军工行业市场前景及投资研究报告：太空碳纤维黑金时代

空天系列报告二：太空碳纤维：黑金时代开启报告日期：2026年1月24日摘要•

碳纤维被誉为“黑色黄金”，按力学性能分为T系列（侧重拉伸强度，如T300）和M系列（侧重拉伸模量，如M40J）。M系列碳纤维通过高温石墨化处理（含碳量超99%），模量可达300-600GPa，更适合太空环境。•

碳纤维在火箭中用于整流罩、级间段、着陆腿等关键部位，能实现20%-50%的减重效果。SpaceX的“猎鹰9号”将其应用于整流罩、级间段等复合结构。国内案例“微光一号”是全碳纤维火箭，减重30%以上，预计2028年商用。•

卫星中碳纤维用于散热片、精密结构、太阳能电池板吊杆和天线反射器等，占比约15.1%。目前铝合金仍主导（36.7%），但碳纤维因低热膨胀系数和减重效果，渗透率有望提升。迭代显示，单星重量从227kg（V0.9）增至1250kg（V2.0），假设碳纤维占比15%，单星用量从34kg升至188kg。此外，太阳翼从刚性向柔性发展，可能减少碳纤维用量，但整体影响较小。•

M级碳纤维技术壁垒较高，核心瓶颈主要集中在碳化炉、石墨化炉等关键装备环节。目前光威复材具备技术+产能+先发优势。中复神鹰、和顺科技等也在

M级碳纤维领域积极突破。➢

风险提示：技术发展不及预期风险；需求不及预期风险；行业竞争加剧风险。*碳纤维：“黑色黄金”性能优异0102030405火箭用碳纤维：未来有望向整流罩、级间段、着陆腿等部位拓展目录卫星用碳纤维：受益于整星重量增大，未来单星碳纤维渗透率有望进一步提升相关公司风险提示*01碳纤维：“黑色黄金”性能优异碳纤维：“黑色黄金”性能优异➢

碳纤维可以按照原丝类型、纤维形态、丝束规格、生产工艺、力学性能等标准进行分类，其中常用的三大分类标准是原丝类型、丝束规格和力学性能。➢

按照使用原料不同可分为聚丙烯腈（PAN）基、沥青基、粘胶基等；➢

按照丝束规格可分为大、小丝束；按照力学规模可分为标模、中模和高模。➢

军工应用基本为小丝束，高模碳纤维一般应用于航天领域。图表：碳纤维分类图表：不同类型碳纤维应用情况应用领域飞机强度（Gpa）丝束类型类比等级备注主要运用于机身、机翼、>3.5>3.5>3.6小丝束/中小丝束T300/T700/T800

整流罩、地板、地板梁等军工汽车小丝束/中小丝束小丝束-大丝束T300以上运用于装备的不同部位主要运用于车身、底盘、保险杠、电池、氢气燃料罐等T300-T700风电>3.7>3.8大丝束大丝束T300以上T300以上主要运用于叶片、梁轨道交通主要为车体应用于大型建筑物增加建筑物的强度、耐腐蚀性建筑体育>3.9小丝束-大丝束小丝束-大丝束T300以上T300以上>3.10用于高档体育器材资料：艾瑞咨询《2023年中国碳纤维行业报告》，吉林碳谷公开发行说明书，国联民生证券研究所*M与T系列碳纤维区别

碳纤维按力学性能可以分为两个系列T和M➢➢➢T系列：代表以拉伸强度为主的碳纤维（抗断能力），其特点是具有高拉伸强度和标准至中等的模量。如T300、T1100。数字越大通常强度越高。M系列：代表以拉伸模量为主的碳纤维（抗变形能力），其特点是具有高模量.如M40、M40J、M55J。核心工艺路径差压：T系列工艺止步于碳化阶段，碳含量从60%升至95%；而MJ系列则是碳纤维原丝经过预氧化、碳化后，再进一步进行2200-3000℃的高温石墨化处理制得，使纤维含碳量升至99%以上并实现纤维高度取向，拉伸模量可达300-600GPa。该石墨化环节对热工装备（石墨化炉）的能耗控制、温度调控、运行稳定性等极为苛刻，目前其国产化率不足30%，是制约国内MJ系列碳纤维规模化放量的关键因素之一。图表：碳纤维性能图表：碳纤维性能范围模量分类纤维类型纤维根数抗拉强度（MPa）

抗拉模量（GPa）伸长率（%）密度（g/cm³）T3003,0003,00012,00012,0006,0006,0003,5304,4104,9004,9005,4905,3402302502302402942941.51.82.12.01.91.81.761.801.801.801.811.81T400HT700ST700GT800HT830H标准模量T800S12,0005,8802942.01.80中模量T910ST1000GT1100ST1100GM35J36,00012,00012,00012,0006,0006,0006,0006,0003,0006,0706,3707,0007,0004,5104,4004,2004,0203,8202782943243243433774365405882.22.22.02.01.31.21.00.80.71.801.801.791.791.751.771.841.911.93M40J高模量M46JM55JM60J资料：TORAYIndustries，Inc.官网，

TORAYCA®CARBONFIBERSELECTOR

GUIDE，国联民生证券研究所*航空航天为碳纤维重要应用领域➢

碳纤维的产业链覆盖从化工原材料到下游应用的完整制造过程。产业链上游属于石油化工行业，从原油原料中制得聚丙烯腈原丝再到碳纤维；产业链中游为利用碳纤维来制造预浸料及碳纤维制品。下游主要应用为光伏产业、航空航天和体育休闲等，其中风电叶片为国内主要需求。➢

分领域看，2024年中国碳纤维的需求量在体育休闲、风电叶片、航空航天军工方面分别为2.55、2.2、0.9万吨，占比分别为30.30%、26.20%、10.70%。图表：碳纤维产业链情况图表：2024中国碳纤维需求-应用(吨)需求/吨需求占比/右轴280002400020000160001200080004000035%30%25%20%15%10%25,50030.30%22,00026.20%9,00010.70%7,0008.30%5,2004,3003,8003,2002,8005%6.20%5.10%

4.50%3.30%3.80%6005000.70%

0.60%1620.20%0%资料：灼鼎咨询，《2024全球碳纤维复合材料市场报告》林刚，国联民生证券研究所*02火箭用碳纤维：未来有望向整流罩、级间段、着陆腿等部位拓展碳纤维增强复合材料在运载火箭领域的应用图表：碳纤维增强复合材料大力神-4运载火箭上的

主要应用部位：整流罩、发动机壳体、级间段舱体等关键部位。例如：美国的大力神-4火箭将IM7/8552碳纤维复合材料应用于整流罩、级间段舱体、锥形尾舱承载结构、级间段蒙皮和锥形尾舱壳体；日本的M-5火箭将IM-7碳纤维增强复合材料应用于发动机壳体。

优质特性与效果：与铝合金等轻合金材料相比，碳纤维复合材料密度低、韧性强、绝缘耐温湿、结构功能一体化、可设计性强，成为航空航天器结构减重的理想材料，能够实现20%~50%的减重效果。图表：碳纤维增强复合材料在国内外运载火箭上的运用资料：《激光加工碳纤维增强复合材料及其在航空航天领域应用（特邀）》-李欣等，国联民生证券研究所项目日本M-5火箭应用部位发动机壳体材料型号法国阿里安娜2型火箭欧洲织女星运载火箭俄罗斯Proton-M火箭\IM-7CFRP\点阵圆锥壳适配器整流罩、级间段舱体、锥形尾舱承载结构、级间段蒙皮和锥形尾舱壳体等美国大力神-4火箭IM7/8552日本H-2A火箭英国OrbexPrime中国长征-11运载火箭助推器发动机壳体全整流罩T1000碳纤维增强铝基复合材料M40J资料：《碳纤维增强复合材料在航空航天领域的应用》-黄亿洲等，

《碳纤维复合材料在航空航天领域的应用进展及趋势分析》-张壮等，国联民生证券研究所整理*“猎鹰9号”的碳纤维复合材料应用：整流罩、级间段、着陆腿

SpaceX“猎鹰9号”火箭将碳纤维材料应用于整流罩、级间段、着陆腿等部位，均采用碳纤维材料+铝蜂窝材料的复合结构。其中，整流罩和级间段均采用碳纤维面层与铝蜂窝芯夹层的复合结构。图表：“猎鹰9号”结构图资料：Falcon

PayloadUser's

Guide，国联民生证券研究所*“微光一号”：国内首款全碳纤维复合材料运载火箭

核心定位：国内首款全碳纤维复合材料的中型液体复用运载火箭，全球首款融合“全流量分级燃烧循环动力+碳纤维复合材料+液氧甲烷”三大核心技术的运载火箭。

碳纤维应用：覆盖火箭90%结构，包括火箭部段、贮箱、整流罩及结构支架等，较传统金属材料减重30%以上，兼顾高强度与耐极端环境特性。

研制进展：2025年10月，微光一号模态箭成功落地，全面进入工程实施新阶段，预计2028年实现商业化运营。图表：微光一号基本参数资料：微光启航

WELIGHT

微信公众号，国联民生证券研究所*03卫星用碳纤维：受益于整星重量增大，未来单星碳纤维渗透率有望进一步提升碳纤维的具体应用部位

根据Toray

AdvancedComposites官网介绍，碳纤维复合材料主要应用在以下四大部分➢

散热片：复合板和管材由具有高导电性的基于沥青的碳纤维预浸料制成，这些独特的材料具有出色的导热性能，能够保护电气元件免受高温的损害。➢

精密结构：结构件、光学平台和仪器设备等的制作都采用了碳纤维材料，卫星发射过程中，它们能保护载荷不受损害，其卓越的耐用性能够承受太空中的极端条件，包括热循环、原子氧和辐射。➢

太阳能电池板、吊杆和桁架：卫星应用中，采用的高模量碳纤维，具有低热膨胀系数、低湿膨胀系数、低气体逸出率以及出色的抗辐射性能等特点。➢

反射器和天线：高模量碳纤维使反射器、天线和可展开结构在太空的各种温度环境下具有较低的热膨胀系数，使得这些仪器在太空中的极端温差下不发生形变。图表：散热片碳纤维应用示意图图表：精密结构碳纤维应用示意图图表：太阳翼碳纤维应用示意图图表：反射器、天线碳纤维应用示意图资料：Toray

AdvancedComposites官网,国联民生证券研究所*认知差：铝合金仍占主导，碳纤维在卫星中占比仍有较大提升空间图表：典型近地轨道卫星的预计平均构成➢参考《Space

waste:An

update

ofthe

anthropogenic

matterinjection

intoEarthatmosphere》，典型的低地球轨道卫星中，结构材料占据主导地位，其中铝合金（36.7%）作为主要承力结构，配合碳纤维增强聚合物（CFRP，15.1%）共同构成了卫星的骨架；电子与能源系统则占据了相当大的比例，包括锂离子电池（6.4%）、电线电缆（7.2%）以及印刷电路板（5.0%）；➢➢此外，热控涂层与油漆（约2%）、多层隔热材料（3.7%）、粘合剂与密封剂（约7%）以及光学材料（2.9%）等资料：《Space

waste:

An

update

ofthe

anthropogenic

matter

injection

into

Earth

atmosphere》Leonard

Schulz等，国联民生证券研究所*不同系统在卫星中重量占比

结构重量占比较高，核心关注碳纤维在结构中的渗透，对铝合金的取代。

电源系统在低轨卫星重量占比为为21%，由发电装置（如太阳能电池阵）、储能装置（如锂离子电池）、电源控制单元（调节电压与充放电）以及配电单元（分配电力至各设备）。综合来看，太阳翼中碳纤维用量或不高，刚性向柔性太阳翼转变对碳纤维在卫星整体用量影响较小。资料：《SpaceMission

Analysis

andDesign》(Wertz

&Larson,

1999)，国联民生证券研究所*太阳翼：柔性相比刚性，碳纤维用量或会适当减少，但对碳纤维在卫星整体用量影响较小

刚性太阳翼图表：太阳翼的结构组成➢太阳电池阵基板结构：“铝蜂窝芯子＋碳纤维矩形围框＋碳纤维复合材料蒙皮＋聚酰亚胺薄膜”，碳纤维复合材料围框制作刚性构架，刚性构架之间用铝蜂窝芯子、栅格状的碳纤维蒙皮及聚酰亚胺薄膜材料填充。图表：刚性基板资料：未来天玑，国联民生证券研究所图表：太阳电池阵基板结构资料：《太阳电池阵基板结构优化设计》张燕娜，赵泓滨，国联民生证券研究所资料：《太阳电池阵基板结构优化设计》张燕娜，赵泓滨，国联民生证券研究所*太阳翼：柔性相比刚性，碳纤维用量或会适当减少，但对碳纤维在卫星整体用量影响较小

柔性太阳翼➢➢柔性的薄膜结构作为基板，碳纤维蒙皮或不再需要国内商业卫星领域采用的基于剪刀叉展开机构以及卷曲杆的柔性太阳翼方案，展开结构为碳纤维复材。图表：银河航天灵犀03星柔性太阳翼图表：全球首款大规模卷式全柔性太阳翼资料：银河航天，国联民生证券研究所资料：银河航天，国联民生证券研究所*卫星通胀逻辑：受益于整星重量增大，未来单星碳纤维有望渗透率进一步提升➢

参考迭代，从V0.9—V2.0单星重量从227kg提升至1250kg，假设碳纤维用量占比为15%，带动单星碳纤维用量从34kg提升至188kg。图表：碳纤维用量测算Starlink版本

首次发射时间

单星重量/kg

碳纤维用量/kgV0.9V1.0V1.52019年5月2019年11月2021年9月2023年2月未发射2272603078001250343946120188V2.0

MiniV2.0资料：Spaceflight

Now，Space，Everyday

Astronaut，Teslarati，国联民生证券研究所*04相关公司MJ碳纤维国内格局

MJ碳纤维是“高价值、小容量市场”，目前国内光威复材