2026年军工行业空天系列报告二：太空碳纤维，黑金时代开启

碳纤维：“黑色黄金”性能优异

碳纤维可以按照原丝类型、纤维形态、丝束规格、生产工艺、力学性能等标准进行分类，其中常用的三大分类标准是原丝类型、丝束规格和力学性能。 按照使用原料不同可分为聚丙烯腈（PAN）基、沥青基、粘胶基等； 按照丝束规格可分为大、小丝束；按照力学规模可分为标模、中模和高模。 军工应用基本为小丝束，高模碳纤维一般应用于航天领域。

M与T系列碳纤维区别

T系列：代表以拉伸强度为主的碳纤维（抗断能力），其特点是具有高拉伸强度和标准至中等的模量。如T300、T1100。数字越大通常强度越高。 M系列：代表以拉伸模量为主的碳纤维（抗变形能力），其特点是具有高模量.如M40、M40J、M55J。 核心工艺路径差压：T系列工艺止步于碳化阶段，碳含量从60%升至95%；而MJ系列则是碳纤维原丝经过预氧化、碳化后，再进一步进行2200-3000℃的高温 石墨化处理制得，使纤维含碳量升至99%以上并实现纤维高度取向，拉伸模量可达300-600GPa。该石墨化环节对热工装备（石墨化炉）的能耗控制、温度调 控、运行稳定性等极为苛刻，目前其国产化率不足30%，是制约国内MJ系列碳纤维规模化放量的关键因素之一。

航空航天为碳纤维重要应用领域

碳纤维的产业链覆盖从化工原材料到下游应用的完整制造过程。产业链上游属于石油化工行业，从原油原料中制得聚丙烯腈原丝再到碳纤维；产业链中游为利 用碳纤维来制造预浸料及碳纤维制品。下游主要应用为光伏产业、航空航天和体育休闲等，其中风电叶片为国内主要需求来源。 分领域看，2024年中国碳纤维的需求量在体育休闲、风电叶片、航空航天军工方面分别为2.55、2.2、0.9万吨，占比分别为30.30%、26.20%、10.70%。

火箭用碳纤维：未来有望向整流罩、级间段、着陆腿 等部位拓展

碳纤维增强复合材料在运载火箭领域的应用

主要应用部位：整流罩、发动机壳体、级间段舱体等关键部位。例如： 美国的大力神-4火箭将IM7/8552碳纤维复合材料应用于整流罩、级间 段舱体、锥形尾舱承载结构、级间段蒙皮和锥形尾舱壳体；日本的M-5 火箭将IM-7碳纤维增强复合材料应用于发动机壳体。

优质特性与效果：与铝合金等轻合金材料相比，碳纤维复合材料密度低、 韧性强、绝缘耐温湿、结构功能一体化、可设计性强，成为航空航天器 结构减重的理想材料，能够实现20%~50%的减重效果。

“猎鹰9号”的碳纤维复合材料应用：整流罩、级间段、着陆腿

SpaceX“猎鹰9号”火箭将碳纤维材料应用于整流罩、级间段、着陆腿等部位，均采用碳纤维材料+铝蜂窝材料的复合结构。其中，整流罩和级间段均采用碳纤维 面层与铝蜂窝芯夹层的复合结构。

“微光一号”：国内首款全碳纤维复合材料运载火箭

核心定位：国内首款全碳纤维复合材料的中型液体复用运载火箭，全球首款融合“全流量分级燃烧循环动力+碳纤维复合材料+液氧甲烷”三大核心技术的运载火箭。碳纤维应用：覆盖火箭90%结构，包括火箭部段、贮箱、整流罩及结构支架等，较传统金属材料减重30%以上，兼顾高强度与耐极端环境特性。 研制进展：2025年10月，微光一号模态箭成功落地，全面进入工程实施新阶段，预计2028年实现商业化运营。

卫星用碳纤维：受益于整星重量增大，未来单星碳纤 维渗透率有望进一步提升

碳纤维的具体应用部位

根据Toray Advanced Composites官网介绍，碳纤维复合材料主要应用在以下四大部分。散热片：复合板和管材由具有高导电性的基于沥青的碳纤维预浸料制成，这些独特的材料具有出色的导热性能，能够保护电气元件免受高温的损害。 精密结构：结构件、光学平台和仪器设备等的制作都采用了碳纤维材料，卫星发射过程中，它们能保护载荷不受损害，其卓越的耐用性能够承受太空中的极端条 件，包括热循环、原子氧和辐射。 太阳能电池板、吊杆和桁架：卫星应用中，采用的高模量碳纤维，具有低热膨胀系数、低湿膨胀系数、低气体逸出率以及出色的抗辐射性能等特点。反射器和天线：高模量碳纤维使反射器、天线和可展开结构在太空的各种温度环境下具有较低的热膨胀系数，使得这些仪器在太空中的极端温差下不发生形变。

认知差：铝合金仍占主导，碳纤维在卫星中占比仍有较大提升空间

参考《Space waste: An update of the anthropogenic matter injection into Earth atmosphere》，典型的低地球轨道卫星中， 结构材料占据主导地位，其中铝合金（36.7%）作为主要承力结构， 配合碳纤维增强聚合物（CFRP，15.1%）共同构成了卫星的骨架； 电子与能源系统则占据了相当大的比例，包括锂离子电池（6.4%）、 电线电缆（7.2%）以及印刷电路板（5.0%）； 此外，热控涂层与油漆（约2%）、多层隔热材料（3.7%）、粘合 剂与密封剂（约7%）以及光学材料（2.9%）等。

卫星通胀逻辑：受益于整星重量增大，未来单星碳纤维有望渗透率进一步提升

参考starlink卫星迭代，从V0.9—V2.0单星重量从227kg提升至1250kg，假设碳纤维用量占比为15%，带动单星碳纤维用量 从34kg提升至188kg。

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。）