2022-2026年中国航空航天新材料行业市场专题研究及发展前景预测评估报告

报告编号:545760中国市场研究网www.hjbaogao.com.cn2022-11-25 10:00:27
2022-2026年中国航空航天新材料行业市场专题研究及发展前景预测评估报告
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航空材料既是研制生产航空产品的物质保障,又是航空产品更新换代的技术基础。材料在航空工业及航空产品的发展中占有极其重要的地位和作用。进入21世纪,航空材料正朝着高性能化、高功能化、多功能化、结构功能一体化、复合化、智能化、低成本以及与环境相容化的方向发展。

战斗机的高空、高速和高机动能力要求飞机的结构选材必须保证足够的使用强度、刚度要求。根据《先进战斗机结构选材与制造工艺需求分析》(李航航等,2004年10月,高能束流加工技术国际研讨会),90年代后期出现了以美国F-22战斗机为代表的第四代战斗机,飞机结构采用翼身融合体结构、菱形机翼、外倾式双垂尾和大边条翼等;飞机结构材料虽然仍以金属材料为主,传统的钢材和铝合金材料的用量比例已经降低,总和不到20%。钛合金和复合材料用量均大大超过这一比例。F-22飞机这样选材的主要原因,一是为了减轻结构重量;二是为了满足高温条件下的结构使用强度要求;三是实现飞机结构的隐身要求等,该飞机的结构重量系数降到了27.8%。

材料具有较高的比强度和比刚度,就意味着同样质量的材料具有更大的承受有效载荷的能力,即可增加运载能力。结构重量的减少意味着可多带燃油或其他有效载荷,不仅可以增加飞行距离,而且可以提高单位结构重量的效费比。

不仅在军机领域,复合材料与钛合金在民机的不断迭代中也扮演重要角色。根据《从A350XWB看大型客机的选材方向》(陈亚莉,2009年2月,航空制造技术),在空客(AIRFP)与波音(BAUS)的客机中,复合材料与钛合金机体质量分数占比约为50%与15%。以飞机制造商空客为例,在A350XWB大型民机中,复合材料的用量提升极其快,在机身、机翼与尾翼上均有大量应用,全机结构质量分数为53%,相比上一代民机A380大幅提升31pct;同时,钛合金结构质量分数为14%,相比A380提升4pct。

热力学第二定律指出所有热机的热效率均有一个上限值。热效率的上限和热机输入热的温度(热源温度)及热机的环境温度(冷源温度)有关。我们可以用卡诺循环来表示理想的热机循环热效率。

钛金属具有低比重和高比强度的特性,其合金在航空航天领域对于提升飞行器推重比有重要意义,近年来受到广泛使用。除军工、航空航天领域之外,钛合金还较多应用于化工、冶金、医疗、体育休闲等领域。

钛产业链主要分为有色金属和化工涂料两条,有色金属链为:钛精矿→四氯化钛→海绵钛→钛锭/钛合金→钛材,化工涂料链为:钛精矿→四氯化钛→钛白粉。两个领域上游共用钛铁矿、金红石等资源。

航天先进复合材料正由单纯结构型逐步实现结构与功能一体化,即向多功能化方向发展。

高性能化,包括原材料高性能化和制品高性能化。如用于航空航天产品的碳纤维由前几年普遍使用的T300已发展到T700、T800甚至T1000。而一般环氧树脂也逐步被韧性更好的、耐温更高的增韧环氧树脂、双马树脂和聚酰亚胺树脂等取代;对复合材料制品也提出了轻质、耐磨损、耐腐蚀、耐低温、耐高温、抗氧化等要求。

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