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民生证券:碳纤维复合材料是低空经济轻量化的核心材料

编译者:发布时间:2024-03-26点击量:31 审核: 埃米空间 王倩 博士


  民生证券发布研报称,近期低空经济政策利好频发,碳纤维复合材料可起质轻、高强等作用,已成为无人机主力结构件材料,国内低空经济头部厂商均已布局。远期低空经济有望成为碳纤维下游需求又一增长极,同步关注其他新材料如芳纶/PEEK/胶粘剂/玻纤。

  相关标的:

  碳纤维领域:关注中复神鹰(688295.SH)、吉林化纤000420)(000420.SZ)、吉林碳谷(836077.BJ)、中航复材、光威复材300699)(300699.SZ);芳纶领域:关注泰和新材002254)(002254.SZ)、民士达(833394.BJ);PEEK领域:关注中研新材、新瀚新材301076)(301076.SZ);胶粘剂:关注德邦科技(688035.SH)、硅宝科技300019)(300019.SZ)、回天新材300041)(300041.SZ);玻纤领域:关注中国巨石600176)(600176.SH)、中材科技002080)(002080.SZ)、长海股份300196)(300196.SZ)。

  事件:近期低空经济政策利好频发,例如3月5日国务院两会政府工作报告提及“加快低空经济等新增长引擎”,3月18日民航局召开通用航空工作领导小组会议、推进低空经济高质量发展相关工作等。

  民生证券主要观点如下:

  碳纤维复合材料可起质轻、高强等作用,已成为无人机主力结构件材料

  民生证券指出,在空间不变情况下,无人机结构件材料成为提高载荷的关键,碳纤维复合材料目前已成为无人机主力材料,可起到减轻机身重量、增加有效荷载、提高飞行安全性等作用:

  ①质轻且强度高,小型化、轻量化对无人机的性能和效率影响大,碳纤维复合材料比重仅为钢材重量的1/4,可降低无人机整体重量和结构占用空间,同时具有优异强度和刚度。

  ②耐腐蚀性,化学稳定性高、不易受侵蚀,在各种腐蚀环境下仍能保持稳定性和安全性,提高无人机使用寿命,降低维护和更换成本。

  ③耐高温性,在高温环境下可保持较好的力学性能、物理变化较小,不会产生蠕变和疲劳现象,使飞机外部结构完整性和稳定性得到保障,提高飞机寿命。

  ④抗电磁干扰,电磁干扰防护能力优于传统金属材料,可有效提高无人机电磁兼容性、稳定性和可靠性。

  碳纤维复材占无人机结构总质量60-80%,国内低空经济头部厂商均已布局

  目前碳纤维复合材料约占无人机结构总质量的60-80%:①美国“全球鹰”无人侦察机,机翼、翼梁、翼盒等大量采用碳纤维复合材料,占结构总量65%以上。

  ②欧洲空中客车公司研发Zephyr无人机,采用碳纤维复合材料机身,飞机重量仅75kg,轻巧结构使Zephyr在21340m的高空可携带重23kg有效载荷。

  ③我国第一架全碳纤维复合材料结构机体无人试验机“雷鸟”(LN60F),机身高2.2m、机身长4.7m、翼展10.5m,起飞质量257kg,续航时间为4h。

  ④中国“翼龙”无人机机身全部采用碳纤维复合材料,除用于侦查和打击犯罪,同时广泛应用于民用和科研领域。

  ⑤小鹏旅航者X2旋翼桨叶使用碳纤维环氧树脂基复合材料,提升旋翼桨叶刚度和轻量化,同时缩短电机驱动的响应时间,提高飞行品质和气动弹性稳定性。起落架采用玻碳混(玻纤+碳纤维)编板簧式设计。

  ⑥万丰奥DA50RG机身设计采用碳纤维复合技术,全面提升飞机安全性能。

  ⑦峰飞eVTOL智能飞行器V400整机机身使用碳纤维复合材料一体成型技术,实现重量轻、强度大、刚性好。

  碳纤维扩产/降价/降本大周期已开启,低空经济远期有望成为又一增长极

  近2年国内碳纤维扩产幅度较大,扩产后降价/降本大周期开启,碳纤维作为复合材料,在轻量化、材料强度、模量等方面较传统金属合金及其他复合材料具备明显优势,前期市场空间相对受限,主因系碳纤维单价高,民生证券看好降价/降本大周期下碳纤维拓宽应用领域。

  据民生简单测算,预计单个人形机器人碳纤维复合材料用量约392kg(小鹏旅航者X2空机重560kg,碳纤维复材占总质量70%,其他重量包括电池、电机等),纯碳纤维用量约290kg(假设复合材料中碳纤维重量占74%)。根据罗兰贝格预测,到2030年全球投入商业运营的eVTOL数量将达5000架,2050年达16万架。据此测算,2030年全球无人机行业拉动碳纤维增量约1450吨、2050年拉动碳纤维增量约4.64万吨。2022年全球碳纤维需求为13.5万吨,有望成为碳纤维下一个重要增长极。

  同步关注其他新材料(芳纶/PEEK/胶粘剂/玻纤等)于无人机应用

  碳纤维复合材料中,除碳纤维外:①Nomex蜂窝材料(芳纶纸)被广泛应用于无人机的机体外壳、机翼蒙皮与前缘,如法国奥科尔多用途无人机豺2样机采用玻纤/碳纤维/芳纶纤维复合材料设计;②PEEK由于其轻质、高强、尺寸稳定、耐腐蚀、耐高温等特性,已开始应用于无人机桨叶;③胶粘剂可用于无人机散热(导热凝胶应用于图传主板与散热板之间)、粘接电机磁钢(环氧系列结构胶)、电调内部主板灌封、电机控制线路板(三防胶)、视窗屏幕粘接(热熔胶)等;④玻纤同样大量应用于无人机领域。

  风险提示:政策推进不及预期;低空经济订单获取不及预期。

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