低空飞行器（涵盖轻型直升机、多旋翼无人机、通航飞机、低空观光飞行器等）的作业环境极具复杂性，长期暴露在紫外线辐射、高低温交替、湿度波动、沙尘侵蚀及雨水冲刷等自然条件中，同时需满足轻量化、高强度的核心性能需求，这使得复合材料成为其关键结构与部件的优选材料。然而，复合材料的耐候性能提升往往与成本控制存在天然矛盾，如何在二者间找到平衡，成为推动低空飞行器规模化应用与技术升级的核心命题。
一、低空飞行器对复合材料的核心需求：耐候性是底线，成本是关键
低空飞行器的作业场景决定了复合材料需具备“耐候性为基、性能适配、成本可控”的多重属性。
（一）耐候性：保障运行安全与寿命的核心前提
低空飞行器多在海拔1000米以下空域活动，无高空平流层的“屏障保护”，直面极端环境侵蚀：紫外线会导致树脂基体降解、分子链断裂，引发材料变色、脆化及力学性能衰减；昼夜及季节交替带来的-40℃至60℃高低温循环，会使复合材料内部产生热应力，导致界面脱粘、分层甚至开裂；高湿度、雨水及沿海环境中的盐雾，会穿透材料表层缺陷，引发纤维腐蚀与基体水解，严重影响结构承载能力。对于无人机等需长期户外停放、通航飞机需频繁起降的装备而言，耐候性直接决定了其服役寿命（通常要求5-20年）与运行安全性，是不可妥协的底线指标。
（二）成本：制约规模化应用的核心瓶颈
低空飞行器市场以中小型装备为主，尤其消费级无人机、轻型通航飞机对成本敏感度极高。复合材料的成本贯穿“原材料-成型-回收”全链条：高性能耐候树脂（如特种环氧树脂、聚酰亚胺）、耐腐蚀纤维（如玄武岩纤维、耐候处理碳纤维）的原材料价格远高于传统金属；复杂的成型工艺（如热压罐成型）、后期表面防护处理（如多层涂层）会推高制造工时与设备投入；部分热固性复合材料回收难度大，进一步增加全生命周期成本。若单纯追求耐候性而忽视成本，将导致装备售价过高，难以突破小众市场。
二、耐候性与成本的平衡路径：材料选型与工艺优化双轮驱动
平衡的核心逻辑是“精准匹配需求，拒绝性能冗余”，即根据飞行器的作业场景、服役寿命、承载要求，选择适配的复合材料体系与制造工艺，在满足基础耐候性的前提下控制成本。
（一）材料体系：分级选型，实现“性能-成本”精准匹配
不同低空飞行器的耐候需求差异显著，通过分级选材可避免“高耐候材料用在低需求场景”的成本浪费。
1. 基础耐候场景：玻璃纤维+改性通用树脂
针对消费级无人机、低空观光气球等短寿命（3-5年）、低载荷装备，玻璃纤维（成本仅为碳纤维的1/5-1/10）与改性通用树脂的组合是性价比之选。通过在不饱和聚酯树脂或通用环氧树脂中添加紫外线吸收剂、抗氧剂，可基本抵御低空短期紫外线与湿度侵蚀；若需提升耐水性，可搭配乙烯基酯树脂，其耐水解性能优于普通树脂，且成本仅为特种耐候树脂的1/3左右。这类材料体系可满足非极端环境下的基础耐候需求，同时将材料成本控制在低位。
2. 中高端耐候场景：玄武岩纤维/中模量碳纤维+专用耐候树脂
对于通航飞机、工业级长航时无人机（服役寿命5-15年），需兼顾耐候性与轻量化。玄武岩纤维天然具备优异的耐紫外线、耐高低温及耐腐蚀性，无需额外化学改性，其成本介于玻璃纤维与碳纤维之间，与乙烯基酯树脂或低粘度耐候环氧树脂复合后，可承受-50℃至70℃的温度循环及沿海盐雾环境，且力学性能优于玻璃纤维复合材料。若追求更高强度与轻量化，中模量碳纤维（成本低于高模量碳纤维40%以上）与改性双马来酰亚胺树脂（BMI）的组合是优选，BMI树脂的耐温性与耐候性优于普通环氧树脂，且成型工艺相对简单，可平衡性能与成本。
3. 极端耐候场景：耐候改性碳纤维+特种树脂（按需适配）
针对极地科考无人机、高原低空飞行器等需应对极端环境的装备，需采用“精准强化”的材料策略。通过对碳纤维进行表面氟化处理或涂覆耐腐蚀涂层，提升其与树脂的界面结合力及抗侵蚀性；树脂则选用聚酰亚胺或氰酸酯树脂，前者可耐受200℃以上高温及强紫外线，后者具备极低的吸水率与优异的耐盐雾性能。此类体系成本较高，但通过“核心部件局部使用、非关键部件沿用中低端材料”的设计，可在保障极端环境适应性的同时，降低整体成本。
（二）成型与防护工艺：简化流程，降低“隐性成本”
工艺环节的优化可在不牺牲耐候性的前提下，减少工时、设备及耗材投入，是平衡成本的关键抓手。
1. 成型工艺：放弃“高端冗余”，选用低成本高效工艺
热压罐成型虽能提升复合材料的致密性与耐候性，但设备投资大、生产周期长（单件成型需数小时），仅适用于高端装备核心部件。对于多数低空飞行器，可采用低成本工艺替代：真空灌注成型无需高压设备，通过真空负压实现树脂浸润，生产效率比手糊成型提升30%，且材料致密性较好，可减少环境侵蚀通道；模压成型适合批量生产中小型部件（如无人机机臂、机舱盖），单次成型仅需10-30分钟，且能保证部件尺寸精度，降低后期修整成本。这些工艺可将制造成本降低20%-50%，同时通过控制成型参数（如树脂含量、固化温度），确保材料耐候基础性能。
2. 表面防护：优化涂层体系，减少“过度防护”
表面涂层是提升耐候性的直接手段，但多层涂层会增加材料重量与施工成本。通过“单一涂层多功能化”或“按需涂层”可实现平衡：对于干燥内陆环境的飞行器，采用单道丙烯酸聚氨酯涂层即可兼顾紫外线防护与耐水性，成本仅为传统“底漆+中涂+面漆”体系的1/2；对于沿海盐雾环境，可采用“环氧底漆+氟碳面漆”的双层体系，氟碳树脂具备优异的耐盐雾性，且涂层寿命长达10年以上，避免频繁补涂带来的后期成本；此外，将涂层与树脂基体“预复合”（如在树脂中添加纳米二氧化硅改性剂），可形成“本体耐候+表面防护”的双重保障，减少单独涂层工序。
（三）全生命周期视角：兼顾回收与维护，控制长期成本
耐候性的本质是延长材料服役寿命、减少维护成本，而可回收性则能降低末端处置成本，二者结合可实现全生命周期成本优化。
热固性复合材料回收难度大、成本高，而热塑性复合材料（如聚醚醚酮、聚丙烯基复合材料）具备可熔融重塑的特性，回收利用率可达80%以上，且部分热塑性树脂（如聚酰胺）本身具备一定耐候性，通过添加耐候助剂后可满足中低端需求。虽然热塑性复合材料初始成本略高，但结合回收复用及减少维护的优势，全生命周期成本可降低15%以上。此外，采用“模块化设计”，将易受侵蚀的部件（如传感器外壳、机舱门）设计为可快速更换结构，避免因局部老化导致整体报废，也能显著降低维护成本。
三、未来方向：材料创新与数字化技术破解平衡难题
随着材料科学与智能制造技术的发展，低空飞行器复合材料“耐候性-成本”平衡将迎来更优解决方案。在材料创新方面，生物基树脂（如亚麻基树脂）结合天然纤维的复合体系，不仅成本更低，且耐候性可通过基因改性与化学修饰逐步提升，具备环保与经济性双重优势；纳米复合改性技术（如在树脂中添加碳纳米管、石墨烯）可实现“微量添加大幅提升耐候性”，避免依赖高价树脂。在数字化技术方面，通过仿真模拟可精准预测不同环境下复合材料的老化速率，从而“按需设计”耐候性能，避免性能冗余；自动化成型设备（如机器人铺放、3D打印）可提升低成本工艺的生产效率与产品一致性，进一步压缩制造成本。
综上，低空飞行器复合材料的耐候性与成本平衡并非“非此即彼”的选择，而是基于应用场景的“精准适配工程”。通过分级选材、工艺优化与全生命周期管理，结合未来材料创新与数字化技术，可实现“耐候达标、成本可控、性能适配”的目标，为低空飞行器的规模化、多元化发展提供核心支撑。
