近日，國外普惠公司（P&W）公司提供的可解決航空領(lǐng)域發(fā)動(dòng)機(jī)高溫運(yùn)行的方案，成為可持續(xù)航空領(lǐng)域一個(gè)引人注目的熱點(diǎn)。

其解決方案里主要為CMCs，即陶瓷基復(fù)合材料。這些革命性材料由數(shù)十萬根纖維組成，其厚度不超過人類頭發(fā)直徑的十分之一，有可能為發(fā)動(dòng)機(jī)熱區(qū)高溫下運(yùn)行的部件提供巨大的好處。CMCs可延長(zhǎng)這些部件的使用壽命并提高燃油效率。

此外，CMCs還將在減少排放和延長(zhǎng)軍用和商用發(fā)動(dòng)機(jī)的在翼時(shí)間方面發(fā)揮關(guān)鍵作用。這是普惠公司在致力于創(chuàng)造一個(gè)更可持續(xù)的全球航空業(yè)方面邁出的又一步，其對(duì)環(huán)境的影響超出了燃油效率的影響。

比方說，一個(gè)零件在更換前可以持續(xù)10,000小時(shí)。如果能把這個(gè)時(shí)間間隔延長(zhǎng)一倍，就會(huì)降低航空公司的運(yùn)營(yíng)成本。如果能使一個(gè)零件的壽命比金屬零件長(zhǎng)兩三年，這也意味著廢物流中（廢棄的）材料更少。

當(dāng)然，這種方法并不完全是首創(chuàng)。碳-碳，一種與CMCs相關(guān)的材料，自20世紀(jì)70年代以來就已經(jīng)存在，并被雷神技術(shù)公司的另一家企業(yè)Collins Aerospace用于減輕重量、提高工作溫度和改善耐久性。而普惠公司目前專注于CMC在航空發(fā)動(dòng)機(jī)中的類似用途。

普惠公司的CMC中的主要陶瓷是碳化硅，一種由一個(gè)碳原子和一個(gè)硅原子結(jié)合產(chǎn)生的化合物。碳化硅非常堅(jiān)固，并在比金屬更高的溫度下保持其強(qiáng)度。硅和碳在地球上都很豐富，因此在未來有可能降低材料成本。一旦結(jié)合起來，這種新材料可以吸收更多的熱量和能量，并在總重量較低的情況下比傳統(tǒng)的金屬基材料（如航空中常用的鎳超合金）更耐用。

CMC中使用的微小纖維被涂上了不同的陶瓷材料，這使纖維與可能在高壓力區(qū)域形成的裂縫隔離。這種纖維涂層是生產(chǎn)比傳統(tǒng)陶瓷更堅(jiān)韌的陶瓷的關(guān)鍵，這是應(yīng)用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)關(guān)鍵屬性。CMC部件上有環(huán)境阻隔涂層（EBC），也是由陶瓷材料組成。該涂層對(duì)于保護(hù)高溫燃燒環(huán)境中的CMC結(jié)構(gòu)部件至關(guān)重要。航空領(lǐng)域里部件故障是不可接受的，長(zhǎng)時(shí)間的停工維修對(duì)客戶的運(yùn)營(yíng)造成極大的干擾和損失。

據(jù)中國復(fù)合材料工業(yè)協(xié)會(huì)近期資訊顯示，全球陶瓷基質(zhì)復(fù)合材料市場(chǎng)預(yù)計(jì)將從2021年的113.5億美元增長(zhǎng)到2022年的122.6億美元，復(fù)合年增長(zhǎng)率（CAGR）為8.05%。預(yù)計(jì)該市場(chǎng)將在2026年增長(zhǎng)到171.5億美元，復(fù)合年增長(zhǎng)率為8.75%，市場(chǎng)前景廣闊。

針對(duì)航空領(lǐng)域的飛機(jī)，分為飛機(jī)制造、發(fā)動(dòng)機(jī)、航空電子設(shè)備、客艙內(nèi)飾、系統(tǒng)和支持、隔熱部件和設(shè)備。隔熱部件和設(shè)備部分在2021年主導(dǎo)市場(chǎng)，約占22.6%。輕質(zhì)設(shè)備在航空結(jié)構(gòu)制造中的使用正在增加。纖維增強(qiáng)的聚合物、金屬組合和粘土復(fù)合材料等這些元素創(chuàng)造了輕質(zhì)結(jié)構(gòu)，比鋁或鋼更強(qiáng)，更靈活，更輕。航空隔熱材料市場(chǎng)對(duì)新型材料的研究與創(chuàng)新的發(fā)展使復(fù)雜的復(fù)合材料得以發(fā)展，如陶瓷基復(fù)合材料（CMCs）、聚合物基復(fù)合材料（PMCs）和金屬基復(fù)合材料（MMCs）。這些材料具有熱吸附效率，重量更輕，具有主動(dòng)降噪能力，具有吸震性等。應(yīng)用部分分為軍用、商用和公務(wù)機(jī)。2021年，商用飛機(jī)業(yè)務(wù)部門在市場(chǎng)上占主導(dǎo)地位，約為54%。最關(guān)鍵的驅(qū)動(dòng)因素之一是最近航空旅行的增加。特別是先進(jìn)的經(jīng)濟(jì)體，正在做出重大貢獻(xiàn)，推動(dòng)了全球市場(chǎng)的擴(kuò)張。

通過超輕部件減少飛機(jī)整體重量以提高能源效率的責(zé)任越來越大，這可能會(huì)影響市場(chǎng)增長(zhǎng)。在機(jī)身制造中越來越多地使用復(fù)合材料，以減少在高應(yīng)力負(fù)載環(huán)境中的疲勞維護(hù)，預(yù)計(jì)將使航空結(jié)構(gòu)的整體成本下降，對(duì)該行業(yè)有積極的好處。由于日益增長(zhǎng)的安全問題，監(jiān)視飛機(jī)和戰(zhàn)斗機(jī)等航空航天部件市場(chǎng)的擴(kuò)大，估計(jì)將在預(yù)測(cè)期內(nèi)對(duì)擴(kuò)張產(chǎn)生有利的影響。