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复合材料助力低空经济腾飞:技术创新与产业升级的双重驱动

   日期:2025-04-19     来源:复材网整理    浏览:93    评论:0    
核心提示:随着低空经济被纳入国家战略性新兴产业,无人机、电动垂直起降飞行器(eVTOL)、空中出租车等航空器的快速发展,正推动全球产业链向轻量化、高性能化方向转型。在这一进程中,以碳纤维、玻璃纤维和芳纶纤维为代表的复合材料,凭借其轻质高强、耐腐蚀、可塑性强的特性,成为低空经济腾飞的核心引擎。
 随着低空经济被纳入国家战略性新兴产业,无人机、电动垂直起降飞行器(eVTOL)、空中出租车等航空器的快速发展,正推动全球产业链向轻量化、高性能化方向转型。在这一进程中,以碳纤维、玻璃纤维和芳纶纤维为代表的复合材料,凭借其轻质高强、耐腐蚀、可塑性强的特性,成为低空经济腾飞的核心引擎。

 

核心优势:重构航空器设计逻辑

低空经济对航空器的性能提出了更高要求:既要满足长续航、高载荷需求,又要兼顾环保性与经济性。传统金属材料因重量大、加工复杂等短板难以适应这一趋势,而复合材料则通过以下优势重构了设计逻辑:

  • 轻量化:碳纤维复合材料密度仅为钢的1/4,强度却是其7-9倍。例如,国产大型无人机“白鲸航线”W5000采用碳纤维后,机体重量降低40%,航程提升至800公里,运输成本降至2.7元/吨公里,与陆运卡车持平。
  • 功能集成:玻璃纤维增强塑料(GFRP)兼具透波性和耐腐蚀性,被广泛应用于无人机雷达罩和整流罩,确保信号传输稳定性;芳纶纤维蜂窝夹层结构则通过仿生设计,在提升机身刚度的同时实现隔音隔热。
  • 成本优化:中复神鹰的T700级碳纤维通过规模化生产,使eVTOL机身成本低于铝合金,且其万吨级产能已跻身全球前三,为行业降本提供了基础。

应用场景:从无人机到eVTOL的全域渗透

碳纤维占无人机结构材料的70%以上,桨叶、支架等部件通过减重显著提升续航与载荷能力。例如,中复神鹰开发的碳纤维桨叶仅需指尖即可平衡,极大优化了操控效率。

玻璃纤维在农业植保无人机中广泛应用,其耐高低温特性适应复杂作业环境,同时降低维护成本。

 

eVTOL与空中交通:

  • eVTOL机身结构中碳纤维占比达75%-80%,单机需求100-400kg,预计2030年全球订单达8000架,拉动千吨级碳纤维需求。
  • 储氢技术突破:中材科技研发的12L轻质储氢气瓶,结合氢燃料电池,使无人机续航突破5.5小时,航程超500公里,解决了低空经济的“续航焦虑”。

 

  • 配套基础设施:芳纶纤维防护部件提升无人机在恶劣环境下的生存性,而夹芯复合材料(如泡沫树脂)则用于机翼填充,进一步降低制造成本

产业协同:从材料研发到场景落地的生态构建

中国复合材料企业通过技术攻关与生态合作,正加速推动低空经济商业化:

技术突破:

  • 中复神鹰推出T800级碳纤维SYT55T,兼具高强度与高性价比,适配多元工艺,覆盖eVTOL、汽车轻量化等领域。
  • 中材科技研发的70MPa-Ⅳ型储氢瓶实现国产碳纤维替代,储氢密度提升50%,助力氢能重卡续航突破800公里。

产学研融合:

  • 澳盛科技投资11亿元的航空复合材料项目落地江苏平望,涵盖预浸料生产、机体结构件制造与无人机总装,联动高校深化蜂巢结构等仿生技术研究。
  • 连云港依托中复神鹰等企业,构建“高性能纤维+无人机零部件”产业集群,规划40个起降场与15条低空航线,推动应用场景多元化。

全球化布局:

展望未来,随着eVTOL适航认证推进(预计2027年进入爆发期)、氢能储运技术成熟,复合材料将深度绑定低空经济,撬动万亿级市场。正如中复神鹰所言:“碳纤维不仅是材料,更是产业变革的纽带。”在这场空天革命中,中国复合材料企业正以技术创新为翼,助力低空经济振翅高飞。

eVTOL适坠性关键技术研究:现状、挑战与发展路径

 

eVTOL电动垂直起降飞行器作为低空经济的重要组成部分,凭借其垂直起降能力和环保特性,在载人运输、物流及应急救援等领域展现出广阔的应用前景。然而,其适坠性作为安全性能的核心,仍需通过结构吸能、乘员约束和电池防护等多方面设计,以确保紧急坠撞工况下的乘员生存。尽管国际适航法规(如CCAR-23/27部、EASA SC-VTOL-01)已对冲击载荷限制和生存空间提出了明确要求,但eVTOL电动垂直起降飞行器因其构型多样(如倾转旋翼、多旋翼等)、轻量化复合材料的广泛应用以及锂电池的高能量密度特性,仍面临机身吸能空间受限、电池机械滥用导致热失控、离轴碰撞载荷复杂等独特挑战。当前航空安全体系尚未完全覆盖这些复杂工况的验证需求,亟需系统性研究以支撑适航审定与工程化应用。

研究进展与关键技术

近期,航空科学技术期刊发表了一项由中国飞机强度研究所、结构冲击动力学航空科技重点实验室及陕西省飞行器振动冲击与噪声重点实验室联合完成的研究成果。该研究系统梳理了eVTOL飞行器在适坠性设计方面的关键技术,提出了多层级验证体系与优化设计方法,为这一新兴领域的技术突破与适航审定提供了重要参考。

 

1多层级验证体系:研究团队提出了一种“积木式”适坠性验证框架,从材料动态力学测试到整机坠撞试验逐级验证,覆盖了复合材料吸能元件(如NASA混合编织管)和模块化十字形吸能组件等核心设计。这一体系为eVTOL飞行器的安全性评估提供了全面且高效的技术路径。

2结构创新与轻量化平衡:通过采用碳纤维滑橇式起落架和负泊松比蜂窝结构,研究团队在实现减重30%的同时,显著提升了能量吸收效率。此外,生物力学人体模型的引入,推动了乘员损伤评估从传统的“机械响应”向“生理耐受”精准化转型,进一步提升了安全设计的科学性。

3电池安全防护:针对锂电池在坠撞工况下的高危险性,研究团队通过多尺度试验(包括电芯冲击测试和模组填充优化)及15米跌落测试,建立了机械-热失控耦合防护策略,有效抑制了二次灾害的发生。

 

电动垂直起降飞行器适坠性验证体系

当前研究瓶颈

尽管研究取得了显著进展,eVTOL飞行器的适坠性设计仍面临以下四大瓶颈:

  • 适航标准缺口:离轴碰撞、水面坠撞等复杂工况缺乏统一的验证标准,制约了适航审定的全面性。
  • 设计矛盾突出:轻量化与吸能稳定性之间的平衡难以实现,亟需开发新型复合材料与可替换模块
  • 仿真精度不足:电池热失控与结构变形的跨尺度耦合模型仍需完善,以提高仿真结果的可靠性。
  • 生物保真度局限:现有人体模型对肌肉动态响应的模拟尚不充分,限制了乘员损伤评估的准确性。

 

电动垂直起降飞行器地板下部吸能组件设计

eVTOL飞行器的适坠性研究是保障其商业化落地与安全运行的关键。随着研究的深入与技术的进步,eVTOL飞行器有望在低空经济中发挥更加重要的作用,为人类社会的可持续发展贡献力量。

 

各有关单位:

低空经济是国家战略性新兴产业,是新质生产力的典型代表,更是培育发展新动能的重要方向,具有创新引领、绿色低碳、数实融合等特点。无人机及通用航空智能制造为低空经济发展提供了很好的装备支撑 , 成为低空经济发展的重要引擎,有利于推动低空经济步入发展新时代。复合材料因其轻质、高强、耐蚀和可塑性等优点,成为无人机及通用航空智能制造的理想材料,也为无人机的发展带来更多的创新和突破。在未来,复合材料的研发和应用将持续为无人机的发展带来更多可能。

复材网作为深耕复合材料行业的综合性媒体服务平台,始终致力于推动复合材料行业的创新与发展。基于“第十届深圳国际无人机展览会”的影响力,复材网与深圳无人机协会5月23日下午深圳会展中心共同举办“2025低空经济与复合材料国际创新发展应用论坛”,此次论坛旨在促进复合材料企业与无人机终端领域的上下游企业之间的深度的交流与合作,分析当前及未来低空经济在复合材料的研发方向,探讨如何利用复合材料的特性实现无人机的轻量化,分享最新的设计理念与实践经验,交流无人机及低空领域复合材料的制造工艺与降本增效,以及复合材料在无人机的智能结构的应用等。

诚邀国内外低空经济/无人机领域及复合材料专家、学者、企业家和行业同仁莅临大会,共谋低空经济复材新未来!

主办单位

复材网 深圳无人机协会

时间地点

展会时间:5月23日下午14:00-17:00

展会地址:深圳会展中心五楼牡丹厅(广东省深圳市福田区福华三路111号)

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日程安排

5月23日

09:00—12:00

观展●第十届深圳国际无人机展会

12:30—14:00

报到入场,深圳会展中心五楼牡丹厅门口报到处

14:00—15:00

国内外低空经济/无人机复合材料现状及发展趋势

15:00—16:00

无人机复合材料数智化、规模化制造低成本、高效生产技术装备相关报告

16:00—17:00

无人机复合材料工艺制品成型&材料设计研发、检测、回收等报告

17:30结束

无人机企业代表与复材企业代表对接交流

大会赞助服务项目

 挂协办单位、大会背景屏幕企业logo展示

 大会专业报告,时间20分钟(内容需要审核)

 现场广告展示(易拉宝会务组统一制作)

 会前企业宣传片播放(2分钟内)

■ 赞助企业在复材网网站、微信及网刊均有会议新闻报道

赞助企业画册入袋(10页内)

会议手提袋赞助

代表证/挂绳企业logo印刷

 

2025 UASE无人机展即将于5月23-25日在深圳会展中心(福田)1、6、9号馆盛大启幕。

 

博览会超5万平米展出面积,800多家参展企业将展出上千款产品,让您探索低空经济新应用。作为全球无人机产业风向标,这里汇集了顶尖智库共探行业未来,可解码低空经济新增长极,是精准对接全产业链资源一站式平台。

复材网联合展位

 

 

复材网联合展位位于9B83,欢迎无人机及复合材料企业同仁们前来沟通洽谈。

奖项评选

2025UAS 无人机展●金鹰奖

评选范围:凡参加2025国际低空经济与无人系统博览会暨第十届深圳国际无人机展览会,在展会上展览展示的、具有行业创新性的产品,均可参加评选。

2025低空经济产业50强

评选范围:全国范围内从事低空经济领域相关业务的企业、科研机构、高校及创新团队等,包括但不限于低空驾驶航空器制造、销售、应用场景服务,低空飞行基础设施建设,低空经济产业园区,空中交通管理及相关技术研发等单位。

评选时间安排

1.申报时间:2025年1月10日-4月20日

2.专家评审:2025年4月20日-4月30日

3.评选揭晓:2025年5月23日

相关事项

1、会务费标准:

非会员单位参会:1600元/人;复材网会员单位参会:800元/人(含全部相关会议资料、会议通行证);无人机领域终端企业参会免费。5月15日前截止报名。

2、会务费请按要求提前汇入指定账户,并电话通知会务组,会务组统一开具发票。

3、会务组汇款信息:

收款名称:复材网信息科技(山东)有限公司

开 户 行:中国工商银行股份有限公司德州分行三八路分理处

账 号:1612070209200149194

行 号:102468000031

4、会务组联系方式:

于珍:186 5346 3667

 

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