报告发布方：中金企信国际咨询《2024-2030年航空航天材料行业市场运行格局分析及投资战略可行性评估预测报告》
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军用航空航天行业技术水平及特点：
（1）复合材料应用由非承力结构、次承力结构到主承力结构方向发展，复合材料使用占比持续提升：复合材料在军机上的应用可以分为非承力结构、次承力结构和主承力结构三个阶段：①从上世纪60年代起，碳纤维复合材料主要用于舱门、口盖、整流罩等尺寸较小的非承力部件，以大丝束碳纤维为主；②随着力学性能的改善以及价格的降低，复合材料的应用逐步扩展到飞机的次承力结构上，包括垂尾、平尾、副翼、襟翼、舵面等受力较大、尺寸较大的部件；③从上世纪80年代起，随着复合材料性能的提高以及成型工艺的成熟，复合材料开始在机翼、机身等受力大、尺寸大的主承力结构中应用。
我国自上世纪60年代开始探索复合材料在军用飞机中的应用，目前已广泛应用于歼-10、歼-11、歼-15等四代飞机中，主要包括平尾、垂尾、襟翼、副翼等次承力结构中。随着第三代韧性树脂基复合材料应用的不断成熟，我国军机复合材料的应用将呈现出由次承力结构过渡到主承力结构的趋势，单机复合材料用量将得到明显提升，同时对先进复合材料制造工艺提出了更高的要求。
（2）未来材料体系向耐高温、功能化、低成本方向发展：自上世纪60年代树脂基碳纤维复合材料在航空航天领域应用以来，复合材料适用场景不断拓展，同时，对材料综合性能也提出了更高的要求，其中，耐高温、低成本、功能化是未来材料体系的主要发展方向。
①耐高温：按照材料耐温级别的不同，航空航天用碳纤维增强树脂基复合材料可分为中温、中高温、高温三种类型，可分别与环氧、双马来酰亚胺、聚酰亚胺等热固性树脂相对应。环氧树脂基复合材料最高长期使用温度为130℃至150℃，在翼梁、纵梁、机翼蒙皮及航空发动机冷端部件等具有广泛应用；双马来酰亚胺树脂基复合材料的最高长期使用温度为150℃至250℃，可满足高速长时飞行的航天装备对轻质耐高温复合材料的应用需求；经过几十年的发展，聚酰亚胺树脂基复合材料已形成了从280℃至450℃的涵盖四代的耐高温树脂基复合材料体系，可满足高推重比航空发动机外涵机匣300℃以上的长期使用温度。
②功能化：复合材料的功能化是指把现有材料巧妙地组合，人为地按使用目的设计出来的材料系统技术，不仅可以把不同的材料组合起来，在同一种材料中凝聚各种构成材料所具有的特性，而且也可以期待创造出全新的功能。常规的复合材料主要用作结构材料，提供本身的机械性能，在此基础上运用功能化技术，赋予材料以其他如导电、磁性、吸波、透波、屏蔽、阻燃、防热、吸声等功能，实现结构功能一体化。
③低成本：航空航天材料从过去单纯追求高性能发展到现今综合考虑性能与价格的平衡，成本是限制先进复合材料应用范围扩展的重要因素，低成本化贯穿材料、结构设计、制造、检测评价以及维护维修等全过程。碳纤维复合材料的原材料碳纤维价格较为昂贵，尤其是高模、高强的碳纤维长期被海外巨头所垄断，加速原材料国产化并推广替代应用是降低成本的重要路径。除此之外，制造成本在整个成本中也占有相当大的比例，各种低成本制造技术发展很快，尤其是以树脂传递成型为代表的液体成型技术和以大型复杂构件的共固化/共胶接为代表的整体化成型技术等均得到了很大的发展。航空航天材料的低成本是一个重要发展趋势。
（3）复合材料成型向整体化方向发展：复合材料整体成型是指采用复合材料的共固化、共胶接、二次胶接或液体成型等技术和手段，大量减少零件和紧固件数目，从而实现复合材料结构从设计到制造一体化成型的相关技术。在复合材料结构的设计和制造过程中，充分利用了固化前复合材料灵活性的特点，将几十甚至上百个零件减少到一个或几个零件，减少了结构的分段和对接从而大幅减少结构质量，因制备先进复合材料的原材料价格较高，减轻质量直接带来成本的降低。
在航空航天复合材料承力结构的机械连接中所用的紧固件多为钛合金，成本较高；施工中钻孔和锪窝难而慢，须用特殊刀具，容差要求严、成本高；装配中要注意防止电化腐蚀，必须湿装配，耗时费力、成本高。整体成型技术可以成数量级地减少紧固件的使用量，大幅降低结构质量，同时，能减少原料、加工、装配等成本，进而降低制件总成本。
航空复合材料整体成型的杰出代表是美国第五代战斗机F-22，通过一体化技术实现了将11,000个金属零部件减少为450个，600个复合材料零部件减少为200个，135,000个紧固件减少为6,000个，不仅显著减少工序、减轻重量、降低成本，而且还有利于部件间的融合设计，是复合材料成型技术的一个重要发展方向。
（4）复合材料部件向设计制造一体化方向发展：航空航天复合材料部件的研制是多学科、多领域交叉应用的系统工程，需综合考虑多方面因素，具体呈现以下特点：
①材料种类多、性能参数多且离散度大，关键性能参数往往需要大量样本进行统计，同时，材料在固化过程中发生相变，要准确描述这一过程需要数十个参数；②结构设计变量多、难度大，结构性能会随铺层方向、铺层顺序、织物编制方式的不同而发生变化，结构的破坏模式也比较复杂，需配合大量试验方能确定结构的强度破坏模式；③制造过程复杂、工艺参数多，不仅需要关注几何精度、更要关注零件内部的缺陷问题，而时间、温度、压力等不同工艺参数与零件内部质量密切相关，另外，复合材料由于其各向异性所导致固化变形问题很难避免，因此，需提前对模具进行型面补偿。
复合材料设计制造一体化技术是基于CAD环境，运用并行工程设计理念，采用独特的复合材料零件制造模拟技术，对零件进行准确的工艺评估，获得合理设计结果和确保高质量产品的新技术。通过软件模型功能实现面向制造技术的设计，模拟平面铺层在三维零件上的铺覆工艺可行性，在三维零件某一区域上实现所要求的纤维铺放角的工艺可行性等，并通过对各软件系统和设备进行相关的二次开发和接口设计，实现复合材料构件在并行工作模式下的设计、工艺、制造、检测、装配全过程的集成，实现复合材料构件设计、制造及工艺一体化的技术。复合材料产品设计制造一体化在原材料成本控制、设计周期缩短、生产效率提升等方面能取得显著效果，是航空航天复合材料发展的必然趋势。
（5）军用飞机未来向隐身化方向发展：隐身技术是对目标特征信号进行有效控制和抑制的技术，使其难以被探测、识别、跟踪和攻击，主要包括雷达隐身和红外隐身等，其中，雷达隐身技术的核心就是减少雷达散射截面。按照美俄惯用的战斗机五代划分法，美国的F-22、F-35和我国的歼-20为当前世界第五代作战飞机。第五代战机的主要性能为：很好的隐身能力、超声速巡航、超机动能力和敏捷性、高度综合的航空电子综合系统和武器内埋等。第六代战斗机是一种诸多大国已经进入概念提案研制阶段的战斗机，其在隐形战机的基础上更加强化了隐形能力和诸多光电航电装置，同时兼顾节约成本费用，尤其重视经济性化、智能辅助技术、无人机协同等，将是一种资讯化战场下的新型武器。隐身能力已成为衡量现代武器装备性能的重要指标，武器装备使用隐身材料后，可大大减小自身的信号特征，提高生存能力，隐身化是先进型号军用飞机最为确定的发展趋势之一。