2024年12月27日,国家发展改革委低空经济发展司正式亮相。低空经济司的成立标志着我国低空经济进入了一个全新的发展阶段。这将有助于提升低空经济的智能化、高效化水平,形成产业集群效应,推动低空经济产业链的完善和发展。 去年以来,全国已有近30个省份将发展低空经济写入政府工作报告或出台相关政策。北京、上海、杭州、合肥等15个城市与企业携手共建低空经济生态圈,计划到2025年打造涵盖低空飞行路线、低空应用示范区等多个领域上百个示范项目。此外,一些地方政府还建立了专门的产业基金,为低空经济发展提供资金基础。 复合材料因其轻质、高强、耐蚀和可塑性等优点,成为制造低空航空器的理想材料。在低空经济领域,无论是载人飞行器如eVTOL,还是无人机(消费级、工业级),对材料的性能要求都非常高,不仅需要具备轻量化、高强度的特性,还要满足复杂环境下的使用需求。复合材料的应用不仅影响着航空器的性能和安全,也是推动整个低空经济发展的关键。
来源:荣格复材技术
复合材料:低空飞行器的不二之选
作为低空经济产业链上游的关键环节,复合材料是推动低空经济发展的重要力量,为低空飞行活动主要提供包括碳纤维复合材料、玻纤复合材料、夹层结构材料等原材料及关键零部件支持。
- 碳纤维复合材料:性能卓越的核心材料
碳纤维是一种含碳量在90%以上的高强度、高模量纤维,具有密度低、比强度大、比模量高等特性。在同等重量下,碳纤维的拉伸强度可达到钢、铝合金、钛合金的9倍以上,弹性模量可以达到这些材料的4倍以上。此外,碳纤维还具有出色的耐腐蚀性和耐疲劳性,能够在恶劣环境中保持稳定的性能。这些优势使得碳纤维成为低空飞行器制造的首选材料。
无人机:碳纤维复合材料被广泛应用于无人机的多个部件,包括机身、旋翼、机翼、舵面和发动机部件等。这些材料的使用显著降低了无人机的重量,同时提升了飞行稳定性、动力性能和操控性能。
eVTOL:碳纤维复合材料在eVTOL中的应用占比超过75%,远超传统大型飞机。这些材料主要用于eVTOL的结构部件和推进系统,有助于减轻机身重量,提高结构强度和安全性。据报道,单台eVTOL飞行器对碳纤维的需求量在100公斤至400公斤之间。
小鹏汇天的旅航者X2是一款双人智能电动飞行器,也可以被视为一种飞行汽车。机身采用了全碳纤维结构设计,旋翼桨叶选用了先进的碳纤维环氧树脂基复合材料,以提高飞行品质和安全性。
除了结构部件外,碳纤维复合材料还用于横梁、座椅结构、制造航空器的起落架等应用,以及电池系统、航空电子设备等小型应用。例如,碳纤维复合材料等用于起落架结构件,可减轻起落架重量,提高其抗冲击性能和耐腐蚀性能;碳纤维复合材料座椅既轻质又能保证强度和舒适性,还可通过设计优化满足人体工程学要求。此外,碳纤维复合材料制成的发动机罩,能有效隔绝发动机热量,减轻重量,同时具有一定的隔音降噪效果。
- 玻璃纤维复合材料:多面能手助力飞行
玻璃纤维增强塑料(GFRP)以其耐腐蚀、耐高低温、耐辐射、阻燃和抗老化的特性,在低空飞行器制造中发挥着重要作用。
玻璃纤维复合材料有助于减轻飞行器重量,增加有效载荷,节省能源,并实现美观的外观设计。在低空飞行器的生产过程中,玻璃纤维布被广泛用于机身、机翼、尾翼等关键结构部件的制造。其轻质特性有助于提高飞行器的巡航效率,并提供更强的结构强度和稳定性;其良好的强度和刚度可保证空气动力学性能,且能根据设计需求灵活成型,优化飞行性能。
对于需要优异透波性能的部件,例如雷达罩和整流罩,通常采用玻璃纤维复合材料。此外,玻璃纤维复合材料还可用于制造电子设备支架,确保设备在飞行过程中的稳定性;以及用于制造电路板,具有良好的电气性能和机械性能。
- 芳纶纤维及其他复合材料:特色鲜明各展其长
芳纶纤维:芳纶纸蜂窝芯材因其优异的比强度、比刚度和结构稳定性而备受推崇。此外,这种材料还具备良好的隔音、隔热和阻燃性能,在燃烧过程中产生的烟雾和毒性都非常低。芳纶纤维在无人机的防护部件和防弹装甲中的应用,显著提升了无人机在恶劣环境下的生存性。
夹层结构材料:在夹芯材料的选择上,常用的有蜂窝夹芯(如纸蜂窝、Nomex蜂窝等)、木质夹芯(如桦木、桐木、松木、椴木等)以及泡沫塑料夹芯(如聚氨酯、聚氯乙烯、聚苯乙烯泡沫塑料)。这些夹层结构材料在无人机机体结构中得到了广泛应用,有助于降低制造成本和提高性能。
陶瓷基复合材料:这种材料具有耐高温、耐腐蚀、抗氧化等优异性能,主要应用于制造发动机等关键部件。在低空经济中,陶瓷基复合材料的高温性能可以保证发动机在高温环境下仍能稳定运行,同时其耐腐蚀和抗氧化特性也能延长发动机的使用寿命。
金属基复合材料:这种材料以金属为基体,通过添加其他材料形成,具有金属的高强度和韧性,同时还具有其他材料的独特性能,如耐磨、耐腐蚀等。在低空经济中,金属基复合材料主要用于制造飞行器的机身、机翼等结构部件。
其他复合材料:聚酰亚胺等复合材料用于制造飞行器内饰件,具有良好的耐腐蚀性、耐高低温性能和阻燃性能,可提升内饰的安全性和舒适性。
PEEK复合材料:用于航空电子设备外壳,可减轻重量,提高设备的整体稳定性和可靠性,还能提供电磁屏蔽保护,防止外部电磁干扰。
发展前景展望:低空经济中的复材机遇
从全球范围来看,低空经济早已在一些发达国家崭露头角,成为国民经济的重要组成部分。在我国,低空经济起步虽不算早,但发展势头迅猛。据工信部赛迪研究院数据显示,2023 年,中国低空经济规模达到 5059.5 亿元,增速约 33.8%;中国民航局预估,到 2025 年,低空经济市场规模将达 1.5 万亿元,2035 年有望达到 3.5 万亿元,10 年复合增速 8.84%。
随着全球对低空领域的政策逐渐放宽,以及新材料和工艺的不断涌现,复合材料在低空航空器领域的应用正面临前所未有的机遇。预计未来几年,复合材料在低空经济领域的应用将持续增长,特别是在eVTOL飞行器和无人机等航空器制造方面。
- eVTOL 与无人机成关键驱动力
根据Stratview Research的数据显示,eVTOL飞行器对复合材料的需求将在未来六年内大幅增长,预计将从2024年的约110万磅(约500吨)激增至2030年的2590万磅(约11750吨),增长幅度约22.5倍。
从亿航智能、小鹏汇天、峰飞航空等国内头部整机制造商的设计方案来看,eVTOL 航空器机身结构均采用了碳纤维复合材料。预计eVTOL整机制造需求将在2027年左右井喷。
低空经济于2024年初被写入国务院政府工作报告,并于年底成立低空经济司,这对复合材料的发展具有深远的意义和影响。复合材料作为低空经济中不可或缺的关键材料,将受益于政策的推动,迎来更多的发展机遇。低空经济的发展将推动复合材料技术的不断创新和产业升级。反过来,复材企业也将加大研发投入,提高复合材料的性能和质量,推动行业的技术创新和产业升级,促进产业链的延伸和整合,以满足低空经济领域对高性能、轻量化材料的需求。
企业应对策略:多维度布局谋发展
对于复合材料企业而言,应从以下几个方面着手布局低空经济领域:首先是现有产品稳定供应。确保目前生产的复合材料产品能够持续稳定地满足除低空经济外其他市场的既有需求,保障企业现有业务的平稳运行,为企业的稳定发展奠定坚实基础。
其次是针对低空经济的新产品研发。集中力量研发专为低空经济领域量身定制的新一代复合材料产品,在提升产品性能的同时不断降低成本,以更好地契合低空经济的发展需求,这是企业拓展低空经济市场、提升竞争力的关键环节。
在此基础上进行前瞻性技术探索。投入必要资源开展针对低空经济领域的前瞻性研究工作,例如探索“热塑性复合材料在低空经济领域的应用前景”“3D打印技术制备复合材料结构件的可行性”“三维编织技术在无人机机体制造中的应用潜力”以及“符合未来可持续发展要求的绿色复合新材料”,提前布局未来市场可能涌现的新材料和技术需求,为企业在低空经济领域的长远发展抢占先机。
除了上述研究,企业还应进一步拓展视野,关注更前沿的科技动态和潜在技术趋势,进行一些超前的技术储备和概念探索,为应对未来可能出现的颠覆性技术变革和市场需求剧变做好充分准备,确保企业在激烈的市场竞争中始终立于不败之地。
同时,复合材料企业还需密切关注政策导向和市场动态变化,积极主动地参与到低空经济领域的相关标准制定和技术规范建立工作中,从而精准把握行业发展趋势,引领行业发展方向。通过与主机厂、科研机构以及高校等各方建立紧密的合作关系,携手推进技术创新和产业化进程,实现资源共享、优势互补,加速科技成果的转化和应用。
同时,企业还应将目光投向国际市场,密切关注全球低空经济的发展态势和市场需求,积极寻求海外合作机会,拓展海外市场业务,提升企业在国际低空经济领域的竞争力和影响力。
综上所述,复合材料在低空经济领域的应用不仅促进了该行业的技术进步,也为其带来了显著的经济效益和社会效益。随着技术的进一步发展和成本的逐步降低,预计复合材料在低空经济中的应用将会更加广泛。
布局低空经济领域的复材企业
中复神鹰碳纤维股份有限公司
中复神鹰已与国内多家知名飞行汽车(飞行器)企业进行深入测试评价与试验,部分产品成功应用并通过适航认证。此外,公司还持续扩大产能,西宁2.5万吨/年碳纤维基地的全面投产使其总产能规模达到2.85万吨/年,位居世界前列。
威海光威复合材料股份有限公司
光威复材不仅拥有系列化的碳纤维产品体系,还具备从碳纤维、树脂体系、预浸料到复合材料制件的成熟配套能力,为无人机、电动垂直起降飞行器(eVTOL)等提供关键的碳纤维结构材料配套。
江苏常州中简科技股份有限公司
中简科技打破了国外对高端碳纤维的封锁和限制,公司ZT7系列碳纤维产品已经率先稳定批量在航空、航天领域应用多年,以ZT9H为代表的新一代碳纤维在不同应用领域进行了多个场景的验证。
江苏亨睿碳纤维科技有限公司
HRC亨睿碳纤维,是一家全球领先的复合材料综合解决方案提供商,专注于高性能碳纤维复合材料零部件的研发、工程设计和量产。当前,HRC已深度参与小鹏汇天飞行汽车旅航者x2等低空飞行器明星项目。
上海石化
上海石化是中国石化的控股子公司,是中国主要的炼油化工一体化企业之一,也是国内重要的成品油、中间石化产品、合成树脂和合成纤维、碳纤维复合材料的生产基地。
金发科技股份有限公司
金发科技碳纤维增强高性能尼龙材(SP6**-CG系列材料、Vicnyl PPA系列)材料与碳纤维增强热固复合材料等轻量化、高强度材料,已批量应用于消费级、工业级无人机。
吉林化纤股份有限公司
吉林化纤是国内粘胶长丝龙头厂商,打造了原丝、碳纤维、复材的碳纤维产业链。与大疆无人机、腾盾无人机等多家无人机企业有合作,并签署了与上海飞机制造有限公司关于民用航空复合材料研制及应用的合作协议。
江苏恒神股份有限公司
恒神股份公司成立了无人机业务线,先后完成了某六旋翼eVTOL全机结构、某涵道式六旋翼无人机全机结构的研发交付工作。在材料业务板块,针对低空经济的低成本要求,积极开发了多款针对热压罐、OoA、快速模压成型等复材成型工艺的低成本预浸料。
南京聚隆科技股份有限公司
南京聚隆子公司聚隆复材专注于无人机零部件的设计、生产制造及装配,已成功中标多个无人机项目,如零重力飞机工业(合肥)有限公司的无人机项目,涉及机体结构设计、制造、装配、测试总包服务等。此外,聚隆复材还致力于碳纤维复合材料制件的设计、研发与生产,为低空经济领域提供高质量、高性能的材料支持。
上海普利特复合材料股份有限公司
普利特的改性尼龙品类主要有PA6,PA66,PA56及PA合金,并有再生尼龙产品。在今年的CHINAPLAS国际橡塑展展出了其自主研发的碳纤维增强尼龙复合材料无人机螺旋桨叶片。
北京安达维尔科技股份有限公司
安达维尔集机载设备研制、航空维修等为一体的航空航天领域解决方案综合提供商。全资子公司天津耐思特瑞科技有限公司专注于碳纤维复合材料构件研发及制造,相关产品已应用于航空航天领域相关飞行器上,并可以延伸应用于低空经济相关飞行器上。
雷孚斯新材料(昆山)有限公司
作为3D打印材料领域的知名企业,一直致力于高性能3D打印线材的研发。该公司与eSUN易生等合作伙伴共同推出了多款基于碳纤维增强的尼龙复合材料,这些材料在3D打印领域展现出了优异的性能。特别是针对无人机等航空航天领域的应用,雷孚斯开发的碳纤维增强尼龙复合材料具有显著的优势。
江苏君华特种工程塑料制品有限公司
君华特塑研发的CF/PEEK复合材料应用于无人机螺旋桨叶的制造,具有减重降噪、强度高、飞行稳定性好等优势,动态平衡更好,静音降噪效果更显著、使用寿命更长。
中航航空高科技股份有限公司
中航高科将低空经济领域业务拓展作为未来的重点工作之一,加快公司复合材料原材料和结构制造技术在该领域的应用推广和业务布局。产品已应用于无人机、商业航天火箭零部件等领域。
山东双一科技股份有限公司
双一科技主要产品为风电机舱罩类产品、大型非金属模具等。产品可应用于低空飞行器和飞行汽车等产品玻纤、碳纤复合材料壳体的生产,已供货的产品包括飞行汽车的飞行器外蒙皮和内置模具。
重庆国际复合材料股份有限公司
国际复材玻璃纤维产品生产商。公司生产的玻璃纤维是各应用领域的前端基础性材料,产品被广泛应用于汽车零部件等诸多领域,具体应用场景由客户根据自身需求确定,包括无人机、飞行汽车(eVTOL)等低空经济领域。
吉林省华阳新材料研发有限公司
吉林华阳新材料公司是集复合材料制品的研发、生产、销售、检测于一体的国家高新技术企业。可面向汽车轻量化、轨道交通、航空航天、船舶海洋工程等领域提供纤维增强树脂基复合材料一站式解决方案。
成都鲁晨新材料科技有限公司
鲁晨新材专注于碳纤维/芳纶纤维/玻璃纤维预浸料和复合材料制品的研发、设计、生产、销售,努力建设成为国内高性能纤维复合材料领域研发、生产示范基地。公司产品已在航空、航天、航发、电科、兵器、轨道交通、医疗、汽车、电子等领域得到应用。
江苏澳盛复合材料科技有限公司
澳盛科技是一家专注碳纤维及其复合材料制品设计、研发、生产、销售于一体的高新技术企业。业务领域涵盖碳纤维编织、预浸、拉挤、缠绕、模压及其他异形件加工等。其产品涉及风电、汽车轻量化零部件、低空经济、3C电子、医疗器械、基础材料展品、新型储氢、体育器材等行业及领域。
四川守创复材结构件有限公司
守创复材守创复材立足于防务领域,着眼于民用航空领域,布局创新航空器研发生产,兼顾工业领域的拓展运用。公司配备有全套复合材料生产制造设备,掌握热压罐成型工艺、OoA成型工艺、VARI成型工艺、RTM成型工艺、模压成型工艺等复材零部件制造工艺。
南昌市嘉鼎先进复合材料有限公司
嘉鼎复材公司立足航空航天领域,以高性能树脂、织物、预浸料等产品的研发制造为核心,同时兼顾碳纤维及其复合材料的基础研究、技术开发和技术支持服务工作。公司在航空航天、高端工业、新能源、体育休闲及轨道交通等多个领域的有所应用。
南京聚隆科技股份有限公司
聚隆科技旗下控股子公司南京聚隆复合材料技术有限公司已成功构建了一整套无人机结构件、零部件及装配生产体系。目前,公司已承接国内多家企业的无人机零部件生产及装配,并拓展了包括航空装备、无人机(多旋翼、倾转旋翼、复合翼)等在内的配件及整机设计研发、生产制造和销售业务。
常州启赋安泰复合材料科技有限公司
安泰复材是大飞机、无人机以及eVTOL(电动垂直起降飞行器)企业的核心供应商。该公司于2018年5月全资收购了德国COTESA GmbH公司(空客波音复材供应商)和德国EC公司(欧美超豪车复材部件供应商)。安泰复材的核心业务是航空级碳纤维复合材料结构件,业务覆盖空客、波音、中国商飞等民机转包业务,以及尖端领域的高端工业品应用。
南京辰茂新材料科技有限公司
辰茂新材是一家专业从事轻量化复合材料研发、生产、销售的科研生产一体型企业。公司具备年产10000架次20kg级别无人机的能力,型号涵盖3kg、5kg、10kg、15kg、20kg、30kg等级别。
烟台泰和新材集团股份有限公司
泰和新材创建于1987年,是一家集高分子新材料科技公司、特种面料ODM全球工厂、新能源系统解决方案提供商、绿色化工制造商于一体的科技型新材料企业。
山东中弘恒泰复合材料有限公司
中弘恒泰公司产品主要包含树脂基(环氧树脂体系、氰酸脂树脂体系、双马树脂体系、酚醛树脂体系、聚酯树脂体系)的预浸料:全模量碳纤维预浸料、石英纤维预浸料、玻璃纤维预浸料、芳纶纤维预浸料、玄武岩纤维预浸料、胶膜等系列产品。产品主要应用于航空航天、船舶、轨道交通、汽车、体育用品、医疗器械以及影像视频器械等领域。
长兴材料工业股份有限公司
长兴材料使用长兴高性能热塑复材制得的无人机、汽车及自行车零部件,具有高比强度、高韧性、耐冲击、高尺寸安定性、低吸湿、低蠕变、可回收及可重复成型等特点,并兼具良好的加工特性和稳定的材料性能等。
南昌市嘉鼎先进复合材料有限公司
嘉鼎先进复材主要从事高性能树脂、织物及预浸料的研发和生产,在低空经济领域提供中温增韧环氧体系、中温OoA环氧体系、中温快速固化环氧体系、中温环氧结构胶膜体系等。
安徽神剑新材料股份有限公司
神剑股份从事包含碳纤维在内的复合材料产品应用业务多年,借助过硬的模具、工装设计制造能力和丰富的热工装备使用经验,其碳纤维等复合材料产品获得了多个军种及轨道交通领域重点客户的认可,已实现批量供货。
青岛威奥轨道股份有限公司
威奥股份从事轨道交通车辆配套产品的研产销,具备生产飞行汽车碳纤维复合材料的能力,其生产的低密度 SMC 可用于飞行汽车。
深圳市沃特新材料股份有限公司
沃特股份主要从事改性工程塑料、改性通用塑料以及高性能功能高分子材料的研产销,已成为全球无人机领域头部客户的供应商,为消费机、植保机、物流行业无人机提供包括机身、云台、飞行动力系统等多部件在内的安全可靠的高分子及碳纤维复合材料解决方案。
广东奇德新材料股份有限公司
奇德新材拥有碳纤维制品的生产技术及相关设备,可为客户提供一站式服务,相关产品可用于汽车内外饰件、航空航天、运动用品等领域。
国外企业
赫氏(Hexcel)公司:全球领先的高性能复合材料制造商,产品广泛应用于航空航天、国防、体育用品等领域。在低空经济领域,赫氏公司为众多飞行器制造商提供碳纤维复合材料等产品,如用于制造飞机机翼、机身结构件等。
东丽(Toray)工业株式会社:作为世界著名的纤维和高分子材料制造商,东丽在碳纤维及复合材料领域具有强大的技术实力和市场份额。其碳纤维产品具有高强度、高模量等优异性能,被广泛应用于航空、汽车等行业。在低空经济方面,东丽的碳纤维复合材料为飞行器的轻量化设计提供了有力支持。
帝人(Teijin)集团:世界著名的高性能纤维和复合材料制造商,在碳纤维及复合材料领域具有强大的技术实力和市场份额。其碳纤维产品具有高强度、高模量等优异性能,被广泛应用于航空航天、汽车、体育用品等领域,在低空经济领域也有重要应用。
朗盛(Lanxess)集团:专注于高性能材料的研发、生产和销售,其产品涵盖工程塑料、橡胶、涂料等多个领域。在低空经济领域,朗盛集团的复合材料产品可用于制造飞行器的结构件、内饰件等。
韩国晓星是近年来小丝束碳纤维领域产能增速最快的制造商,其产品在航空航天、汽车、体育用品等领域应用广泛,且公司计划到2028年将产能提升至2.4万吨,成为全球第三大碳纤维生产商。
原文始发于微信公众号(荣格复材技术):低空经济元年开启:泼天富贵砸向复合材料(附企业名单)