Ca o nouă tehnologie a materialelor, materialul compozit a fost utilizat pe scară largă în avioanele militare.
În anii 1960,Materialele compozite armate cu fibră de sticlă au început să fie utilizate pentru prima dată în carenarea aeronavelor, flaperon. În acest moment, proprietățile mecanice ale materialelor compozite sunt relativ scăzute, iar piesele aeronavei din materiale compozite sunt mici ca dimensiune și nivel de forță.
La sfârșitul anilor 1960,Fibră de bor/compozite epoxidice au început să fie utilizate în structurile aeronavelor. De exemplu, F-14 a început să aplice compozite de rășini epoxidice armate cu fibre de bor pe coada plată în 1971.
La mijlocul-1970selor,a luat naștere un material compozit de înaltă performanță cu fibră de carbon ca armătură, care a deschis aplicarea pe scară largă a materialelor compozite în aeronave. Compozitele armate cu fibră de carbon cu rezistență specifică excelentă, modul specific ridicat, rezistență la coroziune și rezistență la oboseală sunt foarte potrivite pentru cerințele echipamentelor aviatice. Materialele compozite armate cu fibră de carbon sunt utilizate treptat în coada verticală și coada plată a aeronavelor militare cu forțe mari și dimensiuni mari, cum ar fi coada compozită și coada verticală a F-15, F-16, Mig{ {5}}, Mirage 2000, F/A-18 și alte avioane. Începând cu anii 1970, aripioarele de coadă a aeronavelor militare străine au folosit toate materiale compozite. Coada plată și coada verticală din materiale compozite reprezintă, în general, 5% -7% din greutatea structurală totală a aeronavei.
După ce aripioarele caudale a intrat în era materialului compozit,aplicarea materialelor compozite a început să se dezvolte la aripi, fuselaj și alte componente majore ale aeronavelor militare cu forțe structurale mari și dimensiuni mari. McDonnell Douglas a fost pionierul aripii compozite F/A-18 în 1976 și a intrat în serviciu în 1982, crescând utilizarea compozitului la 13%. De atunci, aripile aeronavelor militare dezvoltate de diferite țări sunt aproape toate realizate din materiale compozite. De exemplu, AV-8B, B-2, F/A-22, F/A-18E/F, F-35 din Statele Unite, Rafale din Franța, JAS-39 din Suedia, Typhoon dezvoltat în comun de patru țări europene, sud-37 din Rusia și așa mai departe.
În prezent,cantitatea de materiale compozite din aeronavele militare avansate ale lumii reprezintă 20% -50% din greutatea întregii structuri a aeronavei. Principalele părți ale materialelor compozite includ carenajul, coada plată, coada verticală, cutia de coadă plată, aripa, fuselajul față și așa mai departe. Dacă materialele compozite reprezintă aproximativ 50 la sută din greutatea totală a aeronavei, atunci majoritatea părților structurale ale aeronavei sunt realizate din materiale compozite, cum ar fi bombardierul stealth B-2.
În 2020,raportul dintre cererea de fibre de carbon în domeniul aerospațial și cererea de fibre de carbon în domeniul aerospațial este de 1,80 la sută. Baza cererii este mică, dar cererea de înaltă performanță este puternică, iar aplicația este utilizată pe scară largă. În același timp, odată cu dezvoltarea rapidă a armelor strategice cu rază lungă de acțiune ale Chinei, este de așteptat să extindă raportul de aplicare a compozitelor din fibră de carbon.
Ascundere care absoarbe valuri:fibra de carbon obișnuită este un reflector al undelor electromagnetice și nu are o funcție de absorbție a undelor, prin modificarea suprafeței fibrei de carbon (cum ar fi placarea cu nichel, acoperirea cu carbură de siliciu etc.), dezvoltarea de noi fibre de carbon ( cum ar fi fibra de carbon cu secțiune specială, fibra de carbon spiralată, fibra de carbon poroasă, nanotuburi de carbon etc.), își pot îmbunătăți semnificativ performanța electromagnetică.
Fibră de carbon specială este utilizată pentru fabricarea aeronavelor stealth, cum ar fi bombardierul stealth B-2, al cărui fuselaj este realizat din compozit din fibră de carbon, cu excepția compozitului de titan din faza lungă și din compartimentul motorului. Cantitatea de CFRP folosită de avionul de luptă furtiv american F-22 este de până la 24%, iar cantitatea de material compozit folosită de avionul de luptă British Typhoon este de până la 40%. Compozitul absorbant structural din fibră de carbon este o direcție importantă de dezvoltare a materialelor stealth radar, care combină avantajele structurale ale greutății ușoare și rezistenței ridicate și proprietăților de absorbție ale compozitului. Materialul absorbant din fibră de carbon este un material absorbant excelent care integrează funcția și structura. Odată cu îmbunătățirea și îmbunătățirea materialelor structurale ascunse, cererea de material compozit din fibră de carbon va continua să crească.
Înainte de a patra generație de avioane chineze, domeniul de aplicare al materialelor compozite este limitat la aripa de coadă, aripa de rață și alte structuri portante secundare, proporția este mai mică de 10 la sută, doza de material compozit de a patra generație a făcut o evidentă. Revoluție, doza de material compozit ajunge la aproximativ 20 la sută din întreaga structură a mașinii.
După aproape 40 de ani de dezvoltare, compozitele avansate pe bază de rășină pentru aeronavele militare au fost dezvoltate de la componente neportante la componente portante secundare și principale și pot obține o reducere semnificativă a greutății de 20% ~ 30%. În ceea ce privește consumul, cantitatea de materiale compozite utilizate în aeronavele militare avansate a depășit în prezent 30 la sută, iar proporția va fi stabilă în viitor. În fabricarea aeronavelor militare, materialele compozite pe bază de rășină pot fi utilizate pentru fabricarea radomului, aripilor, fuselajului, canardului, coadă plată și periferiei aeronavelor de luptă.
F-35 în sine este construit cu utilizarea intensă a compozitelor din fibră de carbon de înaltă rezistență. În special, compozitele din fibră de carbon sunt utilizate în mod creativ în componentele pielii, structurii aripilor și structurii corpului. Compozitele sale din fibră de carbon reprezintă deja un sfert din greutatea totală a aeronavei și o treime din cea a aripii. Fibra de carbon este, fără îndoială, cel mai mare factor de pierdere în greutate din F-35.
Corpul avionului stealth este acoperit cu un material care absoarbe radarul (RAM), cum ar fi B-2 Sprite sau F117 Nighthawk, care este conceput pentru a converti undele electromagnetice în căldură. RAM își pierde integritatea în condiții de căldură, umiditate și frecare.
Echipa de cercetare și dezvoltare de la Universitatea de Stat din Carolina de Nord a dezvoltat o piele de polimer compozit armat cu fibră de carbon (CFRP) pentru a rezolva problemele cauzate de limitările RAM și a fost folosită în bombardierul stealth B-21. Compozitul este îmbunătățit de nanotuburi de carbon (CNT), care sunt puternice și ușoare și pot rezista la temperaturi de peste 1800 de grade și ajută la conducerea energiei electromagnetice primite.
Testele au arătat că noul material compozit are o emisivitate extrem de scăzută, este aproape nedetectabil și poate absorbi mai mult de 90 la sută din undele electromagnetice, în comparație cu 70-80 la sută din RAM utilizată în prezent în aeronavele stealth. Noul material va fi pulverizat pe aeronavă și va avea o grosime de 3 mm.
Aripile seriei J-11 și ale seriei J-10 și J{-20 ale lui Chengfei sunt realizate din materiale compozite din fibră de carbon. Industria aviației din China are o mulțime de experiență de succes în producția de piese laminate din fibră de carbon în ultimii 20 de ani.
Pentru China, aeronava J-20 a fost dezvoltată la sfârșitul anilor 1990, iar zborul său de testare a început la sfârșitul anului 2010, oferindu-i un avantaj tehnologic în calitate de deplasare târzie. Aripile canard ale predecesorului lui J-20, J-10, sunt realizate în întregime din compozite de rășină bismaleimidă armată cu fibră de carbon, care au o semnătură radar mult mai mică decât materialele metalice și pot fi chiar mai mari. ascuns prin doparea altor materiale ascunse în matricea de rășină. Aripa canard a lui J-20 va folosi, de asemenea, rezultatele cercetării ulterioare, în timp ce stabilizatorul orizontal al lui F{-22, care este, de asemenea, parțial metalic, nu este neapărat mai ascuns. În plus, aripa canard a J-20 este răsturnată în sus, iar aripa este răsturnată în jos, astfel încât undele radar reflectate de marginea anterioară a canardului nu vor continua să radiaze către marginea anterioară a aripii principale și formează o reflecție secundară, care este și un factor favorabil pentru stealth.
