近期航空复合材料分析和展望
1 近期复合材料技术的成熟将极大促进航空复合材料市场的发展
航空(飞机)制造业传统上属于机械加工工业。由于要尽量降低飞机重量,因此加工飞机零部件时要把多余的材料尽量除去,导致飞机材料的利用率偏低。现在全世界每年采购的航空原材料约为1100万磅左右,但是生产的飞机/直升机的总重约为200万磅,因此航 空制造业的原材料利用率低于20%。原材料利用率低也是航空工业产品价格昂贵的重要原因。
航空制造业传统上虽然属于机械工业,但是用复合材料制造飞机零部件却不是机械加工工业,而类似于铸造业,因此原材料利用率很高。现在生产的飞机总重量中复合材料的比重占20%以上,而复合材料原材料重量与飞机总重量之比约为25%。可见复合材料利用率高达80%以上。现在航空复合材料的年采购量约为50万磅左右,只占航空原材料采购的约4%,而形成了飞机总重量的20%以上,具体情况如表7所示。仅从此点就可以看出航空工业愿意使用复合材料的积极态度,更可以理解为什么航空工业积极开展复合材料技术研究工作。
近期航空复合材料技术取得了重大突破,使飞机复合材料使用量从长期徘徊的20%左右迅速提高到50%以上,比如波音787复合材料使用率为50%(见图1),A350复合材料使用率为25%。此外,近期研制的F-35、A380、A400M等飞机的复合材料使用量也较高。随着这些飞机近年陆续进入大批量生产阶段,必将促使航空复合材料市场的快速发展。
2 近期航空复合材料市场的简单统计分析
2.1 2010年航空复合材料次级市场情况
2010年购买航空材料约为46百万磅,其中运输机占79%,军用飞机占9%,直升机占6%,商业和通用航空占6%。民用运输机的巨大产量和高复合材料使用比例,使其需求量占绝大多数的市场份额。军用固定翼飞机的较大重量和一定的复合材料使用比例,使军用固定翼飞机复合材料次级市场居于航空复合材料市场的第二位。直升机和通用航空飞机在航空复合材料市场上占据的份额较小。
2.2 2010年航空复合材料的使用情况
2010年航空业使用的46百万磅复合材料中,CFRP(碳纤维增强复合材料)占37%,GFRP(玻璃纤维增强复合材料)占35%,其他复合材料占28%。
碳纤维增强复合材料是航空工业最广泛使用的复合材料,主要应用在飞机的受力结构,特别是在飞机主结构方面,CFRP占据绝对的主导地位。在内饰和次要结构方面,玻璃纤维增强复合材料占有重要地位。其他复合材料主要包括蜂窝夹芯结构和Kevlar复合材料。
2.3 2010年航空复合材料市场的碳纤维预浸料情况
2010年碳纤维预浸料市场价值约为10亿美元(按55美元/磅)。Cytec和Hexcel是最大的碳纤维复合材料预浸料供应商,Cytec(氰特公司)和Hexcel(赫氏公司)在复合材料预浸料市场占有领导地位。其中Cytec占40%,Hexcel占40%,Toray(东丽公司)占5%,其他公司占15%。波音787采用碳纤维复合材料预浸料作为主要结构材料,其批生产后将增加Toray的市场份额。
2.4 2010年航空复合材料市场的碳纤维情况
2010年航空碳纤维市场价值约为4亿美元。Toray在航空碳纤维复合材料市场占有领导地位,是航空级碳纤维主要供应商,其后是Cytec和Hexcel及Toho(东邦公司)等公司。其中Toray占42%,Cytec占15%,Hexcel占25%,Toho占13%,其他占5%。Toray、Cytec、Hexcel 和Toho总共占95%的航空碳纤维市场份额。
2.5 2010年航空复合材料市场的玻璃纤维预浸料情况
2010年玻璃纤维预浸料市场价值为2亿美元(按11美元/磅),总重约为16.1百万磅。其中Cytec占21%,Hexcel占28%,C&D占10%,其他占41%。Cytec和Hexcel是航空玻璃复合材料预浸料市场的最大供应商。在航空玻璃复合材料预浸料市场C&D 公司是最大的内饰件材料供应商。
2.6 近期航空复合材料市场预测
2008年以来世界航空工业一直保持稳定的发展。近期预测金融危机将减轻或将渡过金融危机,以及复合材料使用量的飞机的将陆续投产,将使航空复合材料市场有较大发展。预计到2018年航空复合材料市场将从2011年的约4700万磅发展到7100万磅以上。表8为近期世界航空复合材料需求情况预测。
近期世界航空复合材料需求预测对国内复合材料市场的影响
随着我国国民经济的快速发展,我国将进入中等发达国家的行列。伴随着我国进入发达国家行列,国内人员旅行将进入航空运输时代;此外我国将进入发达国家行列也意味着通用和商务航空进入快速发展时代。这一切都将促进国内航空工业的快速发展,也刺激着世界航空工业对中国航空市场的觊觎之心。国内外民用航空发展评测机构纷纷预测我国在近10年/20年内需要巨大数量的民用飞机和民用直升机。这一切将在国内创造巨大的航空复合材料市场机会。前面的分析研究中预测的近期世界航空复合材料需求中的很大一部分将出现在我国的航空复合材料市场中。这一切对国内航空复合材料行业既是巨大机会也面临巨大挑战。
1 国内航空复合材料行业面临的巨大机会
国内迅速发展的航空市场导致了国内复合材料行业的快速发展。首先国内复合材料研制生产单位纷纷加大复合材料技术研究发展力度,其次国外复合材料厂商快速与国内有关单位合作开展有关复合材料零部件制造的技术合作等。这些工作促进了国内复合材料行业技术水平的发展和提高,加大了国内复合材料行业参与国际航空复合材料市场竞争的力度。
国内航空复合材料市场将继续放大,制造更大量的市场机会,因此近期内国内航空复合材料行业将面临巨大机会。
2 国内航空复合材料行业面临的巨大挑战
国内前期航空复合材料的技术发展较慢,虽然近几年国内航空复合材料技术提高较快,但是与国际先进水平相比,国内航空复合材料技术水平仍然差距巨大。例如国外T800类碳纤维已经研制成功20余年,国内T300类复合材料才刚接近成熟。如果国内不能迅速提高航空复合材料的技术水平,则将会把国内巨大的航空复合材料市场拱手送人。而提高航空复合材料的技术水平面临着巨大的困难,因此国内航空复合材料行业面临巨大的挑战!