本发明公开了一种基于压电纤维复合材料的自适应变形叶片及其设计方法，在不同叶片高度处，叶身内表面贴有压电纤维复合材料作动器，并且在不同弦长位置布置压电纤维复合材料作动器连接叶身和骨架；作动器的布局方式以数值模拟及实验为依据进行选取，以使叶片能实现多自由度的大幅连续变形；进一步通过实验或者数值模拟获得不同作动器驱动电压组合下的叶片数据集；选取典型特征工况，采用数值模拟获得叶型数据集中各叶型对应的性能参数，建立驱动电压、折合转速、压比/膨胀比与效率之间的近似模型；根据叶轮机械实际折合转速和压比/膨胀比，通过近似模型优化，获得最优效率对应的驱动电压并施加该电压进行控制，从而实现高效自适应叶片变形。