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未来5年全球复合航空材料市场复合年增长率将达10.9% |
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| http://cn.newmaker.com
5/20/2013 3:17:00 PM
佳工机电网
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根据美国著名的增长咨询公司弗若斯特沙利文2013年4月发表的全球复合航空材料的研究报告，2011年至2018年，全球复合航空材料市场容量将从9,765吨增长至20,189吨，复合年增长率达到10.9%，复合航空材料市场前景广阔。以下为报告的部分摘要：
市场状况
航空复合材料由纤维和树脂材料组成，根据纤维强度划分，纤维加强型材料可分为碳纤维增强复合材料（CFRP）、玻璃钢（GFRP）等，2011年，CFRP占整个航空复合材料市场的54.3%，GFRP占25.8%，预计到2018年，CFRP所占份额会增长到67.2%，玻璃钢会减少至17.3%。
根据用途不同，航空复合材料可分为：机身复合材料，航空发动机复合材料、飞机内部复合材料。2012年，机身所用复合材料占总体的64.6%，航空发动机复合材料占6.9%，飞行器内部占28.5%；预期到2018年，机身所占比重会提高到77.4%，航空发动机占4.8%，飞行器内部占17.8%。如下图所示：
四大要素推动全球复合航空材料市场增长
1，复合材料在新研制航空器中使用量增加
随着复合材料技术的进一步成熟，新研制航空器的复合材料用量也在大幅度提高，例如，预期在2013年运行的空客A350，复合航空材料重量达41.6吨，占总航空器重量的40%；空客A380复合材料重量达46.8吨，占总航空器的20%；通用电气的GEnx发动机复合材料用量达0.998吨，占航空发动机重量的15%。
2，复合材料性能好，材料质量减小，有更高的耐冲击强度。
复合材料的质量更轻，性能更优。主要体现在以下三个方面：
（1）质量更轻
在航空器内使用复合材料可比使用金属材料减轻40%的重量，从而提高航空器的燃油效率，减小燃油花费。
（2）性能更优
使用复合航空材料也获得高的比强度（比强度=强度/密度），很高的疲劳寿命，很强的抗腐蚀能力。这使航空器拥有更强的抗冲强度，使得航空器的安全性得到提高。
（3）其他好处
复合材料具有噪音更小、抗震能力强、不易变形、隔热效果好等优点。
3，制造复合航空材料零件的技术提高
新的复合航空材料制造方法有非热压罐工艺（OOA），真空袋成型技术（VBO），压缩铸造法等。例如，非热压罐工艺（OOA）技术，使复合航空材料大量应用在航空器上成为可能，传统的热压处理对零件的大小和产量都有限制，且工序繁杂，加工时间长，加工温度高。使用OOA方法制造复合材料，可有效克服这些问题，并降低成本，降低废品率。
4，一体化加工带来的效益
新的复合航空材料采用一体化的加工办法，给复合材料的大规模生产和应用带来益处。
（1）减小航空公司的运营成本，尤其是维护维修费用；
（2）由于各个部件加工成一体，半成品和紧固件的数量减小，使得装配工序变得简易。
（3）温室效应气体的排量减小，更环保，符合相关法律法规。
三大限制因素阻碍航空复合材料的发展
1，复合材料存在一些固有缺陷，如可回收性差，标准化没有健全等
（1）碳纤维增强复合材料的可回收性差，目前全球正在努力提高废品的可回收性，例如，英国的诺丁汉大学就通过对高分子碳纤维的化学分解来回收材料。
（2）不同的供应商供应的树脂和半固化片的标准不统一，导致飞行器安全标准不易制定。
（3）复合材料一旦变形，就无法恢复到以前的形状，需要用补丁修复，小的部件则要整个替换，从这个角度讲，这就大大增加了维修费用。
2，金属或金属复合材料的威胁
（1）发动机内核在工作时温度很高，一些性能优良的金属，如镍和钛，可大量使用在发动机中。而复合材料不能太靠近发动机内核，因为高温会影响复合材料性能。但是，在飞机的引擎机舱和风扇叶片可大量使用复合材料。
（2）铝适用于飞机机身的制造，且投入使用已有一段时间。但是，飞行器代理制造商也希望能够使用金属复合材料（MMC），如A380就使用了GLARE这种复合材料制造机身。
3，制造费用高，只有大型航天器用比较经济
航空器的尺寸是决定能否大量使用复合材料的关键因素之一。大型航空器，如，A350和B787的机身就大量使用复合材料，占整个机身重量的40%。飞行器越小，使用的复合材料也越少。另一方面，在短途商务喷气式飞机上使用传统的金属材料，可节省燃料。小型喷气式飞机制造商（如巴西航空）正在考虑在一些大的部件上使用复合材料（如机身和机翼），但这还需取决于以下两个因素：
（1）制造技术的发展；
（2）成本的分析，包括加工费，维修费，设备投资费用，加工费等。
全球复合航空材料市场展望
随着全球经济的复苏，全球的航空业呈现强劲的发展势头，预计2011-2030年，全球的航空市场的年复合平均增长率可达4.8%。然而，随着航空业的发展，温室气体排放现象越来越严重，飞行器制造商采取有效的措施，符合温室气体排放的相关法律。除此之外，航空复合材料的价格竞争越来越激烈，例如，在1994年，航空复合材料为145美元一公斤，到2012年仅为45美元一公斤。
竞争格局
在2011年，全球航空复合材料市场总产量的76.0％来自于排名前三位的公司。Hexcel公司是航空复合材料市场的领头羊，他们为一些大公司（如波音公司）提供生产机身、机翼和飞机内部所需的复合材料，该公司2011年占市场总额的31.7％。Cytec公司为一些大型航空器生产公司提供碳纤维和半固化片，2011年，占市场总额的27.5%。Toray公司主要销售碳纤维复合材料，他们正在慢慢进入复合材料半固化片市场，例如，在2006年，Toray公司与波音公司签了16年的合同，为他们提供碳纤维半固化材料，这类合作很可能加大Toray公司的市场分额。
行业趋势及预测
未来的航空复合材料将会有如下三大趋势：
1，注重生产的自动化，这是节省成本，减小产品缺陷，提高产量的关键。
2，无论是从产值还是产量来看，航空器机身都是复合航空材料的主要应用领域，且使用OOA方法制造航空复合材料将会被推广。
3，树脂传递模塑成型工艺，压缩工艺，注射成型工艺会因碳纤维增强材料和先进的热塑性塑料的推广而被大量使用。
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