航空复合材料行业发展概况及特点趋势挑战

经过40多年的研究与发展，我国先进复合材料的技术水平不断提高，复合材料在各类型飞机上的使用范围不断扩大，复合材料用量也随着应用范围的扩大而快速增加。随着飞机对结构轻量化、高性能化、结构功能一体化的要求日益提升，复合材料在飞机的应用占比将持续增加，航空复材零部件制造业将迎来更大的发展机遇。

1、复合材料及其在航空零部件领域的应用

复合材料是指由两种或两种以上具有不同物理、化学性质的材料，以微观、介观或宏观等不同的结构尺度与层次，经过复杂的空间组合而形成的新型材料。目前，航空复材零部件制造业所使用的复合材料主要为碳纤维增强的树脂基复合材料。复合材料相比金属材料的特点主要有：

（1）比强度和比模量较高

复合材料表现出与金属材料不同的力学性能特征，比强度是指材料强度与密度的比值，比模量是指材料弹性模量与密度的比值，高比强度和比模量意味着较少的材料能承受较高的载荷。由上表可知高强度复合材料的比强度是钛合金的近5倍，比模量是钛合金的近4倍，远超金属材料，因此在相同的强度要求下，使用高强度复合材料相比金属材料能大幅降低航空器结构重量，增加航空器航程，充分体现出节能减排的效益。

（2）各向异性和性能可设计性

层压复合材料是由单向预浸带逐层叠合并固化而成的，宏观上表现出非均匀性和各向异性。单向带沿纤维方向的性能与垂直纤维方向的性能差别很大，因此按不同的方向铺设不同比例的单向带，可以设计出不同性能的层压板来满足不同的结构要求，这种性能可设计性也叫性能“剪裁"。通过这种“剪裁”，可以使复合材料的效率充分发挥。例如在主承力方向，可以适当增加纤维含量比例以达到提高承载能力的效果，而不需要额外增加结构的重量。各向异性也给结构设计、分析和制造增加了困难，这是复合材料结构设计的特点之一。

（3）损伤、断裂和疲劳

复合材料的各向异性、脆性和非均质性，特别是层间性能远低于层内性能等特点，使复合材料层压板的失效机理与金属完全不同，因而它们的损伤、断裂和疲劳性能也有很大差别。另外，复合材料构件制造目前主要靠人工铺叠和热压成形，再加上加工、运输过程中可能受到的外来物冲击，其制件会比金属制件更易带有程度不等的缺陷或损伤。

（4）环境影响

除了极高的温度，一般不考虑湿热对金属强度的影响，但复合材料结构必须考虑湿热环境的联合作用。这是因为复合材料的基体通常为高分子材料，湿热的联合作用会降低其玻璃化转变温度（使用上限温度），从而引起由基体控制的力学性能（如压缩、剪切等）的明显下降。

（5）导电性

金属有着良好的导电性，复合材料的导电性则差得多。因此对复合材料的结构设计必须有专门的防雷击措施，油箱部位要有专门的防静电设计，同时对安装大量仪器仪表的设备舱和雷达罩，要进行特殊的电磁相容性设计。

综上，复合材料在航空器应用的最主要原因在于减轻航空器重量、增加航程，同时复合材料还具备耐腐蚀性、可设计性、抗疲劳性、热膨胀系数低、电磁屏蔽性好等优点；但是复合材料同时存在材料昂贵、在湿热条件下性能降低、易发生冲击损伤等劣势。

2、行业发展情况

（1）复合材料在军用飞机上的应用

复合材料在军机应用的部件从小受力构件向主承力构件发展，应用情况分为四个阶段：第一阶段是应用于受载不大的简单零部件，如各类口盖、舵面、阻力板、起落架舱门等；第二阶段是应用于承力较大的尾翼等次级主承力结构件，如垂直安定面、水平安定面、全动平尾、鸭翼等；第三阶段是应用于主承力结构，如机翼盒段、机身等；第四阶段是应用于起落架系统等。根据中国航空工业集团公司复合材料技术中心主编的《航空复合材料技术》，年前后世界先进军机中复合材料用量占全机结构重量的20%-50%不等，如B-2隐形轰炸机使用的复合材料占飞机总重量高达50%。

我国从20世纪60年代开始进行复合材料在飞机结构上应用的研究；70年代中期成功研制某歼击机复合材料进气道壁板，这是我国研发出的第一个复合材料飞机构件；年带有复合材料垂尾的战斗机成功首飞；年成功研制带有整体油箱的复合材料机翼。当前国内几乎所有在役军机在不同部件上均有采用复合材料。根据中国复合材料学会发布的《军工复合材料深度研究报告》，在四代机之前的军机上，复合材料的应用范围限于尾翼、鸭翼等次承力结构上，用量占结构重量的比例在10%以下；在新一代军机上，复合材料主要应用在机翼、鸭翼、尾翼、垂尾、中机身壁板、腹鳍、武器舱门等处，用量达到结构重量的约19%。预计随着相关复合材料和结构材料技术的突破，未来国产军机将在机翼、机身等主承力结构上更多地采用复合材料，用量占比将提高到25%左右。

（2）复合材料在民用飞机上的应用

民用飞机作为以载客飞行和运营为目的的交通工具，对安全可靠性和经济性要求更加严格，对结构减重也有迫切的需求，从20世纪70年代初也开始加入了应用复合材料的进程。复合材料在大型民机上的应用，以美国为例，大致经历了四个阶段：第一阶段主要应用于受力较小的前缘、口盖、整流罩、扰流板等构件；第二阶段主要应用于受力较小的部件如升降舵、方向舵、襟副翼等，该阶段约于80年代中期结束，我国ARJ21支线飞机的复合材料技术水平大致在这个阶段；第三阶段复合材料应用在受力较大的部件上，主要是垂尾和平尾等；第四阶段复合材料进入飞机最主要受力部件机翼、机身等的运用，波音飞机的复合材料用量为50%，超过了铝、钛、钢的用量总和，主要应用在机翼、机身、垂尾、平尾、机身地板梁、后承压框等部位，是第一个采用复合材料机翼和机身的大型商用客机，代表了飞机结构复合材料化的发展趋势。

复合材料在国内民用飞机上尚未实现大量应用，在材料工艺稳定性控制手段不足和有关试验数据尚不十分充分的情况下，提高复合材料的应用比例还需要大量实践的积累。根据中国商飞官方网站数据，C的复合材料用量占比为12%，相比国外先进机型仍存在一定差距；CR的复合材料用量占比超过50%，可与国外先进机型比肩。

3、发展趋势及特点

（1）复合材料实现技术突破，国产化率提高，有望突破“卡脖子”环节

复合材料是引领结构材料革命的典型代表，是反映国家航空航天制造能力、关系国家战略安全的新型军民两用材料，国际严格禁运。因此，各类国家级战略规划重点强调要提高核心零部件及关键基础材料相关自主研发生产能力和制造工艺水平，加快提升国产化率，以实现自主保障。

在碳纤维方面，我国T级碳纤维材料已取得了重大突破，完全拥有研发和生产百吨级T碳纤维的能力，打破了西方国家的技术垄断，对我国的国防科技工业发展也起到重大的推动作用。

在玻璃纤维方面，我国已成功实现浸润剂原料及配方技术的国产化替代，已有85%的浸润剂化工原料已能够自主制造；目前我国已掌握国际领先的玻璃纤维配方技术，显著提升了产品的强度、耐腐蚀性和耐高温性等。

作为碳纤维的前驱体，高质量的聚丙烯腈原丝是制备高性能碳纤维的前提条件。国外先进企业生产聚丙烯腈原丝的工艺以干喷湿纺工艺为主。干喷湿纺具有较高的牵伸倍数，有利于形成致密化和均质化的丝条，为生产高性能聚丙烯腈原丝创造了有利条件。目前国内公司已突破相关技术壁垒，预计未来国产替代可获突破性进展。

在芳纶纤维方面，国内厂商已突破对位芳纶关键技术，基本型对位芳纶（Kevlar29级）实现稳定批量生产和供应，高强型对位芳纶（Kevlar级）实现国产化供应，打破了国外企业垄断的局面。预计未来芳纶纤维国产化将进入快速提升期，有利于促进复合材料国产率的提升。

（2）复合材料零部件趋于大型化、整体化、结构功能一体化，制造技术趋于自动化

要实现复合材料用量的突破，必须在机身、机翼等大型部件上实现复合材料的应用，并向大型化、整体化、结构功能一体化进行发展。大型化、整体化、结构功能一体化的大尺寸整体构件具备如下优点：①整体构件系将原本的大型零部件组合整合为一个或几个零部件，有效减少了零部件结构的连接和分段，在实现高承载效率的同时，大幅度地降低了零部件重量，节省了制造成本；②整体成型技术的应用可大幅减少紧固件以及连接件数量，降低装配成本，缩短装配流程，节约装配时间，提升生产效率。

由于大型化、整体化、结构功能一体化整体构件成型工艺复杂、设计和生产难度高，传统的手糊成型、卡板定位、人工组装已难以满足制造精度和周期要求，自动铺丝铺带技术、热隔膜成型以及自动化组装等自动化制造技术应运而生。近年来，我国航空复材零部件自动化制造技术的应用取得了一定的发展，目前已基本实现了数控下料、激光投影铺叠、数控铣切、自动化超声探伤等基本的自动化生产技术。但由于基础薄弱、技术积累缺乏，我国航空复材零部件制造业与欧美国家相比自动化水平仍然偏低，自动化铺丝铺带技术、热隔膜成型以及自动化组装等自动化制造技术尚不能实现批量应用。因此，自动化制造技术的应用研究仍是我国航空复材零部件制造业需要积极开展的工作。

（3）航空复材零部件制造技术向低成本方向发展

航空复材零部件制造向低成本方向发展所涉及的主要技术，包括如下方面：

A、液体成型技术

复合材料制件相对于传统的金属构件制造成本要高很多，因此降低制造成本一直是航空复材零部件制造领域所追求的目标。液体成型技术是一种极具潜力的低成本制造技术，区别于传统的热压罐成型工艺，液体成型技术采用纤维常温或升温固化的工艺，可以极大地节省预浸料低温存放及热压罐工作过程中大量的能源消耗。液体成型技术中，树脂转移模塑成形工艺作为一种闭模成型工艺，可以通过多个芯模的组装，一次成型较为复杂的复合材料构件，并且成品的表面质量相对于热压罐成型更好，生产效率也较高；真空辅助树脂灌注成型技术工艺不需要专门的模具，系利用真空将树脂吸入干纤维预成型体，制造成本较低，通过优化工艺可以制造出与热压罐固化工艺相当的复材零件，也是一种很有潜力的技术。就目前来看，国内的液体成型技术虽取得了一定的研究进展，但离批量应用尚有一定距离，在模具设计、流道布置等方面也需要相应的技术积累。

B、自动铺丝铺带技术

目前在国内的航空复材零部件生产过程中，铺叠环节高度依赖于手工作业，操作风险较高，材料利用率较低，且无法应用于超大部件。目前国内的自动铺丝铺带设备的应用较少，相比国外复材零部件的自动化水平偏低。

自动铺丝铺带技术系利用自动铺带（不同带宽的预浸料）或自动纤维铺放（干态或预浸的纤维束、丝束等）技术直接将纤维、丝束和不同带宽的预浸料按照设计要求铺放成形，然后通过传统的热压罐技术或先进的液体成形技术得到最终的结构制品。自动铺放的复合材料铺层结构与手工铺放的基本一致，但效率和精度更高，并且纤维的连续性不受手工铺放的限制，因此结构完整性更优越。自动铺带及丝束铺放的材料利用率可达到80%-97%，远高于人工铺叠的材料利用率。因此，发展自动铺丝铺带技术有助于提高材料利用率，降低材料成本，是航空复材零部件制造业未来发展的重点方向。

4、挑战

（1）行业整体技术水平与国外先进水平存在差距

近年来，我国航空复材零部件自动化制造技术的应用取得了一定的发展，目前已基本实现了数控下料、激光投影铺叠、数控铣切、自动化超声探伤等基本的自动化生产技术。但由于起步较晚、产业基础较弱、技术积累缺乏，我国航空复材零部件制造业与欧美国家相比自动化水平仍然偏低。此外，在质量检测方面，国外可以通过人工视觉技术对铺叠阶段质量进行自动化检验，有助于提高生产合格率，而国内仍以人工巡检为主，检验效率低且问题反馈速度较慢，可能导致更高的报废成本。综上，国内航空复材零部件制造业相比国外先进外水平仍有差距。

（2）专业人才队伍较为缺乏

我国航空零部件产业的发展基础较为薄弱，专业技术人才和管理人才明显不足。随着航空复材零部件市场需求快速增长，业内企业的经营规模将持续扩大，产品、技术等全方位的竞争也将日趋激烈，专业人才缺乏的矛盾将会更加突出。

（3）具备国际竞争力的民营企业较少

国内航空复材零部件制造企业大多规模较小、实力有限，具备国际竞争力的民营航空复材零部件制造企业较少。未来随着我国航空制造业的快速发展，以及国家鼓励和引导非公有制资本进入国防科技工业建设领域等政策的深化，国内民营航空复材零部件制造企业仍有较大的提升空间。

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目录

第一章航空复合材料行业相关概述

第一节航空复合材料行业定义及分类

一、行业定义

二、行业特性及在国民经济中的地位及影响

第二节航空复合材料行业特点及模式

一、航空复合材料行业发展特征

二、航空复合材料行业经营模式

第三节航空复合材料行业产业链分析

一、产业链结构

二、航空复合材料行业主要上游“十三五”供给规模分析

三、航空复合材料行业主要上游“十三五”价格分析

四、航空复合材料行业主要上游“十四五”发展趋势分析

五、航空复合材料行业主要下游“十三五”发展概况分析

六、航空复合材料行业主要下游“十四五”发展趋势分析

第二章航空复合材料行业全球发展分析

第一节全球航空复合材料市场总体情况分析

一、全球航空复合材料行业的发展特点

二、全球航空复合材料市场结构

三、全球航空复合材料行业市场规模分析

四、全球航空复合材料行业竞争格局

五、全球航空复合材料市场区域分布

第二节全球主要国家（地区）市场分析

一、欧洲

1、欧洲航空复合材料行业市场规模

2、欧洲航空复合材料市场结构

3、“十四五”期间欧洲航空复合材料行业发展前景预测

二、北美

1、北美航空复合材料行业市场规模

2、北美航空复合材料市场结构

3、“十四五”期间北美航空复合材料行业发展前景预测

三、日韩

1、日韩航空复合材料行业市场规模

2、日韩航空复合材料市场结构

3、“十四五”期间日韩航空复合材料行业发展前景预测

四、其他

第三章航空复合材料所属行业“十四五”规划概述

第一节“十三五”航空复合材料行业发展回顾

一、“十三五”航空复合材料行业运行情况

二、“十三五”航空复合材料行业发展特点

三、“十三五”航空复合材料行业发展成就

第二节航空复合材料行业所属“十四五”规划解读

一、“十四五”规划的总体战略布局

二、“十四五”规划对经济发展的影响

三、“十四五”规划的主要目标

第四章“十四五”期间行业发展环境分析

第一节“十四五”期间世界经济发展趋势

第二节“十四五”期间我国经济面临的形势

第三节“十四五”期间我国对外经济贸易预测

第四节“十四五”期间行业技术环境分析

第五节“十四五”期间行业社会环境分析

第五章普华有策对航空复合材料行业总体发展状况

第一节航空复合材料行业特性分析

第二节航空复合材料产业特征与行业重要性

第三节近五年航空复合材料行业发展分析

一、近五年航空复合材料行业发展态势分析

二、近五年航空复合材料行业发展特点分析

三、“十四五”区域产业布局与产业转移

第四节近五年航空复合材料行业规模情况分析

一、行业单位规模情况分析

二、行业人员规模状况分析

三、行业资产规模状况分析

四、行业市场规模状况分析

第五节近五年航空复合材料行业财务能力分析与“十四五”预测

一、行业盈利能力分析与预测

二、行业偿债能力分析与预测

三、行业营运能力分析与预测

四、行业发展能力分析与预测

第六章POLICY对“十四五”期间我国航空复合材料市场供需形势分析

第一节我国航空复合材料市场供需分析

一、近五年我国航空复合材料行业供给情况

1、我国航空复合材料行业供给分析

2、重点企业供给及占有份额

二、近五年我国航空复合材料行业需求情况

1、航空复合材料行业需求市场

2、航空复合材料行业客户结构

3、航空复合材料行业区域需求结构

三、“十三五”我国航空复合材料行业供需平衡分析

第二节航空复合材料产品市场应用及需求预测

一、航空复合材料产品应用市场总体需求分析

1、航空复合材料产品应用市场需求特征

2、航空复合材料产品应用市场需求总规模

二、“十四五”期间航空复合材料行业领域需求量预测

1、“十四五”期间航空复合材料行业领域需求产品功能预测

2、“十四五”期间航空复合材料行业领域需求产品市场格局预测

第七章我国航空复合材料行业运行分析

第一节我国航空复合材料行业发展状况分析

一、我国航空复合材料行业发展阶段

二、我国航空复合材料行业发展总体概况

第二节近五年航空复合材料行业发展现状

一、近五年我国航空复合材料行业市场规模

二、近五年我国航空复合材料行业发展分析

三、近五年中国航空复合材料企业发展分析

第三节近五年航空复合材料市场情况分析

一、近五年中国航空复合材料市场总体概况

二、近五年中国航空复合材料市场发展分析

第四节我国航空复合材料市场价格走势分析

一、航空复合材料市场定价机制组成

二、航空复合材料市场价格影响因素

三、近五年航空复合材料价格走势分析

四、“十四五”期间航空复合材料价格走势预测

第八章POLICY对中国航空复合材料市场规模分析

第一节近五年中国航空复合材料市场规模分析

第二节近五年我国航空复合材料区域结构分析

第三节近五年中国航空复合材料区域市场规模

一、近五年东北地区市场规模分析

二、近五年华北地区市场规模分析

三、近五年华东地区市场规模分析

四、近五年华中地区市场规模分析

五、近五年华南地区市场规模分析

六、近五年西部地区市场规模分析

第四节“十四五”中国航空复合材料区域市场前景预测

一、“十四五”东北地区市场前景预测

二、“十四五”华北地区市场前景预测

三、“十四五”华东地区市场前景预测

四、“十四五”华中地区市场前景预测

五、“十四五”华南地区市场前景预测

六、“十四五”西部地区市场前景预测

第九章普●华●有●策对“十四五”航空复合材料行业产业结构调整分析

第一节航空复合材料产业结构分析

一、市场细分充分程度分析

二、下游应用领域需求结构占比

三、领先应用领域的结构分析（所有制结构）

第二节产业价值链条的结构分析及产业链条的整体竞争优势分析

一、产业价值链条的构成

二、产业链条的竞争优势与劣势分析

第十章航空复合材料行业竞争力优势分析

第一节航空复合材料行业竞争力优势分析

一、行业整体竞争力评价

二、行业竞争力评价结果分析

三、竞争优势评价及构建建议

第二节中国航空复合材料行业竞争力剖析

第三节航空复合材料行业SWOT分析

一、航空复合材料行业优势分析

二、航空复合材料行业劣势分析

三、航空复合材料行业机会分析

四、航空复合材料行业威胁分析

第十一章“十四五”期间航空复合材料行业市场竞争策略分析

第一节行业总体市场竞争状况分析

一、航空复合材料行业竞争结构分析

1、现有企业间竞争

2、潜在进入者分析

3、替代品威胁分析

4、供应商议价能力

5、客户议价能力

6、竞争结构特点总结

二、航空复合材料行业企业间竞争格局分析

1、不同规模企业竞争格局

2、不同所有制企业竞争格局

3、不同区域企业竞争格局

三、航空复合材料行业集中度分析

1、市场集中度分析

2、企业集中度分析

3、区域集中度分析

4、集中度格局展望

第二节中国航空复合材料行业竞争格局综述

一、航空复合材料行业竞争概况

二、重点企业市场份额占比分析

三、航空复合材料行业主要企业竞争力分析

1、重点企业资产总计对比分析

2、重点企业从业人员对比分析

3、重点企业营业收入对比分析

4、重点企业利润总额对比分析

5、重点企业综合竞争力对比分析

第三节近五年航空复合材料行业竞争格局分析

一、近五年国内外航空复合材料竞争分析

二、近五年我国航空复合材料市场竞争分析

三、我国航空复合材料市场集中度分析

四、国内主要航空复合材料企业动向

五、国内航空复合材料企业拟在建项目分析

第四节航空复合材料企业竞争策略分析

一、提高航空复合材料企业竞争力的策略

二、影响航空复合材料企业核心竞争力的因素及提升途径

第十二章普华有策对行业重点企业发展形势分析

第一节企业五

一、企业概况及航空复合材料产品介绍

二、企业核心竞争力分析

三、企业主要利润指标分析

四、近五年主要经营数据指标

五、“十四五”期间发展战略规划

第二节企业二

一、企业概况及航空复合材料产品介绍

二、企业核心竞争力分析

三、企业主要利润指标分析

四、近五年主要经营数据指标

五、“十四五”期间发展战略规划

第三节企业三

一、企业概况及航空复合材料产品介绍

二、企业核心竞争力分析

三、企业主要利润指标分析

四、近五年主要经营数据指标

五、“十四五”期间发展战略规划

第四节企业四

一、企业概况及航空复合材料产品介绍

二、企业核心竞争力分析

三、企业主要利润指标分析

四、近五年主要经营数据指标

五、“十四五”期间发展战略规划

第五节企业五

一、企业概况及航空复合材料产品介绍

二、企业核心竞争力分析

三、企业主要利润指标分析

四、近五年主要经营数据指标

五、“十四五”期间发展战略规划

第十三章普●华●有●策对“十四五”航空复合材料行业投资前景展望

第一节航空复合材料行业“十四五”投资机会分析

一、航空复合材料行业典型项目分析

二、可以投资的航空复合材料模式

三、“十四五”航空复合材料投资机会

第二节“十四五”期间航空复合材料行业发展预测分析

一、产业集中度趋势分析

二、“十四五”行业发展趋势

三、“十四五”航空复合材料行业技术开发方向

四、总体行业“十四五”整体规划及预测

第三节“十四五”规划将为航空复合材料行业找到新的增长点

第十四章普●华●有●策对“十四五”航空复合材料行业发展趋势及投资风险分析

第一节“十三五”航空复合材料存在的问题

第二节“十四五”发展预测分析

一、“十四五”期间航空复合材料发展方向分析

二、“十四五”期间航空复合材料行业发展规模预测

三、“十四五”期间航空复合材料行业发展趋势预测

四、“十四五”期间航空复合材料行业发展重点

第三节“十四五”行业进入壁垒分析

一、技术壁垒分析

二、资金壁垒分析

三、政策壁垒分析

四、其他壁垒分析

第四节“十四五”期间航空复合材料行业投资风险分析

一、竞争风险分析

二、原材料风险分析

三、人才风险分析

四、技术风险分析

五、其他风险分析