文 | 路超，刘宾宾，杨朋飞

风轮叶片中夹芯材料选取的分析

文 | 路超，刘宾宾，杨朋飞

风电叶片制造的主要材料有玻璃布、夹芯材料、树脂、胶黏剂、涂料五种，夹芯材料作为关键材料之一，在叶片壳体的前缘、后缘以及内部的剪切腹板中均采用夹层结构。夹芯材料的使用可减轻叶片自身重量，增加结构刚度，防止局部失稳，进而提高整个叶片的抗载荷能力，即在保证其稳定性的同时降低叶片重量，使叶片在满足刚度的同时增大捕风面积。

风电叶片中常用的夹芯材料有轻木和泡沫两种，无论哪种夹芯材料都应满足以下特点：（1）比重小；（2）有极高的强度和硬度；（3）比热小, 受气温变化影响小；（4）有良好的抗化学腐蚀性能；（5）有良好的防火性能；（6）与树脂有良好的结合性。轻木是一种天然产品，泡沫是合成结构的刚性材料，主要有聚氯乙烯（PVC）、聚苯乙烯（PS）、丙烯腈－苯乙烯（SAN或AS）、聚甲基丙烯酰亚胺（PMI）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）等，其中PS和PET为热塑性泡沫，PVC、SAN、PMI为热固性泡沫。

随着夹芯材料种类的增多，风电叶片结构设计的可选性也随之增加，但也带来了一些困扰，如不同种类夹芯材料的物理性能不同、工艺可操作性不同、树脂吸胶量不同等，无论在叶片结构设计阶段还是在叶片制作过程均需对以上因素进行考虑，本文将从上述几个方面阐述风电叶片夹芯材料的选取。

夹芯材料的物理性能

风电叶片在结构设计阶段各种主要材料选取时，首先要考虑所选材料本身的物理性能是否满足叶片设计参数要求，夹层结构的选取亦是如此，不同种类夹芯材料的物理性能对比见表1。……