关键词：热塑性复合材料，低空经济，Fiberform
一块碳纤维增强聚苯硫醚连接片，让工业无人机载重突破100公斤，寿命延长一倍以上
一块碳纤维增强聚苯硫醚连接片，让工业无人机载重突破100公斤，寿命延长一倍以上
2025年初，深圳某工业园区，一架整机重量仅340公斤的工业级无人机腾空而起。这架无人机搭载了20片国产热塑性复合材料连接件，在暴雨中稳定完成了两小时巡检任务。其背后，是一场由新材料驱动的低空革命——热塑性复合材料正在重塑飞行器的“骨骼”与“肌肉”。
图1工业无人机
材料革命，四维性能颠覆传统
热塑性复合材料以热塑性树脂为基体，通过碳纤维、玻璃纤维等增强材料提升力学性能，与热固性材料相比，具有更强的抗冲击性、更高韧性，以及更灵活的制造过程。
图2 热塑性复合材料
在低空飞行器领域，这类材料展现出四大颠覆性优势：
极致轻量化：碳纤维增强热塑性复合材料（CFRTP）的密度仅为钢的四分之一，拉伸强度却高出九倍以上，成为金属材料的理想替代品。
超凡环境适应性：以聚苯硫醚（PPS）和聚醚醚酮（PEEK）为代表的高性能树脂，使材料在-40℃至200℃工况下保持稳定，耐受风雨侵蚀和化学腐蚀。
高效制造工艺：克劳斯玛菲开发的FiberForm技术，将复杂航空部件的生产周期从100多小时缩短至2分钟，同时确保同等强度和安全性能。
循环经济价值：热塑性部件可100%回收再利用，相比热固性材料减少86%的碳纤维浪费，大幅降低全生命周期碳排放。
图3克劳斯玛菲FiberForm设备
技术突破，制造效率的指数级飞跃
热塑性复合材料的真正威力，在制造环节展现得淋漓尽致。
一体化成型技术：FiberForm工艺通过将连续纤维增强热塑性片材热压成型，再进行二次包覆注塑，实现复杂结构件的一体化制造。这项技术已在eVTOL肋状结构件生产中验证，效率提升3000倍以上。
图4 FiberForm结构件
数字孪生制造系统：澳大利亚Swinburne科技大学开发的无人机翼盒生产线，采用LMPAEK航空级热塑性复合材料，通过虚拟仿真优化每个制造环节，实现高性能轻量化结构的高精度生产。
原位聚合增强技术：沃特股份的碳纤维增强尼龙复合材料通过该技术实现纤维与树脂基体的分子级结合，弯曲强度提升至450MPa，耐温上限达180℃。
这些创新彻底改变了“复合材料=手工慢造”的传统认知，为规模化应用扫清障碍。
应用图谱，从骨架到皮肤的全面渗透
在低空经济领域，热塑性复合材料已实现全机身覆盖：
核心承力结构：东华复材的CF/PPS连接片应用于工业无人机承力结构，未来将扩展至机架、螺旋桨、起落架等关键部件。测试数据显示，其使整机减重30%，载重能力提升40%。1
高温功能组件：PEEK基复合材料制造的电机壳体和电池支架，耐受200℃以上高温，解决电动飞行器的热管理难题。小鹏汇天“旅航者X2”的桨叶采用碳纤维铺层结构，碰撞后仅表面划伤，不影响飞行安全
高性能外壳与翼面：碳纤维增强PEEK制造的机翼，在保证强度的同时实现极致轻量化。玻璃纤维复合材料则应用于雷达罩和整流罩，满足高透波率需求。
防护组件：凯柏胶宝的热塑宝K系列材料制造的螺旋桨保护罩和起落架垫，提供出色的抗冲击性能和减震效果，保护核心电子元件。
图5 热塑性复合材料在eVTOL的应用
万亿市场，国产替代重塑产业格局
随着低空经济纳入国家战略，热塑性复合材料迎来爆发式增长：
需求激增：据Stratview Research预测，eVTOL对热塑性复合材料的需求将从2024年的500吨增至2030年的11，750吨，增长22.5倍。
国产替代加速：中复神鹰T700级碳纤维市占率达65%，中研股份PEEK材料打破Victrex垄断通过波音认证，沃特股份更斩获特斯拉Optimus机器人订单。5 苏州空天复材项目投产后，年产量将达30吨，新增产值8000万元。
成本持续下探：规模化生产和国产化推进，将使高端复合材料成本降低30-40%，加速应用普及。
政策强力支持：国家制造业转型升级基金设立50亿元专项子基金，粤港澳大湾区“天空之城”产业基金募资800亿元，重点投向低空经济基础设施。
图6 低空经济发展
产业变革已形成正向循环：材料成本下降催生新应用场景，装机量增长反哺技术迭代。四川夹江的航空复材制造基地，使用新一代机器人自动铺丝机，实现大飞机机翼整体成型；武汉蔡甸区则通过
“政产学研用”协同，打通实验室到生产线的转化通道。
图7无人机热塑性碳纤维结构件
当国产eVTOL轻盈划过城市天际，背后是无数材料科学家书写的创新传奇——每一次续航延长，都是轻量化技术的突破；每一次安全起降，都是材料性能的胜利。低空经济的天空，正因热塑复材而更加广阔。
参考文献：
1.低空经济风口：热塑性复合材料迎来巨大发展机遇
2. 3000倍！克劳斯玛菲FiberForm为eVTOL生产变革提速
3. 低空经济成热塑性复合材料增长点
4. 中国低空经济加速：轻量化材料国产替代重塑全球产业链
http://hy.stock.cnfol.com/hangyejingcui/20250526/31340584.shtml
