航空航天用飛行器在飛行時需承受長時間氣動加熱,基體表面將產生高溫,為了保證飛行器的主體結構及內部儀器設備的安全,須使用高效隔熱材料阻止外部熱流向內部擴散。
航空航天材料行業現狀如何?航空航天用飛行器在飛行時需承受長時間氣動加熱,基體表面將產生高溫,為了保證飛行器的主體結構及內部儀器設備的安全,須使用高效隔熱材料阻止外部熱流向內部擴散。同時,輕質高效的隔熱防護系統對降低飛行器載荷、延長飛行距離等均具有重要的意義。
根據中研普華產業研究院發布的《2021-2026年中國航空航天材料行業發展前景及投資風險預測分析報告》顯示:
碳納米纖維具有比表面積大、孔隙率高、化學穩定性好、比強度高等優點,在電子、能源、航空航天等領域具有廣泛的應用前景。碳納米纖維膜材料隨著石墨化程度的提升,耐高溫性能逐漸提升,然而其隔熱性能也將大幅下降,因此難以滿足耐高溫與隔熱性能同步提升的需求。陶瓷氣凝膠材料具有優異的耐高溫、耐腐蝕及隔熱性能,是航空航天飛行器熱防護的主要材料之一。
它廣泛應用在航空航天和軍事領域,在民間的其它產品制造中也一展身手。雖然碳纖維材料有許多的優點,但它的生產卻極其不易,生產工藝流程長,需要突破技術方面的困難多。
航空材料的發展趨勢在技術層面可用“六化”來概括,即信息化、復合化、多功能化、高性能化、低維化、智能化,具體表現為全面推進計算輔助材料設計技術、復合材料未來尚有巨大發展空間、結構材料向多功能化發展、發動機材料向超高溫結構材料發展,低維化是未來航空材料發展的必由之路、智能材料開發方興未艾、隱身材料朝著多功能方向發展、電子信息功能材料爭奇斗艷等。
航空航天材料行業發展現狀分析
高溫合金材料屬于航空航天材料中的重要成員,是制造航空航天發動機熱端部件的關鍵材料,在先進的航空發動機中,高溫合金用量占發動機總重量的40%-60%以上。
目前,國際市場上每年消費高溫合金材料近30萬噸,被廣泛應用于各個領域。中國目前高溫合金材料年生產量約1萬噸左右,每年需求可達2萬噸以上,市場容量超過80億元。根據中國金屬學會高溫材料分會,航空航天、發電領域使用的高端和新型高溫合金領域需求量在3000余噸,且每年呈15%以上的速度增長。
目前,航空航天領域是碳纖維主要應用領域之一,這主要得益于碳纖維具有質輕、高強度的屬性。碳纖維相對于鋼或鋁,減重效果可以達到20%至40%,在航空航天領域,主要應用于飛機的結構材料(占飛機重量的30%左右),因此綜合來看碳纖維的使用能使飛機重量減輕6%至12%,從而顯著地降低飛機的燃油成本。在航空航天領域,碳纖維最早用于人造衛星的天線和衛星支架的制造,同時因其耐熱耐疲勞的特性,碳纖維在固體火箭發動機殼體和噴管上也得到了廣泛應用。
當前,我國產“新舟”系列已交付百架,ARJ21支線客機交付39架,大型干線客機C919正在6機4地密集試飛中,國內外訂單達815架,我國民機產業已步入發展快車道。復合材料在航空航天領域的使用已經非常廣泛,在大型客機方面,國際上最有代表性的最先進的是波音B787和A350,而在國產大飛機C919以及中俄寬體項目CR929上,也將使用大量的復合材料。
2022年,俄羅斯托木斯克理工大學的科研人員研發出新型陶瓷紙材料,具有耐高溫和高機械載荷特性,可廣泛應用于航天航空、運輸行業。研究結果發表在《Journal of the European Ceramic Society》上。陶瓷紙是一種相對較新的材料,由纖維素纖維、粉末填料和粘合劑組成,能像普通紙一樣被瓦楞、堆疊并形成多層結構。可用于制造具有梯度成分的工件和成型陶瓷產品。
航空航天材料行業市場未來前景預測
隨著航空航天技術的進步,發展新一代質量更輕、更節能、更環保的商用飛機將成為未來的趨勢。全球航空商旅業務正在經歷持續的增長,航空客運、貨運等領域在未來幾年持續的高需求,將促進航空制造業發展。生產更多的飛機也預示著制造業對航空航天材料的需求不斷提升。由于全球的航空航天零部件制造商對材料的高需求,亞太、歐洲和北美地區航空航天材料市場正在持續走高。
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2021-2026年中國航空航天材料行業發展前景及投資風險預測分析報告
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