低空經濟加速起飛,你準備好了嗎?
在全球“低空經濟”領域,中國是發展較快的國家之一。根據中國諮詢企業賽迪顧問的數據顯示,2023年,中國低空經濟的市場規模達到5,059.5億元人民幣,增速高達33.8%。中國民航局預測,到2025年,中國低空經濟的市場規模將達到1.5萬億元,預計到2035年可望達到3.5萬億元,未來的發展潛力十分可觀。
文章來源:雅式橡塑網(www.AdsaleCPRJ.com)
低空經濟是一種新型經濟模式,主要在1,000米以下的空域中,通過各種飛行器開展多樣化經濟活動,如載客、送貨、測量和救援等。在技術創新和產業融合的帶動下,低空經濟成為了經濟增長的新動力。
推動這經濟模式冒起的產業包括製造、農業、物流、旅遊和應急救援等,同時也刺激了上下游供應鏈對動力電池、創新材料、通信系統等的需求,被視為培育和壯大新質生產力的重要引擎。
在農業應用中,無人機被用來播種、噴灑農藥、灌溉農田、監測資訊等,具有精度高、效率高的優勢,而且不受地形條件限制,有利於農作物的大規模生產。
在中國,物流企業已在深圳、上海等城市開通了配送航線,無人機快遞、送餐服務正融入大眾生活。根據深圳市交通運輸局的統計資料,2023年新開通的無人機航線達77條,累計開通航線共156條,完成的載貨無人機飛行次數超過60萬架次。
在低空飛行器中,電動垂直起降飛行器(eVTOL)、小型無人機和部分輕型飛機等均由電機驅動。為了增強減重、提高安全性和延長續航時間,這些飛行器需要更輕、更強、更耐腐蝕的材料。熱塑性複合材料憑藉其優越的性能,成為推動低空經濟發展的關鍵,應用前景廣闊。
熱塑性複合材料是基於熱塑性樹脂為基體,並通過增強材料包括碳纖維、玻璃纖維和芳綸纖維等來增強力學性能的複合材料。與熱固性複合材料相比,熱塑性複合材料普遍具備更強的抗衝擊性和更大的韌性,而且製造過程也更加靈活。
根據市場調研公司Stratview Research的數據顯示,預計eVTOL對熱塑性複合材料的需求將大幅增長,從2024年約500噸激增至2030年的約11,750噸,六年間增長約22.5倍。
碳纖維增強熱塑性複合材料因其輕量、高強度、耐高溫和耐腐蝕等特性,已成為低空飛行器製造的主要材料。與傳統的鋼、鋁合金和鈦合金相比,碳纖維複合材料在相同重量下的拉伸強度可高九倍以上,彈性模量可達到四倍以上,因此成為金屬材料的有效替代品。
碳纖維複合材料還具備良好的可成型性,能夠滿足各種複雜設計需求,例如:eVTOL的外形和結構要求多樣化,還要兼顧美學、安全性和空氣動力學等方面。
Stratview Research指出,eVTOL中有超過90%的複合材料均為碳纖維複合材料,主要應用於機身、翼面和螺旋槳等關鍵部件,其占比高達75-80%。
Samson Sky公司決定在Switchblade飛行汽車上使用碳纖維增強熱塑性樹脂基複合材料(CFRTP)。這種材料具有可回收且無毒環保的特點,相比傳統的環氧樹脂基複合材料,其生產過程中產生的廢料可以回收並用於非結構部件的生產,有效減少了製造過程中的浪費。小鵬匯天是中國eVTOL主要的廠商之一,旗下“旅航者X2”系列的槳葉便採用碳纖維鋪層結構,即使受硬物碰撞也只會劃傷表面,不影響飛行安全。X2的起落架主要以碳纖維和玻璃纖維作為材料,碳纖維確保部件的強度,而玻璃纖維則提供減震緩衝所需要的韌性。
適合應用於低空飛行器的複合材料不僅包括碳纖維複合塑料,還涵蓋了玻璃纖維複合塑料、芳綸纖維複合材料和泡沫塑料等多種材料。
玻璃纖維增強熱塑性複合材料具有輕質、電氣絕緣性佳、耐腐蝕和透波率高等優良特性,因此在航空領域被廣泛應用於需要優異透波性能的部件,例如雷達罩和整流罩。
在低空飛行器中,玻璃纖維增強複合材料主要用於機身和翼面等結構部件,同時,雷達罩和整流罩也常採用這種複合材料。
芳綸纖維增強熱塑性複合材料具有超高強度、高模量、耐高溫、重量輕、尺寸穩定、防輻射和高透波率等優良性能,常被用作航空高端裝備的關鍵輕質材料,特別適用於需要承受負荷和具備優異透波性能的結構部件。
航空領域廣泛採用芳綸紙蜂窩複合材料中,以芳綸纖維紙為主要原料,仿生自然界中蜂巢的獨特結構,經過精密加工而創造出極為輕質且強度極高的夾芯複合材料,外層則由碳纖維增強塑料等複合材料製成。
此外,其他夾芯複合材料如泡沫塑料,因其低密度、緩衝減震、隔音吸音等獨特性能,也被應用於低空飛行器的內部結構。常用的泡沫塑料包括聚氨酯(PU)、聚苯乙烯(PS)和聚氯乙烯(PVC)。
2023年12月,中國將低空經濟列入國家戰略性新興產業。2024年,政府對低空經濟的相關發展提出了明確要求。目前,中國已有約30個省將發展低空經濟寫入政府工作報告或出臺相關政策。
其中,深圳有“無人機之都”的稱號,其低空經濟關鍵供應鏈完整,在新能源、新材料、高端裝備和儀器製造等領域具備優勢。到2026年,深圳將建成1,200個以上低空起降設施,並在未來三年建設上萬個新通信基站,實現全市也有起降點和運營航線全覆蓋的低空信息網路。
迎來重大新機遇的同時,低空經濟的發展也面臨一些挑戰,例如:空域管理、飛行安全和相關法規的尚待完善。對橡塑行業而言,隨著低空飛行器應用領域的擴展,材料性能的要求也將不斷提升,材料研發需要持續創新,才能適應低空經濟的發展。