天星資本投資經理朱明來：航空航天領域碳纖維需求爆發

　　國際市場研究機構Reportsnreports日前發布報告稱，到2026年，碳纖維市場需求將達到80億美元，期間年復合增率將達到10.8%。
　　同時，根據化學纖維協會的預測，從2015年到2020年，碳纖維總需求年均增長率約12%，其中航空航天級碳纖維需求年均增長率為15%。國內經過了前幾年的技術攻關、產能鋪墊和下游產品研發準備期。預計2017年將成為高端碳纖維爆發元年。隨著眾多航空航天型號研制期結束，批產期到來，航空航天級碳纖維的需求將迎來爆炸式增長。
　　在此背景下，天星資本高端制造及軍工部投資經理朱明來發表投研報告，系統地闡述了國內外航空航天領域碳纖維材料的需求狀況和未來趨勢，看好碳纖維市場的廣闊前景。以下為報告原文：
　　一、何為碳纖維?
　　碳纖維是一種新型纖維材料，含碳量超過95%，密度是鋼得1/5，比金屬鋁還要輕，但是強度卻是鋼的10倍，并且具有耐腐蝕、高模量、密度低、無蠕變、良好的導電導熱性能、非氧化環境下耐超高溫、耐疲勞性好等特性，不僅具有碳材料的固有本征特性，又兼備紡織纖維的柔軟可加工性，是新一代增強纖維，被稱為 21 世紀的“黑色黃金”。目前，主流的是聚丙烯腈(PAN)基碳纖維，有分成了小絲束碳纖維和大絲束碳纖維。小絲束碳纖維性能優異，用于航空航天領域，又被稱為“宇航級”碳纖維，而大絲束碳纖維性能相對較差，但生產成本較低，被稱為“工業級”碳纖維，。
　　碳纖維應用領域主要有航空航天、風電葉片、體育休閑、汽車制造、壓力容器、建筑和船舶等，其中航空航天領域用量占比約5%，但是卻貢獻了39%的市場份額。下面我們主要從國際和國內兩個角度探討在航空領域碳纖維材料的市場前景。
　　二、國際上航空器輕量化設計已成為趨勢
　　自1903年飛機問世以來，飛機機身材料多次更換，都是向著高強度、輕量化、長壽命的方向穩步發展。尤其近些年來，隨著碳纖維復合材料技術的突破，自2000年以來，迅速在機身材料中占據了主體地位。以空客民航客機為例，新型的A350客機的復合材料占比就已經占到飛機整體材料的50%以上。
      
　　數據來源：空客官網
　　航空公司都是市場化運營，對民航客機運行成本非常敏感，飛機結構輕量化和與之相關的“低油耗”是一直是兵家必爭之地，機體材料輕量化能夠大大降低飛行油耗。根據國際航協的數據，燃油成本大約占航空總成本的26%，而在國內部分航空公司，燃油成本甚至要占到40%。
　　在軍用飛機領域，美國早在上世紀60年代，先將碳纖維用到了軍用飛機的艙門、口蓋、整流罩等非承力或承力小的部件。80年代，軍用飛機發展到垂尾、平尾等尾翼一級的次承力部件，如F-15、F-16、F-18、幻影2000和幻影4000等均采用了復合材料尾翼，但此時復合材料用量依然有限。2000年之后，美國新列裝的F-22、F-35戰斗機，碳纖維復合材料占比分別為24%、40%，開始應用于機翼、機身等主要的承力結構，此時軍機結構的復合材料化進程加速，復合材料用量不斷增加。
　　機種國別用量占比典型部位時間
　　JAS-39瑞典30%垂尾、機翼、機身結構、艙門等1996
　　陣風法國30%垂尾、機翼、機身結構2000
　　臺風英/德/意/西35%垂尾、機翼、機身結構、前翼2003
　　F-22美國24%垂尾、機翼、機身結構、平尾及大軸2005
　　F-35美國40%垂尾、機翼、機身結構、平尾、進氣道2016
　　數據來源：《航空航天復合材料發展現狀及前景》
　　三、國內碳纖維發展歷程
　　1962~1999年，技術摸索和積累階段。本階段以研究所為單位，主要是科學研究為主，未實現產業化生產。
　　2000~2007年，技術引進階段。隨著我國碳纖維技術水平與日本等國的差距越來越大，國內少數公司開始引進日本技術生產低端碳纖維產品。
　　2007~2012年，消化吸收及瘋狂擴張階段。碳纖維在工業領域特別是體育器材領域大規模擴張，在碳纖維概念引導下，國內各地上馬大批碳纖維生產項目，新增大量低端產能，產品品質極不穩定，再加上日本等國技術和價格優勢對我國傾銷，導致出現“有產能、無產量”的尷尬境地，低端產能嚴重過剩。但是本階段通過對日本技術的消化吸收升級，國內T300級碳纖維實現了穩定量產。
　　2013~2016年，高端碳纖維蓄勢階段。在穩定T300級碳纖維批量生產的基礎上，打破美日等國的技術壟斷和出口限制，實現了T700、T800級碳纖維小規模試制，本階段，國產碳纖維是真正進入了要求極高的航空航天領域，處于在研的大批戰斗機、運輸機、直升機、無人機以及火箭和導彈應用了碳纖維材料。由于航空航天產品復雜，研制周期長，本階段主要是高端碳纖維蓄勢階段。
　　2017年，高端碳纖維爆發元年。隨著眾多航空航天型號研制期結束，批產期到來，航空航天級碳纖維的需求將迎來爆炸式增長。
　　四、國內航空航天級碳纖維需求持續增長
　　在碳纖維市場了領域，是后起之秀，未來市場需求的理想模式是：航空航天用碳纖維占到企業銷售的 20%，利潤占到 80%，而工業用碳纖維銷售占 80%，利潤占 20%。
　　根據化學纖維協會的預測，從2015年到2020年，碳纖維總需求年均增長率約12%，其中航空航天級碳纖維需求年均增長率為15%。國內經過了前幾年的技術攻關、產能鋪墊和下游產品研發準備期，自2016年開始，將迎來高速增長。
      
　　數據來源：碳纖維資訊
　　國內市場一個方向軍用飛機，例如像頻頻在珠海航展上亮相的第四代戰斗機、新一代大型運輸、新型武裝直升機、無人機等，結構機身、機翼等部件采用了大量的碳纖維復合材料，隨著未來幾年的批量列裝，碳纖維需求量將大幅增長。
　　另外，在航天領域，在高端碳纖維技術突破的帶動下，新一代火箭、導彈、衛星也將采用復合材料，例如火箭發動機殼體、導彈發射筒、衛星結構架、太陽能電池板底板等。按美國NASA數據，航天器每減重1千克，將增加1kg有效載荷，可以節約2萬美元，因此輕量化碳纖維復合材料將能夠大大降低發射成本，進而帶動產業快速發展。
　　在民用市場方向，商飛的C919大型客機采取分步走的策略，安全穩妥的提高復合材料使用比例。階段采用 10% - 15%的碳纖維復合材料，第二階段將采用 23% - 25%碳纖維復合材料，與俄羅斯合作的 C929 預計將達到 50%。C919 要與波音和空客競爭，減重是必然選擇，而碳纖維是減重的必然選擇。(部分數據引用自銀河證券行研報告《碳纖維應用市場和主要廠商》)
　　五、結語
　　作為新一代戰略新興材料，碳纖維將對航空航天、汽車工業、體育休閑等行業帶來革命性的影響。未來隨著這種高性能復合材料在國內的量產，結合航空航天高端應用的強大需求，碳纖維市場必將蓄勢待發、蓬勃發展。
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