风力发电机组的大型化发展趋势使得叶片载荷急剧增大,从而在一定程度上影响了大型机组的经济性与安全性能,亟需发展创新性的载荷控制方法。后掠叶片作为一种自适应被动降载技术,近年来受到广泛关注。它的控制思想是利用叶片的几何外形来实现弯扭耦合,在变形的过程中降低有效攻角从而实现载荷的降低。目前,后掠叶片的降载效果已得到较为充分的研究,然而后掠叶片运行过程中气动力的演化特征及展向特性和气弹稳定性问题尚不十分清晰。为了进一步推动后掠叶片的商业化应用,有必要对后掠叶片的气动及气弹特性进行深入的研究。由于不可控性和高昂的成本,全尺寸叶片外场实验仍然面临诸多挑战。为此,本文基于风洞环境,经过合理简化,以风力机专用翼型DU93-W-210为研究对象,设计了二自由度叶段风洞实验平台,通过表面测压等手段开展了叶段的气动实验和气弹实验,并围绕后掠及其它结构参数对叶段气动特性和气弹特性的影响规律进行了分析和讨论。在静态气动实验研究中,分别考察了后掠对叶段展向流动特性、雷诺数效应以及静态迟滞效应的影响,为全文的研究工作奠定了基础。通过后掠叶段不同展向位置的压力分布可以发现,对于从尾缘开始分离的风力机翼型,后掠叶段具有显著的三维流动现象,随着攻角增大,后掠叶段的表面流动先后经历了均匀附着流、混合分离流和完全分离流三个阶段。在混合分离区,下游截面的流动分离更加严重。和直叶段相比,后掠会降低C_L曲线斜率,后掠角越大,上游截面的C_Lmax越大,而中游和下游截面的C_Lmax随着后掠角的增大而减小;后掠对轻失速具有延迟效应,但也会使深失速提前发生;增大雷诺数能够拓展后掠叶段混合分离区的范围;后掠可以在一定程度上抑制静态迟滞效应。此外,通过分解展向分量对气动力进行修正的方法得到了实验数据的验证,并明确了该后掠修正模型的适用范围。在动态失速实验研究中,探讨了后掠及俯仰振荡参数对叶段动态失速特性的影响规律。结果表明,后掠叶段的动态失速程度具有明显的展向差异。在轻失速区,后掠叶段的迟滞效应从上游到下游截面逐渐增强。相对于直叶段,后掠在一定程度上减小了叶段的动态失速程度,并增大了气动阻尼,从而提高了稳定性。通过对上游截面的压力分布可以发现,后掠一方面在正行程运动中抑制了吸力面的尾缘分离,对失速具有延迟效应,另一方面在负行程促进了表面流动的重新附着,从而缓解了动态失速程度。此外,俯仰运动控制参数对后掠叶段动态失速特性的影响效应和直叶段基本一致。在气动特性研究的基础上,本文提出了一种气弹相似参数Ae,并采用刚性叶段和弹性支撑的方法来模拟柔性叶片的气弹响应,探究了结构刚度、扭心位置及后掠对叶段气弹特性的影响。实验中共发现了4种气弹响应类型,分别为静平衡、负失速颤振、衰减振荡和正失速颤振,并通过气动力演化历程和相平面分析揭示了各自的物理特征。通过时域分析法获得了直叶段失速颤振的稳定性边界。通过改变叶段的结构参数发现,增大结构刚度可以提高负失速颤振的临界风速,有利于增强气弹稳定性。同时不同刚度下负失速颤振临界工况的Ae数具有较高的一致性,从而表明了该气弹相似准则的有效性。将扭心位置向前缘移动可以抑制失速颤振的发生,反之则会降低叶段的气弹稳定性。后掠叶段的气弹响应均为静平衡,因此后掠可以提高叶段的扭转稳定性。