本報記者 李雯珊 李喬宇

    在人類探索宇宙、逐夢藍天的征程中，空天時代正以磅礴之勢呼嘯而來。從國產大飛機翱翔于藍天，到商業衛星發射頻次不斷攀升，再到未來產業加速發展，空天領域對新材料性能提出了極致要求。新材料技術發展的每一次躍遷，都如同點亮一盞明燈，不僅照亮了空天探索的前路，更在產業領域勾勒出嶄新藍圖。

    “在航空航天產業中，材料是決定技術路線、商業模式和競爭格局的底層變量。傳統金屬材料已經無法滿足當下航空航天產業對于減重、增程和降本的需求。”華泰證券股份有限公司通信及軍工行業首席分析師王興告訴《證券日報》記者，在商業航天技術競爭中，誰掌握下一代更輕、耐蝕、耐高溫的結構材料，誰就擁有了重塑產業鏈的“金鑰匙”。

    航空航天新材料是指具有輕量化、高強度、高溫耐受、耐腐蝕等特點，能夠滿足航空航天器在極端環境下要求的材料。其中，復合材料是當下最受重視關注的材料。據睿略信息咨詢統計，預計到2029年，全球航空航天復合材料市場規模將達到4285.41億元。

    激活立體交通出行網

    “一代飛機，一代材料。”40多年前，我國國產大飛機的前身運10民用機出廠，采用全金屬質地。2015年完成首架交付并投入運營的中小型民用機ARJ21使用了約1%的復合材料。C919則開辟了中國航空制造業使用T800級碳纖維復合材料（先進復合材料）的先河，這使得體型較大的C919減重7%以上。

    碳纖維復合材料是一種含碳量在90%以上的纖維結構材料，具有密度低、比強度大、比模量大等諸多特性，還具備透波能力。

    “目前碳纖維復合材料已成為航空航天領域的重要新材料。”王興表示，飛行器的減重可直接轉化為運載能力提升、燃料消耗下降及航程半徑的擴大；碳纖維復合材料的高硬度屬性則是承受高速氣流壓力、空中撞擊以及起飛降落時承受地面沖擊的必要條件。

    隨著低空經濟產業的發展，碳纖維復合材料也頻頻亮相于低空經濟領域。

    廣州汽車集團股份有限公司自主研發的eVTOL飛行汽車GOVYAirJet，其整機結構90%采用碳纖維，重量僅為傳統汽車車身的三分之一，續航有望提升至400公里。上海峰飛航空科技有限公司的eVTOL載人飛行器V1500M，在采用碳纖維機身前，機身較重導致能耗高、續航短，采用碳纖維機身之后，減重效果高達30%，續航提升40%。

    據StratviewResearch預測，eVTOL行業對全球復合材料的需求將在近年大幅增長，預計將從2024年的約110萬磅（約500噸）激增至2030年的2590萬磅（約11750噸），增長幅度約22.5倍，年化增長率69%。

    據了解，碳纖維復合材料成為包含無人機、eVTOL在內的低空飛行器所使用的主要材料，是低空產業鏈發展重要的一環。目前，部分新材料企業已與飛行器制造企業建立起了合作關系，共同推進飛行器的輕量化工作。

    更輕、更強的新材料讓“立體交通”的夢想照進現實。民用飛機、低空飛行器以及地面交通正在構建起涵蓋“多元站點—地面交通—空中交通”的全鏈條出行體系，開啟立體出行新時代。

    為大規模應用鋪平道路

    目前，我國航空航天新材料正處于自主創新階段，高端復合材料以及合金材料的國產化率日益提升，支撐國產大飛機、低空飛行器和商業火箭的批量應用。同時，多家企業正在通過技術優化降低成本，提高產能，開拓應用場景，為大規模應用鋪平道路。

    今年7月份，中簡科技股份有限公司披露的公告顯示，公司ZT7系列碳纖維產品在航空、航天領域已實現多年穩定批量應用。針對用戶對材料“高功能化、多功能化、結構和功能整體化、智能化及低成本化”的發展需求，公司不斷投入資源培育新的業務增長點。

    “未來我國航空航天產業將持續通過技術創新，探索高性能、低成本的可持續發展路徑，并推動復合材料向多功能化方向發展。我國航空航天材料行業正步入一個技術趕超、應用廣泛、前景廣闊的新階段，為我國航空航天事業的蓬勃發展提供堅實支撐。”王興表示。

    “航空航天裝備產業正從千億元級向萬億元級規模躍遷，技術迭代速度已突破傳統路徑依賴。新一代材料的‘功能結構一體化’特性，是解決新一代航空航天裝備復雜功能設計的唯一技術路徑。公司將持續深耕新材料行業，積極把握新一代航空航天萬億元級賽道機遇。”光啟技術股份有限公司董事長劉若鵬對《證券日報》記者表示。

    增材制造市場空間廣闊

    事實上，商業航天產業對于新材料的要求更復雜，商業火箭可復用運載技術的發展對航天材料提出了新的要求。

    王興向記者舉例，火箭發動機動輒溫度高達2000度以上，這就意味著發動機材料需要耐高溫的屬性，并要求火箭所配備的推進劑貯箱需要具備耐低溫的屬性。同時，火箭、衛星速度極高，箭體與衛星需保持強度并具備耐高溫和耐腐蝕的屬性。

    近期，由藍箭航天空間科技股份有限公司自主研制的朱雀三號可重復使用運載火箭一級動力系統試車，在東風商業航天創新試驗區順利完成。此次試驗任務取得圓滿成功，意味著應用于航天領域的高溫合金材料逐步完成工況考核與工程化成熟度驗證。

    同時，為了兼顧研發周期與經濟適用性，增材制造（3D打印）技術正應用于衛星結構、火箭箭體以及發動機部件。王興認為，3D打印可以被視為未來的新材料技術以及探索的重要方向。

    江蘇深藍航天有限公司（以下簡稱“深藍航天”）自主研發的“星云一號”火箭于2024年進行首次高空回收飛行試驗。該火箭搭載的“雷霆R”液體火箭發動機（以下簡稱“LT-R”），是國內較早采用3D打印技術打造的針栓式液氧煤油發動機。

    “LT-R的部分部件是用3D打印技術制造的，與傳統加工工藝相比，3D打印優化設計進一步降低生產成本，大幅減少零件數量，實現傳統工藝難以制造的復雜內部結構，并且大大縮短迭代周期。”深藍航天相關負責人告訴《證券日報》記者，“我們認為通過3D打印制造火箭是未來的發展趨勢，為此我們設立了增材制造事業部。目前我們已經能夠用3D打印技術加工制造包含高溫合金、鈦合金、不銹鋼等材料。”

    “3D打印技術能夠幫助火箭企業突破發動機產能瓶頸。”在王興看來，近年來，液體發動機的產能限制在一定程度上限制了我國民用火箭產業的發展，3D打印技術能夠快速釋放發動機制造產能，加快發動機迭代效率，提升液體火箭研發速度。

    中航證券預計，2025年至2030年期間，國內商業航天領域增材制造市場空間約為105億元至240億元。隨著行業的進一步發展，3D打印技術將在高溫、高壓、高速、重載等極端工況中得到更全方位的驗證。

    隨著新材料的研發與應用日新月異的躍遷，一個真正屬于空天的時代正澎湃而來，新材料以其強勁支撐力與引領性，正為整個產業擘畫出一幅充滿無限想象的新藍圖。