一、航空复合材料概述
复合材料是人们运用先进的材料制备技术将不同性质的材料组分优化组合而成的新材料。一般定义的复合材料需满足以下条件。
1、复合材料必须是人造的，是人们根据需要设计制造的材料;
2、复合材料必须由两种或两种以上化学、物理性质不同的材料组分，以所设计的形式、比例、分布组合而成，各组分之间有明显的界面存在;
3、它具有结构可设计性，可进行复合结构设计;
4、复合材料不仅保持各组分材料性能的优点，而且通过各组分性能的互补和关联可以获得单一组成材料所不能达到的综合性能。
复合材料的基体材料分为金属和非金属两大类。金属基体常用的有铝、镁、铜、钛及其合金。非金属基体主要有合成树脂、橡胶、陶瓷、石墨、碳等。增强材料主要有玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、芳纶纤维、碳化硅纤维、石棉纤维、晶须、金属。
二、全球航空复合材料发展现状分析
在亚太地区复合材料需求刺激下，全球加快了复合材料产能规划，复合材料的生产能力不断提高，从推动了行业产量的不断增长。2017年全球复合材料产值约为867亿美元，同比去年增长5.73%。
资料来源：公开资料整理
分地区来看，2017年，北美地区复合材料产值占全球产值的30%；中国大陆占比25%；欧洲占比20%。北美地区复合材料产品主要应用于航空航天和交通运输等领域，附加值较高，市场规模大，相对而言，虽然中国大陆地区复合材料产量高，但产值较低，应用领域较低端，未来发展需要产业结构调整。
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目前，航空航天领域是碳纤维主要应用领域之一，这主要得益于碳纤维具有质轻、高强度的属性。碳纤维相对于钢或铝，减重效果可以达到20%至40%，在航空航天领域，主要应用于飞机的结构材料（占飞机重量的30%左右），因此综合来看碳纤维的使用能使飞机重量减轻6%至12%，从而显著地降低飞机的燃油成本。在航空航天领域，碳纤维最早用于人造卫星的天线和卫星支架的制造，同时因其耐热耐疲劳的特性，碳纤维在固体火箭发动机壳体和喷管上也得到了广泛应用。
除航空航天领域以外，碳纤维复合材料也广泛应用于体育用品、风电行业、汽车制造、船舶、电子电气等领域。从需求占比来看，目前航空航天、体育用品、风电行业、汽车制造几大领域的需求规模占比分别为48%、13%、12%、8%。其他应用领域占比19%。
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军用飞机方面，截止到2017年，军用飞机数量排名第一的是美国，为13707架，中国军用飞机总数为3036架，排在全球第三，较2016年净增81架。
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相关报告：华经产业研究院发布的《2019-2025年中国航空复合材料行业发展趋势预测及投资战略咨询报告》
三、中国航空复合材料发展现状分析
近年来，在中国国民经济不断发展和竞争实力增强的影响下，航空航天业得到不断的发展，航空工业中复合材料的使用量不断增加。尤其中国民用飞机及军用飞机数量大幅增长，为航空复合材料行业带来巨大的增量需求。截至2017年末，中国民用飞机总数达到5593架，较2016年增加547架。
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在中国航空事业不断发展及民用和军用飞机增量需求的促进下，中国航空复合材料行业需求不断释放。2012年中国航空航天复合材料需求规模已达20万吨。并呈现逐年稳定增长态势。到了2016年中国航空航天复合材料需求规模增长至23.1万吨。截止至2017年中国航空航天复合材料需求量略有下降，降至22.2万吨。预计2018年中国航空航天复合材料需求规模将达到23.5万吨左右。
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相比于复合材料在航空航天领域的应用，复合材料在航空航天内饰领域的需求规模占比不高。不过，整体来看，中国航空内饰复合材料的总需求也在不断增加，截止至2017年中国航空内饰复合材料需求总量为7.6万吨。预计2018年中国航空内饰复合材料需求总量将达到7.9万吨左右。
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四、中国航天复合材料行业发展趋势分析
1、新技术、新工艺的应用是发展航空材料的主要途径
空材料属于知识密集、技术密集的学科。许多事实说明，单纯依靠传统工艺和技术只改变材料成分，满足现代航空技术提出的越来越高的要求是很困难的，因此，各国对新技术、新工艺在航空材料领域的开发应用都非常重视，促进了航空材料的发展。目前，各国在发展航空材料时应用和研制的新技术、新工艺主要有：定向凝固技术，机械合金化、快速凝固、复合裁剪技术，电子束、等离子束及激光束技术，真空电弧重熔、细晶铸锭技术及相应发展的热等静压技术，超塑成型技术，固态焊接技术。
2、复合材料和复合结构的应用日益增多
近20年来，复合材料的研制和应用发展极为迅速，从70年代初在军用机上开始试用，日前已发展到民用，从非承力件和次承力件发展到主承力件。用量从占飞机结构质量不到1%发展到占30u/o—50%，并出现了全复合材料飞机。
3、材料研制逐渐走向定量化
随着人们对材料性能与成分、组织和各种影响因素的关系了解越来越深入，材料研制已经逐渐定量化。近年来，随着计算机技术的发展和应用，合金研制定量化的工作取得了突破性进展，提出了全新的合金设计方法，并在研制新合金中取得了可喜成绩，做到了按指定性能设计新合金。例如日本金属材料研究所利用合金设计方法，对美国M247定向合金进行重新设计，增加了钴、铬含量，降低了碳、钛成分，所获得的定向凝固TMD-5合金，其性能比M247合金高得多。
4、材料向高纯、高均匀性方向发展
近年来，微量元素的作用越来越引起人们的重视，对杂质元素的控制越来越严，材料研究正在向高纯度、高均匀性和高精度方向发展。众所周知，夹杂物对疲劳性能和应力腐蚀性能影响很大，特别是对缺口敏感的高强度材料更为明显。因此国外对超高强度钢的S、P含量及夹杂物的要求越来越严。例如美国有关技术标准中规定300M钢的S、P含量必须小于0.015%，并且两者之和不得大于0.025%。工厂S、P含量控制更严，要求小于0.006%，从而保证超高强度钢的优越性能，延长使用寿命。
5、一体化是航空材料发展的重要特征
材料工程是一个内容十分广泛的领域，包括成分设计、配制及成型丁艺、选材、加工制造、使用维护、失效分析等，随着科学技术的发展，各学科相互交叉、相互渗透、相互促进的现象越来越多。材料、工艺和性能、设计、制造和材料都越来越趋向一体化。例如复合材料的应用，由于复合材料的各向异性，要充分发挥复合材料的优势，必须把设计、材料、工艺、检测技术很好地结合起来，对受力状态、纤维铺层方向、铺层数量进行综合考虑，才能获得最佳性能。
