2025年交通运输行业eVTOL材料篇:低空+航天双重驱动,碳纤维复材顺势
- 来源:金元证券
- 发布时间:2026/01/14
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交通运输行业eVTOL材料篇:低空+航天双重驱动,碳纤维复材顺势.pdf
交通运输行业eVTOL材料篇:低空+航天双重驱动,碳纤维复材顺势。为满足飞行器对轻量化等一系列需求,eVTOL机身及结构件主要采用复合材料,尤其在推进系统及内饰和结构中使用;其中,大多eVTOL厂商采用碳纤维复合材料作为主要材料作用于机体结构(占比超90%);另外采用玻璃纤维复合材料作用于保护膜(占比近10%)。据Stratview研究报告显示,在飞行汽车项目中,复合材料的使用主要集中在结构部件和推进系统,占比约75%-80%,其次是内部应用,如横梁和座椅结构,占12%-14%,而电池系统、航空电子设备等占剩余的8-12%。而根据Lilium披露,在eVTOL的成本组成中推进系统+结构和内饰在...
碳纤维复合材料:eVTOL中的筋与骨
复合材料在eVTOL中得到大量应用
为满足飞行器对轻量化等一系列需求,eVTOL机身及结构件主要采用复合材料,尤其在推进系统及内饰和结构中使用;其中, 大多eVTOL厂商采用碳纤维复合材料作为主要材料作用于机体结构(占比超90%);另外采用玻璃纤维复合材料作用于保护膜 (占比近10%)。
据Stratview研究报告显示,在飞行汽车项目中,复合材料的使用主要集中在结构部件和推进系统,占比约75%-80%,其次是 内部应用,如横梁和座椅结构,占12%-14%,而电池系统、航空电子设备等占剩余的8-12%。
而根据Lilium披露,在eVTOL的成本组成中推进系统+结构和内饰在整体BOM中占比约65%,也是复合材料大量应用的地方,因 此复材在eVTOL整体中的价值量较高。据我们推算,复合材料的整体成本(原料成本 + 加工/辅材/检测成本)占比在20%-30%, 主要为碳纤维复合材料。
碳纤维复合材料 —— eVTOL的理想材料
碳纤维复合材料(Carbon Fiber Reinforced Polymer, CFRP):通常指以碳纤维作为增强体,以聚合物树脂作为基体,通过固化等工艺形 成的纤维增强复合材料。它的强度主要来自碳纤维,而“韧性、成型、环境适应性”等更多由树脂体系与界面设计决定。
碳纤维复合材料高度适配eVTOL:碳纤维复合材料可较好满足eVTOL对于轻量化、高强度与高可靠性、耐环境与耐服役性能以及结构 设计性与制造产业化的要求,其具备“轻量、两高、两耐”的优良特性,可作为eVTOL机身结构的理想材料,被称为“黑色黄金”, 材料使用价值较⾼。
例如,小鹏旅行者 X2 全机身采用兼顾安全性与轻量化的碳纤维材料打造,从而提升了结构刚度与轻量化水平;峰飞航空 V2000CG 也采用了高强度碳纤维复材核心技术,实现大型机身轻量化。另外,无人机的机身和桨叶中也经常使用碳纤维材料。
“轻量、两高、两耐”,碳纤复材诸多性能优势突出
相对其他常见材料而言,碳纤维材料具备轻量化、高强度、高模量的核心优势: 1. 轻量化:在复合材料形态下,常见密度可在1.6 g/cm³量级,因树脂与孔隙率/纤维体积分数而变化;轻量化可使eVTOL在同等能量约束下实现更 高有效载荷或更长续航。 2. 高拉伸强度:以典型商用航空级碳纤维为例,Toray 的 T300、T700S 等纤维牌号在数据表中给出拉伸强度可达约 3.5 GPa (T300) 到4.9 GPa (T700S) 量级(纤维本体指标),从而形成“高比强度优势,适合应用于eVTOL中的重量敏感部件(如旋翼桨叶、机体主承力构件)。 3. 高弹性模量:碳纤维纤维本体的拉伸模量常见可在 230 GPa量级,对应“高比模量”落到复合材料层面(碳纤维+环氧树脂体系),典型层合 板的拉伸模量会随铺层与纤维体积分数变化,可用于支撑“形变控制”的现象。 4. 耐高温:能够在-180°C至2000°C的温度范围内保持稳定的力学性能,物理变化小,不会产生蠕变或疲劳现象。这一特性确保了eVTOL在连续 工作温度范围内保持性能稳定,确保外部结构的完整性和稳定性,显著延长设备使用寿命。耐受电机 / 电池舱的短时温升,极限工况(如电 池热失控)下,阻燃型树脂基 CFRP 可延缓火势蔓延。 5. 耐腐蚀:具备极高的化学稳定性,可有效抵御酸、碱等腐蚀性环境的侵蚀。在复杂环境中能保持稳定性和安全性,当eVTOL在各种腐蚀环境下 仍能保持其稳定性和安全性,从而提高了eVTOL的使用寿命并减少了维护及更换成本。
政策支持:碳纤材料与低空飞行, 我国新质生产力典型代表
政策鼓励下eVTOL生产制造如火如荼
我国的eVTOL政策已从“试点运行”目标阶段进入“法规-空域-基建-金融”全链条支持阶段。形成了“中央顶层设计 + 行业专项方 案 + 地方配套政策”三位一体的eVTOL政策体系,有力地拉动了对eVTOL整机的需求,而eVTOL对于轻量化和安全性的极致追求使得碳 纤维复合材料成为生产制造过程中的关键材料。
产业链与工艺流程:黑色黄金里的精益求精
我国碳纤维复合材料产业链全景
工艺概览:碳纤维材料号称“黑色黄金”具备高价质量的同时也拥有非常高的技术门槛。首先由原油经过聚合、纺丝工艺制成聚丙烯腈(PAN) 原丝→再通过预氧化、碳化、石墨化(可选,主要用于高模量产品)工艺制成碳纤维/碳丝→再经表面处理、上浆并经过涂膜、热压、冷却、 覆膜、卷取等工艺与基体材料(如树脂)结合制成预浸料→最后通过固化成型工艺制成碳纤维复合材料成品。
量增价减结构分化,主要厂商积极布局 高端产线
需求端:全球碳纤维用量保持稳定增长
碳纤维凭借优异的高强度、高容量、耐腐蚀、耐高温等优异性能,全球需求保持高增。2017-2024年需求总量由8.42万吨增长至15.61万吨,CAGR达到 9.2%,2024年同比增长35.7%;其中三大重要下游市场分别为风电叶片、体育休闲和航空航天,2024年全球需求量分别为4.40万吨(yoy+120%)、2.85 万吨(yoy+51.6%)和2.64 万吨(yoy+20.0%),占比分别为28.2%、18.3%和16.9%,合计占比超60%,近7年CAGR分别为12.1%、11.6%和4.7%,均保持 较快速度增长。
风电叶片:碳纤维最大的应用领域之一,随着风机大型化趋势,叶片长度不断增加,传统玻璃纤维材料已无法满足性能要求。碳纤维复合材料可 使叶片减重30%以上,提高发电效率并降低建设成本。另外,海上风电盐雾、高湿环境下,碳纤维耐腐蚀性远超玻璃纤维,使用寿命延长至25–30 年,契合海上风电长周期运营需求。
体育休闲:碳纤维最早实现商业化的领域,体育用品(高尔夫球杆、钓鱼竿、自行车车架、滑雪板等)对轻量化、操控性、耐用性的需求极强, 碳纤维的性能优势无可替代。中低端产品(如T300-T700)价格下沉至100元/kg 以下有利于打开大众消费市场,进一步实现成本摊薄。通过以量 换价,推动了碳纤维成本的下降和工艺的成熟,对行业早期发展起到重大推进作用。
航空航天:技术壁垒最高的高端标杆市场,航空航天领域对材料的轻量化、高强度、耐高温、抗疲劳等性能要求极为严苛。碳纤维复合材料密度 仅为钢的1/4,抗拉强度达3500MPa以上,比强度是钢的7-9倍,在同等强度下可减重20-30%,有利于减少航空航天的运营成本。
需求端:我国碳纤维细分领域维持高景气
我国对于碳纤维的需求保持快速增长,由2017年2.34万吨增长至2024年8.41万吨,2024年同比 增长22% ,7年CAGR近20%,复合增速基本为全球的2倍。细分市场来看,我国下游应用市场与 全球结构相似,同样以风电叶片、体育休闲和航空航天作为三大主要市场,2024年需求量分别 为2.20万吨(yoy+29.4%)、2.55万吨(yoy+41.7%)和9000吨(yoy+12.5%),占比分别为 26.2%、30.3%和10.7%。
我国各细分市场增速远超全球,在过去7年中,我国航空航天市场需求增速最快,CAGR达到 38.9%,风电叶片和碳碳复材紧随其后,CAGR分别为32.6%和34.0%,体育休闲则与全球增速相 近,CAGR达到11.4%。
2023年在风电叶片市场萎缩的背景下,全球碳纤维整体市场规模同比下降15%,而我国市场韧 性十足,同比仅下降7%。
供给端:产能结构不均,低端产能过剩,高端产能紧缺
产能快速扩张下开工率较低:然而快速的扩产也导致一定产能过剩的问题,2019年-2024年中国大 陆运行产能由2.68万吨增长至15.01万吨,同期国产供应产量由1.20万吨增长至6.76万吨,近6年 开工率基本低于50%以下,尤其在2022年刚大幅扩产后的一年开工率仅有38%。
库存和余剩产能增加导致价格下行:2022年开始我国碳纤维库存量开始攀升,随后由2022年1938 吨增长至1.67万吨,且余剩产能也一路提升至8.25万吨;相应地,大丝束(尤其是中低端T300产 品)和小丝束的市场价格也自2022年中旬开始进入下行通道,大丝束由高点147元/kg降至72元/kg, 小丝束由高点225元/kg降至95元/kg。2024年,大丝束和小丝束市场价格分别同比下降22%和25%。
结构性过剩:我国面临低端(T300)产能严重过剩,高端(T800/T1000)产能供给不足的问题, 一方面,企业倾向扩产技术门槛低、投资回报快的大丝束和低端产品,但下游风电等领域的需求 增速远低于产能增速;另一方面,高端需求(如航空航天)规模小、认证周期长,企业扩产意愿 低,导致高端产能供给不足。2023年之前,我国高端产能占比不到20%,2023年后情况略有好转, 2024年高端产能占比近40%。
空天产业爆发,碳纤维顺势起飞
低空经济:商业化落地元年,eVTOL+无人机推动碳纤复材需求
2025年,中国低空经济完成了从“政策赋能”到“市场驱动”的关键转折,政策体系从顶层设计走向精准落地,技术创新从单点突破迈向系统集成,应用 场景从试点探索走向规模复制,资本投入从分散布局走向深度协同,迎来一系列喜人成果,为2026年及未来几年的规模化发展奠定了坚实基础。 1、顶层设计:《十五五规划纲要》发布,低空经济与人工智能、生物制造等一同被列为 “加快培育壮大的战略性新兴产业集群”,标志着其从区域试点 上升为国家层面长期重点发展方向。规划明确提出 “完善低空空域管理体制、构建天地一体基础设施网络、拓展多元化应用场景” 三大核心任务,为 2026-2030 年产业发展划定清晰路径。 2、统计标准建立:国家发改委低空司正式印发《低空经济及其核心产业统计分类(试行)》,是我国首部专门针对低空经济的统计标准。该分类体系以国 民经济行业分类为基础,构建 “4 大类 23 中类 65 小类” 的层级结构,涵盖低空制造业、运营业、基建与信息服务业、配套业四大领域,其中核心产 业聚焦 10 个中类 36 个小类,精准界定了产业核心环节,首次从国家层面明确产业范畴与核算口径。 3、eVTOL适航取证获重大进展:2025年成为我国eVTOL适航审定的“破局之年”。9月,峰飞航空2吨级货运eVTOL“凯瑞鸥”率先集齐型号合格证(TC)、 生产许可证(PC)、单机适航证(AC)“三证”,成功完成全球首次海上石油平台物资运输飞行,58分钟跨海域飞行150千米。11月,亿航智能EH216-S集 齐“四证”(含运营合格证OC),成为国内首个具备商业化载人运营资质的eVTOL机型。 4、低空数字化监管体系完备:中央空管办正式发布《国家级和省、市级低空飞行综合监管服务平台功能要求(1.0 版)》与《国家级和省、市级低空飞行 综合监管服务平台信息交互规范(1.0 版)》,构建起全国统一的低空管理技术标准体系。两项标准明确 “国家 — 省 — 市” 三级平台架构,统一空 域管理、飞行申报、数据共享等核心模块接口,要求实现飞行计划 “一键申请、一网通办” 和智能备案秒级批复。 5、商业化应用场景落地:低空物流在山区配送、岛际运输、跨海峡物流等场景形成成熟商业模式,全年完成商业化飞行超 12 万架次。浙江舟山建成 10 条低空物流航线,本岛至东极、六横航线常态化飞行超 763 架次,配送速度较海运提升 350%,企业配送成本降低 70% 以上;海南开通全国首条跨海峡低 空无人机常态化物流航线,琼州海峡物流时效从 “小时级” 迈入 “分钟级”,较传统运输节省时间近 5 小时。 6、低空基建网络密集铺设:2025 年,低空基础设施建设进入 “全域推进” 阶段,围绕起降场、通信导航、能源补给的新型基础设施网络逐步完善,全 年新建成各类起降场(点)830 个,较上年增长 210%。在通信导航方面,深圳、重庆等超十个城市推进低空智联网建设,融合 5G-A、北斗、卫星互联网 技术,实现低空飞行全程精准监控与导航。截至 2025 年底,全国已开通低空航线超 1200 条,形成 “天空道路” 初步网络。 7、资本热潮积极布局:2025 年,低空经济成为资本市场最热门赛道之一,融资规模与参与主体实现双重突破,全年融资事件超 148 起,融资金额合计超 190 亿元,同比分别增长 48.6% 和 112%。资本结构呈现 “地方国资 + 产业资本” 协同发力的新格局。产业基金规模持续扩大,全国新设立低空经济产 业基金超 14 支,总金额超 500 亿元,重点支持 eVTOL 研发、基础设施建设和场景应用。头部企业融资进度加快,御风未来、时的科技等年内完成多轮 融资,资金主要用于适航取证与商业化落地。资本市场退出通道逐步打通,3 家产业链核心企业启动上市筹备,预计2026年将迎来首批低空经济上市热潮。
报告节选:



(本文仅供参考,不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息,请参阅报告原文。)
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