在低空經濟領域,無論是載人飛行器如eVTOL(電動垂直起降飛行器)還是無人機(消費級、工業級),對材料的性能要求,不僅需要具備輕量化、高強度的特性,還要滿足復雜環境下的使用需求。碳纖維是一種含碳量在90%以上的高強度、高模量纖維,具有密度低、比強度大、比模量高等特性。其抗拉強度可達鋼的7-9倍,彈性模量高出鋼的數倍。此外,碳纖維還具有出色的耐腐蝕性和耐疲勞性,能夠在惡劣環境中保持穩定的性能。這些特性使得碳纖維復合材料(Carbon Fiber Reinforced Polymer/Plastic, CFRP)成為低空飛行器制造的首選材料,對提升低空飛行器性能、降低能耗等方面具有重要意義。
無人機領域
當前,低空經濟領域的小型無人機可分為表演用無人機、偵察用無人機、農用無人機、氣象無人機、測繪無人機等。無人機結構件的很多部位都采用碳纖維復合材料制造,包括機身、旋翼、機翼、舵面、發動機部件等,以降低整機重量和提升整體性能,例如飛行穩定性、動力性能及操控性能等。
eVTOL飛行器領域
eVTOL飛行器作為低空經濟的核心產品,其碳纖維復合材料使用量占比達75%以上,遠超傳統大飛機。單臺eVTOL飛行器對碳纖維的需求量在100公斤至400公斤之間,其中,約75-80%用于eVTOL的結構部件和推進系統,其次為橫梁、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占8-12%。Stratview Research的數據顯示,eVTOL飛行器對復合材料的需求將在未來六年內大幅增長,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。
從億航智能、小鵬匯天、峰飛航空等國內頭部整機制造商的設計方案來看,eVTOL 航空器機身結構均采用了碳纖維復合材料。
以小鵬匯天的旅航者X2為例,整機機身采用了全碳纖維結構設計,能夠搭載兩名乘客,并擁有最大200公斤的載重能力。旋翼槳葉選用了航空業目前最先進的碳纖維環氧樹脂基復合材料,具有高剛度與低質量的特性,不僅縮短了電機驅動旋翼的控制響應時間,提升了飛行品質,還極大地增強了旋翼槳葉的氣動彈性穩定性。此外,該槳葉采用了碳纖維鋪層結構,即使遭遇硬物碰撞,也僅會導致表面和槳緣的劃傷,而不會影響飛行的安全性。旅航者X2的起落架材料主要為碳纖維和玻璃纖維,其中,碳纖維復合材料主要用于保證起降所需要的強度。









