一文简要了解高性能碳纤维复合材料在航空航天领域的应用发展与未来趋势

碳纤维复合材料之所以能够在航空航天领域获得广泛应用，主要是其轻量化优势为航空公司在燃油经济性和飞机航程方面带来的显著经济效益，再加上先进复合材料相对于传统材料所带来的设计改进。虽然军用飞机和航天器引领了碳纤维复合材料的开发和应用，但商业航空产量更大，并已将碳纤维复合材料产品的使用商业化。

与此同时，各航空公司迫切希望通过更高的有效载荷和更省油的飞机来提高运营成本以及减少维护费用的影响。而且，航空公司面临的压力也越来越大，因为它们需要用更省油、更安静的飞机取代老化的机队，以实现更环保。因此每一代新的商用飞机都使用了越来越多的先进碳纤维复合材料来取代金属和其他材料，而这也遵循了以前在军事应用中的发展趋势，即：现如今的复合材料构成了最新一代飞机的大部分机身结构，以提高性能、航程和有效载荷，包括F-35战斗机和CH53K重型运输直升机。

空客A380于2007年首次交付，其尾部结构由复合材料制成，复合材料含量约为23%。波音777X经过重新设计，采用了复合材料机翼和复合材料密集型的发动机，复合材料含量超过30%。2011年波音787正式投入使用，其碳纤维复合材料含量超过50%，包括复合材料机翼和机身。空客A350 XWB（“A350”）于2014年12月首次交付，其复合材料含量达到53%。

发动机和短舱也是碳纤维复合材料用于航空领域的一个有吸引力的市场，包括复合材料风扇叶片、整流罩和短舱。空中客车公司和波音公司都推出了其窄体飞机的更新版本，该飞机使用复合材料密集型的发动机和短舱，但继续采用了几十年前设计的金属机翼和机身。

空客A320neo于2016年首次向客户交付，波音737 MAX于2017年投入使用。A320neo和737 MAX的LEAP发动机和短舱都大量使用了复合材料，波音777X的GE9X发动机也是如此。预计未来的飞机平台将为复合材料提供比其前一代产品更多的机会，因为商业航空行业在每一代新飞机、每一代发动机和短舱中继续使用更大比例的先进复合材料。

因此未来的发展趋势是：新设计的飞机比老一代飞机会使用更多的碳纤维材料，此外，大型飞机比小型飞机使用重量更多的复合材料。截至2023年12月31日，空客和波音的积压飞机总数为14814架，与2022年12月30日相比增长了16.9%。随着航空旅行的复苏和对最新一代燃油效率飞机的需求增加，空客和波音于2022年开始提高既有飞机平台的生产率；而随着商业航空生产率的提升，可以预测得到碳纤维复合材料需求将会进一步出现稳步的增长。