中國(guó)航空復(fù)合材料行業(yè)供需分析 中國(guó)航空復(fù)合材料行業(yè)發(fā)展前景研究

• 2020年7月7日 ZhouXun來(lái)源：互聯(lián)網(wǎng) 813 49
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自20世紀(jì)70年代后，航空工業(yè)中復(fù)合材料的使用量正在不斷地增加。制造飛機(jī)結(jié)構(gòu)的傳統(tǒng)材料包括鋁、鋼和鈦。復(fù)合材料的主要好處是減輕的重量和較簡(jiǎn)單的裝配。性能優(yōu)勢(shì)和減輕飛機(jī)結(jié)構(gòu)重量是軍用飛機(jī)復(fù)合材料發(fā)展的主要推動(dòng)力。

自20世紀(jì)70年代后，航空工業(yè)中復(fù)合材料的使用量正在不斷地增加。制造飛機(jī)結(jié)構(gòu)的傳統(tǒng)材料包括鋁、鋼和鈦。復(fù)合材料的主要好處是減輕的重量和較簡(jiǎn)單的裝配。性能優(yōu)勢(shì)和減輕飛機(jī)結(jié)構(gòu)重量是軍用飛機(jī)復(fù)合材料發(fā)展的主要推動(dòng)力。雖然商用飛機(jī)正日漸關(guān)注燃油經(jīng)濟(jì)性，但是復(fù)合材料發(fā)展的主要推動(dòng)力是不斷減少生產(chǎn)和維護(hù)成本。復(fù)合材料也用于替換老舊飛機(jī)上的金屬部件。

航空復(fù)合材料發(fā)展歷程

20世紀(jì)60年代末，高性能碳纖維作為增強(qiáng)纖維實(shí)現(xiàn)了初步的商業(yè)化，以連續(xù)碳纖維增強(qiáng)的高性能樹脂基復(fù)合材料應(yīng)運(yùn)而生。

20世紀(jì)90年代，深入的復(fù)合材料研究進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，增韌的熱固性樹脂基復(fù)合材料的剩余壓縮強(qiáng)度對(duì)大的開口比脆性樹脂基復(fù)合材料更敏感，增韌材料對(duì)大開口敏感性的增加來(lái)源于這種高抗分層能力復(fù)合材料中纖維的損傷和基體樹脂的開裂。因此，復(fù)合材料的高性能化改進(jìn)不僅要提高復(fù)合材料的分層阻抗，還要提高其損傷容限，并且平衡這兩者的關(guān)系。換句話說(shuō)，就是既要顧及小尺寸損傷(包括大多數(shù)沖擊損傷)，也要顧及大尺寸損傷(包括穿透損傷和切斷大開口等)。

到了21世紀(jì)的前10年，高性能復(fù)合材料飛機(jī)應(yīng)用的兩個(gè)劃時(shí)代意義的里程碑當(dāng)數(shù)空客公司的A380飛機(jī)和波音公司的“夢(mèng)幻飛機(jī)”波音787飛機(jī)，其中，在A380上，高性能復(fù)合材料用量達(dá)到飛機(jī)結(jié)構(gòu)用量的25%;而波音787飛機(jī)繼續(xù)選用Toray公司的Torayca 3900/T800S系列高增韌的環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料作為主承力結(jié)構(gòu)用材，部分選用了Hexcel公司的HexMC 8552高增韌環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料來(lái)制造飛機(jī)的大窗框，HexPIy8552/AS4被選用來(lái)制造大型復(fù)合材料發(fā)動(dòng)機(jī)罩等。在波音787上，高性能復(fù)合材料的用量高達(dá)50%。

1984~2009年，民用飛機(jī)適航指導(dǎo)性文件FAA AC 20 - 107A《復(fù)合材料飛機(jī)結(jié)構(gòu)》一直指導(dǎo)著民用飛機(jī)復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)疲勞、損傷容限要求和符合性驗(yàn)證技術(shù)等，2009年，F(xiàn)AA發(fā)布的FAA AC 20 - 107B文件總結(jié)了近20年復(fù)合材料結(jié)構(gòu)發(fā)展和應(yīng)用的成果和經(jīng)驗(yàn)，豐富完善了FAA AC 20 - 107A文件。

想要了解更多行業(yè)專業(yè)分析請(qǐng)點(diǎn)擊中研普華產(chǎn)業(yè)研究院出版的《2020-2025年中國(guó)航空復(fù)合材料行業(yè)供需分析及發(fā)展前景研究報(bào)告》。

一、航空復(fù)合材料行業(yè)概念

自20世紀(jì)70年代后，航空工業(yè)中復(fù)合材料的使用量正在不斷地增加。制造飛機(jī)結(jié)構(gòu)的傳統(tǒng)材料包括鋁、鋼和鈦。復(fù)合材料的主要好處是減輕的重量和較簡(jiǎn)單的裝配。性能優(yōu)勢(shì)和減輕飛機(jī)結(jié)構(gòu)重量是軍用飛機(jī)復(fù)合材料發(fā)展的主要推動(dòng)力。雖然商用飛機(jī)正日漸關(guān)注燃油經(jīng)濟(jì)性，但是復(fù)合材料發(fā)展的主要推動(dòng)力是不斷減少生產(chǎn)和維護(hù)成本。復(fù)合材料也用于替換老舊飛機(jī)上的金屬部件。

國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織曾在塑料名詞術(shù)語(yǔ)的定義中，把復(fù)合材料定義為：“由兩種以上物理和化學(xué)上不同的物質(zhì)組合起來(lái)而得到的一種多項(xiàng)體系?！庇纱丝梢?jiàn)，復(fù)合材料應(yīng)該是多項(xiàng)體系;而且它們的組合必須有復(fù)合效果。

復(fù)合材料的含義有兩種：廣義的指由兩個(gè)或多個(gè)物理相組成的固體材料。例如：纖維增強(qiáng)聚合物、鋼筋混凝土、石棉水泥板、橡膠制品、三合板等。狹義的指用高性能玻璃纖維、碳纖維、硼纖維、芳綸纖維等增強(qiáng)的塑料、金屬和陶瓷材料。

二、航空復(fù)合材料行業(yè)主要產(chǎn)品分類

按基體材料類型分類

按基體材料類型可分為有機(jī)材料基、無(wú)機(jī)非金屬材料基和金屬基復(fù)合材料三大類，按有機(jī)材料類型又可分為樹脂基、橡膠基和木質(zhì)基;按樹脂種類分又有熱固性樹脂基和熱塑性樹脂基;按無(wú)機(jī)非金屬材料類型可以分為玻璃基、陶瓷基、水泥基和碳基;按陶瓷種類分又有氧化鋁基、氧化鋯基、石英玻璃基等;按金屬種類可以分為鋁基、銅基、鎂基和鈦基等。

按增強(qiáng)體類型分類

按增強(qiáng)體的幾何形狀可以分為顆粒增強(qiáng)型、纖維增強(qiáng)型和板狀復(fù)合材料三大類;按顆粒尺寸的大小又可分為彌散增強(qiáng)型和顆粒增強(qiáng)型兩類;按增強(qiáng)纖維的長(zhǎng)度可以分為連續(xù)纖維增強(qiáng)型和非連續(xù)增強(qiáng)型兩大類;而按非連續(xù)纖維的長(zhǎng)短又有短纖維增強(qiáng)型和晶須增強(qiáng)型之分;按短纖維在復(fù)合材料中的排列方式又有隨機(jī)排列和定向排列之分;按纖維的種類可以分為玻璃纖維增強(qiáng)、碳纖維增強(qiáng)、芳綸纖維增強(qiáng)、氧化鋁纖維增強(qiáng)、氧化鋯纖維增強(qiáng)、石英纖維增強(qiáng)、鈦酸鉀纖維增強(qiáng)和金屬絲增強(qiáng)等;而按金屬絲的種類又可分為鎢絲、鋁絲、不銹鋼絲等;按層壓板增強(qiáng)材料的不同可以分為紙纖維層壓板、布纖維層壓板、木質(zhì)纖維層壓板、石棉纖維層壓板等。

航空復(fù)合材料行業(yè)主要廠商與市場(chǎng)占有率

目前中國(guó)航空復(fù)合材料領(lǐng)域，中航工業(yè)旗下三家企業(yè)可以為各類飛機(jī)提供復(fù)合材料，占據(jù)國(guó)內(nèi)航空復(fù)合材料工業(yè)重要地位。然而隨著航空復(fù)合材料的不斷發(fā)展，碳纖維復(fù)合材料的應(yīng)用比例在未來(lái)將會(huì)越來(lái)越大。目前碳纖維材料主要生產(chǎn)企業(yè)及市場(chǎng)占比如下：

圖表：碳纖維材料主要廠商市場(chǎng)格局

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