CAIEC實(shí)錄 | 李東升：商業(yè)飛機(jī)復(fù)合材料技術(shù)與市場(chǎng)淺析
2021-01-11
從長(zhǎng)期看復(fù)材呈上升趨勢(shì)，創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)機(jī)會(huì)多，復(fù)材結(jié)構(gòu)性能與制造工藝過程、生產(chǎn)廠家密切相關(guān)，需要供應(yīng)商密切配合，促進(jìn)復(fù)材的投資價(jià)值。
峰 會(huì) 嘉 賓
INTRODUCE GUESTS
分 享 要 點(diǎn)
LECTURE NOTES
1.技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀
2.航空復(fù)材產(chǎn)業(yè)鏈
3.市場(chǎng)容量淺析
各位領(lǐng)導(dǎo)，各位專家大家上午好，我將從復(fù)材好在哪里？為什么這么重要？我們所面對(duì)的問題在哪？從投資者的角度有哪些機(jī)會(huì)？這幾個(gè)方向著手進(jìn)行淺析，希望我的報(bào)告能夠?qū)Υ蠹矣兴鶐椭?/span>復(fù)材是什么？它是兩種或者兩種以上材料組成的新材料，是物理結(jié)合而不是化學(xué)合成的，各自還保持著獨(dú)立的特性，但組合在一起又成為一個(gè)新材料，擁有新的性能。稍后我將從復(fù)材的分類講講，但從應(yīng)用較多的方面來看，航空航天，汽車等領(lǐng)域應(yīng)用復(fù)材較多，國(guó)內(nèi)應(yīng)用最多的還是風(fēng)電，風(fēng)電葉片是用復(fù)材制作的，還有玻璃纖維和碳纖維，另外防彈衣、釣魚干、自行車用的都比較多。我們今天關(guān)注的重點(diǎn)在航空領(lǐng)域。復(fù)合材料的優(yōu)點(diǎn)是重量輕、剛度高、強(qiáng)度高。相同體積大小的復(fù)材重量是鋼的四分之一，復(fù)材抗疲勞性能好、耐腐蝕、可設(shè)計(jì)，可以根據(jù)我們的需要鋪層去決定性能。材料設(shè)計(jì)中，根據(jù)鋪層的不同比例和順序會(huì)實(shí)現(xiàn)不同的性能。復(fù)材結(jié)構(gòu)有利于整體成型工藝，降低制造成本。對(duì)于飛機(jī)制造，組件當(dāng)然是越少越好，越多的話難度越大，成本越高、越復(fù)雜。再從兩方面說明復(fù)材的優(yōu)點(diǎn)，參觀波音787生產(chǎn)線我們可以發(fā)現(xiàn)，第一是需要提高客艙的濕度，長(zhǎng)途旅行，如飛到美國(guó)或歐洲會(huì)感到口干，因?yàn)榭团摾餄穸仁堑陀谡Ｋ降?，原因是什么？濕度太高?huì)有水結(jié)晶到機(jī)身上，如果是鋁合金的話會(huì)造成腐蝕，復(fù)材就不必考慮這一點(diǎn)，碳纖維樹脂不怕腐蝕，所以能夠?qū)崿F(xiàn)高濕度。第二是抗拉性能好，艙壓可以升高，飛機(jī)基礎(chǔ)是在海拔2400米，復(fù)材艙壓高的話可以降到1800米的高度。復(fù)材也是有缺點(diǎn)的，首先是怕沖擊，一層一層鋪下來，任何一種沖擊都會(huì)造成內(nèi)傷，受到的沖擊外面可能看不出來，是在分層里的內(nèi)傷。飛機(jī)的很多設(shè)計(jì)都是以它作為動(dòng)機(jī)，保證機(jī)體能夠承受這些沖擊。其次導(dǎo)電性差，這涉及到閃電防護(hù)和材料本身對(duì)濕熱敏感的問題，機(jī)體是復(fù)合材料和金屬的混合制作，兩種材料混合以后，熱膨脹系數(shù)就會(huì)不一樣。
廣義上講復(fù)材就是常用的碳纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料，具體細(xì)分是很復(fù)雜的。有一類是金屬基復(fù)合材料，還有一類是陶瓷基；樹脂有兩大類，熱固性環(huán)氧樹脂應(yīng)用較多?？傮w上用的最多的是碳纖維增強(qiáng)樹脂和熱塑性樹脂。
下面簡(jiǎn)單列舉幾個(gè)機(jī)型，最早空客A380使用復(fù)材較多，空客作為先驅(qū)使用復(fù)材在A320，接下來是A380和A350。波音一開始沒有用，直到777尾翼上突然開始使用，787和350基本上所有的主承載結(jié)構(gòu)都是復(fù)材。C系列空客A220的液體成型工藝是首次在民機(jī)機(jī)翼級(jí)主承力結(jié)構(gòu)上應(yīng)用。從本世紀(jì)初開始，發(fā)展的基數(shù)開始變大，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)機(jī)型上。波音787使用50%，起初空客A350為49%，最后越來越多達(dá)52%。國(guó)產(chǎn)就不再贅述了。我們面臨的挑戰(zhàn)是CR929，從C919的12%一下子跳到51%，變化非常大。從復(fù)材整個(gè)上下游來看，很多東西都有待于發(fā)展，上到碳纖維、樹脂、預(yù)浸料、輔料，輔料包括密封條、真空袋、透氣氈、加工裝配設(shè)備，下到后期維護(hù)和運(yùn)營(yíng)及全周期考慮，還包括回收都有待于開發(fā)和投資。復(fù)材的結(jié)構(gòu)性能與制造工藝過程、生產(chǎn)廠家密切相關(guān)，我們需要與供應(yīng)商密切配合。接下來的市場(chǎng)方面，數(shù)據(jù)來源是中國(guó)商飛市場(chǎng)預(yù)測(cè)年報(bào)，各個(gè)制造商都會(huì)粗略預(yù)測(cè)，但基本上沒有太大差異。由于國(guó)外相對(duì)飽和，國(guó)內(nèi)的增長(zhǎng)速度就比較大。單通道客機(jī)占比大。上圖是人均乘機(jī)次數(shù)與國(guó)民生產(chǎn)總值的比例關(guān)系，從曲線可以看出國(guó)內(nèi)情況低于常規(guī)?，F(xiàn)在還有很多人沒有坐過飛機(jī)或者不坐飛機(jī)，這預(yù)示著市場(chǎng)機(jī)會(huì)。
舉個(gè)例子，復(fù)合材料的機(jī)翼，C919現(xiàn)在是金屬機(jī)翼、單通道飛機(jī)。如果把金屬機(jī)翼變成碳纖維復(fù)材機(jī)翼，每架飛機(jī)大概可以減重500KG，這樣就可以多加幾個(gè)座位或者多裝一些貨物。按多坐6個(gè)乘客，壽命為20年，就節(jié)約了1.4億。假設(shè)500架的機(jī)隊(duì)，在其壽命周期內(nèi)能帶來720億元收益。而且復(fù)材的結(jié)構(gòu)可以減少維修頻率，對(duì)降低運(yùn)營(yíng)成本是非常好的消息。
碳纖維系統(tǒng)發(fā)展在本世紀(jì)前十年開始，我們可以看到生產(chǎn)碳纖維主導(dǎo)的還是美國(guó)、日本、英國(guó)。碳纖維的應(yīng)用和產(chǎn)值從全球和國(guó)內(nèi)兩個(gè)角度看，2019年總的需求量在10萬噸以上，其中航空航天占23%，比例雖然不大但是單價(jià)較高，所以銷售額占49%，當(dāng)然近期我們還需要考慮疫情對(duì)它的影響。
國(guó)內(nèi)的話，去年是3.78萬噸，占全球的36%，其中68%為進(jìn)口，國(guó)產(chǎn)只占32%，生產(chǎn)量雖然大，但真正用在飛機(jī)上的微乎其微。設(shè)備領(lǐng)域還是很有投資價(jià)值的。
從全生命周期來看，特別是熱固性復(fù)合材料，用完以后無法回收再利用，所以需要考慮處理的問題。投資方面也可以考慮這個(gè)問題，對(duì)環(huán)保非常有意義。
從長(zhǎng)期看復(fù)材應(yīng)用與金屬相比是呈上升趨勢(shì)，創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)機(jī)會(huì)多，但另一方面它門檻高、投資大、周期長(zhǎng)。需要大家的支持，多參與，多進(jìn)入投資者。周期長(zhǎng)、投資大實(shí)際上是制造商最需要面對(duì)的問題，專業(yè)化的供應(yīng)商一般是賺錢的。就全球產(chǎn)業(yè)發(fā)展形勢(shì)的變化來看，現(xiàn)在是復(fù)材發(fā)展的好時(shí)機(jī)。希望大家多支持復(fù)材行業(yè)。謝謝！
我第一想讓大家了解復(fù)合材料到底是怎么回事；第二就是讓大家能夠了解哪些領(lǐng)域、哪些方面是有投資價(jià)值的這些信息。
現(xiàn)在我們說復(fù)合材料挺多，在航空行業(yè)里，我們知道復(fù)合材料的用量已經(jīng)被大家認(rèn)為是衡量一個(gè)飛機(jī)先進(jìn)性的指標(biāo)之一了。首先希望大家能夠真正從技術(shù)上了解材復(fù)合材料是什么東西？有哪些優(yōu)勢(shì)？哪些不足？為什么我們這么關(guān)注它？實(shí)際上這些不足就是我們作為從業(yè)者、研發(fā)材料的技術(shù)人員該干的事兒。希望大家一起從全產(chǎn)業(yè)鏈的角度，去支持整個(gè)航空產(chǎn)業(yè)鏈。
初創(chuàng)公司的團(tuán)隊(duì)、資本、市場(chǎng)、技術(shù)，哪一項(xiàng)是您最關(guān)注的？實(shí)際上從系統(tǒng)功能角度說的話，應(yīng)該是需求是第一位的，先要把市場(chǎng)需求搞清楚。大家其實(shí)還是很關(guān)注第五屆中國(guó)航空創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽，對(duì)于創(chuàng)新好的項(xiàng)目，這些項(xiàng)目大部分都是從需求做起的，先了解這個(gè)行業(yè)的難點(diǎn)、痛點(diǎn)、堵點(diǎn)，然后針對(duì)它去做工作。這實(shí)際上是挺好的一件事，但也有些項(xiàng)目這方面工作就沒做足，所以我覺得這個(gè)是應(yīng)該重視的，任何事都應(yīng)該先把需求搞清楚，再有針對(duì)性的展開。 2020年注定是不平凡的一年，現(xiàn)在是12月，回望過去一年，您最大的感觸是什么？今年確實(shí)不容易，各行各業(yè)都比較難。我開玩笑地說唯一受益的可能就是IT行業(yè)，因?yàn)榇蠹叶奸_始使用遠(yuǎn)程辦公的新方式。除了IT行業(yè)外，外賣行業(yè)也發(fā)展的不錯(cuò)，但對(duì)于絕大多數(shù)行業(yè)來說還是受沖擊非常大的。
但是畢竟還是短期的影響，我相信疫情它還是一個(gè)短期的階段性的，那么隨著疫苗的產(chǎn)生，或者我們整個(gè)科學(xué)的進(jìn)步，人類總是會(huì)有辦法。所以我相信問題是短期的，最后無論是航空業(yè)還是其他行業(yè)也好，我們最后還是會(huì)走回到正常的軌道上來。
本文為2020中國(guó)航空投資峰會(huì)的文字內(nèi)容整理
分享嘉賓：中國(guó)商飛復(fù)合材料總工程師、中國(guó)商用飛機(jī)有限責(zé)任公司科學(xué)技術(shù)委員會(huì)常委李東升
整理：空天界
▌聲明:本平臺(tái)對(duì)分享、轉(zhuǎn)載的內(nèi)容及觀點(diǎn)持中立態(tài)度，不對(duì)所包含內(nèi)容的準(zhǔn)確性及可靠性提供任何明示或暗示的保證，僅供讀者參考，本公眾平臺(tái)將不承擔(dān)任何責(zé)任。 以上聲明內(nèi)容的最終解釋權(quán)歸本公眾平臺(tái)所有。圖文來源網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系小編刪除，聯(lián)系人：media@aeroinno.com
