上一篇介绍PEEK材料后今日大涨,当前低空经济的核心载体飞行器减重和人形机器人减重成为关注焦点,碳纤维复合材料以其高强度、耐腐蚀等优质特性轻成为轻量化关键材料。
(文中部分资料和文字来源于材料PLUS和网络)
低空经济带来碳纤维新的增长极
碳纤维复合材料是航空航天飞行器实现轻量化的关键材料碳纤维是一种含碳量在90%以上的纤维结构材料,具有密度低、比强度大、比模量大等诸多特性,在同等重量下拉伸强度可达到钢、铝合金、钛合金的9倍以上,弹性模量可以达到钢、铝合金、钛合金的4倍以上。这些优点使得碳纤维成为航空航天飞行器轻量化的理想选择。通过将碳纤维复合材料应用于制造飞行器的机身结构和内部零部件,可以有效减轻机身重量,降低能耗,同时增强结构强度和安全性。将碳纤维复合材料用于打造eVTOL,能够帮助机身整体重量减少30%-40%。
由于eVTOL、小无人机、部分轻型飞机是由电机驱动,因此对轻量化的要求更高。碳纤维复合材料在eVTOL的结构、部件中占比远超传统航空器。民机领域,波音787的结构中有约50%是由复合材料制成。而据StratviewResearch数据,复合材料占eVTOL机身结构使用的全部材料的占比高达70%以上。复合材料中90%以上使用碳纤维增强,大约10%采用玻璃纤维增强。可推算得到,碳纤维复合材料在eVTOL的材料中占到63%以上。eVTOL使用的复合材料中,约有75%-80%将应用于结构部件和推进系统,有12%-14%在内部结构应用,如横梁、座椅结构等;剩余的8%-12%在电池系统、航空电子设备和其他小型应用。
碳纤维复材在主流eVTOL机型上有大量应用
当前国内eVTOL最主流的的三家厂商为亿航智能、小鹏汇天、峰飞航空,这三家旗下设计参数较为公开的机型是亿航智能的EH216-S、小鹏汇天的旅航者X2和峰飞航空的盛世龙。对于传统商用客机,最大起飞重量=空机重量+燃料重量+最大载荷,由于eVTOL是纯电驱动,因此,最大起飞重量=空机重量+最大载荷。我们可以由公布的最大起飞重量减去最大载荷得到空机重量。根据披露,旅航者X2的人均最大载荷=(560-360)/2=100公斤。又由中国恒瑞HRC公司披露,小鹏汇天X2机身部分由HRC独家承制,其碳纤维部分重量仅为85KG。可计算得碳纤维复材的占比=85/360=23.6%。假设亿航智能和峰飞航空的eVTOL使用碳纤维占比也为23.6%。
eVTOL将成为航空航天领域碳纤维的新增长极
据StratviewResearch预测,eVTOL行业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,年化增长率69%。而据赛奥碳纤维预测,航空航天碳纤维需求量将从2023年的22000吨增长到2030年的48635吨,年化增长率为12%,其中尚且未考虑今年政策加大支持力度将对eVTOL行业发展带来的促进作用,若参照上述两个静态预测计算,2030年,航空航天领域碳纤维需求中来自eVTOL的部分,占比为24.2%,若eVTOL在政策催化下加速落地,占比未来会更高,可以看出eVTOL将成为航空航天碳纤维需求量的重要来源。
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