航空機エンジン用複合材料市場の規模、シェア、トレンド分析レポート：用途別（商用航空機、軍用航空機、一般航空機）、構成部品別（ファンブレード、ファンケース、ガイドベーン、シュラウド、その他の構成部品）、地域別（北米、欧州、アジア太平洋、中東およびアフリカ、ラテンアメリカ）予測、2025年～2033年

航空機エンジン用複合材料市場の成長要因

セラミックマトリックス複合材料（CMC）における技術開発

エンジンは航空機の中で最も複雑な部品であり、複雑さの異なる複数の部品から構成されています。最小の部品であっても、設計や材料の改良によってエンジンの全体的な性能は大幅に向上してきました。現代の航空機設計の多くの要素に広く用いられている先進複合材料は、近年のエンジン性能向上に大きく貢献しています。材料製造とエンジン技術の強化は、次世代航空機の運用経済性を高める上で極めて重要となるでしょう。

最新のセラミックマトリックス複合材料（CMC）は、ターボエンジン用途への適用に適していることが示され始めており、性能と排出ガス制御の大幅な改善が期待されています。このイノベーション活動は、大気汚染の最小化と燃費向上を目指す政府の取り組みによって推進されています。その結果、メーカー各社は、エンジンの信頼性を維持しながら、燃料単位当たりの推力を向上させ、エンジン全体の軽量化に取り組んでいます。

市場抑制

商用航空機の納入数の減少

プラット・アンド・ホイットニーのPW1000Gギアードターボファンやその他の大型商用エンジンの受注は、2020年に27%減少した。対照的に、ターボプロップエンジンメーカーのプラット・アンド・ホイットニー・カナダは、2020年に1,650基のエンジンを納入したが、これは2019年から30%の減少である。COVID-19の流行は航空サプライチェーンに影響を与えたが、パンデミック以前からいくつかの問題が広く存在していた。航空機エンジンメーカーが生産を第三者に頼らざるを得なくなったとき、サプライヤーの信頼性が大きな問題となった。現在、デュアルソーシング/マルチソーシングは、サプライチェーンの下位レベルでの望ましくない不一致に対処できる柔軟性をプログラムに保証するための重要な要素となっている。

2018年初頭、CFMのサプライチェーンにおける品質問題により、生産は計画より1か月遅れた。主要部品や材料の調達にマルチソース戦略を採用していたにもかかわらず、同社は初回生産歩留まりとサイクルタイムの維持に特に苦労した。OEMにとって最も生産・納入されている航空機であるボーイング737 MAXとエアバスA320neoの納入は、CFMインターナショナルのLEAPエンジンの納入遅延により遅れた。鍛造および鋳造関連のサプライチェーン問題がこの遅延に大きく影響した。CFMインターナショナルによると、A320neo航空機組立ラインへのLEAP-1Aエンジンの納入は2019年初頭にようやく完了した。

市場機会

複合材料採用を支援する新世代エンジン開発

航空会社は、商業飛行の黎明期から、燃費効率が高く総運航コストが低いエンジンの採用に注力してきました。性能向上と航続距離延長のため、エンジンおよび航空機メーカーは統合に多大な努力を払っています。現代のエンジンは、耐久性と高度な技術を駆使した素材で作られた科学の結晶であり、寿命を縮めることなく性能を確保しています。より新しいCFM LEAPエンジンは、複合材製のファンブレード、ケース、プラットフォーム、スペーサーなど、さまざまな複合材部品を使用することで、非複合材設計に比べて大幅な軽量化を実現しています。これらのエンジンは現在、COMAC C919、エアバスA320、ボーイング737など、多くの航空機モデルに搭載されています。この軽量化により、燃料消費量とエンジンの排出ガスが削減されます。

複合材製ファンブレード技術のパイオニアであるGEは、ボーイングの次世代ワイドボディ機777X向けに特別に設計された、同社史上最大規模のエンジンであるGE9X用の第4世代ブレードを開発しました。このエンジンは、直径11フィート（約3.4メートル）の複合材製ファンブレード16枚で構成されています。エンジンの燃焼器とタービンも、軽量で耐久性に優れたセラミックマトリックス複合材で作られています。これらの開発は、将来の複合材製航空機エンジン部品の需要を押し上げると予測されています。

地域分析

アジア太平洋地域は世界の航空機エンジン用複合材料市場において最も重要なシェアを占めており、年平均成長率（CAGR）15.70%で成長すると予測されている。 予測期間を通じて、中国の民間航空業界は、過去数年間、アジア太平洋地域で大きな成果と進歩を遂げてきました。中国の主要航空会社は、中国国際航空、中国南方航空、中国東方航空、海南航空です。2020年、中国は米国を抜いて世界最大の航空市場の座を獲得しました。中国民用航空局の報告によると、新型コロナウイルス感染症のパンデミックにより、2020年に中国で輸送された乗客数は4億2000万人で、2019年比で36.7%減少しました。2020年第4四半期に国際線が再開されたため、2021年には乗客数が大幅に増加すると予測されています。さらに、航空業界の拡大により、中国の航空会社の間で新しい航空機の需要が高まっています。

北米市場の動向

北米は年平均成長率（CAGR）13.55%で成長し、予測期間中に22億9,247万米ドルを生み出すと予想されています。米国との間を行き来する旅行者の数は、時間の経過とともに増加しています。運輸統計局によると、2019年に米国および国際航空会社によって輸送された定期便の乗客数は10億5,280万人で、前年比3.9%増加しました。2019年には、2億4,140万人の乗客が国際的に旅行し、8億1,140万人の乗客が国内を旅行し、それぞれ2018年比で4.3%と2.4%増加しました。COVID-19パンデミックに関連した国際便の一時停止により、旅客数は減少しました。しかし、2020年第4四半期に国際便が再開されたため、2021年には乗客数が急増すると予想されています。

欧州市場の動向

欧州は、主要市場プレーヤー間のさまざまな買収や合意により、予測期間中に大幅に成長すると予想されています。たとえば、イージージェット（英国を拠点とするLCC）とエアバスは、イージージェットが17機のA320NEO航空機の確定注文の購入権を行使できるようにする合意に達しました。同社は2019年11月にさらに12機のA320 NEOを購入し、NEOの総注文数は159機（A321neo 30機を含む）に増加しました。追加のA320NEOS航空機の最初の機体は、2023年初頭に納入される予定です。さらに、英国に拠点を置くエンジン設計のパイオニアであるロールス・ロイスは、2020年までに次世代エンジンにCMCを広く使用する意向でした。

ブラジルでは現在、航空セクターが成長している。ブラジルの大手航空会社3社、LATAM航空ブラジル、GOL、アズールは、過去数年間で航空旅客数が大幅に増加したと報告している。ブラジル国家民間航空庁（ANAC）のデータによると、2019年には1億292万人が飛行機で旅行し、2018年の1億211万人から増加し、新型コロナウイルス感染症のパンデミック後の2021年からさらに増加し​​ている。政府は、地域航空への投資を増やすなど、いくつかのイニシアチブを開始している。多くの大手航空機メーカーが生産施設や修理施設を運営しているメキシコは、航空業界にとって好ましい製造およびMROハブとなっている。サフランとアルバニーは、LEAPエンジン用の複合材部品を製造するために、2018年2月にケレタロに新しい製造施設を開設した。これらの要因は、予測期間中の市場成長を促進すると予想される。

アプリケーションインサイト

世界の航空機市場は、商用航空機、軍用航空機、および一般航空機に二分されています。商用航空機セグメントは市場への最大の貢献者であり、予測期間中に年平均成長率 (CAGR) 18.95% で成長すると予想されています。ナローボディ機のニーズは、商用セクターから業界を牽引する主要な要因の 1 つです。ナローボディ機の需要は、商用セクターから業界を牽引する主要な要因の 1 つです。エアバスは、2020 年 12 月末時点で 7,184 機のジェット機のバックログがあると報告しており、バックログの 88.70% は A220 および A320ceo/neo ファミリーのナローボディ機です。同様に、ボーイングは 4,997 機のバックログがあり、そのうち 4,031 機は 737 NG/MAX ナローボディ機でした。

軍用機は、攻撃、監視、偵察など、さまざまな作戦に対応できる高精度な機器へと進化を遂げてきました。軍用ヘリコプターは、兵士の空輸に加え、消火活動、物資補給、医療搬送にも使用されています。エンジンと機体システムの性能、耐候性、操縦応答性は、技術の進歩によってすべて向上しました。これらの進歩により、新型機は厳しい条件下でも運用できるようになりました。いくつかの国は、防空能力を強化するために新型戦闘機を開発しています。

コンポーネントに関する洞察

世界の市場は、ファンブレード、ファンケース、ガイドベーン、シュラウド、その他に二分されています。ファンブレードセグメントは最大の市場シェアを占めており、予測期間中に15.40%のCAGRで成長すると予想されています。カーボンファイバー複合材は軽量であるため、エンジンブレードの製造に使用されます。複合材ブレードの断面はチタンブレードよりも厚くなっています。カーボンファイバー複合材ファンブレードの薄いチタンエッジは、鳥の衝突に耐えるために必要な耐衝撃性を提供します。これは、CFM InternationalとAlbany Engineered Composites Inc.が開発した3D織り技術を使用しています。同社のLEAPおよびCFM56航空機エンジンは、カーボンファイバー複合材ブレードを採用しています。 CFMインターナショナルは、2018年にLEAPエンジンの年間納入台数を1,118台に増加させた。しかし、新型コロナウイルス感染症の流行により、同社は2020年までに年間2,000台の生産目標を達成することができず、このことが納入に長期的な影響を与えることが予想される。

ファンケースはファンのケージとして機能し、ブレードが外れた事故の際に構造的な損傷を防ぎます。これは、飛散するブレードの破片の力に耐えるだけでなく、エンジンが停止しているときにも構造的な完全性を維持するように設計されているためです。そのため、エンジンの中で最もかさばる部品の 1 つはファンケースです。複合材料は、主にエンジンメーカーが燃費の向上に注力する中で、大幅な軽量化を実現しながら構造的な完全性を改善/維持する実用的な方法であることが証明されています。ロールスロイスは、2020 年 2 月に UltraFan デモンストレーター エンジンの生産を開始しました。このエンジンは、複合材製のファンブレードとファンボックス設計を採用しており、エンジン 1 基あたり約 700 kg の軽量化を実現しています。

複合材料製のガイドベーンは、ベーンの半径方向端から翼型の反対側の側面に向かって延びる少なくとも２つのファスナーフランジを備え、マトリックスが三次元織りによって高密度化された繊維強化材を組み込んでいる。ファスナーフランジは互いに軸方向にオフセットされている。この特定の用途は、材料と製造プロセスに関して実証済みであり、最小限のエンジン暴露に耐えてきたにもかかわらず、潜在的なコストと重量のメリットを享受するために新しいエンジン設計の導入を待っている。たとえば、ロールス・ロイスの排気ガイドベーンは、織りや編みなどの高度な繊維処理技術と化学蒸気浸透を用いて製造されており、航空エンジン業界におけるCMC技術の最も複雑な応用例となっている。