叶片将气流转化为旋转运动，其应用领域广泛。从泵体（毫米级）到螺旋桨与压气机（厘米至米级），再到风力涡轮机（数十米级）。其形状由空气动力学主导，翼型截面提供升力，沿展向的扭转以适应速度分布（在恒定转速下叶尖线速度高于叶根，因此需改变桨距以保持攻角与推力均匀），以及为满足刚度与强度需求而变化的厚度。

性能要求明确，高刚度以限制破坏效率的扭转变形与弯曲；高强度以承受离心力与气动载荷；轻量化以降低转子惯性与反作用力。复合材料是天然的选择，事实上，大多数大型风电叶片正是复合材料制成，玻璃纤维织物的手工铺放与真空灌注。

悬而未决的问题是，如何规模化生产用于电动垂直起降飞行器、无人机市场的中小型叶片，以及热塑性复合材料能否带来更短的成型周期、更佳的抗冲击性、可修复性与可回收性。

1⃣️当前叶片制造现状：风电、螺旋桨、压气机、风扇  

• 大型风电叶片几乎全是复合材料：玻璃纤维（梁帽部位越来越多使用碳纤维），采用手工或半自动铺层，真空灌注或类似工艺。其尺寸与产量更倾向于成熟的热固性工艺路线。

• 较小的叶片，如直升机、eVTOL、螺旋桨，转速更高。因此使用碳纤维以满足强度与刚度要求，其几何形状复杂（扭转、薄后缘、弦长变化），自动化程度有限。已有自动化制造的例证，自动纤维铺放与机器人集成系统用于复杂叶片几何形状。研究表明，定制化复合材料结合半自动化设计可在提高刚度重量比的同时，减少人工与缩短周期。但目前大多数螺旋桨叶片，较大型的仍采用手工预浸料铺层加热压罐固化，小型叶片则使用树脂传递模塑或非增强塑料。压气机与泵叶片，许多仍使用塑料（低载荷）或金属（高载荷），在极小部件上进行纤维铺放十分困难。

• 喷气发动机风扇叶片是个例外，复合材料风扇叶片技术成熟，但其规模与载荷工况与eVTOL螺旋桨不同。

2⃣️规模化生产的挑战：eVTOL、无人机市场  

• 新兴市场需要数以千计的中大型螺旋桨叶片。当前工艺路线，大型叶片的手工铺层+热压罐，小型叶片的RTM或塑料成型，在成本与效率上难以实现良好规模化。

• 热塑性复合材料可能改变格局：无需固化、抗冲击性、可修复性以及可回收性。

• 挑战在于工艺：如何高效成型复杂、带扭转、薄后缘的热塑性叶片。

3⃣️工艺挑战与可能的TPC路线  

仅靠AFP或缠绕难以处理尖锐的后缘，连续纤维难以在不产生接缝的情况下铺放或缠绕成封闭的叶片形状。

开模策略，沿后缘将叶片分为两半制造，会在接合处形成纤维不连续的机械弱点，需要精心设计以恢复载荷路径。

4⃣️可能的TPC策略：  

• 多步法，闭模成型：缠绕或铺放一个预成型体，在闭式模具中热冲压至最终翼型。对于较长叶片需要大型模具与压机，但能获得一体化的连续纤维结构。
  

• 分体制造，后接合：制造两个半叶片，沿接合线焊接，可选择性地增加焊接的内部加强筋。装配后可在外部增加铺层以覆盖前缘并增强连续性。焊接避免了胶粘剂固化且可自动化，但接合设计必须能承载载荷并抗剥离。
  

  

• 梁结构+ 过渡层 + 蒙皮：通过纤维缠绕或拉挤制造带扭转的梁，在梁上增加过渡层；在过渡层上进行AFP以形成气动表面。梁承受主要载荷，蒙皮与过渡层定义翼型。

• 纤维缠绕扭力盒+ 共固结AFP蒙皮：纤维缠绕一个扭力盒，然后将AFP蒙皮铺放到扭力盒上，在一个热循环中共固结，形成一体化的TPC结构。扭力盒提供刚度与强度，AFP蒙皮定义翼型并可针对局部载荷进行定制。适用于“闭式结构截面+气动蒙皮”架构的叶片。

可能还需要后处理工序以满足气动与耐久性规范。