中國(guó)航空復(fù)合材料行業(yè)市場(chǎng)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)分析

中國(guó)航空復(fù)合材料行業(yè)市場(chǎng)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)分析一、航空復(fù)合材料行業(yè)概況復(fù)合材料是以一種材料為基體，另一種或幾種材料為增強(qiáng)體，以不同方式組合而成的材料。與傳統(tǒng)金屬材料、無(wú)機(jī)材料等相比，復(fù)合材料具有強(qiáng)度高、模量高、抗疲勞性能好、減震性能優(yōu)良、耐腐蝕性能優(yōu)越等顯著優(yōu)點(diǎn)，其核心作用為在不大幅改變整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的前提下達(dá)到減重的目的、為飛機(jī)、火箭、衛(wèi)星、飛船等航空航天飛行器的理想材料。航空復(fù)合材料主要分為四類，其中碳纖維-樹脂基復(fù)合材料（簡(jiǎn)稱CFRP）因性能優(yōu)異應(yīng)用最廣泛。航空航天所使用的各種先進(jìn)復(fù)合材料按基體分類可分為樹脂基復(fù)合材料、金屬基復(fù)合材料、陶瓷基復(fù)合材料以及碳/碳復(fù)合材料等四種，根據(jù)其性能差異使用場(chǎng)景不同。在航空航天具體設(shè)計(jì)及制造中，目前與未來(lái)很長(zhǎng)一段時(shí)間的使用主流是碳纖維-樹脂基復(fù)合材料（簡(jiǎn)稱CFRP），并在此基礎(chǔ)上發(fā)展結(jié)構(gòu)/功能一體化和智能結(jié)構(gòu)復(fù)合材料，以滿足新型空天飛行器的需求。二、中國(guó)航空復(fù)合材料行業(yè)市場(chǎng)現(xiàn)狀分析中國(guó)先進(jìn)復(fù)合材料經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，綜合技術(shù)水平有了長(zhǎng)足進(jìn)步，初步形成了飛機(jī)復(fù)合材料體系和制造技術(shù)平臺(tái)，建立了先進(jìn)復(fù)合材料的研發(fā)和生產(chǎn)基地，先進(jìn)復(fù)合材料開始進(jìn)入應(yīng)用階段。國(guó)內(nèi)企業(yè)已具備航空用T300級(jí)和T700級(jí)碳纖維的技術(shù)和批生產(chǎn)能力；T800級(jí)碳纖維已完成工程化試制。2019年財(cái)政預(yù)算國(guó)防支出11899億元，增長(zhǎng)約7.5%。預(yù)計(jì)“十三五”末期中國(guó)軍費(fèi)投入仍將維持較高增速，軍工行業(yè)成長(zhǎng)基礎(chǔ)堅(jiān)實(shí)。中國(guó)國(guó)防費(fèi)由人員生活費(fèi)、訓(xùn)練維持費(fèi)和裝備費(fèi)三部分構(gòu)成，各部分約占三分之一。市場(chǎng)規(guī)模方面，據(jù)統(tǒng)計(jì)，2018年中國(guó)航空復(fù)合材料市場(chǎng)規(guī)模為59.34億元，同比增長(zhǎng)10.9%。三、碳纖維材料競(jìng)爭(zhēng)格局分析目前中國(guó)碳纖維企業(yè)中，以光威復(fù)材、中簡(jiǎn)科技為代表的服務(wù)于航空航天應(yīng)用的碳纖維企業(yè)，已經(jīng)展示出牢固的供應(yīng)價(jià)值鏈關(guān)系和靚麗的業(yè)績(jī)單；以中復(fù)神鷹、精功科技為代表的碳纖維企業(yè)，主要服務(wù)于工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域；以吉林化纖集團(tuán)及中石化上海石化為代表的腈綸原絲廠家，正在構(gòu)建具備國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的原絲基地；亦有以恒神為代表的碳纖維企業(yè)，其商業(yè)模式為服務(wù)于全產(chǎn)業(yè)鏈。在供應(yīng)方面，2019年全球碳纖維產(chǎn)品的總產(chǎn)能約為161200噸。其中日本東麗公司以57000噸的年產(chǎn)能在碳纖維供應(yīng)鏈中獨(dú)占鰲頭，相當(dāng)于排名第二至第五位廠商總產(chǎn)能之和。四、中國(guó)航空復(fù)合材料行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)分析航空制造業(yè)在未來(lái)20年對(duì)于新飛機(jī)的需求量仍然是較大的，不僅如此，一些新興航空市場(chǎng)的出現(xiàn)，也對(duì)先進(jìn)復(fù)合材料技術(shù)發(fā)展的推動(dòng)作用明顯。1、超聲速飛機(jī)“歸來(lái)”，先進(jìn)復(fù)合材料是應(yīng)用關(guān)鍵超聲速飛機(jī)雖然一直不是主流，但在全球商用航空市場(chǎng)中仍占據(jù)冰山一角。現(xiàn)在有幾家公司正試圖恢復(fù)超聲速飛機(jī)往日的榮光，其中，美國(guó)Boom航宇公司正在研發(fā)全復(fù)合材料的超聲速飛機(jī)，命名為“序幕”（Overture）。Boom公司在2019年的巴黎航展中表示，Boom即將完成XB-1原型機(jī)的研發(fā)工作，該機(jī)是“序幕”的縮比驗(yàn)證機(jī)，將于2020年夏天正式推出。“序幕”的最高時(shí)速為2.2馬赫，巡航高度為60000英尺（約19354米），僅需7個(gè)小時(shí)即可將運(yùn)送55~75名旅客從悉尼飛抵洛杉磯，從華盛頓特區(qū)飛往倫敦僅需3.5小時(shí)。另外，“序幕”將使用普羅米修斯燃料公司提供的一項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)——利用可再生資源產(chǎn)生的電能將大氣中的二氧化碳轉(zhuǎn)化為飛機(jī)燃料，從而使飛機(jī)實(shí)現(xiàn)零碳排放超聲速飛行。超聲速飛機(jī)的歸來(lái)，對(duì)飛機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有了新的要求：除了繼續(xù)追求輕量化外，對(duì)于結(jié)構(gòu)尖端邊緣部位的熱防護(hù)也尤其關(guān)鍵，先進(jìn)復(fù)合材料也是超聲速飛機(jī)能否完美“歸來(lái)”的關(guān)鍵。2、航空電氣時(shí)代到來(lái)，先進(jìn)復(fù)合材料是核心技術(shù)城市空中交通（UAM）作為新興航空市場(chǎng)的潛力正在被逐步挖掘，雖然整體規(guī)模不大，但這一領(lǐng)域在2019年仍明顯展現(xiàn)了增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。UAM包括各種小型飛機(jī)（可容納4~10名乘客），飛機(jī)的工作范圍有所不同，具體取決于飛行器的大小及其推進(jìn)系統(tǒng)，其目標(biāo)是在城市內(nèi)或城市間運(yùn)送人員或物資。優(yōu)步公司正在自行研發(fā)的電動(dòng)垂直起降飛機(jī)（eVTOL）最大續(xù)航里程僅為60英里（96千米）。考慮到對(duì)結(jié)構(gòu)重量對(duì)電池電量影響，在eVTOL中使用輕質(zhì)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)已經(jīng)成為剛需。因此，超過(guò)150家eVTOL的開發(fā)商正在大力投資和招募復(fù)合材料工程人才。這一領(lǐng)域面臨的挑戰(zhàn)是，eVTOL市場(chǎng)很可能需要建立與商用航空市場(chǎng)同等嚴(yán)格的認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，但同時(shí)產(chǎn)品定位上又要求取得更高產(chǎn)量，逐步延伸至汽車領(lǐng)域。在這種需求的驅(qū)動(dòng)下，人們追求復(fù)合材料制造流程的自動(dòng)化，以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)效率提升、成本降低、質(zhì)量提高并達(dá)到產(chǎn)品合格率要求。盡管發(fā)展迅速，但在eVTOL投入運(yùn)營(yíng)前，仍有許多工作要做：包括產(chǎn)品認(rèn)證、空域管理、安全標(biāo)準(zhǔn)、起降位置等還有待制訂和確定。首批eVTOL可能要到2024~2025年前后才被允許投入運(yùn)營(yíng)。除eVTOL外，UAM領(lǐng)域內(nèi)另一種將極大消耗復(fù)合材料的產(chǎn)品是全電動(dòng)商用飛機(jī)。2019年巴黎航展中展出了Alice，是由以色列Eviation公司開發(fā)的全電動(dòng)、全復(fù)合材料飛機(jī)。Alice是一款9座的支線客機(jī)，其巡航速度約為445千米/時(shí)，續(xù)航里程為1000千米。公司預(yù)計(jì)將于2020年底或2021年初獲得認(rèn)證。Alice的誕生預(yù)示著商用航空運(yùn)輸?shù)囊粋€(gè)新興領(lǐng)域——全電動(dòng)支線運(yùn)輸機(jī)時(shí)代即將到來(lái)。eVTOL和電動(dòng)飛機(jī)（混合動(dòng)力推進(jìn)系統(tǒng)）的發(fā)展，不僅是能源系統(tǒng)的一次革命，同時(shí)也是對(duì)飛行器布局和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的創(chuàng)新。從現(xiàn)有的發(fā)展趨勢(shì)判斷，先進(jìn)復(fù)合材料無(wú)疑是主要結(jié)構(gòu)用材的“種子選手”，是航空電氣時(shí)代的核心技術(shù)之一。作為21世紀(jì)第三個(gè)10年的開局，復(fù)合材料行業(yè)在經(jīng)過(guò)了產(chǎn)業(yè)調(diào)整和行業(yè)洗牌后，即將開啟全新篇章。由航空航天帶動(dòng)發(fā)展的先進(jìn)復(fù)合材料，已經(jīng)逐步向汽車