下面层为

GFRP。面层由单向层和±45°层组成。单向层可选用单向织物或单向 GF 铺设，一般

用

7 或 4GF 布，以承受由离心力和气动弯矩产生的轴向应力；为简化成型工艺，可不用

±45°GF 布层，而采用 1:1GF 布，均沿轴向铺设，以承受主要由扭矩产生的剪切应力，一般
铺放在单向层外侧。梁的结构形式既可以是夹芯结构，也可以是实心

GFRP 结构。但是，在

蒙皮与主梁的结合部位即梁帽处必须是实心

GFRP 结构。这是因为此部分梁与蒙皮相互作用，

应力较大，必须保证蒙皮的强度和刚度。

1.2 CFRP

　　随着风机叶片设计技术的提高，风力发电向大功率、长叶片的方向发展。叶片长度增加
势必增加叶片的质量。经对长度

10~60m 的叶片进行的统计表明，叶片质量按长度的三次方

增加。叶片轻量化对运行、疲劳寿命、能量输出有重要的影响。由于叶片运行时其重力产生交
变载荷，使叶片本身及机组产生疲劳。叶片减重可相应减少轮毂、机舱、塔架等结构的质量。

　　对于大型叶片，刚度成为主要问题。为了保证在极端风载下叶尖不碰塔架，叶片必须具
有足够的刚度。既要减轻叶片的质量，又要满足强度与刚度要求，有效的办法是采用碳纤维
增强塑料（

CFRP）。CFRP 的拉伸性模量是 GFRP 的 2~3 倍。大型叶片采用 CF 增强可充分

发挥其高弹轻质的优点。据分析，采用

CF/GFRP 混杂增强的方案，叶片可减重 20%~40%。

据欧洲

EC 公司资助的研究计划中介绍，在￠120m 叶片转子中添加 CF 能有效减轻总体质

量达

38%，另外亦可使其设计成本费用比 GF 减少 14%。另外一个类似的研究分析也指出，

添加

CF 制得的风机叶片质量会比 GF 减轻约 32%。

　　目前世界上最大的

CF/GFRP 混杂风机叶片是 Nodex 公司为海上风电 5MW 机组配套研

制的长度

56m 的叶片。Nodex 公司还开发了 43m（9.6t）的 CF/GFRP 风机叶片，可用于陆上

2.5MW 机组。Enercon 公司开发了供 4.5MW 风力机组使用的 CFRP 叶片。对于大型叶片是否
需用

CF 增强，目前尚有争议。一些人认为，在风能产业中引入 CF 工艺是

“奇特”和昂贵的，

如果可能应尽量避免。然而许多结构方面的工程师确信，自然的规模法则显示，当叶片长度
增加时，质量的增加要快于能量的提取。因此采用

CF 或 CF/GF 混杂纤维对抑制质量的增大

是必要的。同时为了降低风能的成本，发展具有足够刚性的更长叶片也是必要的。

　　能否在风机叶片上大量采用

CFRP 取决于 CF 的价格。CFRP 的性能虽然远优于 GFRP，

且不论叶片还是整个风力发电机组毫玩疑问都是最轻量的，但价格也是最贵的。即使

CF 价

格降到

11 美元/Kg，用 CFRP 制备叶片的价格还是过高。因此现在正从原材料、工艺技术、质

量控制等方面深入研究，以求降低

CFRP 的成本。

　　一般较小型的叶片（如长

22m）选用量大价廉的 E-GFRP，树脂基体以不饱和聚酯为

主，也可选用乙烯基酯树脂或环氧树脂。而较大型的叶片（如长

42m 以上）一般采用 CFRP

或

CF/GFRP，树脂基体以环氧树脂为主。