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  跟着新冠疫情危机的逐渐免除，全球航空业迎来了强势复苏，商用飞机产能正在敏捷上升。航空范畴复合资料厂商正在堕入新一轮剧烈竞赛，研制新的资料与工艺技能，在新一代飞机项目供应链中占有有利方位是全职业的根本一致。美国复合资料世界网站主编杰夫·斯洛安（Jeff Sloan）于2022年9月撰文剖析了航空复合资料商场2022年的展开状况，并对2023年进行了剖析。译者在原文基础上，对部分工作进行了恰当弥补，供读者参阅。以下是全文。

  跟着全球新冠疫情危机根本曩昔，全球航空商旅运送商场在2022年开端迎来复苏，估量整个2023这种复苏将持续加快，航空商旅运送职业将康复至挨近2019年的活动水平，这种现象现已良久未见。这种复苏趋势将持续添加波音、空客等龙头航空制作商以及整个航空工业供应链的压力，有必要持续康复和进步产能以满意日益增涨的订单需求。

  依据美国航空航天咨询公司Teneo的剖析，2022年针对新冠疫情管控法规的放宽履行，有助于影响美国商旅运送职业的广泛复苏。在英国，相关法规履行时刻更长，航空业康复滞后，但本质上仍遵从相似的展开形式。此外，Teneo猜想，到2023年末，全球大多数航空商旅运送活动水平将与2019年新冠疫情迸发前相差无几，仅有几个百分点的不同（见下图）。

  Teneo对2023年以美国为中心的航空商旅运送猜想（图片来历：Teneo）

  正如2020年新冠疫情开端流行时猜想的那样，各国国内航空商旅运送的康复速度将快于世界。但到2023年世界航空商旅运送应该会康复到挨近新冠疫情迸发前的水平。这种回暖预示着宽体客机的运营运用将会逐渐添加，其间就包含许多运用复合资料的空客A350和波音787两款抢手机型。此前，这两款飞机的出产率在新冠疫情的暴虐下急剧下降。

  空客公司于2022年9月宣告，将持续进行多年尽力逐渐进步飞机制作功率，以应对持续添加的供货需求。详细而言，空客原方案在2022年交给近700架飞机，到到2022年9月，空客交给总量为437架飞机。虽然该公司表明全力运用第四季度时刻添加产值以完成方针，从成果看，空客公司2022年全年终究交给661架飞机，虽然未能完结700架的方针，但与2021年比较仍添加了8%，趋势显着向好。

  不管事态怎么展开，至2025年，空客公司终究方案将产值进步到每年挨近1000架，这意味着出产率将到达每月约80架。这样跃进式的制作功率不只给空客公司带来了办理压力，也给其供应链带来了巨大供货压力，这其间就包含航空复合资料供应链。

  空客A321XLR是空客A321neo系列的最新和最长的迭代机型。这款单通道飞机专为长途跨洋航线规划，深受客户欢迎，订货量现已超越500架。空客A321XLR估量将于2024年正式投入运用（图片来历：空客公司）

  波音近年来在民航商场的方位示弱于空客。这家总部坐落西雅图的飞机制作商在2021年耗费了大部分时刻来康复其737 MAX和787机型供应链的作业。其间后者的订单交给作业自2021年以来已全面阻滞，等候美国联邦航空办理局（FAA）对触及某些复合资料机身部分的制作反常问题进行评价。波音公司终究处理了上述问题，并于2022年9月康复了波音787系列机型的正常交给。

  波音公司在2022年9月交给了51架飞机，累计交给328架飞机。虽然困难重重，波音公司终究仍是完结了全年480架飞机的交给，虽然这一数字远远低于空客，但关于一家在曩昔三年中一向遭到安全和制作应战困扰的公司来说，相较于2021年添加了41%，这现已是一项巨大进步。

  跟着空客A350和波音787系列飞机的出产逐渐开端康复正常，笼罩着整个航空工业，尤其是复合资料职业的一大要害问题是，下一个重要飞机方案何时发布？

  空客公司实际上不需求宣告新飞机方案，该公司现在的产品线比较彻底，具有几乎没有战略缺点的一切首要类别机型。与之比较，波音公司的产品线相对单薄——缺少长途单通道飞机来替代波音757并与空客A321 XLR系列打开竞赛。在这一实际面前，再加上波音737机体架构约束（不易进行扩展和加长），种种迹象表明，波音应当会很快宣告一项新的长途单通道飞机研制方案。

  但是，研制新机型需求150~200亿美元的资金投入，在阅历了波音737 MAX坠机工作和波音787交给暂停的重创后，波音仍需求重建现金流。虽然面对财政和其他方面的应战，但清楚明了的是，波音公司需求开发一款新飞机添补其产品线占有的空白。该机型与空客A321XLR所添补的商场空间相同，后者作为单通道飞机最多可包容757人，载客量200人，航程8700公里，是业界航程最长的窄体客机。A321XLR也现已取得了500多架订单，估量2024年投入运用。

  两架波音787飞机，涂有美国航空公司的涂装。波音787项目在2021年的大部分时刻和2022年上半年一向处于暂停交给状况。在此期间，波音公司与美国联邦航空局（FAA）一起处理了一些与复合资料相关的制作反常问题。走运的是，这段时刻恰逢新冠疫情引发的世界航空商旅运送职业的大幅放缓。尔后飞机的交给逐渐康复。图片来历：波音

  曩昔几年，波音公司曾在商场上非正式地推出了一些概念机型，探究调研了用户关于各种机型装备和尺度的爱好。这其间包含了新式中型飞机（NMA），这是一种比波音787更小的复合资料密集型双通道飞机。虽然NMA在前期规划阶段没有老练，但从各方面来看，波音公司仍在持续评价一款添补商场空白机型的新规划方案。这款机型何时发布引发了许多猜想，但就现在把握的信息揣度，新机型在2023年末之前好像不太或许被官方承认。

  在等候波音和空客新飞机方案的一起，航空复合资料供应链上下游制作商都在暗自发力，从头寻觅本身定位，以满意接下来任何新飞机研制项目的需求。即便航空工业不确定新式飞机的尺度和规范，但职业关于资料和工艺（M&P）的了解深化，可以预判。

  跟着民航业关于长航程、高能效、低本钱飞机的需求越发清晰，航空工业逐渐构成了由宽体架构向窄体架构改变的趋势，业界遍及观念是，不管波音或空客下一步开发什么飞机，都将面向每月多达100架飞机的商场需求。此外，新式飞机肯定会选用复合资料机翼，乃至许多运用复合资料机身规划。

  每月出产100架飞机，且机型的首要结构许多运用复合资料和相关工艺，满意这样的出产需求在商用航空制作业中是史无前例的。许多运用复合资料与工艺的趋势，正有力推动职业脱节以热压罐成形为代表的功率瓶颈，逐渐转向液体成形工艺和资料，如树脂传递模塑（RTM）、树脂灌注、紧缩成型，又如热塑性复合资料等。愈加广泛运用复合资料的趋势也将催生更多的主动化技能、改善的进程控制才干、更多的零部件集成规划、更少的紧固件连接件运用，乃至是更少的人力作业。

  彻底脱节热压罐成形技能所面对的应战之一，是整个职业正在考虑将纤维/树脂组合运用到此前从未运用过的结构部件中。这种立异虽然有利于整个复合资料职业的展开，但仍然需求经过满意谨慎的测验判定来验证新的资料和工艺技能可以在预期运用中具有可靠性，这种判定既费时又贵重。若复合资料职业想要满意新式飞机制作的需求，迈出这一步是十分必要的。

  由于现已预见了这种趋势，一些1级和2级复合资料制作商正在活跃尽力完成现代化晋级，以期满意飞机原始设备制作商的需求。在复合资料制作商开发的一些最新技能和运用部件中，现已可以窥视职业在资料和工艺范畴进行了深化研究，各厂商已开端对未来供应链中方位的打开剧烈抢夺。首要包含以下项目。

  日本帝人公司研制的非弯曲织物，经过切开和预成型，首要运用于GKN航宇公司制作的“明日之翼”（WOT）项目中的一体化翼梁。图片来历：GKN航宇公司

  用于高效航空制作的一体化、一次成形17米翼梁。空客“明日之翼”（WOT）项目中方案选用多项新式复合资料与工艺技能组合，旨在推动先进复合资料机翼的制作并减轻结构分量。“明日之翼”项目中最大的结构之一，是一款长达17米的一体化碳纤维复合资料翼梁，由GKN航宇公司运用RTM工艺开发并制作。其共同之处在于关于单个RTM部件来说，这款C形翼梁尺度十分大，超越了传统RTM工艺的约束，而且运用了日本帝人公司供给的非弯曲织物（NCF）。GKN设法在没有切开的状况下将NCF铺放在工装进步行加工制作。空客公司现已安装完结了首个“明日之翼”验证件，将进行严厉的测验以评价规划和资料的可靠性。“明日之翼”项目中的技能是否可以安装在飞机上、而且怎么在飞机进步行布置现在还有待调查。

  SAMXL的焊接技能经过带有吸盘和超声波发生器的结尾履行器来放置Ω形纵梁并将其点焊到蒙皮上。图为正在为下一代飞机用热塑性复合资料航空结构焊接进行评价。图片来历：SAMXL

  热塑性复合资料焊接技能在展开可持续性机身方面取得展开。经过欧盟洁净航空方案支撑的多功能机身演示验证件（MFFD）项目，现在正在评价热塑性复合资料在飞机机身结构（包含蒙皮、纵梁和结构）中的潜在运用。这项作业由GKN航宇公司（首要机身下半部分）、德国航空航天研究中心（首要担任机身上半部分）和德国弗劳恩霍夫研究所（首要担任安装）一起完结。MFFD的方针之一是运用热塑性复合资料的可焊接性作为机身的安装技能，以削减机械紧固件结构的运用。现在，该项目正在评价几种焊接技能，测验焊接速度、焊接质量和其他变量。热塑性复合资料的展开，为航空结构用材供给了一个极具吸引力的挑选，由于它选用的非热压罐（OOA）工艺进步了可加工性，易于资料处理，一起还可以供给杰出耐性。

  主动纤维铺放（AFP）是波音787和空客A350制作进程中运用的一项复合资料使能技能。关于下一代商用飞机来说，这项技能将更为重要。这台由电子磕碰公司（Electroimpact）供给的AFP体系安装在美国威奇托州立大学（WSU）的国家航空研究所（NIAR）。图片来历：NIAR

  下一代复合资料制作技能的中心坐落美国威奇托州立大学（WSU）的国家航空研究所（NIAR），相关的技能正在敏捷展开。NIAR正在其先进结构主动化技能实验室（ATLAS）中归集和立异各种制作技能，首要面向航空结构的主动纤维铺放（AFP）和主动铺带（ATL）技能制作规程的开发，为复合资料职业和WSU学生供给先进资料和工艺技能开发的演示选项。ATLAS中具有美国电子磕碰公司AFP体系、法国科里奥利AFP体系、马其顿Mikrosam公司的免工装纤维铺放体系、德国Cevotec公司的主动纤维贴片铺放（APP）体系、德国KraussMaffei公司的注塑成型体系、奥地利Engel公司的注塑成型体系、美国ASC工艺体系公司的热压罐以及索尔维复合资料实验室。NIAR也是先进虚拟工程与测验（AVET）实验室的所在地，该实验室专心于虚拟数学建模技能的开发和验证，使航空航天制作商可以从概念规划到剖析认证进程中最大极限地削减全面物理测验，终极方针是缩短资料测验和判定周期，让新资料更快地运用到航空航天结构中。

  Qarbon航宇公司具有自主知识产权和专利的单向复合资料机器人感应焊接技能，技能老练度（TRL）现已到达了5级。该技能适用于关闭箱体飞机结构，如翼盒演示验证件等。相似Qarbon这样的公司正在扩展其热塑性复合资料制作才干。图片来历：Qarbon航宇公司

  一级航空结构制作商Qarbon航宇公司是正在转型中的航空航天制作商的典型事例。其前身为Triumph公司，经私募股权基金收买重组后，被从头命名为Qarbon，在美国乔治亚州米利奇维尔和德克萨斯州红橡市设有工厂。该公司在运用手艺铺设、热压罐固化预浸料的航空航天和国防军事用资料项目方面具有长时刻作业经验。此外，该公司在开发热塑性复合资料方面具有厚实技能功底，因而可以立异性的研制一些用于航空结构的焊接技能，以等待完成技能转型，在未来航空复合资料供应链中占有方位。

  先进空中交通（AAM）商场的快速展开，让复合资料商场拨云见日现曙光。AAM首要的方案是在首要城市及其周边区域供给空中租借车服务，以协助乘客防止地上拥堵，供给全新的交通或许。AAM商场的飞翔器首要运用载客量为3~6名乘客、纯电供给动力、首要结构由复合资料制作的电动笔直起降飞翔器，其航程可达150公里。

  全球范围内现在已有数百家AAM飞机制作商在展开相关事务，但只要少量可以获取满意资金支撑投入运用。该范畴中的职业龙头前驱企业，方案将相关产品在2022年或2023年的某个时刻正式投入运用并展开运营服务，其他几家职业抢先企业也将在2024年和2025年到达这一方针。

  针对AAM商场的展开速度及其终究或许的商场规模，职业界还未能构成一致定见。乐观者以为，到2030年，全球范围内将有数千辆空中租借车投入运营。持怀疑态度的人以为，仅有少量城市的少量供货商可以供给有限的服务，职业老练并取得商业上的成功仍需求更长的时刻。AAM商场在终究成为实际前仍需求扫清多个妨碍。其间最大的妨碍是监管问题，即空中交通管制。美国联邦航空办理局（FAA）和欧洲的欧盟航空安全局（EASA）有必要拟定全新的规范和协议来办理AAM飞翔器飞翔的空域，这其间最重要的是怎么防止AAM飞翔器在过度拥堵的城市区域掉落。

  第二个妨碍是基础设施。空中租借车将在笔直起降场起飞和下降，笔直起降场一般应坐落建筑物顶部、机场邻近、支线机场和其他地址。但实际是，这种基础设施并不广泛存在，有必要首要由AAM制作商制作并出资保护，这将支付巨大的本钱，有才干保持的厂商寥寥无几。

  终究一个妨碍，也是与复合资料职业最相关的妨碍，围绕着先进资料和工艺。假如AAM商场可以顺畅到达乐观主义者期望的老练度，商场对新飞翔器的需求每年或许超越10000架。这个数字比商用航空范畴的最高制作速度高出几个数量级，代表了迄今为止世界上任何地方都未曾见过的高性能复合资料制作工业化水平，其间的应战显而易见。

  一些职业剖析师将AAM范畴复合资料制作形式改变比喻为“轿车数量，航空质量”，虽然这听起来有些道理但并不谨慎，实际上AAM飞翔器是以复合资料密集型的方法出现的，而且需求制作轿车工业中看不到的零部件，这与轿车职业存在较大不同。以螺旋桨叶片为例，每架AAM飞翔器都有多个螺旋桨，需求大批量出产具有航空级质量的螺旋桨叶片，即便仅仅依照老练AAM商场保存估量，每年至少需求多达60000个叶片，商场对复合资料的需求明显十分巨大。

  由Beta科技公司开发的ALIA 250c先进空中交通飞翔器，具有四个用于起飞和着陆的倾转旋翼，以及一个接近机身后部的推动旋翼。在进入空中租借车商场之前，该机型将首要作为运送捐献器官医用飞翔器投入运用。图片来历：Beta科技公司

  此外，现在AAM飞翔器的原型机和演示验证机首要运用手艺铺设、契合航空航天规范的预浸料制作，并在热压罐中固化成型。不过，第二代和第三代量产型飞翔器将需求选用非热压罐（OOA）资料与工艺组合，以满意更高出产速率和更高产品质量。这意味着出产制作进程将无需人工触摸，具有强壮的进程控制才干，许多推行选用液体成型工艺，完成实时检测、快速固化并易于安装，但到现在，上述种种优势在全球任何地方都没有大规模存在。

  这就牵引出了一个问题：谁将为AAM全力推动复合资料制作？这将终究取决于制作商的运营形式。一些AAM制作商或许会与必然锐航空体系公司、GKN航宇公司以及大合集团等一级复合资料供货商签定供货合同，但即便如此，这些制作商也需求取得满意的资金和技能才干满意需求。或许AAM制作商，如美国的乔比航空公司，探究内部配套或许性，自行制作所需的复合资料，这样的形式后续也或许面对本钱压力，需求霸占迈向规模化和工业化应战。

  而这一切都疏忽了碳纤维的供需问题。AAM商场的快速老练将给现已在尽力满意客户需求的碳纤维供应链带来巨大供货压力，商用航空航天、风能和储氢范畴的微弱添加也将使工作变得愈加杂乱。此外，碳纤维制作商不肯投入时刻和金钱来添加产能，除非对新出产线产出的纤维有清晰且长时刻的需求许诺。AAM商场能否供给这样一个清晰的长时刻许诺还有待调查。