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      ≡ 行業(yè)動態(tài)
      
		
      碳纖維迎低空經(jīng)濟增量市場
      ，大批量放量仍有待時日
      
		
      發(fā)布時間：2024-09-23
      
		
      
        
      

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      　　近日
      ，哈工大重慶研究院旗下翌翔無人機團隊自主研制的國內(nèi)首架太陽能氫能無人機在重慶首飛
      。這款無人機不僅采用了太陽能
      、氫能混合動力系統(tǒng)，還采用了一體化成型輕質(zhì)碳纖維機身
      ，以實現(xiàn)跨晝夜超長航時飛行
        。
      


      

      

      　　碳纖維是一種含碳量在95%以上的高強度新型纖維材料
        ，在同等重量下拉伸強度可達到鋼、鋁合金
        、鈦合金的9倍以上，彈性模量可以達到鋼
        、鋁合金、鈦合金的4倍以上
        。
      


      

      

      　　此前，碳纖維主要應(yīng)用于航空航天
      、風(fēng)電葉片
      、體育用品等領(lǐng)域
      ，近年來逐步應(yīng)用于低空飛行器的制造中：中大型工業(yè)用無人機碳纖維用量普遍較多
      ，碳纖維復(fù)合材料也成為直升機、eVTOL等的機體主要結(jié)構(gòu)材料
      。
      


      

      

      　　據(jù)StratviewResearch預(yù)測，eVTOL行業(yè)對復(fù)合材料的需求將在未來六年內(nèi)大幅增長
      ，預(yù)計將從2024年的約110萬磅（約500噸）激增至2030年的2590萬磅（約11750噸）。
      


      

      

      　　輕量化催生碳纖維復(fù)合材料需求
      


      

      

      　　在低空航空器中
      ，eVTOL、小無人機
      、部分輕型飛機由電機驅(qū)動
      ，受電池重量影響有效載重減少
      。因此在選材時
      ，增強減重
      、降能增程都是重要需求
        。
      


      

      

      　　碳纖維復(fù)合材料的特性主要表現(xiàn)在力學(xué)性能
        、熱物理性能、熱燒灼性能
        、可設(shè)計性和耐沖擊性等幾方面
        ，具有質(zhì)量輕
        、強度高、剛度高
        、耐疲勞、熱膨脹系數(shù)小等優(yōu)異性能
        。從純材料密度角度
        ，碳纖維可減重30%-50%左右
        ，是不少行業(yè)輕量化的重點之一。
      


      

      

      　　其應(yīng)用于低空航空器的結(jié)構(gòu)部件中
        ，一方面使低空航空器在保持高性能的同時
        ，實現(xiàn)輕量化、小型化和高穩(wěn)定性
        ，同時能提高其耐久性
        ；另一方面
      ，采用碳纖維復(fù)合材料的低空航空器可在惡劣環(huán)境下長期使用，并且能夠執(zhí)行特殊任務(wù)
      。
      


      

      

      　　尤其在eVTOL中，StratviewResearch數(shù)據(jù)顯示
      ，復(fù)合材料使用量占所有材料使用量的比例超過70%。其中
      ，90%以上的復(fù)合材料將是碳纖維
      ，其余10%的復(fù)合材料以保護膜的形式使用玻璃纖維增強材料
      。
      


      

      

      　　按此推算，碳纖維復(fù)合材料在eVTOL的材料中占63%以上
      。具體而言
      ，碳纖維在主結(jié)構(gòu)（包括機身
      、機翼、旋翼外殼等）
      、推進系統(tǒng)（如旋翼葉片、螺旋槳等）
      、內(nèi)部結(jié)構(gòu)（如墻隔板
        、座椅靠背等）以及動力系統(tǒng)（如電池架和電池盒）中均有應(yīng)用
        。
      


      

      

      　　據(jù)統(tǒng)計
        ，將碳纖維復(fù)合材料用于打造eVTOL，能夠幫助機身整體重量減少30%-40%
        。在此基礎(chǔ)上，業(yè)界還在探索新的減重路徑
      。
      


      

      

      　　如在近日，國內(nèi)首架全碳纖維復(fù)合材料3D打印技術(shù)驗證機“同飛一號”試飛成功
      。同濟大學(xué)航空航天與力學(xué)學(xué)院院長李巖指出
      ，使用3D打印碳纖維復(fù)合材料的無人機，可以實現(xiàn)更大的減重
      ，從而提高無人機的載重、可操控性和續(xù)航能力。
      


      

      

      　　成本與性能的再衡量
      


      

      

      　　低空經(jīng)濟有望成為碳纖維行業(yè)的新增長點
      。但碳纖維的成本相對較高，也給廠商增加了一道難題
      。
      


      

      

      　　根據(jù)纖維數(shù)量
      ，碳纖維可以分為小絲束和大絲束兩類：小絲束碳纖維（通常指24K以下的碳纖維）具有優(yōu)異的性能
      ，但成本較高；大絲束碳纖維（24K及以上）成本較低
      ，但性能相對較低。
      


      

      

      　　拉長時間線看
      ，碳纖維價格自去年一路下探
      ，至今年年初觸底反彈，當(dāng)前已企穩(wěn)
      。從9月7日至9月13日的價格看
      ，碳纖維市場均價為85元/千克
      。其中，碳纖維大絲束國內(nèi)均價為72.5元/千克
      ，碳纖維小絲束國內(nèi)均價為97.5元/千克。
      


      

      

      　　“無人機體積越大
      ，越可以使用大絲束碳纖維
      。”有石化行業(yè)人士告訴21世紀(jì)經(jīng)濟報道記者
      ，小型無人機通常使用3K、6K或12K的碳纖維
      ，中型到大型無人機可能會使用12K
      、24K或更高規(guī)格的碳纖維
      ，輕型飛機則可能使用24K、36K或更高規(guī)格的碳纖維
      。
      


      

      

      　　對于碳纖維制造商而言
      ，生產(chǎn)大絲束碳纖維的性價比也更高：相對于小絲束
      ，大絲束碳纖維可以在相同的生產(chǎn)條件下大幅提高碳纖維的單線產(chǎn)能，進而降低生產(chǎn)成本
      ，也有望打開更多下游市場
      。
      


      

      

      　　在生產(chǎn)成本之外
      ，碳纖維復(fù)合材料在低空領(lǐng)域應(yīng)用前，需要經(jīng)過適航認(rèn)證
      ，大量的材料測試也會導(dǎo)致成本提升。
      


      

      

      　　前述石化行業(yè)人士告訴記者
      ，材料認(rèn)證的過程通常需要對材料本身以及其生產(chǎn)過程進行評估和驗證
      ，保證生產(chǎn)的一致性
      、可靠性及穩(wěn)定性
      。“載人場景的認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)比航空航天的標(biāo)準(zhǔn)高
      ，需要通過航空體系認(rèn)證
      、PCD適航認(rèn)證等。”
      


      

      

      　　吉林化纖曾在回答投資者提問時介紹道
      ，碳纖維復(fù)合材料根據(jù)不同品種，不同客戶
      ，不同使用場景，對產(chǎn)品的認(rèn)證周期不一樣
      ，一般為六個月以上。
      

       
      

      　　從成本
      、認(rèn)證周期看，碳纖維離大批量放量還要一段時間
      。對于國產(chǎn)碳纖維而言
      ，這種局面也提供了技術(shù)進步與產(chǎn)能擴張的時間窗口。（來源：21世紀(jì)經(jīng)濟報道） 
      

       
      

      

      

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