甯波材料所碳纖維團隊錢鑫博士以《高性能(néng)碳纖維複合材料在電動飛機中的應用及發(fā)展趨勢》爲題，針對(duì)電動飛機用碳纖維複合材料的應用與發(fā)展，著(zhe)重從電動垂直起(qǐ)降（electric vertical take-off and landing，eVTOL）飛機概述、碳纖維特性及其在航空領域應用發(fā)展、碳纖維在eVTOL中典型應用以及未來發(fā)展趨勢等四個方面(miàn)進(jìn)行了闡述。

低空經(jīng)濟是一種(zhǒng)以各種(zhǒng)有人駕駛和無人駕駛航空器的各類低空飛行活動爲牽引，輻射帶動相關領域融合發(fā)展的綜合性經(jīng)濟形态。目前，低空領域的主要産品有備受關注的eVTOL、無人機（消費級、工業級）、直升機、傳統固定翼飛機等，但是近年來火熱的低空經(jīng)濟主要得益于eVTOL的引領發(fā)展。

2024年4月22日，緻力于推進(jìn)垂直飛行的全球領先的非營利組織垂直飛行協會發(fā)布了最新版《世界垂直起(qǐ)降飛機目錄》，其中電動飛機eVTOL的概念數量已經(jīng)突破1000個，并由430多名設計師設計。在2014年舉辦了全球首次eVTOL研讨會時，當時已知的eVTOL項目數量僅約爲六個，2018年7月爲100個，2019年9月達到200個，2021年1月達到400個，2022年1月超過(guò)600個，2023年4月達到800個，今年4月增加了第1000架作品，Doroni Aerospace H1-X雙座個人eVTOL飛機。

從曆史上看，研制一架新飛機需要7到9年的時間，而在電動飛機eVTOL領域國(guó)内外參與者都(dōu)試圖將(jiāng)其研制周期縮短，這(zhè)也伴随著(zhe)大量的資金投入，根據美國(guó)宇航局NASA的一份統計數據，電動飛機從概念設計到完成(chéng)産品開(kāi)發(fā)認證投入高達10億美元，因此全球電動飛機參與商均經(jīng)曆了多輪且大量的融資，并且帶動了包括歐美民航、美空軍、歐美車企、碳纖維複合材料供應商等在内的衆多行業領域的合作發(fā)展。

近年來我國(guó)在低空經(jīng)濟領域出台了若幹政策，截至2024年初，全國(guó)已有二十多個省（自治區、直轄市）將(jiāng)低空經(jīng)濟有關内容寫入地方2024 年《政府工作報告》，而根據一項統計顯示，截至2023年，亞太地區共有17家電動飛機eVTOL原始設備制造商（OEM），其中中國(guó)多達10家。

出于安全性、能(néng)源效率等多方面(miàn)因素考慮，電動飛機eVTOL迫切需要輕量化和新穎的設計理念，例如碳纖維單體機身等。碳纖維複合材料在電動飛機eVTOL中的代表性應用包括：

• 1）主結構：包括機身、機翼、旋翼外殼、起(qǐ)落架，以及各種(zhǒng)控制結構如襟翼、方向(xiàng)舵、升降舵和副翼等

• 2）推進(jìn)系統：包括旋翼葉片、螺旋槳和短艙

• 3）内部結構：包括牆隔闆、座椅靠背、儲物箱、地闆以及門和天花闆蓋

• 4）面(miàn)闆、蓋闆和通信應用：包括檢修門、貨箱、天線和天線蓋闆

• 5）動力系統：電池架和電池盒

有關碳纖維複合材料在電動飛機領域應用的特性需求、碳纖維材料特性以及代表性應用等更多知識可以延伸閱讀本号前期文章《碳纖維下一增長(cháng)點：全面(miàn)解密先進(jìn)複合材料在電動飛機各級系統中典型應用》（閱讀原文）。

根據統計顯示，目前國(guó)外電動飛機的結構材料中均大量使用了碳纖維複合材料，而且以日本東麗、美國(guó)Hexcel和比利時Solvay公司已定型的航空級碳纖維複合材料産品爲主，由于這(zhè)些材料已經(jīng)通過(guò)了航空材料認證，因此可以避免電動飛機應用中對(duì)材料的再度長(cháng)周期材料認定。

目前電動飛機中使用的碳纖維複合材料仍然以碳纖維熱固性複合材料爲主，有些公司産品如Joby電動飛機使用了成(chéng)本較高的傳統高壓釜工藝，但是随著(zhe)後(hòu)續電動飛機生産率提高以及預計2040年後(hòu)大規模生産時，將(jiāng)會大量使用碳纖維熱塑性複合材料。