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“碳”索蓝天，迎风而起的碳纤维行业新契机

发布时间：2022-06-10

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2022年5月14日6时52分，中国商飞公司即将交付首家用户的首架C919大飞机从浦东机场起飞，于9时54分安全降落，首次飞行试验圆满完成。目前，C919大飞机还需继续完成试飞取证和交付准备工作。

根据东方航空披露的客机采购公告， C919大飞机单价为0.99亿美元，约合人民币6.53亿，同类机型包括空客A320和波音737MAX系列价格均超1亿美元，相比之下，国产大飞机在单价实惠，而且C919作为其中立项最晚的机型，设计理念具有后发优势，市场前景看好。

航空制造业被誉为“现代工业之花”，大飞机制造更是“工业皇冠上的明珠”，其制造难度不言而喻。作为我国第一款采用T800级碳纤维材料的民用客机，C919上树脂级碳纤维材料的使用率达到15%，远高于传统飞机的1%。

首架交付用国产C919的试飞成功，不仅提振了航空工业的信心，还为处于扩产焦虑中的中国碳纤维行业展示了更大的可能性。

1. 中国碳纤维的扩产焦虑

由于下游光伏、风电领域的需求激增，加上国外禁售以及疫情原因对碳纤维进口的影响，使得中国碳纤维需求自2017年以来均保持了20%以上的增长，国产碳纤维销售增速更是远高于需求增速，预计在2022年，国产碳纤维销量将超过进口碳纤维。

随着行业热度不断提升，行业内的企业纷纷提出扩产计划，根据赛奥碳纤维预测，截至2021年底，中国碳纤维理论产能达到6.3万吨，而国产碳纤维需求在2023年仅为5.3万吨，2022-2023年产能预计将陷入过剩的局面。另外一个问题是大部分扩产产能依然是常规小丝束产品，行业对扩产产能竞争力心存疑虑，大丝束产能以及量身定制小丝束的产能与市场需求之间存在错配。

近几年中国碳纤维技术有了一定发展，但国内配套的碳纤维复合材料生产技术不成熟，核心复材制造设备限制了行业的发展。碳纤维复合材料的下游应用需要根据客户需求进行定制化设计，下游客户痛点依然在于产品性能是否达标。对于目前国内碳纤维行业的发展而言，航空航天领域碳纤维供应能力尚存空间，或者将成为未来中国碳纤维行业破局的契机。

2. 碳纤维助力航天航空实现轻质高强

与常规材料相比，碳纤维可以克服金属材料容易出现疲劳和被腐蚀的缺点，增强飞机耐用性，并且使飞机减重 20%～40%，满足长续航，降低燃料成本的双重诉求，碳纤维复合材料在军机、民机的用量比例、范围正在逐步提高。

美国20世纪60年代就开始应用硼/环氧复合材料作飞机蒙皮、操作面等。由于硼纤维造价太贵，70年代转向碳/环氧复合材料，目前军机上复合材料用量已达结构重量的25%左右，占到机体表面积的80%。商用飞机出于燃油经济性考虑对于通过复合材料实现减重的需求强烈，每减重一公斤，一年就能节约 3000 美元的燃料，目前先进民机复材使用比例正在向50%水平发展。空客A380上仅碳纤维复材的总用量约23%左右；波音787复材用量达到了50%，远远超过了A380；未来国产大飞机C929复材用量预计将达到50%。

在无人机应用领域，碳纤维复合材料的应用比例更是达到新高。碳纤维复合材料具有高模高强、轻量化等优质力学性能，同时可设计性强，易于整体成型，无人机复合材料用量一般占机体结构总重的60%-80%。美国在20世纪底研制的“全球鹰”无人侦察机机身65%的材料都是碳纤维复合材料，更为先进的“神经元”、“雷神”无人机上机身碳纤维复合材料比例甚至超过了90%，中国翼龙 I-D 无人机复材使用比例也超过 80%。

3. 中国航空碳纤维复合材料应用攻坚战

1992年开始，中国向俄罗斯陆续采购了76架苏-27SK/UBK战斗机，实现了三代战机列装。但疆域辽阔的中国来说，光买不造无法满足国防需要。从零开始研制一款双发重型战斗机并不现实，只能将外购的苏-27SK进行国产化，其中复合材料的应用突破是重要一环。

航空业内流传一句话：“一代飞机一代工艺和材料”，每一款战机诞生的背后，都少不了材料的重大突破，为了增加战机的电子设备、挂载武器并控制重量，降低成本，研发高强度轻质复合材料非常必要，战斗机减重已经精确到以克计算。

中国在国产二代机做过复合材料的应用尝试，但升级到三代机时，工业部门还无法制造出适合三代机的复合材料。性能优异的碳纤维复合材料的制造工艺集多学科，精细化、高尖端技术于一体，十分复杂。系统工程包含温度、湿度、浓度、粘度、流量等上千个参数的高精度控制，稍有不慎，就会严重影响碳纤维性能和质量稳定性。在牵头单位带领全国一百多家单位集体攻关近10年后，终于在2003年，第三代重型制空战斗机歼-11B首飞成功，歼-11B在机翼、垂直尾翼和水平尾翼等部件采用了复合材料，占飞机结构总重量的 9%，中国航空新材料应用实现重大突破。

中国航空用碳纤维产业的特殊攻坚历程，使得航空央企集团体系内对应复合材料研发与制造的子公司较为齐全，下游存在一批技术成熟、实力雄厚的航空类央企下属复合材料公司，但这种产业布局客观上也压缩了上游民营碳纤维企业延伸至航空用复合材料的发展空间。

4. 航空航天碳纤维复合材料市场空间广阔

2020年，航空航天用碳纤维复材的产值按结构件估算大约为183亿元，首次超越了体育器材成为价值量最大的下游应用市场，在2021年，航空航天碳纤维复合材料销售收入依然同比实现了近17.5%增长，达到215亿元。

受疫情影响，近2年商用航空市场依然低迷，但是军机、无人机市场增长迅猛，而疫情好转后，商用航空预计将迎来报复性增长。总的来说航空航天将会是碳纤维复材应用实现高增长、高端化、高盈利的重要契机。

商用飞机在碳纤维复合材料应用需求中占比最大，达到35%。根据波音发布的《民用航空市场展望》报告，未来20年，中国将购买约8700架新飞机，碳纤维应用空间将进一步打开，随着已经有超过1000架在手订单的C919项目取得进展，中国商用飞机的产业化落地预计将进一步加快。

另一方面，中国的军用航空应用领域对碳纤维复合材料的需求将随着十四五期间国防建设加速而不断提升。

根据 Flight global 发布的《World air forces 2022》，截至 2021 年末，2021年全球军机总计53271架，其中美国保有13246架，占了全球的四分之一，中国军机保有量仅为3285架，只占美国的四分之一。另外中国现役战斗机 1571 架，其中二代机占比 50.22%，五代机歼-20 仅 19 架，占比 1.21%，而美军四代机和五代机占比分别为 81.06%和 16.31%，中国军机放量列装提速迫在眉睫。

无人机装备快速发展是带动碳纤维复材需求量上升的重要变量。自第二次世界大战期间美国空军将无人机作为靶机使用算起，无人机在军事中的应用已有 70 多年的历史。21世纪以来，军用无人机装备在世界范围内迅速扩散，频繁出现在阿富汗、叙利亚、利比亚等局部地区战场，应用潜力不断提升。军用无人机具有超高机动性、载弹量大、作战成本低、没有人员伤亡风险等优点，未来战场上，无人机参与程度将持续加深，军用无人机正在成为实现国家安全战略与军事战略的重要工具。

2022年我国军费预算达到14504.5亿元，同比增长7.1%。按照无人机采购费用在军费预算占比中如果达到美国2019年的0.6%水平，测算2022年中国军用无人机装备采购规模约为87亿元。军贸方面，据Fortune business insights预测，2021-2028年间全球无人机军贸市场复合增长率为12.78%，至2024年其规模可达161.4亿美元，其中我国无人机的军贸份额占比或可达25%。以无人机等航空航天器将在碳纤维行业需求中扮演重要作用，将成为推动中国碳纤维的高端需求增长重要领域。