航空材料是制造航空器、航空發動機和機載設備等所用各類材料的總稱。航空材料是研制生產航空產品的物質保障,也是使航空產品達到人們期望的性能、使用壽命與可靠性的技術基礎。
由于航空材料的基礎地位,以及其對航空產品貢獻率的不斷提高,航空材料與航空發動機、信息技術成為并列的三大航空關鍵技術之一,也是對航空產品發展有重要影響的六項技術之一。
根據使用對象的不同,航空材料可以被劃分為飛機材料、航空發動機材料、火箭和導彈材料以及航天器材料等。此外,也可以根據材料的化學成分進行分類,這包括了金屬與合金材料、有機非金屬材料、無機非金屬材料和復合材料。
航空材料行業現狀
航空材料在航空工業的發展中占有極其重要的地位。隨著我國航空工業的發展進入快車道,各類新材料、新工藝迭代升級加速,進一步推動了整個航空產業的可持續發展。中國有300多家航空材料研發和制造企業。涵蓋了航空材料的三大門類:金屬材料(如鋁、鈦、鋼、高溫合金等)、非金屬制品(如陶瓷玻璃、涂料、膠粘劑等)和復合材料,隨著我國民機產業的快速發展,航空材料市場的需求量也在迅速增長,規模巨大。
復合材料在多種材料上取長補短,產生協同效應,尤其是碳纖維復合材料,具有比強度和比剛度高、性能可設計、易于整體成型等諸多優異特性,相比常規金屬結構減重25%到30%,廣泛應用于飛機的機體、主翼、尾翼、機架、蒙皮及剎車片等部分,憑借優異的強度、耐高溫、耐腐蝕、耐疲勞等特性,對鋼、鋁、合金有較強的替代性,主要起到減重作用。
根據中研普華產業研究院發布的《2024-2029年航空材料產業現狀及未來發展趨勢分析報告》顯示:
提升航空材料的供給水平不僅是先進制造業迅猛發展和制造強國建設的堅實基石,更是推動整個國家工業體系升級的關鍵所在。近年來,我國政府在新材料領域密集出臺了一系列重大政策,這些政策不僅為新材料產業的結構調整指明了方向,也為制造業的轉型升級注入了強大動力,開辟了廣闊空間。
目前,經過航空材料領域各方的共同努力和持續投入,我國已經建立起相對完善的航空材料研制技術體系和批量生產能力,基本實現了主要航空裝備關鍵材料的自主供給。然而,在國產材料裝機比例、民用飛機材料生產企業的生產質量管控以及適航審定認知等方面,與國際先進水平相比仍存在一定的差距。
材料技術在航空裝備發展歷程中起著先導性和基礎性作用,是僅次于航空動力系統、保證航空裝備發展的第二大關鍵技術。航空裝備的發展要求使用強度更高、更輕、更耐用、高性能及多功能、低成本、復合化的材料,從而帶動了航空材料的發展。而新材料的出現,又為飛機設計提供了更廣闊的選材空間和設計基礎,促進了新一代飛機問世。
從國內航空市場的視角來看,2022年12月,中國商飛公司將首架C919大型客機交付給中國東方航空,這一重大事件標志著國產大飛機商業化的序幕正式拉開,國內大飛機產業鏈正處于蓄勢待發的關鍵階段。
從國際民航業的角度來觀察,《中國商飛市場預測年報(2021-2040)》預測:在接下來的20年里,全球旅客周轉量將以每年3.9%的速度穩步增長。預計全球將交付超過41,429架新飛機,總價值約為6.1萬億美元(以2020年的目錄價格作為基準),以替換和支持現有機隊的發展。這一趨勢預示著國際民航業的未來發展將推動民航飛機制造業的持續增長和轉型。同時,隨著國產大飛機需求的不斷上升,這也為國內先進的航空復合材料產業帶來了寶貴的發展機遇。
此外,出于自主創新和降低制造維修成本的需求迫切,未來幾年內民用航空材料將逐步開展國產化替代工作,對國產航空材料需求也將大幅增長,中國的航空零部件廠商的工藝和技術水平不斷提高,質量穩定、及時交付率高。
隨著新一代航空發動機的研制步伐加快,更多的航空新材料得以應用。新材料應用研究工作需要進行大量的驗證試驗,前期研發投入大,驗證周期長,產業化難度大。從國內以往經驗來看,一種新材料從研制到成熟應用基本上需要經歷10年以上的研制周期。這需要企業不斷加大研發投入。
未來航空發動機等高端裝備對航空材料提出了高綜合性能、結構功能一體化、結構整體化、低成本控制等要求。隨著復合材料、鋁鋰合金等輕質材料的發展,現有難變形材料存在未來被上述材料替代的風險。這需要企業加大研發力度,針對新材料研究更先進的成型技術,迎接未來新的變革。
在激烈的市場競爭中,企業及投資者能否做出適時有效的市場決策是制勝的關鍵。報告準確把握行業未被滿足的市場需求和趨勢,有效規避行業投資風險,更有效率地鞏固或者拓展相應的戰略性目標市場,牢牢把握行業競爭的主動權。
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