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2023年12月，BCC Publishing Staff发布了全球先进航空航天材料市场报告（Global Markets for Advanced Aerospace Materials），该报告总计279页，针对2022年-2028年全球航空航天用不锈钢、铝合金、钛合金、超级合金、碳纤维增强塑料（CFRP）、陶瓷基复合材料（CMC）等先进材料市场规模进行概述。 本系列专题文章旨在针对涉及先进复合材料领域（包括CFRP、CMC等）进行论述，在本文中将会详细介绍包括复合材料等在内的推动航空航天领域发展的关键因素。 2、《航空航天用先进材料价格分析》
航空航天行业正在不断发展，新兴材料对塑造其市场动态至关重要。航空航天技术的突破往往与新兴材料齐头并进。航空航天工业的持续发展在很大程度上依赖于研发工作，因为它们导致了铝合金、复合材料、钛合金、高温合金、粘合剂和其他领域等先进材料的突破。随着研究人员发现先进复合材料的新应用和特性，创新和商业化的新机会也出现了。 由于航空航天领域的激烈竞争，企业总是在寻求获得优势的方法。在航空航天产品的生产中，材料成本起着很大的作用。虽然先进的材料可能价格昂贵，但由于它们提高了性能和燃油效率，而且见删了维护，它们可能会带来长期的成本效益。此外，飞机行业使用的材料要遵守严格的安全和性能规定。市场发展在很大程度上受到遵守这些限制的影响。 全球航空旅行的持续增长大大推动了航空部门对先进材料的需求。这种增长是由于飞机制造商对更轻、更强、更耐用材料的不断需求。先进的材料可以帮助减少飞机重量，通过提高飞机的燃油效率和使用替代燃料，从而显著节省燃料并减少飞机排放。 根据国际航空运输协会（IATA）的数据，2021年，全球航空公司的航班数量为2220万架次。新冠肺炎极大地影响了航空公司航班的年度增长，在2020年之前一直呈上升趋势后，由于疫情2021年2月急剧下降46.7%。根据国际航空运输协会世界航空运输统计（WATS）发布的数据，与2019年相比，2020年国际旅客需求（收入旅客公里）下降了75.6%，国内航空旅客需求（收益旅客公里）减少了48.8%。
2020年航空旅客运输量的下降是自1950年左右开始追踪全球收入旅客公里数以来的最大降幅。然而，航空业在受到影响后开始加快步伐，预计在未来几年将恢复势头。根据国际航空运输协会（IATA）的数据，2022年全球航空旅行量为疫情前（2019年）水平的68.5%。与2021年相比，2022年国际流量增长了152.7%，超过了2019年增长62.2%。2024年预计将是全球客运量复苏的一个里程碑，客运量将达到94亿人次，超过2019年。 国际航空运输协会报告称，2023年3月的旅行需求大幅增长。根据国际航空运输协会的数据，与2022年3月相比，国际交通量增长了68.9%，全面实现了显著增长（再次受到亚太地区航空公司的推动）。国际RPK（收入客运公里）达到2019年3月水平的81.6%，而81.3%的负荷系数比2019年3月份高出10.1个百分点。这是由于随着中国重新开放的势头增强，对亚太航空公司的需求增加了三倍。  严格的环境法规 航班是能源密集型，依赖于化石燃料。与排放和环境影响相关的严格法规正在推动航空行业采用更环保的材料，从而降低温室气体排放。这是因为飞机排放是造成气候变化的主要原因，航空货运约占货运类型排放的二氧化碳总量的5%。但这仅仅5%对环境的影响比其他因素大得多，因为飞机排放物在大气中释放得很高，因此对气候产生了强烈影响，引发了化学反应和大气效应，使地球变暖。
尽管航空业正在积极努力将燃料消耗降至最低，但减少航空排放仍是一项重大挑战。与此同时，新飞机和创新技术为飞机制造提供了潜在的解决方案。制造商更专注于加强运营实践，例如优化飞行路径以提高效率，并具有在应用限制下管理燃油消耗的能力。航空排放的增长速度比任何其他交通方式都快。此外，飞机设计在排放方面起着至关重要的作用。老式飞机的燃油效率较低，排放的污染物也较多。该行业向更高效的飞机转型，如波音787和空客A350，起到了帮助作用。然而，许多老式、效率较低的飞机仍在运行。如果不加以缓解，到2050年，航空排放量可能比2019年翻一番以上。 关于燃料选择或制造规范方面，对航空业的排放控制进行监管是必要的。因此，世界各国政府正在采取措施减少排放并管理其对未来的影响。2021年11月15日，美国环保局提出动议，要求对2021年初颁布的商用飞机温室气体排放标准进行诉讼管理。该规则实施了奥巴马政府于2016年通过国际民用航空组织（ICAO）谈判达成的历史性国际协议，该协议旨在为飞机制定首个温室气体排放标准。2022年10月，国际民用航空组织（ICAO）成员国同意到2050年实现航空业二氧化碳净零排放的长期目标。
复合材料的材料开发和商业应用 复合材料，如碳纤维增强复合材料，由于其轻质和高强度的性能，在航空航天行业越来越受欢迎，大型制造商被显著减少燃料使用和二氧化碳排放的潜力所吸引。与传统铝相比，复合材料具有重量轻、腐蚀敏感性低和疲劳失效风险低等优点。这些特性提高了燃油效率，增加了货运能力，减少了运营费用。尽管复合材料具有比金属更高的初始成本，但它提供了可观的长期成本节约。虽然复合材料比传统材料需要更少的维护，但其维修成本可能相对较高。复合材料的一个固有缺点是其不可生物降解性；然而，由于它们的耐用性和燃料效率的提高，它们提供了环境效益。
飞机材料和制造技术的产品创新推动了复合材料等燃油高效材料的发展。各种复合材料，如聚合物基、陶瓷基、钛基合金、镁基和铝基复合材料已被开发用于航空航天工业。航空业的加速增长为这些创新提供了支持。波音787在机身和主要结构中使用的复合材料比以往任何一架波音商用飞机都多，其结果是机身由近一半的碳纤维增强塑料和其他复合材料组成。与传统的铝设计相比，这种方法提供了20%的平均重量节省。波音787梦想客机80%是由FRP复合材料制成的，这使得飞机更轻，从而降低了能源消耗和碳排放。空中客车公司正在积极参与使用复合材料；据消息人士透露，该公司正在为其飞机系列增加复合材料。如今，A350 XWB在超过50%的结构上使用复合材料。此外，制造每架空客A220的材料中，约70%是先进材料，其中46%是复合材料，24%是铝锂材料。 先进复合材料在航空航天和国防中的应用日益增多 随着航空旅行需求的增加、机票价格的降低、可支配收入的增加和新飞机制造的巨大积压，航空业正在经历温和的增长。持续的技术进步和高性能材料的部署提高了飞机的运行效率，降低了噪音，并提高了有效载荷能力。对取代传统材料的高性能复合材料的需求正在增长。这些材料可以减轻零件的重量，同时保持高性能。以中国、日本、韩国和印度为首的亚太地区将拥有最高的新飞机需求。区域增长主要归因于不断升级的经济增长。
全球国防开支的逐年增长可归因于中国、印度、美国和俄罗斯之间的军备竞赛。印度国防开支的增加归因于更换旧的苏联飞机和计划发展的机队。根据斯德哥尔摩国际和平研究所发布的数据，全球军费支出达到2.2万亿美元。大约60%的全球军费来自五个国家：美国、中国、沙特阿拉伯、印度和法国。随着全球国防开支的增加，对新一代作战飞机、火箭和直升机的需求增加，最终导致航空航天材料的消耗增加。 据《航空周刊》报道，从2024年到2033年，将交付22120架新飞机。在同一时期内，11600架飞机将退役（其中一些飞机将进行客机到货机的改装，因此仍将继续飞行）。总的来说，全球机队将增加12500架。2022年，全球飞机维护、维修和运营（MRO）市场规模为800亿美元，40%的MRO来自现场维护，其次是32%的部件和仓库维护。空中客车公司估计，到2036年，全球维护、维修和运营部门的年价值将达到1200亿美元。这一增长意味着运营中的飞机数量不断增加。因此，航空航天公司可以从国内外MRO供应商的备件销售增加中受益。
考虑到目前的机队使用年限，每年将有超过3%的在役机队退役。这将对先进航空航天材料市场的需求产生积极影响。据《航空周刊》报道，北美、欧洲和亚太地区将主要推动MRO需求。对新一代作战飞机的需求一直存在。这通常与老式飞机的退役和对新型高级飞机的需求有关。 各种先进的材料在获得测试证书后被用于军队。在国防领域，碳纤维增强塑料材料可以制造隐身和雷达吸收结构，这对于降低飞机被敌方雷达系统探测的能力至关重要。美国在军费上的支出超过了任何其他国家，其国防预算占全球军费支出的40%。尽管美国在2022年的军费预算是迄今为止最重要的为8770亿美元，但中国的军事预算也相当大为2248亿美元。其他三个国家的支出较为温和，从沙特阿拉伯的538亿美元到印度的726亿美元不等。国防的持续增长将推动先进航空航天材料的市场。 太空探索 由于商业太空探索的扩大，对适用于航天器和发射系统的尖端材料的需求越来越大。美国政府历来通过美国国家航空航天局NASA资助太空探索任务。为了制造用于近地轨道(LEO)任务的载人航天器，美国NASA的商业载人计划最近参与了与私营航空航天公司的合作。这项计划增加了商业太空的使用，刺激了太空部门。此外，太空探索技术公司（SpaceX）、蓝色起源公司（Blue Origin）和维珍银河公司（Virgin Galactic）等私营企业在太空探索方面投入了大量资金，刺激了创新，开辟了新的前景。 随着太空旅游的出现，维珍银河和蓝色起源等公司正在积极寻求太空旅游企业，为太空探索开辟新的商业机会，扩大消费者市场。可重复使用的火箭和推进系统的进步降低了进入轨道的成本。此外，建立新的太空港，如新墨西哥州的美国太空港和弗吉尼亚州的大西洋中部地区太空港，促进了更多的发射活动。这些因素将在未来几年推动对先进航空航天材料的需求方面发挥关键作用。
到2024年，美国NASA的阿尔忒弥斯计划将宇航员送回月球，重点是长期月球探测。该项目高度重视商业和国际合作，激发了航天器和月球技术的创新。此外，太空探索技术公司和OneWeb等企业正在建造大规模卫星星座，以提供全球宽带互联网连接。这些星座的创建和使用增加了对卫星生产和发射服务的需求，从而促进了先进材料市场的增长。 |
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