交通运输行业eVTOL材料篇：低空+航天双重驱动，碳纤维复材顺势“起飞”

低空+航天双重驱动，碳纤维复材顺势“起飞”——eVTOL材料篇证券分析师：李景星 S0370522090001研究助理：孙嘉瑞行业评级：增持证券研究报告交通运输行业/行业深度报告2025年12月30日目录一、碳纤维复合材料：eVTOL中的筋与骨二、政策支持：碳纤材料与低空飞行，我国新质生产力典型代表三、产业链与工艺流程：黑色黄金里的精益求精四、量增价减结构分化，主要厂商积极布局高端产线五、空天产业爆发，碳纤维顺势起飞六、相关上市公司风险提示：市场竞争与产能过剩风险，技术壁垒与研发投入风险，原材料价格波动风险，下游新兴应用市场商业化不及预期资料来源：复材云集， 峰飞航空，江苏博实碳纤维，金元证券研究所整理一、碳纤维复合材料：eVTOL中的筋与骨1.1 eVTOL对于使用材料要求严格核心要求意义具体要求内容极致轻量化材料选择中的首要考量因素由于 eVTOL 主要依赖电池供能，其整体性能受限于能源密度，所以结构材料的轻量化成为提升续航能力和运营效率的关键路径。使用碳纤维复合材料，可帮助整机减重约30%–40%，带来约20% 的航程提升，同时有效降低能耗与单位飞行成本高强度与高可靠性安全飞行的基础保障eVTOL 在起飞、巡航和降落等飞行阶段需承受复杂的气动载荷、振动载荷以及长期循环应力，这对材料的力学性能和结构可靠性提出了更高要求。因此机身材料不仅需要具备较高的比强度和比刚度，还需在高频次飞行条件下保持稳定的力学性能，以确保机体结构的安全性和服役可靠性耐环境与耐服役性能适应低空复杂飞行条件eVTOL 因受温度波动、湿度变化以及潜在腐蚀因素的综合影响，因此结构材料需具备良好的耐腐蚀性、耐高低温性能以及抗疲劳和抗老化能力，能够在约 -70℃ 至 500℃ 的温度区间内保持性能稳定，从而满足多次循环服役的工程需求结构设计性与制造产业化规模化应用的前提条件为实现城市空中交通的规模化应用，eVTOL 对材料的结构可设计性和工程可制造性提出了更高要求。材料不仅需要支持复杂几何结构和多功能一体化设计，还应具备成熟的成型工艺和量产潜力，以满足未来产业化和商业化运营对成本和一致性方面的要求碳纤维复合材料涡扇eVTOL中使用材料应满足以下核心需求：资料来源： 江苏博实碳纤维，金元证券研究所整理1.2 复合材料在eVTOL中得到大量应用• 为满足飞行器对轻量化等一系列需求，eVTOL机身及结构件主要采用复合材料，尤其在推进系统及内饰和结构中使用；其中，大多eVTOL厂商采用碳纤维复合材料作为主要材料作用于机体结构（占比超90%）；另外采用玻璃纤维复合材料作用于保护膜（占比近10%）。• 据Stratview研究报告显示，在飞行汽车项目中，复合材料的使用主要集中在结构部件和推进系统，占比约75%-80%，其次是内部应用，如横梁和座椅结构，占12%-14%，而电池系统、航空电子设备等占剩余的8-12%。• 而根据Lilium披露，在eVTOL的成本组成中推进系统+结构和内饰在整体BOM中占比约65%，也是复合材料大量应用的地方，因此复材在eVTOL整体中的价值量较高。据我们推算，复合材料的整体成本（原料成本 + 加工/辅材/检测成本）占比在20%-30%，主要为碳纤维复合材料。资料来源： 中国复合材料工业协会，Lilium官网，金元证券研究所整理80%12%8%结构部件和推进系统内部应用（横梁、座椅）电池、航空电子复合材料在eVTOL中的应用分布Vertical Aerospace VX4 机身大量采用轻量化复合材料1.3 碳纤维复合材料 —— eVTOL的理想材料碳纤维复合材料(Carbon Fiber Reinforced Polymer, CFRP)：通常指以碳纤维作为增强体,以聚合物树脂作为基体，通过固化等工艺形成的纤维增强复合材料。它的强度主要来自碳纤维，而“韧性、成型、环境适应性”等更多由树脂体系与界面设计决定。•碳纤维复合材料高度适配eVTOL：碳纤维复合材料可较好满足eVTOL对于轻量化、高强度与高可靠性、耐环境与耐服役性能以及结构设计性与制造产业化的要求，其具备“轻量、两高、两耐”的优良特性，可作为eVTOL机身结构的理想材料，被称为“黑色黄金”，材料使用价值较⾼。•例如，小鹏旅行者 X2 全机身采用兼顾安全性与轻量化的碳纤维材料打造，从而提升了结构刚度与轻量化水平；峰飞航空 V2000CG 也采用了高强度碳纤维复材核心技术，实现大型机身轻量化。另外，无人机的机身和桨叶中也经常使用碳纤维材料。碳纤维材料产品小鹏旅行者X2碳纤维机身无人机碳纤维旋翼桨叶资料来源： 复材云集，小鹏汽车官网，金元证券研究所整理1.4 “轻量、两高、两耐”，碳纤复材诸多性能优势突出相对其他常见材料而言，碳纤维材料具备轻量化、高强度、高模量的核心优势：1. 轻量化：在复合材料形态下，常见密度可在1.6 g/cm³量级，因树脂与孔隙率/纤维体积分数而变化；轻量化可使eVTOL在同等能量约束下实现更高有效载荷或更长续航。 2. 高拉伸强度：以典型商用航空级碳纤维为例，Toray 的 T300、T700S 等纤维牌号在数据表中给出拉伸强度可达约 3.5 GPa (T300) 到4.9 GPa(T700S) 量级（纤维本体指标），从而形成“高比强度优势，适合应用于eVTOL中的重量敏感部件（如旋翼桨叶、机体主承力构件）。 3. 高弹性模量：碳纤维纤维本体的拉伸模量常见可在 230 GPa量级，对应“高比模量”落到复合材料层面（碳纤维+环氧树脂体系），典型层合板的拉伸模量会随铺层与纤维体积分数变化，可用于支撑“形变控制”的现象。4. 耐高温：能够在-180°C至2000°C的温度范围内保持稳定的力学性能，物理变化小，不会产生蠕变或疲劳现象。这一特性确保了eVTOL在连续工作温度范围内保持性能稳定，确保外部结构的完整性和稳定性，显著延长设备使用寿命。耐受电机 / 电池舱的短时温升，极限工况（如电池热失控）下，阻燃型树脂基 CFRP 可延缓火势蔓延。5. 耐腐蚀：具备极高的化学稳定性，可有效抵御酸、碱等腐蚀性环境的侵蚀。在复杂环境中能保持稳定性和安全性，当eVTOL在各种腐蚀环境下仍能保持其稳定性和安全性，从而提高了eVTOL的使用寿命并减少了维护及更换成本。材料类别材料密度 (g/cm3)拉伸强度 (MPa)比强度 (MPa/(g/cm3)拉伸模量 (GPa)比模量 (GPa/(g/cm3)复合材料碳纤维复材1.63000～35001875～2188230144玻璃纤维/聚酯1.9～2.01200～1700600～85070～9035～45金属结构钢7.85400～60050～7521027铝合金2.70300～550110～2007026钛合金4.43900～1100200～25011025资料来源： 金元证券研究所整理碳纤维材料在轻量化、强度和模量上具备显著优势1.5（1）碳纤维材料分类：力学性能按力学性能分类 —— 根据拉伸强度和拉伸模量的不同，碳纤维可分为以下几类：1.高强型（HS）：以较高拉伸强度为主要特征，兼顾一定模量,通常以T系列命名，以拉伸强度为主要指标，数字越大代表强度越高，广泛应用于航空航天、eVTOL 结构件及高端工业领