塔座和捕捉风能的复合材料叶片做的越来越大。
　　为了保证风力发电机运行平稳，要求叶片的质量轻，而且也要求叶片的质量分布均匀、外形尺寸准确。叶片的制造模具是保证以上要求的基础。大型叶片的外形尺寸与其模具制造有着极其密切的关系。为了保证复合材料叶片外形和尺寸精度，叶片长度越长，对模具刚度和强度的要求就越高，模具的重量和成本也会大幅度地提高。为了降低模具成本，减轻模具重量，大型叶片的模具制造也发生了很大的变化，由金属模具向复合材料模具转变。另外，模具制造的材料与叶片采用了相同的材料，模具材料的热膨胀系数与叶片材料基本相同，制造出的叶片的精度和尺寸得到了保证。
　　另外，生产工艺也发生了质的变化。由最初的手糊成型向着湿法铺放工艺的转变，逐渐过渡到国内现在广泛使用的增强材料的现场浸渍和预先浸渍。现在国际上最先进的生产工艺是所说的干法成型（也称为闭模成型），即按照设计铺层进行层铺，然后密封型腔，进行抽真空注射成型。真空注射成型不仅树脂含量容易控制，还保证了复合材料叶片的质量均匀分布，而且增强材料铺设准确，基体树脂在真空压力的作用下，可以更完全的浸渍增强材料，能有效地发挥增强材料的性能，提高复合材料的承载能力。
　　增强材料在大型叶片的制造中也发生了大的变化，由传统的玻璃纤维机织物做骨架，改由用多轴向经编织物。多轴向经编织物因为没有了织造过程中的纤维弯曲变形，具有很好的强度保持率，同样的纤维含量可以得到更高的强度。可以大大减轻重量，有较低的生产成本、较高的生产效率。
　　通常使用的多轴向经编织物为-45 °、90 °、+45°和 0°，可以按用途任意变化，使得材料具有一定的各向异性，即材料只在受力点和受力方向上得到增强。多轴向织物是一种多层织物。纤维铺设在面内不同方向以及沿厚度方向，形成由纤维束构成的三维网络整体结构。
    多轴向经编织物的特点在于整体性能好、设计灵活、拉伸性能和抗撕裂性能好，特别是沿厚度方向纱线的增强，大大提高了层间性能，克服了传统层合板层间性能差的弱点。织物面内任意方向上的拉伸强度和拉伸模量可以通过缝编纱形成面内拉伸各向同性或各向异性。