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國外若干企業(yè)采用碳纖維、FRP、熱塑性材料的混合紗來制造大型的葉片，把這種紗鋪進模具里，再加熱模具，塑料紗線發(fā)生融化，就會讓葉片的生產(chǎn)時間縮短至一半左右。與此同時對葉片進行全面的測試，全部的新設計出來葉片均需通過20年以上的運轉狀況測試，才能獲得投產(chǎn)批準。測試的項目包括雷擊、靜態(tài)、動態(tài)測試等，其中使用到的激光掃描儀測試設備，更是為葉片的測試過程提供了非常精確的各種幾何數(shù)據(jù)。
德國某公司認為當葉片的尺寸大到一定程度之后，加入碳纖維，可以使材料的用量減少，其成本并不比玻璃纖維復合材料高，因此開發(fā)了56m長的碳纖維葉片。經(jīng)過分析，采用玻璃纖維/碳纖維混合增強的方法，葉片可以減重20％~40％采用玻璃纖維/碳纖維混合增強的方法對抑制質量增大是非常必要的，而且同時降低了風能的生產(chǎn)成本，讓葉片也可具有足夠的剛性和長度。
當葉片的設計完成后，還需要先進的成型工藝技術來幫助實現(xiàn)葉片的制造。比如Siemens風力發(fā)電集團的Integral Blade技術，其所制造出來的風機葉片是可以在一個完全封閉的過程中完成葉片的成型。首先玻璃纖維增強材料由一個擴展的內(nèi)部模具和一個封閉的外部模具這種特殊組合來完成定型，然后在玻璃纖維增強材料層壓定型完成之后，在真空狀態(tài)下注入環(huán)氧樹脂材料，最后在封閉的模具中加熱葉片使其固化，一步完成無縫完整葉片的制造。
大型復合材料風機葉片的鋪層結構和外形結構都十分復雜，特別是外形是由不同的翼型構建，屬于超長的三維曲面殼體的結構，而且存在大量夾芯和過渡層結構。不僅如此，風機葉片載荷的分布也是不規(guī)則的，求取復合材料風機葉片的結構解析解亦十分困難，因此，有限元分析法開始在風機葉片的結構分析中大量應用。目前國內(nèi)外許多學者在風機葉片的變形和應力分析、模態(tài)分析、疲勞分析、結構優(yōu)化等方面做出了大量研究，為大型復合材料風機葉片的結構分析提供了很多可以借鑒的方法。
結構設計對于葉片來說是一個比較復雜的過程，主要包含兩個方面的內(nèi)容。第一方面是葉片各截面的構造，第二方面是關于各截面鋪層材料的選擇和厚度的計算。葉片結構通常采用分段設計法，舉例來說，長度為37.5m的大型風力機葉片的分段數(shù)大約為40段。目前，葉片的結構設計周期較長，一般需要三到四個月。葉片主要結構是由上殼體、下殼體和前腹板、后腹板構成，前、后腹板開口相對且與殼體構成矩形盒式結構。腹板內(nèi)填充泡沫夾芯，殼體前緣、后緣部分也填充泡沫夾芯以減輕葉片重量，這樣可以增加葉片的結構剛度。杭州那泰有限元分析公司所分析的1.5MW葉片材料的性能參數(shù)均由試驗結果得到，來源于航天工藝性能檢測和失效分析中心出具的《理化檢測報告單》。
在工作過程中，為了避免風機葉片結構發(fā)生共振，需要分析葉片的動力學特性，主要包括葉片的自然頻率與振型。在實際的工況中，葉片高階激勵一般較少，故現(xiàn)有的研究主要集中在低階的頻率，通常只研究到五階振型。
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