左上起，順時針方向依次為：Natilus混合翼體（BWB）飛機，MFFD熱塑性復合材料機身，Bain & Co.預測的先進空中交通（AAM）的增長，Beta Technologies的eVTOL生產線（圖片來源：Natilus，空客，Bain & Co.，Beta Technologies）

 

復合材料將在商用飛機應用中保持長期增長

 

2024年10月，在《復合材料世界》舉辦的年度碳纖維會議上，Counterpoint Market Intelligence（英國牛津郡）介紹了其對碳纖維應用于航空業的展望，指出，大量使用復合材料的飛機（包括空客的A220和A350，以及波音的787和777/X 機型），它們的生產效率將不斷提高。按照其預測，到2026年，航空級碳纖維增強聚合物（CFRP）復合材料的市值將超過2019年的17.4億美元，達到19.3億美元，并繼續以10.5%的復合年增長率增長，到2028年將達到 22.3 億美元。

大量使用復合材料的飛機，其生產效率將不斷提高（圖片來源：Counterpoint Market Intelligence在《復合材料世界》舉辦的2024年碳纖維會議上所作的報告）

 

Counterpoint還指出，OEMs已將更多的復合材料業務帶回其內部，如灣流、波音收購的Spirit AeroSystems（空客已接管 Spirit 在蘇格蘭普雷斯蒂克、法國圣納澤爾和美國北卡羅來納州金斯頓的工廠）以及由Stelia Aerospace 成立的空客大西洋公司等。Counterpoint斷言，復合材料航空結構制造商正在尋求專業化和差異化，以推動新技術的開發和效率的提升。

 

過去幾年，《復合材料世界》在對航空工業工廠的參觀中就已看到了這一點，但也看到了成為一級供應商所面臨的挑戰，尤其是對波音而言。波音仍在苦苦掙扎，其2024年的產量比2018年800架飛機的產量下降了50%以上。

新一代單通道飛機

 

復合材料用量分別僅為15%和10%的波音737和空客A320單通道飛機，雖然目前的生產效率最高，但這兩款機型都已有40多年的歷史——波音737實際上于1964 年推出。多年來，市場一直需求新的窄體飛機。Counterpoint認為，將于2030年代中期投入使用的這些機型平臺，肯定會采用復合材料的機翼，可能還包括復合材料的機身，后者的使用取決于項目時間表和候選技術的成熟度。

 

在于2025年3月舉行的2025年空客峰會上，這家OEM簡要介紹了其下一代單通道飛機的要點：

 

1. 機翼采用先進的空氣動力學和仿生學設計，長度更長以產生更大的升力，但翼尖可折疊以適應當前的機場。

2. 與目前使用的發動機相比，采用CFRP風扇葉片的開式風扇發動機可使燃料消耗和碳排放再降低20%。

3. 混合電力推進系統，采用電池或氫動力燃料電池提供的電力，來對傳統使用的噴氣燃料或可持續航空燃料（SAF）進行補充。

4. 更高強度和更輕的復合材料。探索用生物復合材料和熱塑性復合材料取代 CFRP的潛力，這不僅可以提高可持續性，還可以實現更快、更具成本效益的組裝，如多功能機身演示器（MFFD）所展示的那樣。

 

用于航空發動機的復合材料

 

在“提高性能、降低燃料消耗以及改善排放”要求的持續推動下，飛機發動機用復合材料的前景看好，預計對CFRP和陶瓷基復合材料（CMC）的使用將會增加。Mark Huber在2025年1月的AINonline文章中，對公務機中出現的這些進步作了很好的總結：

 

勞斯萊斯（英國倫敦）為新型達索獵鷹 10X公務機（計劃于2027年交付）提供的Pearl 10X 渦扇發動機，將在機艙、旁路管道、維修門、風扇軌道襯墊、整流罩和電纜襯套中使用復合材料。用于龐巴迪Bombardier 8000公務機（計劃于 2025年投入使用）的GE Passport發動機，在機艙、整流罩、排氣錐和混合器中使用了復合材料和CMC。Passport發動機還作為NASA Hybrid Thermally Efficient Core (HyTEC)項目的示范平臺，展示2030年以后的下一代客機。該項目著眼于將電動機嵌入發動機中，以驅動更多的飛機系統，以及用CMC制造高壓渦輪（HPT）組件并用于增強燃燒室的襯墊。NASA報告稱，后者的技術成熟度在2024年達到了TRL 5。

 

羅羅還將使用CMC來提高其XWB-97發動機（為空客 A350-1000 提供動力）中HPT葉片與靜態密封之間界面處的耐高溫性。該公司還在其UltraFan發動機中使用了CFRP風扇葉片。Aviation Week于2025年4月報道稱，羅羅計劃凍結較小版本的UltraFan的設計，以面向下一代的單通道平臺。據說，這款小型 UltraFan利用了為Pearl 10X開發的設計元素。

 

依賴復合材料的混合翼體飛機和超音速飛機

 

成立于2016年的Natilus（美國加利福尼亞州圣地亞哥）和成立于2021年的JetZero（美國加利福尼亞州長灘）正在開發復合材料密集的混合翼體（BWB）飛機，與目前的管狀翼體飛機相比，其體積/容量更大，重量更輕，燃料消耗和碳排放更少。Natilus的Kona無人貨運機，有460架的預訂單，翼展85英尺，有效載荷3.8 噸，航程900海里，結構采用80%的CFRP（機身）和20%的金屬（雙尾翼和控制面）。該機重19000磅，可以根據通用航空指南進行認證，并計劃于2028 年投入使用。

 

Natilus的第二個機型是Horizon，其翼展為118 英尺，有效載荷25 噸，航程3500 海里，采用全CFRP結構。該機計劃于2030年代初投入使用，專為窄體機市場而設計，在圣地亞哥到夏威夷、洛杉磯到波士頓、紐約到倫敦等的航線上最多可容納200名乘客。雖然Kona的貨運量增加了一倍，阻力減少了30%，但成本卻比目前的飛機降低了60%。該公司表示，與目前的商用噴氣式客機相比，Horizon的重量將減輕25%，容量增加40%，碳排放量減少50%。

Natilus的Kona無人駕駛貨機和更大的 Horizon噴氣式客機的渲染圖（圖片來源：Natilus）

 

同時，JetZero與美國國防部簽訂了一份價值2.35 億美元的合同，以在2027年實現其混合翼體（BWB）演示機的飛行。該合同將推進用于軍用油機的這項技術，該油機也可以重新用作可能于2030年代初投入使用的250-260客機，與現有飛機相比，可減少50%的燃料消耗和碳排放。

JetZero 商用噴氣式客機的渲染圖（圖片來源：JetZero）

 

成立于2014年的Boom Supersonic（美國科羅拉多州恩格爾伍德）旨在重建超音速客運航空旅行，其XB-1演示機和Overture超音速客機幾乎完全由CFRP制成。XB-1在2025年實現了超音速飛行而沒有產生音爆。Boom將使用XB-1的飛行數據為 Overture 開發“Boomless Cruise”。Overture從頭到尾長201英尺，航程4250海里，載客量64-80人。它由Boom內部制造的Symphony渦扇發動機提供動力，飛行速度高達1.7馬赫，比如，可將從紐瓦克到法蘭克福的飛行時間由8小時縮短到4小時。Boom擁有130架Overture的訂單和預訂單，包括來自美國航空公司、聯合航空公司和日本航空公司的訂單。位于北卡羅來納州格林斯博羅的Overture超級工廠（毗鄰 HondaJet）將于2024年6月建成，第一條裝配生產線每年將生產33架飛機，計劃第二條生產線的產量將翻倍。該公司計劃于2029年將該工廠投入使用。

Overture 商用噴氣式客機的渲染圖（圖片來源：Boom Supersonic）

熱塑性復合材料（TPC）持續發展

 

正如空客在其2025年峰會上所解釋的那樣，MFFD機身筒的完成，提高了熱塑性復合材料（TPC）飛機結構的技術成熟度（TRL），并展示了實現“無塵”組裝以及在夾子和支架中對生產廢料進行再利用的能力。由《復合材料世界》在ITHEC 2024上主持的題為“大型熱塑性復合材料演示器——未來機身認證的狀態和路線圖”的小組討論中，小組成員、空客歐洲R&T演示器項目經理Piet Wölcken指出，未來幾年，甚至是在下一代單通道平臺之前，飛機上將采用更多的熱塑性復合材料部件。

Collins Aerospace Almere 的熱塑性復合材料固結壓機（上圖）和風扇整流罩探路者（下圖）（圖片來源：柯林斯宇航公司）

 

Dutch Thermoplastic Components（簡稱DTC，荷蘭阿爾梅勒）的創始人 David Manten 重申了這一點，該公司于2021年被柯林斯宇航公司收購。他相信，短期內將看到更多的熱塑性與熱固性的混合結構，并指出，通過在A320升降舵中使用熱塑性復合材料的肋，這種結構已得到應用。

2025年 3月，空客不來梅公司（德國）和Pinette PEI公司（法國Chalon-sur-Saône）宣布，安裝了世界上最大的熱塑性復合材料壓機，它擁有2米×5米的面積，可用于飛機翼肋、門框和機身部件等的沖壓成型和共固結。

 

為確保美國不落后，美國航空航天材料制造中心（簡稱AAMMC www.aerospacetechhub.com）宣布，其正在為更大的壓機制定規范，以便將其安裝到位于華盛頓州斯波坎國際機場附近的386000平方英尺的工廠中。該中心及其50個聯盟成員的目標是，加快開發并認證美國下一代飛機所需的大型熱塑性復合材料部件。

 

一級供應商及通用航空飛機制造商Daher（法國南特）也在不斷地開發其熱塑性復合材料結構、焊接和回收技術。在技術中心慶祝其Shap兩周年之際，該公司表示，其所展示的無緊固件的組裝可將飛機結構重量減輕15%。

 

空中交通的增長和挑戰

 

正如國際公共服務公司Serco（英國漢普郡胡克）在一份報告中所解釋的那樣，先進空中交通（AAM）是航空和城市/區域交通的范式轉變。盡管為空中出租車/UAM和區域空中交通（RAM）開發的無人駕駛和/或有人駕駛電動垂直起降（eVTOL）飛機將徹底改變乘客和貨物的運輸，但不斷發展的先進空中交通（AAM）生態系統非常復雜，面臨眾多挑戰，包括在技術、監管和公眾接受度方面的重大進步。迄今為止，取得重大成功的公司包括在AAM Reality Index 排名中名列前五的Joby、億航、Beta Technologies、Archer 和 Volocopter。

 

Joby Aviation（美國加利福尼亞州圣克魯斯）已完成了1500多次試飛，包括在韓國、日本以及與美國空軍合作的成功演示。該公司報告稱，在“要求認證其飛機可在美國用作商業客運”的5個階段中的第四階段取得了創紀錄的進展，預計將在未來12個月內開始型號檢驗授權（TIA）飛行測試，并于2026年在迪拜實現首次客運運營。該公司還在2024年第四季度獲得了10億美元的額外資金?！稄秃喜牧鲜澜纭芬褕蟮懒薐oby的進展及其對復合材料的廣泛使用，包括：參觀Joby Aviation在美國加利福尼亞州瑪麗娜的工廠；GKN Fokker 將生產熱塑性復合材料的飛行控制表面；收購代頓國際機場的設施，實現年產500 架 eVTOL的擴張；用編織物取代編織的預浸料來制造翼梁的研究。

Joby Aviation大量使用復合材料的eVTOL有大約40%的結構重量使用AFP（左下）制成，而小的細節部件和螺旋槳葉片（右下）則通過手工鋪放預浸料制成（圖片來源：Joby Aviation）

 

億航智能控股有限公司（中國廣州）已獲得中國民用航空局（CAAC）所有必要的認證，成為第一家獲得該認證可將eVTOL用于載客商業運營的公司。目前，該公司正準備在中國推出低空、無人駕駛載人服務。該公司已宣布了與總部位于合肥的安徽江淮汽車集團有限公司（JAC Motors）和合肥國先控股有限公司 （Guoxian Holdings）達成的戰略合作，以在合肥成立一家合資公司，建設最先進的制造基地。該工廠將整合先進技術、標準化和自動化，生產智能、無人駕駛的eVTOL飛機。

億航216-S機身由航空級碳纖維增強環氧樹脂制成，具有輕質、高強、高剛度特性（圖片來源：億航智能控股有限公司）

 

2025年3月，億航智能控股有限公司在墨西哥完成了其飛機的首飛，這是其準備運營的第19個國家。該公司將與當地合作伙伴Air Mobility一起擴大運營規模，然后擴展到更多的拉丁美洲國家。2023年，億航智能控股有限公司在西班牙建立了其第一個歐洲UAM中心。

 

Beta Technologies （美國佛蒙特州伯靈頓）正在向美國聯邦航空管理局（FAA）認證兩種機型：傳統的Alia CTOL和Alia VTOL。該公司已籌集了超過10億美元的資金，并于2023年在伯靈頓國際機場開設了一個大約200000平方英尺的制造工廠，每年可生產多達300架飛機。該公司已開始履行來自全球運營商的600 多個訂單，包括新西蘭航空公司、UPS、United Therapeutics、Blade Urban Air Mobility、Bristow、Helijet、LCI、美國空軍和美國陸軍。其第一架量產飛機于2024年11月首飛后，美國聯邦航空管理局（FAA）為 Alia CTOL 頒發了多用途特殊適航證書。Beta正在尋求于2025年完成對Alia CX300的全面認證，以將其用于商業客運和貨運業務，并在不久后完成對Alia VTOL的類似認證。Syensqo（美國佐治亞州阿爾法利塔）被指定為復合材料的主要供應商，復合材料被用于主、次結構及非結構部件。

在Beta Technologies生產線上的Alia VTOL（圖片來源：Beta Technologies）

 

Volocopter（德國布魯赫薩爾）已在新加坡和巴黎等主要城市進行了試飛，并正在開發一個全面的生態系統，不僅包括飛機，還包括垂直起降機場和維護設施等在內的基礎設施。該公司于2024年3月獲得了德國聯邦航空的批準，可生產 VoloCity飛機，但隨后于2024年12月申請破產。2025年3月，Diamond Aircraft Industries（奧地利維也納新城）宣布已將Volocopter納入旗下，保持其在德國布魯赫薩爾的總部，并計劃于2025年在認證方面實現新的里程碑。Volocopter的VoloCity空中出租車已有500多份預訂訂單，該機的機身、旋翼葉片和座椅部件都使用了復合材料。

DLR對VoloCity eVTOL進行了成功的振動測試（圖片來源：德國航空航天中心）

 

Archer Aviation（美國加利福尼亞州圣克拉拉）的Midnight eVTOL已獲得200架來自美國聯合航空公司、116架來自Future Flight Global和100架來自Soracle（日本航空公司與住友的合資企業）的訂單。該公司已籌集到超過10億美元的資金，并于2025年4月公布了與美國聯合航空公司合作，建立紐約市空中出租車網絡的計劃，以使乘客能夠搭乘Midnight eVTOL飛機，僅用短短的5-15分鐘就能從曼哈頓前往附近的機場。Archer還與埃塞俄比亞航空公司簽訂了空中出租車協議，并計劃到2025年年底在迪拜提供空中出租車服務。

Midnight eVTOL的電池盒、機身和其他結構部件都使用了復合材料。該飛機將由Stellantis進行合同制造（圖片來源：Archer Aviation）

 

該公司位于佐治亞州科溫頓市機場的大約400000平方英尺的ARC工廠已投入生產。汽車OEM Stellantis正在與Archer敲定一項協議，由Stellantis作為獨家合同制造商，在該工廠對Midnight eVTOL進行量產，并通過投入資金、先進的制造技術、專業知識和經驗豐富的人員，到2030年實現年產650架飛機的擴張目標。Archer還于2024年12月與Anduril Industries（美國加利福尼亞州科斯塔梅薩）一起推出了Archer Defense，共同開發用于關鍵國防應用的 VTOL飛機。

 

先進空中交通（AAM）的未來

 

來自波士頓Bain & Co.（美國馬薩諸塞州）的分析預計，到2035年，全球eVTOL機隊將達到12000架，到2040年將達到45000架，但這要取決于多種因素，包括電池技術的改進、空中交通管制和垂直起降機場基礎設施等的發展，以及獲得飛機認證和承諾的性能。Bain報告稱，目前，全球有超過25000架民用渦輪直升機在服役，但由于運營成本高、基礎設施和路線的限制（包括由于噪音和污染造成的限制）以及安全問題，使得該市場受到限制。先進空中交通（AAM）則提供低噪音車輛，維護成本更低，飛行效率更高，并且可能實現零排放（具體取決于電池充電的電力來源）。然而，目前的電池平均只能提供1000次充電循環，使用壽命僅18-36個月。這些電池既重又昂貴，報廢后存在回收問題，開采其所需的稀土礦物還會破壞環境。

圖片來源：Bain & Co.

 

盡管德國先進空中交通（AAM）公司Lilium已第二次申請破產，現在將關閉，但市場仍在繼續發展，包括在拉丁美洲和印度的市場。印度民航部長在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場，自2014年以來，其機場和飛機數量均翻番，分別達到157個和800多架。隨著城市人口的持續增長，印度政府認為，先進空中交通（AAM）對于解決交通擁堵以及提供更清潔、更快速、更可持續的運輸是必不可少的。因此，印度政府致力于促進創新，發布了將eVTOL整合到印度交通生態系統的綜合指南，比如，Sarla Aviation 正在與班加羅爾國際機場合作，將 eVTOL 集成到該市的交通網絡中。

 

《復合材料世界》對該市場主要進展的更多報道包括：航空專用電池系統采用先進復合材料解決電混動力飛行問題；FACC為Eve的eVTOL制造關鍵部件；Pipistrel宣布Nuuva V300首飛成功；空客暫停CityAirbus NextGen eVTOL項目。

 

原文鏈接：

https://www.compositesworld.com/articles/composites-end-markets-aviation-and-advanced-air-mobility-(2025)