飛行汽車（eVTOLs）并不是復合材料在機動車行業的首次應用。但是，近幾年飛行汽車成為復合材料行業最熱門終端應用領域的主要原因就是其超高的材料使用率。

我們來看一組數據。作為航空航天的典型代表，波音787是復合材料在商用飛機領域應用的標桿，其50%的結構采用復合材料制成。而汽車工業領域，這個數字卻要低很多。在輕型車輛中，復合材料使用量占車體重量的8-12%。但對于空中汽車（eVTOLs）而言，不管是哪個制造商而言，其復合材料占比水平均可達到70%以上。

由于大多數空中飛行汽車將以電池為動力系統，所以輕量化在多個方面都是必要的（即制造更輕的部件，并選擇更少部件的設計）。除此之外，空中汽車（eVTOLs）對結構也有嚴格的要求。正因為如此，復合材料是空中汽車制造商一個明顯的解決方案。

從機翼和機身等主要外部結構到夾子和托架等小型次要部件，復合材料將在空中汽車每立方米中找到應用之處。下圖強調了復合材料在這種飛機類型中的一些主要應用。

復合材料在空中汽車中的主要應用

根據研究機構Stratview的報告顯示，在幾乎所有空中汽車項目中，約有75-80%的復合材料將用于結構部件和推進系統，其次是內部應用，像橫梁、座椅結構等等，占另外12-14%。電池系統、航空電子設備和其他小型應用將占剩余的8-12％。

空中汽車其復合材料使用量上，超過90%的復合材料是碳纖維。大約10%的復合材料將以保護膜的形式使用玻璃纖維增強。

半汽車化產量下的航空航天質量

復合材料構件其材料和制造工藝的選擇通常取決于對性能、部件尺寸、制造復雜程度以及生產量等因素的需求。但對于空中汽車這種復合材料高使用量的終端產品而言，選擇材料還有一個額外的參數，那就是易于認證。

原始設備制造商的首要任務是盡快讓他們的飛機獲得認證，他們通過挑選經過測試和試驗的材料來實現這一目標。而不是專注于創新。截至目前，熱固性材料一直是航空工業中使用最多的樹脂類型，并且由于監管當局對熱固性基體更為熟悉，90%以上的空中汽車原始設備制造商使用富含熱固性的平臺進入認證。

另一方面，熱塑性樹脂系統僅用于第一代空中汽車較小部分部件。但隨著生產量增加到每年幾千架飛機，向熱塑性塑料密集型結構的過渡是不可避免的，應用范圍可能會擴展到小部件以外。也就是說，這種轉變是漸進的并且不會太快速，預計到2030年其占空中汽車復合材料使用總量不到10%的份額。

在成功登上頭條的原始設備制造商中，Jaunt Air Mobility公司（美國）是唯一一家從事富含熱塑性塑料機型的公司，它的愿景是制造99%可回收的飛機。另一個大量使用熱塑性塑料的原始設備制造商是Vertical Aerospace公司（英國），Vertical的VX4型號空中汽車中使用的轉子葉片、電池外殼、內飾和支架等部件都是通過使用熱塑性預浸料制成。

雖然熱塑性塑料的適應性會有點緩慢，但像赫氏（Hexcel）、東麗（Toray）、索爾維（Solvay）和帝人（Teijin）等主要復合材料供應商在為先進空中機動性（AAM）市場提供材料方面已經走在了前列。盡管目前熱固性材料在行業中仍占據主導地位，但上述所有供應商提供的城市空中機動性（UAM）材料均包括熱塑性塑料，其應用范圍從較小的次級部件如旋翼和支架到主要結構如機翼和機身均涉及。

另外，由于空中汽車的生產量將是半汽車化的--數量上高于航空業，但遠低于汽車業，即年生產量為6000-8000多架，而且由于空中汽車將提供城市內旅行，它們侵入汽車市場的程度將超過航空市場。正因為如此，空中汽車行業有來自汽車價值鏈的一些關鍵參與者的參與。Joby與Toyota的合作以及Archer與Stellantis的合作就是例子。

幾千英尺高空的機遇

由于空中汽車原始設備制造商計劃迅速擴大生產規模，因此對復合材料的需求也將遵循類似的快速發展軌跡。根據Stratview Research最近的一份報告，空中汽車行業對復合材料的需求預計將在6年內增長約20倍，從2024年的110萬磅（約500噸）增長到2030年的2590萬磅（約11750噸）。

復合材料需求和空中汽車產量（2024-2030）

2030年，空中汽車行業對復合材料的需求估計將達到6.73億美元，而2024年只有3620萬美元。東麗（美國）已經抓住了這個機會，因為它已經與Joby Aviation（美國）和Lilium（德國）合作，這兩家領先的企業在認證競賽中也領先于其他企業。赫氏公司（美國）和索爾維公司（美國）也是早期進入者之一，分別與Archer航空（美國）和Vertical Aerospace公司簽訂了合同。

空中汽車行業不僅將為復合材料行業創造了機遇，也將為整個價值鏈上的其他幾個參與者創造了機會。下面是空中汽車行業的一些重點制造商和供應伙伴的關系列表。

空中汽車行業中一些關鍵制造和供應伙伴關系

預計空中汽車行業不會面臨，至少初期不會有任何產能限制。諸多專家表示，最初的空中汽車項目年產量<1,000架，可以通過現有的技術和能力有效實現。然而，隨著生產規模的擴大和項目產量接近每年2,000架，如果沒有自動化的整合，將很難滿足產量要求。

一個后果可能是原材料特別是碳纖維將出現供應緊張。AAM代表了一個新的、高增長的、大批量的垂直市場，它依賴于復合材料來滿足基本和關鍵的車輛重量目標。再加上復合材料在商業航空和汽車項目中的現有和新的應用，不難看出，在空中汽車商業化的最初幾年，供應緊張的可能性。

前方的天空有多晴朗？空中汽車行業的機會是巨大且真實存在的，但 "革命 "正面臨一些阻力。認證、制造帶寬、試點供應短缺、AAM基礎設施的可用性和客戶接受度。最后一個挑戰就是客戶的接受度，這將是一個重要挑戰。一個人在駕駛空中汽車時感覺越安全、越舒適，采用的速度就越快。

安全、經濟、便捷、城際和城內空中交通的前景并不遙遠，對于希望逃離地面交通的旅行者來說，可能是一個非常有吸引力的選擇。也就是說，如果不能滿足預期，市場的興奮和期待也就無從談起。未來幾年對AAM的利益相關者來說將最為關鍵，因為他們已經非常接近于實現他們所承諾的目標。在未來幾年，世界可能會見證一個新的移動時代，我們希望空中汽車會比預想中的興奮更有價值。

此文由中國復合材料工業協會翻譯，文章不用于商業目的，僅供行業人士交流，引用請注明出處。