珠联璧合:无人机与复合材料的前世今生（海外篇）（一）

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1.碳纤维复合材料引擎盖

无人机市场目前已细分为无人机（UAV）、无人地面车辆（UGV）、无人水面航行器（USV）、无人水下航行器（UUV）、遥控航行器（ROV）、载人无人机等。在全球市场，无人机正在从一个消费者产品逐步渗透到各行各业的应用当中，市场规模稳步扩大。根据Drone Industry Insights公布的调研数据显示，2019年全球无人机市场规模180亿美元，其中复合材料市场规模为10.644亿美元，2020年全球无人机市场规模约为225亿美元，复合材料市场规模为12.241亿美元。复合材料市场规模预计到2027年将达到32.223亿美元，复合年增长率为14.8%。

无人机按照其应用领域的不同可以分为军用无人机与民用无人机。在发展早期，无人机行业的应用基本在军用领域，2015年以来，随着民用无人机技术的不断完善，其在农林植保、电力巡检、地理测绘、航拍等方面的应用越来越常态化，无人机行业中民用无人机市场的占比份额也逐年上升。

根据Drone Industry Insights机构发布的数据显示，2019年全球军用无人机市场规模为117.45亿美元，占比约为65.25%，民用无人机市场规模为62.55亿美元，占比约34.75%，前瞻初步统计2020年，全球军用无人机市场规模约占65%，民用无人机市场规模约占35%。

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图表1.2008-2020年全球无人机行业投资规模情况单位：亿美元）

资料来源：Drone Industry Insights

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图表2.2020年全球无人机市场应用结构预测值（单位：%）

资料来源：Drone Industry Insights

无人机市场的火热也带动了行业的投资热情，近年来无人机行业的投资额度大规模增加。根据Drone Industry Insights的统计，2010-2020年10年间，国际市场无人机投资规模的年均复合增速达到了51.80%，投资额也从2010年的360亿美元拔升到了23390亿美元，增幅超过了60倍。

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2.各国的无人机发展与市场占比

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虽然世界各国都极其重视无人机技术的研发，并且均投入了大量资源，但总体来看，世界无人机技术的发展并不均衡。Drone Industry Insights表示，2019年，美国和中国的商用无人机市场规模占全球商用无人机市场规模的三分之二以上。此外，根据Markets Research Report公布的2019年全球军用无人机市场份额来看，当今在军事无人机领域的世界领先者为美国和以色列，分别占45%和24%的份额。从20世纪80年代后期起，尤其是海湾战争以后，许多国家都把无人机置于优先发展的地位，竞相研制和装备无人机系统。特别是近几年来，参与研制和装备无人机的国家呈现大幅度增长的趋势。全世界装备无人机的国家和地区已由30多个增加到80个。目前，世界无人机技术最为先进的是美国、以色列和欧洲，处于第一梯队;而中国、俄罗斯等处于第二梯队。近10年中国相继研发出各款尖端无人机，目前己拥有美国所有类型的尖端无人机，追赶势头强劲。技术水平决定市场份额，从全球各国无人机制造商的市场份额来看，世界无人机的主要制造商集中在美国，以色列和欧洲。

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对复合材料减重的需求是推动欧洲国家无人驾驶复合材料市场的主要因素之一；此外，欧洲对复合材料研发的投资增加是市场增长的原因。由于德国、法国、英国和俄罗斯等国家的先进生产商的存在，欧洲在2019年无人复合材料市场占比也是最大的，达到37.5%。位于这些国家的无人系统 OEM 增加了交付量，这反过来又支持了对复合材料的需求。由于国防部门预算分配的增加和技术的快速进步，北美地区的市场在2019年占据了第二大市场份额。

未来全球无人机行业将迎来快速增长的阶段，据Drone Industry Insights预测2025年市场规模将达到428亿美元，年均复合增长率达到13.8%;到2025年，亚洲市场将成为全球最大的无人机市场，无人机规模将达到179亿美元，北美地区无人机规模将达118亿美元。按此复合增长率预测到2026年全球无人机市场规模有望超过480亿美元。

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图表3.全球各地区无人机市场规模增长预测

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3.复合材料在无人机中的应用市场

由于无人机（UAV）、无人水面航行器（USV）、无人地面航行器（UGV）和自主水下航行器（AUV）的应用越来越多，无人驾驶复合材料市场的需求量很大。对于无人领域的复合材料来说，轻型无人系统的需求不断增长、复合材料耐久性更好、对无人复合材料的投资增加以及通过使用复合材料提高无人系统性能等因素推动了市场需求。例如广泛用于各种军事任务的无人机，专门用于空中监视、执法、搜救、武装攻击、侦察和海上巡逻。这些无人机使用硼纤维和芳纶纤维等特殊复合材料，因此对复合材料的需求正在增加。在用于商业用途的无人机中应用复合材料的一个显着优势是支持长期、持久的系统，专业提供广域Wi-Fi网络连接。这种无人系统将是太阳能供电的，并且可以通过不间断的网络连接为更大的区域服务数周。

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由于复合材料显著的优势，对于无人机用复合材料布局已经火热。根据 Emergen Research 的最新评估，由于对无人系统的投资增加，无人复合材料市场正在出现高需求，到 2027 年，全球无人复合材料市场预计价值 32.223 亿美元。

其中，无人驾驶碳纤维增强聚合物 (CFRP) 复合材料在2019年占无人复合材料市场的最大市场份额超过44.0%，并且预计在预测期内将以最高的复合年增长率增长。CFRP轻质高强耐用，其具有可减轻重量、提高耐用性、提高强度和降低热收缩率的特点。与钢相比，CFRP具有成本效益和弹性，与铝相比重量轻，与钛相比具有刚性(例如，CFRP的应用提供了比铝合金材料减轻至少30.0%的重量的优势)，满足世界各地的原始设备制造商对轻型且具有成本效益的无人系统组件的需求，这些因素正在推动 CFRP 领域的增长。例如，位于以色列的 Adani Defense and Aerospace and Elbit Systems Ltd. 于 2018 年 12 月在印度海得拉巴引进了 50,000 平方英尺的 Adani Elbit 无人机生产设施。该设施的开发已投资约 1500 万美元。该生产综合体将通过 Hermes 900 和 Hermes 450UAV 的完整碳复合材料航空结构迎合全球市场。2020 年 7 月，Toray Industries 与 Lilium GmbH 签署协议，为 Lilium Jet 提供碳纤维复合材料，这是一种无人驾驶的五座 eVTOL 飞机。

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目前，无人复合材料市场的一些主要参与者包括 Gurit（瑞士）、Hexcel Corporation（美国）、Materion Corporation（美国）、Mitsubishi Rayon（日本）、Owens Corning（美国）、Renegade Materials Corporation（美国）、Solvay（比利时） )、Stratasys（美国）、Teijin Limited（日本）、Teledyne（美国）和 Toray Industries（日本）。Hexcel Corporation、Toray Industries 和 Gurit 拥有成熟产品组合和强大市场占有率。

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作者：任毅

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美编：纪沛彤

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