（来源：中化新网）
随着低空经济上升为国家战略新兴产业，其涵盖的无人机、电动垂直起降飞行器（eVTOL）等领域迎来快速发展期。作为支撑低空装备性能提升的核心材料，复合材料在机身结构减重、推进系统优化等关键环节发挥着不可替代的作用。为深入探索复合材料在低空经济领域的应用和发展前景，本刊采访了南昌航空大学材料科学与工程学院教授梁红波。
*本文刊登于《中国石油和化工》杂志7月刊*
记者：在全球航空产业加速转型的背景下，低空经济作为新兴领域正受到广泛关注。能否请您从专业角度阐释低空经济的定义及发展现状？
梁红波：低空经济是以各类有人驾驶和无人驾驶航空器的低空飞行活动为牵引，辐射带动相关领域融合发展的综合性经济形态。其显著特征表现为产业链条长、辐射面广、成长性和带动性强。具体而言，低空经济主要包括垂直起降型飞机和无人驾驶航空器两大类，涵盖直升机、无人机和电动垂直起降飞行器等。
从产业数据来看，全球无人机市场投资规模呈现爆发式增长态势，由2013年的8.21亿美元增长至2022年的179.15亿美元。中国低空经济行业亦展现出强劲发展动能，2023年行业规模已突破5000亿元。这一蓬勃发展的市场态势，为复合材料在低空飞行器领域的应用创造了广阔空间。
图为南昌航空大学材料科学与工程学院教授梁红波
记者：在低空飞行器的具体构造中，复合材料的应用场景主要涉及哪些关键部位？不同应用场景对材料性能有何特殊要求？
梁红波：复合材料在低空飞行器中的应用已覆盖全产业链关键部件。具体而言，机身和机翼作为飞行器的主体承力结构，是复合材料的主要应用部位；旋翼和桨叶对材料的耐疲劳性与抗冲击性能要求严苛，成为复合材料的重要应用领域；在推进系统中，复合材料用于电机、螺旋桨等部件，以提升动力传输效率；内部结构如横梁、座椅系统等应用复合材料，可在保证安全性的同时优化乘坐舒适性；此外，电池系统的支架与壳体、无人机发动机部件及起落架等，均依赖复合材料实现性能升级。以电动垂直起降飞行器为例，从动力系统的转子叶片到机身结构的吊舱组件，复合材料实现了全系统赋能。
记者：当前，复合材料技术在低空飞行器领域取得了哪些突破性进展？能否请您结合具体技术路径展开说明。
梁红波：近年来，复合材料技术在多个维度实现了关键突破。其中包括：
连续增材制造技术：该技术突破了传统复合材料制造的模具依赖瓶颈，可直接成型复杂碳纤维结构件。美国国家航空航天局与空军已累计投入超过1.6亿美元用于相关技术研发，我国亦将其连续列入2022、2023年国家重点研发计划。该技术可实现多轴大曲率蜂窝结构3D打印，一体化打印蒙皮和蜂窝夹芯，无需胶黏，还可3D打印复合材料芯材，应用于发动机短舱等部位。
中低温快速固化树脂技术：通过潜伏性固化剂的分子设计，实现了室温环境下的长期储存稳定性与中低温条件下的快速固化响应。传统固化温度高，能耗大，通过树脂基体改性（如引入柔性链段、脂环族环氧、聚氨酯、丙烯酸酯等）、固化剂与催化体系优化（潜伏性固化剂、促进剂复合）、固化工艺创新（能量辅助固化、梯度固化工艺）实现中低温快速固化，同时调控性能平衡。
辐射固化技术：电子束固化工艺展现出显著的生产效率优势，传统热固化工艺需耗时一周的固体火箭发动机壳体成型，采用10Mev电子加速器可将固化时间缩短至8小时。法国宇航局采用该技术成型固体火箭发动机壳体，美国军方已将该技术应用于光纤制导远程导弹壳体、F/A-18E/F战斗机后机身等关键部件，大幅降低制造成本。不过，电子束固化复合材料的剪切强度会有所降低，主要是界面作用力存在缺陷，影响长久使用安全性，目前主要在一些特定领域应用。
光固化技术：国内外开发了自由基光固化玻璃纤维增强复合材料体系，以及LED光引发前线聚合法快速制备复合材料技术，包括高活性阳离子前线聚合（CFP）体系和自由基诱导阳离子前线聚合（RICFP）体系，可室温快速制备碳纤维/环氧复合材料。该技术环境适应性好，储存稳定性好，制备的复合材料抗弯曲和耐冲击性能优于传统热固化复合材料。
记者：在复合材料推广应用于低空飞行器的过程中，目前面临哪些主要技术瓶颈与产业挑战？
梁红波：目前复合材料应用面临的主要问题与挑战，主要集中在以下方面：
工艺技术层面，传统制造工艺如开模、裁剪、铺贴、抽真空、模压、热压成型等复杂度高，需昂贵的热压罐设备，自动化程度低、可重复性差。
环境适应性方面，复合材料需满足复杂气象条件下的耐候性要求，包括抗紫外线老化、耐湿热循环等，这对材料的界面性能和耐久性提出了很高要求。
力学性能与耐久性问题，如界面性能缺陷等，特别是在电子束固化等新型工艺中，如何保证长期使用安全性仍需研究。
成本与可持续性领域，高端树脂与碳纤维的材料成本控制、生产工艺的能耗优化仍是产业痛点。目前高端材料成本高，生产工艺能耗大，限制了在民用领域的广泛应用。
功能化集成不足问题突出，如电池系统对复合材料的阻燃、抗冲击等复合功能需求亟待提高，难以满足电池系统等对阻燃、抗冲击等复合功能需求。
记者：对于复合材料与低空经济的深度融合，您认为未来产业发展的关键着力点在哪里？
梁红波：复合材料将成为推动低空经济从概念走向产业化的核心支撑要素。未来产业发展需加速技术迭代与规模化生产，通过数字赋能实现复合材料构件的连续化制造。要解决传统制造工艺周期长、复杂度高的问题，发展自动化程度高、可重复性好的新型制造技术。
此外，需要注意的是，不同于军机和客机对制造成本约束较少，对于无人机来说，成本是一个非常重要的因素。未来行业需更多地聚焦于低成本制造技术、低成本材料技术。同时，还需要结构优化设计和高精度无损维修服务等。这些都将成为复合材料赋能低空经济发展过程中的重要核心技术。