左上起，顺时针方向依次为：Natilus混合翼体（BWB）飞机，MFFD热塑性复合材料机身，Bain & Co.预测的先进空中交通（AAM）的增长，Beta Technologies的eVTOL生产线（图片来源：Natilus，空客，Bain & Co.，Beta Technologies）
复合材料将在商用飞机应用中保持长期增长
2024年10月，在《复合材料世界》举办的年度碳纤维会议上，Counterpoint Market Intelligence（英国牛津郡）介绍了其对碳纤维应用于航空业的展望，指出，大量使用复合材料的飞机（包括空客的A220和A350，以及波音的787和777/X 机型），它们的生产效率将不断提高。按照其预测，到2026年，航空级碳纤维增强聚合物（CFRP）复合材料的市值将超过2019年的17.4亿美元，达到19.3亿美元，并继续以10.5%的复合年增长率增长，到2028年将达到 22.3 亿美元。
大量使用复合材料的飞机，其生产效率将不断提高（图片来源：Counterpoint Market Intelligence在《复合材料世界》举办的2024年碳纤维会议上所作的报告）
Counterpoint还指出，OEMs已将更多的复合材料业务带回其内部，如湾流、波音收购的Spirit AeroSystems（空客已接管 Spirit 在苏格兰普雷斯蒂克、法国圣纳泽尔和美国北卡罗来纳州金斯顿的工厂）以及由Stelia Aerospace 成立的空客大西洋公司等。Counterpoint断言，复合材料航空结构制造商正在寻求专业化和差异化，以推动新技术的开发和效率的提升。
过去几年，《复合材料世界》在对航空工业工厂的参观中就已看到了这一点，但也看到了成为一级供应商所面临的挑战，尤其是对波音而言。波音仍在苦苦挣扎，其2024年的产量比2018年800架飞机的产量下降了50%以上。
新一代单通道飞机
复合材料用量分别仅为15%和10%的波音737和空客A320单通道飞机，虽然目前的生产效率最高，但这两款机型都已有40多年的历史——波音737实际上于1964 年推出。多年来，市场一直需求新的窄体飞机。Counterpoint认为，将于2030年代中期投入使用的这些机型平台，肯定会采用复合材料的机翼，可能还包括复合材料的机身，后者的使用取决于项目时间表和候选技术的成熟度。
在于2025年3月举行的2025年空客峰会上，这家OEM简要介绍了其下一代单通道飞机的要点：
1. 机翼采用先进的空气动力学和仿生学设计，长度更长以产生更大的升力，但翼尖可折叠以适应当前的机场。
2. 与目前使用的发动机相比，采用CFRP风扇叶片的开式风扇发动机可使燃料消耗和碳排放再降低20%。
3. 混合电力推进系统，采用电池或氢动力燃料电池提供的电力，来对传统使用的喷气燃料或可持续航空燃料（SAF）进行补充。
4. 更高强度和更轻的复合材料。探索用生物复合材料和热塑性复合材料取代 CFRP的潜力，这不仅可以提高可持续性，还可以实现更快、更具成本效益的组装，如多功能机身演示器（MFFD）所展示的那样。
用于航空发动机的复合材料
在“提高性能、降低燃料消耗以及改善排放”要求的持续推动下，飞机发动机用复合材料的前景看好，预计对CFRP和陶瓷基复合材料（CMC）的使用将会增加。Mark Huber在2025年1月的AINonline文章中，对公务机中出现的这些进步作了很好的总结：
劳斯莱斯（英国伦敦）为新型达索猎鹰 10X公务机（计划于2027年交付）提供的Pearl 10X 涡扇发动机，将在机舱、旁路管道、维修门、风扇轨道衬垫、整流罩和电缆衬套中使用复合材料。用于庞巴迪Bombardier 8000公务机（计划于 2025年投入使用）的GE Passport发动机，在机舱、整流罩、排气锥和混合器中使用了复合材料和CMC。Passport发动机还作为NASA Hybrid Thermally Efficient Core (HyTEC)项目的示范平台，展示2030年以后的下一代客机。该项目着眼于将电动机嵌入发动机中，以驱动更多的飞机系统，以及用CMC制造高压涡轮（HPT）组件并用于增强燃烧室的衬垫。NASA报告称，后者的技术成熟度在2024年达到了TRL 5。
罗罗还将使用CMC来提高其XWB-97发动机（为空客 A350-1000 提供动力）中HPT叶片与静态密封之间界面处的耐高温性。该公司还在其UltraFan发动机中使用了CFRP风扇叶片。Aviation Week于2025年4月报道称，罗罗计划冻结较小版本的UltraFan的设计，以面向下一代的单通道平台。据说，这款小型 UltraFan利用了为Pearl 10X开发的设计元素。
依赖复合材料的混合翼体飞机和超音速飞机
成立于2016年的Natilus（美国加利福尼亚州圣地亚哥）和成立于2021年的JetZero（美国加利福尼亚州长滩）正在开发复合材料密集的混合翼体（BWB）飞机，与目前的管状翼体飞机相比，其体积/容量更大，重量更轻，燃料消耗和碳排放更少。Natilus的Kona无人货运机，有460架的预订单，翼展85英尺，有效载荷3.8 吨，航程900海里，结构采用80%的CFRP（机身）和20%的金属（双尾翼和控制面）。该机重19000磅，可以根据通用航空指南进行认证，并计划于2028 年投入使用。
Natilus的第二个机型是Horizon，其翼展为118 英尺，有效载荷25 吨，航程3500 海里，采用全CFRP结构。该机计划于2030年代初投入使用，专为窄体机市场而设计，在圣地亚哥到夏威夷、洛杉矶到波士顿、纽约到伦敦等的航线上最多可容纳200名乘客。虽然Kona的货运量增加了一倍，阻力减少了30%，但成本却比目前的飞机降低了60%。该公司表示，与目前的商用喷气式客机相比，Horizon的重量将减轻25%，容量增加40%，碳排放量减少50%。
Natilus的Kona无人驾驶货机和更大的 Horizon喷气式客机的渲染图（图片来源：Natilus）
同时，JetZero与美国国防部签订了一份价值2.35 亿美元的合同，以在2027年实现其混合翼体（BWB）演示机的飞行。该合同将推进用于军用油机的这项技术，该油机也可以重新用作可能于2030年代初投入使用的250-260客机，与现有飞机相比，可减少50%的燃料消耗和碳排放。
JetZero 商用喷气式客机的渲染图（图片来源：JetZero）
成立于2014年的Boom Supersonic（美国科罗拉多州恩格尔伍德）旨在重建超音速客运航空旅行，其XB-1演示机和Overture超音速客机几乎完全由CFRP制成。XB-1在2025年实现了超音速飞行而没有产生音爆。Boom将使用XB-1的飞行数据为 Overture 开发“Boomless Cruise”。Overture从头到尾长201英尺，航程4250海里，载客量64-80人。它由Boom内部制造的Symphony涡扇发动机提供动力，飞行速度高达1.7马赫，比如，可将从纽瓦克到法兰克福的飞行时间由8小时缩短到4小时。Boom拥有130架Overture的订单和预订单，包括来自美国航空公司、联合航空公司和日本航空公司的订单。位于北卡罗来纳州格林斯博罗的Overture超级工厂（毗邻 HondaJet）将于2024年6月建成，第一条装配生产线每年将生产33架飞机，计划第二条生产线的产量将翻倍。该公司计划于2029年将该工厂投入使用。
Overture 商用喷气式客机的渲染图（图片来源：Boom Supersonic）
热塑性复合材料（TPC）持续发展
正如空客在其2025年峰会上所解释的那样，MFFD机身筒的完成，提高了热塑性复合材料（TPC）飞机结构的技术成熟度（TRL），并展示了实现“无尘”组装以及在夹子和支架中对生产废料进行再利用的能力。由《复合材料世界》在ITHEC 2024上主持的题为“大型热塑性复合材料演示器——未来机身认证的状态和路线图”的小组讨论中，小组成员、空客欧洲R&T演示器项目经理Piet Wölcken指出，未来几年，甚至是在下一代单通道平台之前，飞机上将采用更多的热塑性复合材料部件。
Collins Aerospace Almere 的热塑性复合材料固结压机（上图）和风扇整流罩探路者（下图）（图片来源：柯林斯宇航公司）
Dutch Thermoplastic Components（简称DTC，荷兰阿尔梅勒）的创始人 David Manten 重申了这一点，该公司于2021年被柯林斯宇航公司收购。他相信，短期内将看到更多的热塑性与热固性的混合结构，并指出，通过在A320升降舵中使用热塑性复合材料的肋，这种结构已得到应用。
2025年 3月，空客不来梅公司（德国）和Pinette PEI公司（法国Chalon-sur-Saône）宣布，安装了世界上最大的热塑性复合材料压机，它拥有2米×5米的面积，可用于飞机翼肋、门框和机身部件等的冲压成型和共固结。
为确保美国不落后，美国航空航天材料制造中心（简称AAMMC www.aerospacetechhub.com）宣布，其正在为更大的压机制定规范，以便将其安装到位于华盛顿州斯波坎国际机场附近的386000平方英尺的工厂中。该中心及其50个联盟成员的目标是，加快开发并认证美国下一代飞机所需的大型热塑性复合材料部件。
一级供应商及通用航空飞机制造商Daher（法国南特）也在不断地开发其热塑性复合材料结构、焊接和回收技术。在技术中心庆祝其Shap两周年之际，该公司表示，其所展示的无紧固件的组装可将飞机结构重量减轻15%。
空中交通的增长和挑战
正如国际公共服务公司Serco（英国汉普郡胡克）在一份报告中所解释的那样，先进空中交通（AAM）是航空和城市/区域交通的范式转变。尽管为空中出租车/UAM和区域空中交通（RAM）开发的无人驾驶和/或有人驾驶电动垂直起降（eVTOL）飞机将彻底改变乘客和货物的运输，但不断发展的先进空中交通（AAM）生态系统非常复杂，面临众多挑战，包括在技术、监管和公众接受度方面的重大进步。迄今为止，取得重大成功的公司包括在AAM Reality Index 排名中名列前五的Joby、亿航、Beta Technologies、Archer 和 Volocopter。
Joby Aviation（美国加利福尼亚州圣克鲁斯）已完成了1500多次试飞，包括在韩国、日本以及与美国空军合作的成功演示。该公司报告称，在“要求认证其飞机可在美国用作商业客运”的5个阶段中的第四阶段取得了创纪录的进展，预计将在未来12个月内开始型号检验授权（TIA）飞行测试，并于2026年在迪拜实现首次客运运营。该公司还在2024年第四季度获得了10亿美元的额外资金。《复合材料世界》已报道了Joby的进展及其对复合材料的广泛使用，包括：参观Joby Aviation在美国加利福尼亚州玛丽娜的工厂；GKN Fokker 将生产热塑性复合材料的飞行控制表面；收购代顿国际机场的设施，实现年产500 架 eVTOL的扩张；用编织物取代编织的预浸料来制造翼梁的研究。
Joby Aviation大量使用复合材料的eVTOL有大约40%的结构重量使用AFP（左下）制成，而小的细节部件和螺旋桨叶片（右下）则通过手工铺放预浸料制成（图片来源：Joby Aviation）
亿航智能控股有限公司（中国广州）已获得中国民用航空局（CAAC）所有必要的认证，成为第一家获得该认证可将eVTOL用于载客商业运营的公司。目前，该公司正准备在中国推出低空、无人驾驶载人服务。该公司已宣布了与总部位于合肥的安徽江淮汽车集团有限公司（JAC Motors）和合肥国先控股有限公司 （Guoxian Holdings）达成的战略合作，以在合肥成立一家合资公司，建设最先进的制造基地。该工厂将整合先进技术、标准化和自动化，生产智能、无人驾驶的eVTOL飞机。
亿航216-S机身由航空级碳纤维增强环氧树脂制成，具有轻质、高强、高刚度特性（图片来源：亿航智能控股有限公司）
2025年3月，亿航智能控股有限公司在墨西哥完成了其飞机的首飞，这是其准备运营的第19个国家。该公司将与当地合作伙伴Air Mobility一起扩大运营规模，然后扩展到更多的拉丁美洲国家。2023年，亿航智能控股有限公司在西班牙建立了其第一个欧洲UAM中心。
Beta Technologies （美国佛蒙特州伯灵顿）正在向美国联邦航空管理局（FAA）认证两种机型：传统的Alia CTOL和Alia VTOL。该公司已筹集了超过10亿美元的资金，并于2023年在伯灵顿国际机场开设了一个大约200000平方英尺的制造工厂，每年可生产多达300架飞机。该公司已开始履行来自全球运营商的600 多个订单，包括新西兰航空公司、UPS、United Therapeutics、Blade Urban Air Mobility、Bristow、Helijet、LCI、美国空军和美国陆军。其第一架量产飞机于2024年11月首飞后，美国联邦航空管理局（FAA）为 Alia CTOL 颁发了多用途特殊适航证书。Beta正在寻求于2025年完成对Alia CX300的全面认证，以将其用于商业客运和货运业务，并在不久后完成对Alia VTOL的类似认证。Syensqo（美国佐治亚州阿尔法利塔）被指定为复合材料的主要供应商，复合材料被用于主、次结构及非结构部件。
在Beta Technologies生产线上的Alia VTOL（图片来源：Beta Technologies）
Volocopter（德国布鲁赫萨尔）已在新加坡和巴黎等主要城市进行了试飞，并正在开发一个全面的生态系统，不仅包括飞机，还包括垂直起降机场和维护设施等在内的基础设施。该公司于2024年3月获得了德国联邦航空的批准，可生产 VoloCity飞机，但随后于2024年12月申请破产。2025年3月，Diamond Aircraft Industries（奥地利维也纳新城）宣布已将Volocopter纳入旗下，保持其在德国布鲁赫萨尔的总部，并计划于2025年在认证方面实现新的里程碑。Volocopter的VoloCity空中出租车已有500多份预订订单，该机的机身、旋翼叶片和座椅部件都使用了复合材料。
DLR对VoloCity eVTOL进行了成功的振动测试（图片来源：德国航空航天中心）
Archer Aviation（美国加利福尼亚州圣克拉拉）的Midnight eVTOL已获得200架来自美国联合航空公司、116架来自Future Flight Global和100架来自Soracle（日本航空公司与住友的合资企业）的订单。该公司已筹集到超过10亿美元的资金，并于2025年4月公布了与美国联合航空公司合作，建立纽约市空中出租车网络的计划，以使乘客能够搭乘Midnight eVTOL飞机，仅用短短的5-15分钟就能从曼哈顿前往附近的机场。Archer还与埃塞俄比亚航空公司签订了空中出租车协议，并计划到2025年年底在迪拜提供空中出租车服务。
Midnight eVTOL的电池盒、机身和其他结构部件都使用了复合材料。该飞机将由Stellantis进行合同制造（图片来源：Archer Aviation）
该公司位于佐治亚州科温顿市机场的大约400000平方英尺的ARC工厂已投入生产。汽车OEM Stellantis正在与Archer敲定一项协议，由Stellantis作为独家合同制造商，在该工厂对Midnight eVTOL进行量产，并通过投入资金、先进的制造技术、专业知识和经验丰富的人员，到2030年实现年产650架飞机的扩张目标。Archer还于2024年12月与Anduril Industries（美国加利福尼亚州科斯塔梅萨）一起推出了Archer Defense，共同开发用于关键国防应用的 VTOL飞机。
先进空中交通（AAM）的未来
来自波士顿Bain & Co.（美国马萨诸塞州）的分析预计，到2035年，全球eVTOL机队将达到12000架，到2040年将达到45000架，但这要取决于多种因素，包括电池技术的改进、空中交通管制和垂直起降机场基础设施等的发展，以及获得飞机认证和承诺的性能。Bain报告称，目前，全球有超过25000架民用涡轮直升机在服役，但由于运营成本高、基础设施和路线的限制（包括由于噪音和污染造成的限制）以及安全问题，使得该市场受到限制。先进空中交通（AAM）则提供低噪音车辆，维护成本更低，飞行效率更高，并且可能实现零排放（具体取决于电池充电的电力来源）。然而，目前的电池平均只能提供1000次充电循环，使用寿命仅18-36个月。这些电池既重又昂贵，报废后存在回收问题，开采其所需的稀土矿物还会破坏环境。
图片来源：Bain & Co.
尽管德国先进空中交通（AAM）公司Lilium已第二次申请破产，现在将关闭，但市场仍在继续发展，包括在拉丁美洲和印度的市场。印度民航部长在2025年1月的一篇文章中指出，印度是世界第三大民用航空市场，自2014年以来，其机场和飞机数量均翻番，分别达到157个和800多架。随着城市人口的持续增长，印度政府认为，先进空中交通（AAM）对于解决交通拥堵以及提供更清洁、更快速、更可持续的运输是必不可少的。因此，印度政府致力于促进创新，发布了将eVTOL整合到印度交通生态系统的综合指南，比如，Sarla Aviation 正在与班加罗尔国际机场合作，将 eVTOL 集成到该市的交通网络中。
《复合材料世界》对该市场主要进展的更多报道包括：航空专用电池系统采用先进复合材料解决电混动力飞行问题；FACC为Eve的eVTOL制造关键部件；Pipistrel宣布Nuuva V300首飞成功；空客暂停CityAirbus NextGen eVTOL项目。
原文链接：
portant;">https://www.compositesworld.com/articles/composites-end-markets-aviation-and-advanced-air-mobility-(2025)
