碳纤维:飞行器轻量化核心材料

当前全球低空经济蓬勃发，碳纤维材料显著减轻了飞行器的重量且有效提升续航能力，有望成为推动飞行汽车轻量化飞速发展的关键材料。

低空经济核心环节中，飞行器对重量控制提出了严苛的要求，其构造中复合材料的使用率高达70%以上。而在这些复合材料中，碳纤维复合材料占超过90%.

碳纤维因性能优异，加速在下游广泛应用，航空航天领域、风电叶片、体育用品等都是核心应用场景

碳纤维行业概览

碳纤维是由粘胶、腈纶、芳纶等纤维经过碳化及石墨化处理制得的新型纤维材料，其含碳量超过95%。

碳纤维具有高强度和高模量的特点，也是强度最高的非金属材料。其主要地优势在于其轻质且高强度、耐腐蚀性、高温耐受性以及电磁干扰防护能力。

纤维复合材料可根据聚合物的不同，进一步细分为热固性和热塑性两类。

其中，热固性材料的使用量相对较大，热塑性材料潜力巨大。

现阶段我国使用最广泛的材料是由热固性碳纤维复合材料制成的，热固性塑料在航空领域的应用历史已超过40年，当前超过90%的eVTOL原始设备制造商正在使用热固性材料进行平台认证。

碳纤维产业链梳理

碳纤维产业链上游主要是石油化工行业，通过一系列工艺如原油炼制等流程生产出丙烯腈。碳纤维生产企业利用以丙烯腈为主的原材料，通过聚合反应进一步生成聚丙烯腈，然后中再通过纺丝工艺将聚丙烯腈转化为原丝，经过碳化等核心工艺步骤生产出碳纤维。

碳纤维制造过程中的每个个环节都存在较高的技术门槛，上游PAN原丝生产和中游复合材料制造是碳纤维产业链的重要的环节。

高质量PAN原丝是碳纤维的先驱材料，对生产高性能碳纤维非常重要，工艺流程复杂且耗时，产业化技术和核心反应装置是确保产品质量的关键。

碳纤维可根据丝束大小分为小丝束和大丝束两类。其中航空领域主要使用高端的小丝束碳纤维，中低端的大丝束碳纤维主要应用于风电、体育用品等领域。当前受下游客户的议价能力和生产商与大客户的紧密合作影响，中低端市场的竞争已从技术转向成本。

碳纤维竞争格局梳理

从市场格局方面来看，大丝束的主要产能集中在欧美，由美国赫氏和德国西格里主导:小丝束产能则主要在日本，东丽、东邦和三菱等企业引领该领域发展。

不过值得注意的是，在碳纤维产业链中丝束大小的切换并非核心，真正的关键是工艺改进以降低成本，并实现高速率、大批量、规模化的碳纤维复合材料生产

在碳纤维产业链中，下游环节如碳纤维制品具有更高的附加值，碳纤维制品的平均价格在每千克500至1000元之间。

从制造工艺来看，国内外航空领域复合材料的结构件主要利用预浸料与热压罐工艺进行制造。

些eVTOL主机厂已经选择T700和T1100碳纤维材料，并通过热压技术来生产飞行器的主要机身组件。