隨著政策推動和技術(shù)進步，今年低空經(jīng)濟正加速“起飛”，場景應(yīng)用落地、起降場建設(shè)、適航取證等產(chǎn)業(yè)鏈消息頻傳。
這期間催生了動力電池、飛控、材料、航電系統(tǒng)等產(chǎn)業(yè)鏈需求，作為萬億級的市場，產(chǎn)業(yè)鏈未來潛在需求可觀。
2024深圳eVTOL產(chǎn)業(yè)發(fā)展大會暨低空經(jīng)濟展覽會舉辦期間，江蘇恒神股份有限公司副總經(jīng)理潘毅接受了21世紀經(jīng)濟報道記者的專訪。
恒神股份生產(chǎn)和研發(fā)以碳纖維為主的復(fù)合材料，還包括飛行器零件、槳葉等制件。并且，公司承接部分飛行器設(shè)計，包括整機和材料測試，覆蓋整個碳纖維復(fù)合材料的下游應(yīng)用。
碳纖維素來被譽為“新材料之王”，在眾多高技術(shù)材料中獨樹一幟。然而相比于站在聚光燈下的低空經(jīng)濟的主機廠，碳纖維材料生產(chǎn)商更多隱居幕后。事實上，飛行器對碳纖維及復(fù)合材料的需求較大，單機的復(fù)材用量或?qū)⒏哂?0%~90%，滿足飛行器輕量化、抗疲勞、抗沖擊等要求。
每年降本3%到5%
記者：碳纖維復(fù)合材料長期給人的印象是價格昂貴，事實是否如此？
潘毅：碳纖維復(fù)合材料價格確實相對較高，但其是目前重量與強度比最大的材料。因其材料特性，飛行器確實需要使用碳纖維。一方面，隨著供給量增加和生產(chǎn)規(guī)模擴大，碳纖維價格穩(wěn)步下降，價格的下降也打開了更多潛在的應(yīng)用領(lǐng)域。
我長期在碳纖維復(fù)合材料領(lǐng)域工作，但我并不認為碳纖維是唯一的選擇。在碳纖維發(fā)明之前，在飛機制造中便應(yīng)用了類似的材料。
記者：碳纖維價格每年大概以什么樣速度下降？
潘毅：我認為碳纖維每年大約有3%到5%的成本下降空間。單獨的碳纖維材料是無法制成工業(yè)制件的。工業(yè)應(yīng)用的碳纖維全名應(yīng)該是碳纖維增強樹脂復(fù)合材料，除了碳纖維之外，成本還來源于塑形，需要結(jié)合樹脂。
碳纖維成本還包括下游應(yīng)用的成本，材料的綜合成本才是下游客戶真正在意的。碳纖維降本不僅限于本身，還包括其配套的樹脂和下游的工藝優(yōu)化，除非未來出現(xiàn)顛覆性新型生產(chǎn)制造工藝，否則預(yù)計成本優(yōu)化將保持當前比例。
碳纖維的上游原材料是聚丙烯腈，這是石油煉化產(chǎn)品，需要耗費大量能源高溫碳化。
碳纖維成本還來自于石油煉化，雖然石油并不算貴，大約每噸9000元，相比之下，碳纖維的售價可能高達每噸10萬元，兩者之間的巨大差異主要源于成品率。
碳纖維制備是一個化學(xué)合成的過程，結(jié)果受到外部因素影響，無法實現(xiàn)100%一致性，因此成品率和良品率仍有改進的空間。
與國外碳纖維差距不斷縮小
記者：單純從材料的制備工藝來看，國產(chǎn)碳纖維現(xiàn)在發(fā)展到了什么階段？
潘毅：我認為中國碳纖維行業(yè)主要面臨的挑戰(zhàn)是如何生產(chǎn)出更高性能的碳纖維，能否穩(wěn)定生產(chǎn)工藝，持續(xù)不斷生產(chǎn)合格產(chǎn)品。
由于碳纖維生產(chǎn)涉及化學(xué)合成反應(yīng)，且能耗巨大，涉及的參數(shù)眾多，參數(shù)的微小波動都可能導(dǎo)致生產(chǎn)出的產(chǎn)品良品率受到影響，從而推高成本。
記者：與國外相比，國內(nèi)碳纖維行業(yè)存在多大的差距？
潘毅：我個人認為，大約有10%到15%的差距，差距存在縮小的可能性。由于碳纖維的反應(yīng)機理較為復(fù)雜，其力學(xué)性能，包括強度和模量，受到工藝生產(chǎn)過程中諸多因素影響。此外，碳纖維并非決定制件的唯一因素，需要與其他材料結(jié)合使用。
最終目標是確保制成的產(chǎn)品能夠滿足客戶的需求，而非僅僅關(guān)注原材料本身?？蛻粽嬲P(guān)心的是產(chǎn)品性能，如制成的風(fēng)電葉片抗風(fēng)性能和耐久度如何。至于風(fēng)機葉片所用的碳纖維強度，客戶并不特別關(guān)注。碳纖維、樹脂、工藝以及編織工藝和現(xiàn)場施工最終都會影響產(chǎn)品性能。
國外的碳纖維制造商從化工領(lǐng)域起步，恒神股份則是一家碳纖維材料的制造商。但國外同行更像是化工廠，碳纖維只是公司業(yè)務(wù)之一。
這意味著國外公司的研發(fā)經(jīng)費有各種復(fù)合材料可以分攤成本，客戶并不在乎是不是碳纖維，只在乎這是不是輕量化且高強度的材料。
因此，國外化學(xué)品公司可以組合不同的材料。以電池盒舉例，某日本外企的電池盒，采用碳纖維、高性能功能塑料、玻璃纖維，并結(jié)合特種樹脂混編而成，具有耐高溫、耐腐蝕和散熱的特性。與之相比，國內(nèi)的碳纖維應(yīng)用相對局限，這是兩者之間最大的區(qū)別。
航空級碳纖維種類多樣、成本高
記者：恒神股份從碳纖維擴展到航空結(jié)構(gòu)件領(lǐng)域，并成功開發(fā)了一些具體的應(yīng)用產(chǎn)品，而不僅僅是材料，促使這一轉(zhuǎn)變有哪些原因？
潘毅：雖然表面上看我們與下游客戶存在競爭關(guān)系，但實際上并非如此。材料本身的使用方式和應(yīng)用領(lǐng)域存在巨大的技術(shù)差異。作為材料供應(yīng)商，我們幾乎涵蓋了下游制造的所有工藝，反過來又會促使我們對材料進行調(diào)整。
我們并不期望通過制件部門能帶來顯著的業(yè)務(wù)增長，初衷是為了深化我們對材料應(yīng)用的理解，從而能夠開發(fā)出更具針對性的材料銷售給客戶。
記者：低空飛行器的碳纖維復(fù)合材料與其他應(yīng)用有何不同？
潘毅：航空與其他應(yīng)用存在顯著差異，主要體現(xiàn)在材料種類的多樣性。在航空體系中，機身、機翼和螺旋槳等部件采用的材料不同，且對材料性能的要求極高，包括但不限于抗疲勞、抗沖擊和抗爆炸等特性。另一個特點是飛機產(chǎn)量并不高，所需要的碳纖維產(chǎn)量并不大，飛機上需要的碳纖維種類更多，與工業(yè)級產(chǎn)品有明顯的區(qū)別。
恒神股份與包括小鵬匯天、時的科技在內(nèi)的多家低空經(jīng)濟企業(yè)均有合作。eVTOL是新興行業(yè)，需要搶占先發(fā)優(yōu)勢。中國民用航空局的標準材料驗證庫里面，恒神入庫材料較多。初創(chuàng)企業(yè)若想提高商業(yè)化的速度，應(yīng)從標準材料驗證庫中選擇。
如風(fēng)機葉片對碳纖維材料的要求便與航空級產(chǎn)品不同，不需要復(fù)雜的結(jié)構(gòu)、耐高溫或耐低溫性能，要求的是更輕、更薄、耐摩擦。
其次，供應(yīng)商響應(yīng)速度完全不同，航空級產(chǎn)品需要進行長期驗證，才能成為合格供應(yīng)商，而消費級產(chǎn)品沒有那么長的驗證周期。
飛行器的碳纖維從投入開始到產(chǎn)出應(yīng)用可能需要3到5年的時間，這部分研發(fā)成本需要靠后面材料銷售來攤銷，因而航空級別的材料成本相對更高。
記者：在低空經(jīng)濟各級政策指導(dǎo)下，預(yù)計碳纖維將面臨哪些發(fā)展機遇，它的發(fā)展方向是什么？
潘毅：功能性碳纖維主要利用其高強度和輕質(zhì)特性。飛行器材料的應(yīng)用需求遠不止于此，例如，它需要具備耐沖擊性、耐腐蝕、耐高低溫和快速修補的能力。
其次，工藝生產(chǎn)成本需要降低。我認為未來低空應(yīng)以碳纖維為主的復(fù)合材料體系，而不僅僅是碳纖維，還應(yīng)包括硼纖維、玻璃纖維、芳綸等。
碳纖維在輕量化具有明顯優(yōu)勢，但也有局限性。低空經(jīng)濟輕量化是剛需，還需要結(jié)合功能性材料，例如高散熱和低風(fēng)阻，螺旋槳會產(chǎn)生大量的噪音。目前，機電系統(tǒng)尚未采用碳纖維，電控未來可能會采用碳纖維高速轉(zhuǎn)子。
如果碳纖維復(fù)合材料在功能性、氣密性，特別是防輻射、防雷達波以及耐老化性能等方面表現(xiàn)更優(yōu)，碳纖維復(fù)合材料在低空經(jīng)濟領(lǐng)域?qū)@得更大的發(fā)展空間。
碳纖維的韌性不足，相對較為脆硬，其強度主要集中在沿著碳纖維的徑線方向。然而，如果不在徑線方向受力，其強度會受到限制，因此通常會將其橫豎編織成織物。編織物是為了確保碳纖維在縱向和橫向都能均勻受力，這是碳纖維特性決定的。（文章來源：21世紀經(jīng)濟報道）
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