摘要：低空经济正以超乎想象的速度从科幻走进现实。它已连续两年被写入政府工作报告，根据数据显示，2024年，我国低空经济的市场规模已经达到了5059.5亿元，同比增长了33.8%。业界普遍预计，今年低空经济将突破1.5万亿，到2035年，这个数字将飙升至3.5万亿元，
低空经济正以超乎想象的速度从科幻走进现实。它已连续两年被写入政府工作报告，根据数据显示，2024年，我国低空经济的市场规模已经达到了5059.5亿元，同比增长了33.8%。业界普遍预计，今年低空经济将突破1.5万亿，到2035年，这个数字将飙升至3.5万亿元，一个足以重塑产业格局的庞大市场正在加速形成。
低空经济指垂直高度在1000米以下（根据实际需要延伸至不超过3000米），进行有人或无人低空飞行活动，带动相关领域融合发展的综合性经济形态。低空飞行活动主要以直升机及eVTOL（电动垂直起降飞行器）为主的载人飞行器、行业级无人机、消费级无人机等三大类飞行器为主。
低空经济作为战略性新兴产业迅速崛起，以无人机、eVTOL等为代表的新型航空器正引领航空领域的革新潮流。低空经济的快速发展对工程塑料也提出了新的挑战。一方面，需要不断提高材料的性能，以满足日益提高的需求；另一方面，还需要降低材料的成本，以提高产品的市场竞争力。
为了确保飞行器的稳定性和耐用性，应当针对其使用环境、结构件的不同结构组成和性能要求，选用合适的材料。
传统金属材料
铝合金和钛合金作为传统的金属材料，在无人机制造领域依然占据着重要地位，尤其是在对结构性要求较高的部位，如机身骨架等方面应用广泛。铝合金成本相对较低，加工工艺成熟，易于大规模生产，因此在中低端无人机市场中具有较高的性价比。
然而，钛合金的加工难度较大，需要采用特殊的加工工艺和设备，其成本高达150-300元/千克，限制了其在一些成本敏感型应用场景中的应用。
碳纤维复合材料
相关数据显示，在eVTOL 中，碳纤维复合材料的使用占比可达机身结构重量的70%以上。碳纤维复合材料密度更低（仅为1.5-1.7g/cm³）还具有耐腐蚀、耐老化、耐高温等特性，使用寿命长，使用安全性高。
和钛合金一样，其高昂的成本限制了其被大规模应用；同时，在一些特殊环境下，如温度超过200℃、相对湿度高于80%的环境中，碳纤维复合材料可能会出现树脂基体软化、纤维—基体界面性能下降等问题，影响无人机的可靠性与安全性。
机身外壳
飞行器外壳需要兼具轻便性与抗外力能力，考虑到需要长期露天作业，这就要求具有良好的耐候、耐热、耐老化的性能。因此在材质制作上，常见的有PC、ABS、TPU这些塑料材料，其中PC塑料最为常用。PC塑料有良好的抗紫外线、耐酸碱、低温性能和耐冲击性。实验显示，使用PC塑料制成的飞行器外壳模型时，即使从3米高的地方自由落体到水泥地面，十次实验里，只有一次出现了轻微划痕，抗冲击性能优异，非常适合做外壳材料。
电子元器件
低空飞行器的电子元件需具备极高的精密性，同时还要耐受高温、化学物质及电磁波的干扰。目前，众多飞行器产品广泛采用ABS塑料，该材料具备卓越的耐热性、耐磁性、耐湿性以及耐酸碱性能，其电绝缘性能十分突出。这得益于ABS塑料稳定的分子结构，它能有效抵御外界电磁干扰，确保电子元件的稳定运行。此外，ABS塑料硬度高，抗冲击性和抗拉强度出色，完全符合低空飞行器的各项设计要求。
发动机支架
众所周知，发动机支架需要能承受发动机的强大作用力，并保持高强度的稳定性，多数低空飞行器制造厂商会优先考虑使用抗拉强度极佳的PA（尼龙）+GF材料。有研究表明，在模拟发动机高速运转产生的强大作用力下，PA+GF材料制成的发动机支架，能承受相当于自身重量500倍的拉力而不断裂，从而可以长期稳定地工作。
引擎外壳
由于低空飞行器引擎外壳需长期承受高温、潮湿、油雾等恶劣环境的考验，制造厂商普遍选择PPA塑料作为其外壳材料。经过三百多度的耐热处理后，该材料的耐热性能显著提升，同时具备出色的抗油、抗湿和抗紫外线能力，抗拉强度亦十分优异。即使在模拟引擎高温、高湿、油雾环境的测试中，PPA塑料制成的引擎外壳也能长时间稳定运行，确保引擎安全无虞。
机翼
低空飞行器需长时间飞行工作，其机翼部分一般需要有质轻、坚固、耐磨损的特点，还得耐受强风冲击。故而PTFE（聚四氟乙烯）塑料更为合适，其具有良好的耐磨性、耐高温、耐低温特性，抗风能力优秀。在风洞测试中，用PTFE塑料制成的机翼模型，能承受10级大风的持续吹袭而不发生形变，可确保无人机稳定飞行。
特殊复杂场景适合低空飞行器适用于多种场景，既有高温高寒，也有湿地乃至水下使用场景，除了材料足够轻，足够坚韧外，还要耐高温、耐低温，可见针对特殊的使用场景，则必须选择相应的材料。
极寒环境下材料会发生脆化，材料韧性下降，接口开裂等情况，一般在不考虑成本的前提下选择：
1.聚碳酸酯（PC）
特点：抗冲击性强，透光率高（88%），常用于无人机外壳、云台保护罩等部件。
优势：轻量化、抗紫外线、耐酸碱，能承受复杂环境下的机械应力。
2.聚醚醚酮（PEEK）
特点：耐低温可达-70℃，高强度、耐疲劳，化学稳定性好，适用于发动机支架、螺旋桨等关键部件。
优势：碳纤维增强后性能更优，兼具轻量化与高强度，可替代传统金属材料。
3.硅改性聚碳酸酯（硅PC）
特点：耐低温韧性显著提升（-60℃），兼具无机材料与有机材料的特性，耐溶剂、耐水解。
优势：阻燃性能优异（UL94 V-0级），适用于对安全性和环境适应性要求高的部件。
高热环境可造成材料膨胀变形，可能影响螺旋桨平衡、机身结构强度，导致飞行震动或失控。
1.聚醚醚酮（PEEK）
特点：连续使用温度可达260℃，瞬间使用温度超过300℃，具有高机械强度、良好的耐化学腐蚀性、耐磨性和电绝缘性能。
应用：可用于无人机的机身结构件、螺旋桨芯材、高压连接器绝缘体、电子系统支架等。
2.聚苯硫醚（PPS）
特点：可在200℃以上高温环境中长期稳定工作，具有良好的机械性能、电绝缘性能和耐化学腐蚀性。
应用：适用于无人机的发动机周边部件、燃油系统部件等。
3.聚酰亚胺（PI）
特点：能在300℃以上高温环境下长期使用，甚至短时间可承受500℃高温，具有优异的机械性能、电绝缘性能和耐化学腐蚀性。
应用：可用于制造无人机的高温结构件、隔热材料、密封材料等
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随着低空飞行器的功能发展以及未来更多新型材料的研制与普及，必将引领一波工程塑料的革新，新型逆天材料将逐步被用在更加先进的低空飞行设备上。未来多种消费级民用机型规模化制造场景下，或许会出现比工程塑料成本更低的新型材料，让我们拭目以待。
来源：沐南财经
