風力發電機組風輪葉片材料的使用方向

　　目前商業化風力發電所用的電機容量一般為1.5～ 2.0 MW，與之配套的復合材料葉片長度為30～ 40米。現今世界上最大的風力發電機的裝機容量為5 MW，旋轉直徑可達126米。這是材料、結構和工藝三者完美結合的成功地體現。
　　在風力發電的初期階段，由于發電機的功率較小，需要的復合材料葉片尺寸也比較小，葉片質量分布的均勻性對發電機和塔座的影響不十分顯現；而且，當時人們對開模成型工藝時苯乙烯揮發給大氣環境造成的污染，對操作人員造成的身體危害并未引起足夠的認識。因此，最初的小型復合材料葉片制造基本采用簡單易行的手糊成型工藝。隨著風力發電機功率的不斷提高，安裝發電機的塔座和捕捉風能的復合材料葉片做的越來越大。
　　為了保證風力發電機運行平穩，要求葉片的質量輕，而且也要求葉片的質量分布均勻、外形尺寸準確。葉片的制造模具是保證以上要求的基礎。大型葉片的外形尺寸與其模具制造有著極其密切的關系。為了保證復合材料葉片外形和尺寸精度，葉片長度越長，對模具剛度和強度的要求就越高，模具的重量和成本也會大幅度地提高。為了降低模具成本，減輕模具重量，大型葉片的模具制造也發生了很大的變化，由金屬模具向復合材料模具轉變。另外，模具制造的材料與葉片采用了相同的材料，模具材料的熱膨脹系數與葉片材料基本相同，制造出的葉片的精度和尺寸得到了保證。
　　另外，生產工藝也發生了質的變化。由最初的手糊成型向著濕法鋪放工藝的轉變，逐漸過渡到國內現在廣泛使用的增強材料的現場浸漬和預先浸漬。現在國際上最先進的生產工藝是所說的干法成型（也稱為閉模成型），即按照設計鋪層進行層鋪，然后密封型腔，進行抽真空注射成型。真空注射成型不僅樹脂含量容易控制，還保證了復合材料葉片的質量均勻分布，而且增強材料鋪設準確，基體樹脂在真空壓力的作用下，可以更完全的浸漬增強材料，能有效地發揮增強材料的性能，提高復合材料的承載能力。
　　增強材料在大型葉片的制造中也發生了大的變化，由傳統的玻璃纖維機織物做骨架，改由用多軸向經編織物。多軸向經編織物因為沒有了織造過程中的纖維彎曲變形，具有很好的強度保持率，同樣的纖維含量可以得到更高的強度。可以大大減輕重量，有較低的生產成本、較高的生產效率。
　　通常使用的多軸向經編織物為-45 °、90 °、+45°和 0°，可以按用途任意變化，使得材料具有一定的各向異性，即材料只在受力點和受力方向上得到增強。多軸向織物是一種多層織物。纖維鋪設在面內不同方向以及沿厚度方向，形成由纖維束構成的三維網絡整體結構。
    多軸向經編織物的特點在于整體性能好、設計靈活、拉伸性能和抗撕裂性能好，特別是沿厚度方向紗線的增強，大大提高了層間性能，克服了傳統層合板層間性能差的弱點。織物面內任意方向上的拉伸強度和拉伸模量可以通過縫編紗形成面內拉伸各向同性或各向異性。