中国碳纤维复合材料终端应用分析

    碳纤维复合材料是指以树脂为基体，以碳纤维为增强材料的一种复合材料；碳纤维复合材料具有轻质高强的特点，比强度是铝合金的6倍、钛合金的5倍；比刚度是铝、钛的3.6倍，比强度和比刚度大意味着同样的强度或者刚度需要下，所需要的材料质量更少，也就是结构重量更小。此外，碳纤维复合材料还有抗疲劳和耐腐蚀等优异的性能。

   碳纤维复合材料产业链包括上游的碳纤维生产，中游的纤维织物和碳纤维预浸料，中下游的碳纤维复合材料结构件以及最下游的应用的终端产品。碳纤维与树脂的结合，可以是在中游的环节制作成预浸料，也可以是在中下游的结构件制造环节，结构件生产的过程中结合，主要取决于选择的制造工艺。

碳纤维复合材料产业链

   复合材料结构在成型过程中，有组分材料之间复杂的物理与化学变化，对于原材料、复合材料设计、工艺方法、工艺参数、工艺过程都有较大的依赖，同时也由于很难准确地控制工艺参数，保证生产过程的一致性也有很大的难度。

    制造成本在复合材料成本中占比较大，是复合材料经济性的关键影响因素之一。但同时，制造环节也具有较高的壁垒：一方面，制造设备固定资产投资大，需要较强的资金实力；另一方面，很多制造参数的选择和中间变量的把控难以具体量化和标准化，需要依赖经验丰富的生产人员，一致性一直是复合材料生产的难点之一。

    无论是军机的机动性和续航性，还是民机经济性，都对于重量高度敏感，减重是在满足强度条件下飞机设计和结构材料选择的永恒追求。在材料发展和技术进步下，飞机的结构材料也不断变化，强度要求下金属材料替代木材，减重要求下，铝合金、钛合金等轻金属开始大量应用；现阶段，复合材料，尤其是碳纤维复合材料，应用快速增长。

    我国军机的复材用量快速提升。伴随着我国航空产业的进步，碳纤维复合材料在各型号军机中的应用占比也持续提升。歼-8Ⅱ是我国首次在歼击机机身中使用碳纤维复合材料、歼-11B、歼-10B、歼-10B用量都达到10%左右，而新一代隐身战斗机歼-20更超过20%。

我国军机复合材料结构占比快速提升

   中国周边F-35快速增加，军机换代压力增大。F-35目前进入加速生产期，年产量超过百架，累计交付超过300架；一方面，美国为保证在印度洋-太平洋地区的空中优势，正计划从2020年开始将驻韩美军的F-16战斗机替换为F-35A隐形战斗机，美国亚太地区部署的F-35逐渐增多；另一方面，日、韩、澳大利亚等美国盟友也开始陆续接收F-35，周边国家F-35数量快速增长。

周边国家F-35计划采购数量

   2018年我国军机还有大量老旧型号，更新换代需求明确。总量方面，我国军机数量不到美国军机的1/4；军机种类方面，美国作战飞机为我国的1.8倍、特种飞机为我国的9.96倍、加油机为我国的170.67倍、运输机为我国的5.15倍、武装直升机为我国的6.14倍、教练机为我国的8.07倍，差距明显；具体型号方面，歼击机中，我国二代机型歼-7、歼-8占比接近50%，而美国已经淘汰了二代机型，形成了以三代为主，四代为辅的现代化机队。

2018年我国作战飞机各型号比例

2018年我国作战飞机各型号比例

   我国作为世界上经济增速最快的国家之一，航空运输市场快速增长。2018-2037年二十年，预计全球客机机队规模将达到47070架，其中，中国机队规模将达到9965架，中国占全球客机机队的比例将从现在的16%增长到21%。新机交付方面，未来二十年，中国预计将交付9008架客机，价值约1.3万亿美元。

我国民航运输飞机数量

   当前我国民机以进口为主，波音、空客占据了绝大部分的市场份额。但随着持续研发投入的积淀，我国国产民机已逐步形成体系，呈现快速发展的态势。民机领域，我国目前已拥有支线客机ARJ-21、干线客机C919以及远程宽体客机CR929。并且，ARJ-21已开始批量生产，C919试验试飞快速推进，CR929进入初步设计阶段，三大民机发展节奏呈梯队的快速推进。

    国产民机的发展将带来航空复材带来重大发展机遇。一方面，C919、CR929等型号重量更大、复材用量占比更多，随着C919在2021年开始交付，国产民机领域复材需求将呈倍数的提升；另一方面，国产民机的发展，也将为产业链带来国产化的历史机遇，国产复合材料将借此进入民用航空领域，并且有望进一步应用到国外机型。

国产民机状态