2024eVTOL中復合材料的機遇

eVTOL&復合材料

電動垂直起降（eVTOL）飛機并不代表復合材料應用于交通行業的第一次機會。復合材料在航空航天、汽車和船舶終端市場的成功已不是什么秘密， 但電動垂直起降行業對復合材料行業來說就像黃金一樣重要的是其滲透程度。

例如，波音787飛機作為飛機使用復合材料的領軍者，其50%的結構是由復合材料制成的。對于汽車行業，這一數字要低得多，復合材料在輕型汽車中占整車重量的8~12%。然而，對于eVTOL，無論制造商是誰，這一數字平均高達材料混合的70%。

由于大多數eVTOL將是電池供電，輕量化是必要的且不止一種方式（即，制造更輕的組件，也選擇需要較少組件的設計）。除此之外，eVTOL還規定了嚴格的結構要求。正因為如此，復合材料是eVTOL制造商的一個顯而易見的解決方案。

eVTOL項目中使用的復合材料中，約75~80%將用于結構部件和推進系統，其次是梁、座椅結構等內部應用，占12~14%。電池系統、航空電子設備和其他小型應用加起來，將占剩余的8~12%。

eVTOL中使用的復合材料90%以上將是碳纖維。約10%的復合材料將使用玻璃纖維增強保護膜的形式。

半汽車批量生產的航空航天質量

材料選擇與認證挑戰>>>

在eVTOL（電動垂直起降）飛機的設計和制造過程中，材料選擇和制造工藝是至關重要的，它們直接影響到飛機的性能、安全性、成本和生產效率。材料的選擇不僅要考慮性能要求、部件的尺寸和復雜性，還要考慮生產量，以及一個非常重要的因素—材料的“易于認證”性。

熱固性樹脂由于其在航空航天領域的廣泛應用和監管機構的熟悉度，成為了許多eVTOL原始設備制造商（OEM）的首選材料。這種材料的廣泛使用，有助于加速飛機的認證過程，因為監管機構對其性能和安全性有著深入的了解。

然而，隨著eVTOL市場的發展和生產量的增加，熱塑性樹脂系統可能會因其可回收性和成本效益而變得越來越有吸引力。雖然目前熱塑性樹脂主要被用于制造第一代eVTOL的較小部件，但預計隨著技術的進步和生產規模的擴大，熱塑性材料的應用將逐漸擴展到更廣泛的領域。

這種從熱固性到熱塑性的轉變可能是一個漸進的過程，預計在2030年之前，熱塑性材料在eVTOL復合材料總使用量中的占比可能還不會超過10%。但隨著技術的成熟和市場的需求，這一比例有望逐漸增加。

低空市場的機會

由于電動垂直起降飛機（eVTOL）的原始設備制造商計劃迅速擴大生產規模，因此對復合材料的需求也將隨之大幅增長。根據Stratview Research最近發布的報告，預計在未來6年內，eVTOL行業對復合材料的需求將增長20倍，從2024年的110萬磅增加到2030年的2590萬磅。

到2030年，eVTOL行業對復合材料的需求預計將達到6.73億美元，而2024年僅為3620萬美元。東麗公司（位于美國加州摩根山）已經抓住了這一機遇，因為它已經與Joby Aviation（位于美國加州圣克魯斯）和Lilium（位于德國韋斯林）建立了合作關系，這兩家公司在認證競爭中處于領先地位。Hexcel公司（位于美國康涅狄格州斯坦福）和Solvay公司（位于美國佐治亞州Alpharetta）也是早期進入這一領域的公司，并且分別與Archer Aviation（位于美國加州圣何塞）和Vertical Aerospace簽訂了合同。

產能擴張與供應鏈挑戰下的市場前景

eVTOL（電動垂直起降）行業的發展前景廣闊，但目前看來，產能并不是一個限制因素。據Stratview Research的專家分析，現有技術和生產能力足以支持eVTOL初期年產量不超過1000架的計劃。然而，隨著生產規模的擴大，特別是當生產目標接近每年2000架時，如果不引入自動化技術，滿足生產需求將變得十分困難。

一個潛在的問題是原材料供應，尤其是碳纖維。AAM（城市空中交通）市場對復合材料的需求巨大，這不僅因為它們是實現eVTOL輕量化目標的關鍵，還因為它們在商業航空和汽車領域的廣泛應用。隨著eVTOL商業化的推進，原材料供應的緊張可能會成為一個問題。

盡管eVTOL行業面臨諸如認證、生產能力、飛行員短缺、基礎設施建設和消費者接受度等挑戰，但其發展機遇同樣顯著。消費者對eVTOL的安全感和舒適度將直接影響其被采納的速度。

安全、經濟、便捷且適用于城市間和城市內的空中交通模式，對于希望擺脫地面擁堵的旅行者來說，具有極大的吸引力。然而，如果這些預期未能實現，市場的熱度和期待也可能化為泡影。對于AAM的各方參與者來說，未來幾年將是實現其宏偉目標的關鍵時期。我們期待在未來幾年內，eVTOL能夠開啟一個全新的移動時代，并證明其價值超越了當前的興奮與期待。