编者按：近日，美国智库列克星敦研究所发布了一篇题为《航空航天级碳纤维复合材料的战略价值》的报告，详细介绍了航空航天级碳纤维在美国军事防务领域中的重要作用。报告从高端碳纤维制造链条出发，提出了一些加强原料自主可控、减少对外依赖、增加战略投资的措施。本文将深入探讨相关内容。
美国国防项目正日益依赖轻质碳纤维复合材料。如今，从直升机旋翼到F-35隐形战斗机的机翼和机身，美国的许多军事航空航天平台都依赖这种材料，以实现轻量化设计、优化成型能力和提升性能。这些特点不仅提升了航程，还有效降低了燃料消耗。未来的许多军事系统从一开始就将复合材料作为设计的核心要素。例如，空军的协同作战飞机（CCA）无人机家族、波音的F/A-XX第六代空中优势战斗机、新型舰载F/A-XX战斗机等，都将碳纤维复合材料作为重要的构成部分。此外，陆军的未来远程攻击机（FLRAA）也不例外。
总部位于美国康涅狄格州斯坦福德的赫氏公司（Hexcel Corporation）是全球领先的航空航天级碳纤维制造商，其产品广泛应用于生产轻质复合材料，主要用于飞机制造。赫氏公司在美国拥有多个生产基地，并保持100%的本土制造供应链。虽然这对美国来说是一个积极信号，但不可忽视的是，日本和中国的企业也在这个重要的战略材料市场中占据了举足轻重的地位。目前，大部分关键的航空航天碳纤维市场由日本公司主导。若不加以谨慎管理，美国的国防能力和生产可能面临更大的外部风险。
展开剩余79%什么是碳纤维复合材料？
在过去的40年中，碳纤维复合材料已逐渐替代传统金属，广泛应用于军用和商用航空航天领域。它被用于机翼、机身、直升机旋翼、桨叶、发动机、航天器以及其他关键结构。碳纤维的强度是铝的五倍，但重量却轻30%，并且具有出色的耐热性和成型能力。这使得其在降低阻力、提高航程和隐身性方面，尤其适用于有人和无人作战飞机、直升机、导弹以及太空应用。如今，几乎所有的军事航空项目中，都能看到一定比例的碳纤维复合材料，而新型的隐形作战项目则使用了更多的碳纤维材料。
碳纤维的生产过程始于化学反应，通过制造聚丙烯腈（PAN）作为前驱体。接着，经过一系列高温加热和牵伸，最终形成碳纤维。将这些碳纤维浸渍环氧树脂后，放入加压烘箱或加热模具中固化，就形成了用于航空器的复合材料。
碳纤维核心材料需避免外部依赖
根据列克星敦研究所的分析，尽管赫氏是全球航空航天级碳纤维的领军者，但外国控制的竞争对手依然在美国军用平台中占有重要地位。例如，日本的东丽（Toray）和帝人（Teijin）公司为许多当前的美国军事项目提供碳纤维。此外，总部位于比利时的索尔维特种聚合物（Syensqo）也为一些军事项目提供复合材料。随着这些外国公司在多个重要项目中的参与，美国的碳纤维供应链面临着日益增长的外部依赖风险。
碳纤维的前驱体——聚丙烯腈（PAN），具有极高的专属性。在上世纪80年代，美国国防部曾认识到PAN的战略价值，认为其是国家安全的重要资产，因此曾对PAN和碳纤维实施国内采购要求。这一要求直到2006年才开始逐步放宽。此后，美国部分国防项目依赖于使用外国来源的PAN生产的碳纤维。如今，考虑到不断变化的地缘政治形势和全球供应链的不确定性，重新实施国内采购要求的必要性比以往更加迫切。
特朗普总统在其第一任期内签署的第13806号行政令强调了国防工业基础的脆弱性，指出“来自日本和欧洲的独特碳纤维来源”构成了美国国防供应链的重大脆弱性。如果这些来源突然中断，将对美国的导弹、卫星、太空发射和其他国防项目造成灾难性的影响。在许多情况下，替代方案缺乏且更换碳纤维工厂的成本高昂且耗时。更为重要的是，合格的替代供应商的缺乏及资源需求的巨大不确定性，增加了供应链的风险。
碳纤维，类似于计算机半导体芯片，已成为关键的战略商品。随着美国国防部采购更多的第六代飞机、无人机、先进导弹和太空系统，对碳纤维的需求日益增加，这也使得美国在一定程度上愈发依赖外国供应商。日本政府通过其经济产业省（METI）对出口到美国军事项目的碳纤维进行严格监管。日本的碳纤维制造商必须向政府提供详细的出口说明，解释其产品最终用途，并提交申请表格，才能将碳纤维用于国防项目。这一过程的监管层级和行政负担可能使采购流程变得更加复杂，并增加了供应链的脆弱性。
建议：加大美国本土碳纤维投资
鉴于当前的风险，列克星敦研究所提出，美国应立即采取措施，确保本土来源的碳纤维前驱体和复合材料供应的安全。赫氏公司是唯一一家总部设在美国的航空航天级碳纤维制造商，其所有关键知识产权都由美国控制。赫氏在阿拉巴马州的迪凯特设有聚丙烯腈（PAN）的研究与技术中心，并在犹他州盐湖城拥有碳纤维生产基地。相关专家呼吁，美国的官员和立法者必须认识到碳纤维复合材料的战略重要性，并采取措施保护这一重要材料的本土来源。
为此，研究所建议国会修改《国防联邦采购条例补充》（DFARS），并在五年内强制要求主要武器项目的PAN和碳纤维必须在美国本土制造。此外，采取《购买美国产品法》以及类似的法律，支持国防部采购本土复合材料。通过这些措施，确保碳纤维复合材料的生产和供应能够保持在美国国内，并继续保持美国在这一领域的技术领先地位。
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