在人類探索宇宙、逐夢(mèng)藍(lán)天的征程中,空天時(shí)代正以磅礴之勢(shì)呼嘯而來。從國產(chǎn)大飛機(jī)翱翔于藍(lán)天,到商業(yè)衛(wèi)星發(fā)射頻次不斷攀升,再到未來產(chǎn)業(yè)加速發(fā)展,空天領(lǐng)域?qū)π虏牧闲阅芴岢隽藰O致要求。新材料技術(shù)發(fā)展的每一次躍遷,都如同點(diǎn)亮一盞明燈,不僅照亮了空天探索的前路,更在產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域勾勒出嶄新藍(lán)圖。
“在航空航天產(chǎn)業(yè)中,材料是決定技術(shù)路線、商業(yè)模式和競(jìng)爭(zhēng)格局的底層變量。傳統(tǒng)金屬材料已經(jīng)無法滿足當(dāng)下航空航天產(chǎn)業(yè)對(duì)于減重、增程和降本的需求。”華泰證券股份有限公司通信及軍工行業(yè)首席分析師王興告訴《證券日?qǐng)?bào)》記者,在商業(yè)航天技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)中,誰掌握下一代更輕、耐蝕、耐高溫的結(jié)構(gòu)材料,誰就擁有了重塑產(chǎn)業(yè)鏈的“金鑰匙”。
航空航天新材料是指具有輕量化、高強(qiáng)度、高溫耐受、耐腐蝕等特點(diǎn),能夠滿足航空航天器在極端環(huán)境下要求的材料。其中,復(fù)合材料是當(dāng)下最受重視關(guān)注的材料。據(jù)睿略信息咨詢統(tǒng)計(jì),預(yù)計(jì)到2029年,全球航空航天復(fù)合材料市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到4285.41億元。
激活立體交通出行網(wǎng)
“一代飛機(jī),一代材料?!?0多年前,我國國產(chǎn)大飛機(jī)的前身運(yùn)10民用機(jī)出廠,采用全金屬質(zhì)地。2015年完成首架交付并投入運(yùn)營的中小型民用機(jī)ARJ21使用了約1%的復(fù)合材料。C919則開辟了中國航空制造業(yè)使用T800級(jí)碳纖維復(fù)合材料(先進(jìn)復(fù)合材料)的先河,這使得體型較大的C919減重7%以上。
碳纖維復(fù)合材料是一種含碳量在90%以上的纖維結(jié)構(gòu)材料,具有密度低、比強(qiáng)度大、比模量大等諸多特性,還具備透波能力。
“目前碳纖維復(fù)合材料已成為航空航天領(lǐng)域的重要新材料。”王興表示,飛行器的減重可直接轉(zhuǎn)化為運(yùn)載能力提升、燃料消耗下降及航程半徑的擴(kuò)大;碳纖維復(fù)合材料的高硬度屬性則是承受高速氣流壓力、空中撞擊以及起飛降落時(shí)承受地面沖擊的必要條件。
隨著低空經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,碳纖維復(fù)合材料也頻頻亮相于低空經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域。
廣州汽車集團(tuán)股份有限公司自主研發(fā)的eVTOL飛行汽車GOVYAirJet,其整機(jī)結(jié)構(gòu)90%采用碳纖維,重量僅為傳統(tǒng)汽車車身的三分之一,續(xù)航有望提升至400公里。上海峰飛航空科技有限公司的eVTOL載人飛行器V1500M,在采用碳纖維機(jī)身前,機(jī)身較重導(dǎo)致能耗高、續(xù)航短,采用碳纖維機(jī)身之后,減重效果高達(dá)30%,續(xù)航提升40%。
據(jù)StratviewResearch預(yù)測(cè),eVTOL行業(yè)對(duì)全球復(fù)合材料的需求將在近年大幅增長,預(yù)計(jì)將從2024年的約110萬磅(約500噸)激增至2030年的2590萬磅(約11750噸),增長幅度約22.5倍,年化增長率69%。
據(jù)了解,碳纖維復(fù)合材料成為包含無人機(jī)、eVTOL在內(nèi)的低空飛行器所使用的主要材料,是低空產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展重要的一環(huán)。目前,部分新材料企業(yè)已與飛行器制造企業(yè)建立起了合作關(guān)系,共同推進(jìn)飛行器的輕量化工作。
更輕、更強(qiáng)的新材料讓“立體交通”的夢(mèng)想照進(jìn)現(xiàn)實(shí)。民用飛機(jī)、低空飛行器以及地面交通正在構(gòu)建起涵蓋“多元站點(diǎn)—地面交通—空中交通”的全鏈條出行體系,開啟立體出行新時(shí)代。
為大規(guī)模應(yīng)用鋪平道路
目前,我國航空航天新材料正處于自主創(chuàng)新階段,高端復(fù)合材料以及合金材料的國產(chǎn)化率日益提升,支撐國產(chǎn)大飛機(jī)、低空飛行器和商業(yè)火箭的批量應(yīng)用。同時(shí),多家企業(yè)正在通過技術(shù)優(yōu)化降低成本,提高產(chǎn)能,開拓應(yīng)用場(chǎng)景,為大規(guī)模應(yīng)用鋪平道路。
今年7月份,中簡(jiǎn)科技股份有限公司披露的公告顯示,公司ZT7系列碳纖維產(chǎn)品在航空、航天領(lǐng)域已實(shí)現(xiàn)多年穩(wěn)定批量應(yīng)用。針對(duì)用戶對(duì)材料“高功能化、多功能化、結(jié)構(gòu)和功能整體化、智能化及低成本化”的發(fā)展需求,公司不斷投入資源培育新的業(yè)務(wù)增長點(diǎn)。
“未來我國航空航天產(chǎn)業(yè)將持續(xù)通過技術(shù)創(chuàng)新,探索高性能、低成本的可持續(xù)發(fā)展路徑,并推動(dòng)復(fù)合材料向多功能化方向發(fā)展。我國航空航天材料行業(yè)正步入一個(gè)技術(shù)趕超、應(yīng)用廣泛、前景廣闊的新階段,為我國航空航天事業(yè)的蓬勃發(fā)展提供堅(jiān)實(shí)支撐。”王興表示。
“航空航天裝備產(chǎn)業(yè)正從千億元級(jí)向萬億元級(jí)規(guī)模躍遷,技術(shù)迭代速度已突破傳統(tǒng)路徑依賴。新一代材料的‘功能結(jié)構(gòu)一體化’特性,是解決新一代航空航天裝備復(fù)雜功能設(shè)計(jì)的唯一技術(shù)路徑。公司將持續(xù)深耕新材料行業(yè),積極把握新一代航空航天萬億元級(jí)賽道機(jī)遇。”光啟技術(shù)股份有限公司董事長劉若鵬對(duì)《證券日?qǐng)?bào)》記者表示。
增材制造市場(chǎng)空間廣闊
事實(shí)上,商業(yè)航天產(chǎn)業(yè)對(duì)于新材料的要求更復(fù)雜,商業(yè)火箭可復(fù)用運(yùn)載技術(shù)的發(fā)展對(duì)航天材料提出了新的要求。
王興向記者舉例,火箭發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)輒溫度高達(dá)2000度以上,這就意味著發(fā)動(dòng)機(jī)材料需要耐高溫的屬性,并要求火箭所配備的推進(jìn)劑貯箱需要具備耐低溫的屬性。同時(shí),火箭、衛(wèi)星速度極高,箭體與衛(wèi)星需保持強(qiáng)度并具備耐高溫和耐腐蝕的屬性。
近期,由藍(lán)箭航天空間科技股份有限公司自主研制的朱雀三號(hào)可重復(fù)使用運(yùn)載火箭一級(jí)動(dòng)力系統(tǒng)試車,在東風(fēng)商業(yè)航天創(chuàng)新試驗(yàn)區(qū)順利完成。此次試驗(yàn)任務(wù)取得圓滿成功,意味著應(yīng)用于航天領(lǐng)域的高溫合金材料逐步完成工況考核與工程化成熟度驗(yàn)證。
同時(shí),為了兼顧研發(fā)周期與經(jīng)濟(jì)適用性,增材制造技術(shù)正應(yīng)用于衛(wèi)星結(jié)構(gòu)、火箭箭體以及發(fā)動(dòng)機(jī)部件。王興認(rèn)為,3D打印可以被視為未來的新材料技術(shù)以及探索的重要方向。
江蘇深藍(lán)航天有限公司(以下簡(jiǎn)稱“深藍(lán)航天”)自主研發(fā)的“星云一號(hào)”火箭于2024年進(jìn)行首次高空回收飛行試驗(yàn)。該火箭搭載的“雷霆R”液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)(以下簡(jiǎn)稱“LT-R”),是國內(nèi)較早采用3D打印技術(shù)打造的針?biāo)ㄊ揭貉趺河桶l(fā)動(dòng)機(jī)。
“LT-R的部分部件是用3D打印技術(shù)制造的,與傳統(tǒng)加工工藝相比,3D打印優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)一步降低生產(chǎn)成本,大幅減少零件數(shù)量,實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)工藝難以制造的復(fù)雜內(nèi)部結(jié)構(gòu),并且大大縮短迭代周期?!鄙钏{(lán)航天相關(guān)負(fù)責(zé)人告訴《證券日?qǐng)?bào)》記者,“我們認(rèn)為通過3D打印制造火箭是未來的發(fā)展趨勢(shì),為此我們?cè)O(shè)立了增材制造事業(yè)部。目前我們已經(jīng)能夠用3D打印技術(shù)加工制造包含高溫合金、鈦合金、不銹鋼等材料?!?/p>
“3D打印技術(shù)能夠幫助火箭企業(yè)突破發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)能瓶頸?!痹谕跖d看來,近年來,液體發(fā)動(dòng)機(jī)的產(chǎn)能限制在一定程度上限制了我國民用火箭產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,3D打印技術(shù)能夠快速釋放發(fā)動(dòng)機(jī)制造產(chǎn)能,加快發(fā)動(dòng)機(jī)迭代效率,提升液體火箭研發(fā)速度。
中航證券預(yù)計(jì),2025年至2030年期間,國內(nèi)商業(yè)航天領(lǐng)域增材制造市場(chǎng)空間約為105億元至240億元。隨著行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展,3D打印技術(shù)將在高溫、高壓、高速、重載等極端工況中得到更全方位的驗(yàn)證。
隨著新材料的研發(fā)與應(yīng)用日新月異的躍遷,一個(gè)真正屬于空天的時(shí)代正澎湃而來,新材料以其強(qiáng)勁支撐力與引領(lǐng)性,正為整個(gè)產(chǎn)業(yè)擘畫出一幅充滿無限想象的新藍(lán)圖。
(文章來源:證券日?qǐng)?bào))
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《網(wǎng)游之武林霸圖》是一部歡樂向的武俠網(wǎng)游小說,盡管字?jǐn)?shù)不多且質(zhì)量有所下滑,但依舊能讓人在緊張忙碌的生活中找到一絲輕松與歡笑。對(duì)于喜歡此類題材的讀者來說,值得一讀-——。第五本《網(wǎng)游之獨(dú)步武俠》作者:勇敢的號(hào)角字?jǐn)?shù):216.7萬簡(jiǎn)介:“橫刀立馬,唯我日天神威?!痹谶@個(gè)純粹的網(wǎng)游世界中,沒有沉重的現(xiàn)實(shí)壓力,只有快樂與心機(jī)。小 第五本《網(wǎng)游之獨(dú)步武俠》作者:勇敢的號(hào)角字?jǐn)?shù):216.7萬簡(jiǎn)介:“看誰橫刀立馬,唯我日天神威”。小說優(yōu)點(diǎn):這是一個(gè)真正玩游戲的網(wǎng)游世界,不是苦大仇深,不是大集團(tuán)、國家軍隊(duì)入駐,不是超能力等等_|。網(wǎng)游,就是一群人玩游戲,有心機(jī),有快樂,有坑蒙拐騙,無關(guān)國家大事,無關(guān)人生前途!看了覺得心情愉快輕希望你能滿意-。網(wǎng)游文:一落魄職業(yè)玩家,依仗天命圖騰,走進(jìn)一個(gè)新穎游戲世界!