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作為一項(xiàng)新興的材料技術(shù)，復(fù)合材料首先在軍用飛機(jī)上得到廣泛應(yīng)用。

60年代，玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料首先開(kāi)始應(yīng)用于飛機(jī)的整流罩、襟副翼中。此時(shí)，復(fù)合材料力學(xué)性能還相對(duì)較低，應(yīng)用復(fù)合材料制造的飛機(jī)零部件尺寸小、受力水平小。

60年代后期，硼纖維/環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料開(kāi)始應(yīng)用于飛機(jī)結(jié)構(gòu)上。例如，F(xiàn)-14于1971年開(kāi)始將硼纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料應(yīng)用在平尾上。

70年代中期，誕生了以碳纖維為增強(qiáng)體的高性能復(fù)合材料，開(kāi)啟了復(fù)合材料在飛機(jī)上的大規(guī)模應(yīng)用。具有卓越高比強(qiáng)度、高比模量、耐腐蝕、耐疲勞性能的碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料非常適合航空裝備需求。軍機(jī)的垂尾、平尾等受力較大、尺寸較大的部件開(kāi)始逐步使用碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，如F-15、F-16、Mig-29、幻影 2000、F/A-18等飛機(jī)的復(fù)合材料尾翼、垂尾。從70年代至今，國(guó)外軍機(jī)尾翼已經(jīng)全部采用復(fù)合材料。采用復(fù)合材料的平尾、垂尾一般占飛機(jī)全部結(jié)構(gòu)重量的 5%-7%。

在尾翼進(jìn)入復(fù)合材料時(shí)代后，復(fù)合材料的應(yīng)用開(kāi)始向軍機(jī)的機(jī)翼、機(jī)身等結(jié)構(gòu)受力大、尺寸大的主要構(gòu)件發(fā)展。1976年，麥道公司率先研制了F/A-18復(fù)合材料機(jī)翼，并于1982年正式進(jìn)入服役，把復(fù)合材料用量提高到13%。此后各國(guó)所研制的軍機(jī)的機(jī)翼也幾乎全部采用了復(fù)合材料。例如美國(guó)的AV-8B、B-2、F/A-22、F/A-18E/F、F-35，法國(guó)的“陣風(fēng)”，瑞典的 JAS-39，歐洲四國(guó)聯(lián)合研制的“臺(tái)風(fēng)”，俄羅斯的S-37等。

目前世界先進(jìn)軍機(jī)中復(fù)合材料用量占全機(jī)結(jié)構(gòu)重量的20%-50%不等，主要應(yīng)用復(fù)合材料的部位包括整流罩、平尾、垂尾、平尾翼盒、機(jī)翼、中前機(jī)身等。如果復(fù)合材料占飛機(jī)總重量的50%左右，則全機(jī)絕大部分結(jié)構(gòu)件由復(fù)合材料制成，如B-2隱形轟炸機(jī)。

2020年航天領(lǐng)域的碳纖維需求量占航空航天領(lǐng)域碳纖維需求的比例為1.80%，需求基數(shù)不大但高性能需求強(qiáng)，應(yīng)用廣泛，同時(shí)隨著我國(guó)遠(yuǎn)程戰(zhàn)略武器的快速發(fā)展，有望擴(kuò)大碳纖維復(fù)材的應(yīng)用占比。

吸波隱身：普通碳纖維對(duì)電磁波是反射體，不具備吸波功能，通過(guò)對(duì)碳纖維進(jìn)行表面改性（如鍍鎳、涂覆碳化硅涂層等）、研制新型碳纖維（如異形截面碳纖維、螺旋碳纖維、多孔碳纖維、碳納米管等），能顯著改善其電磁性能。

特種碳纖維用于制造隱身飛機(jī)，如B-2隱身轟炸機(jī)，其整體機(jī)身除了主梁和發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)艙采用鈦復(fù)合材料外，其余部分均采用碳纖維復(fù)合材料。美國(guó)隱身戰(zhàn)機(jī)F-22，CFRP用量達(dá)到24%，英國(guó)Typhoon戰(zhàn)機(jī)復(fù)合材料用量高達(dá)40%。結(jié)構(gòu)型碳纖維吸波復(fù)合材料結(jié)合了復(fù)合材料輕質(zhì)高強(qiáng)的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)和吸波特性，是雷達(dá)隱身材料的重要發(fā)展方向。碳纖維吸波材料屬于功能和結(jié)構(gòu)一體化的優(yōu)良吸波材料，隨著隱身結(jié)構(gòu)材料的完善和提高，碳纖維復(fù)合材料的需求還將持續(xù)增長(zhǎng)。

我國(guó)四代機(jī)之前，復(fù)合材料的應(yīng)用范圍僅限于尾翼、鴨翼等次承力結(jié)構(gòu)上，用量占比不到10%，四代機(jī)復(fù)合材料用量有了明顯突破，復(fù)材用量達(dá)到整機(jī)結(jié)構(gòu)件的 20%左右。

軍用飛機(jī)用先進(jìn)樹(shù)脂基復(fù)合材料經(jīng)過(guò)近40年的發(fā)展，已經(jīng)從最初的非承力構(gòu)件發(fā)展到應(yīng)用于次承力和主承力構(gòu)件，可獲得減重20%~30%的顯著效果。從用量來(lái)講，當(dāng)前先進(jìn)軍用飛機(jī)的復(fù)合材料用量已超過(guò)30%，今后在用量上的比例將趨于穩(wěn)定。在軍機(jī)制造中，樹(shù)脂基復(fù)合材料可用于制造作戰(zhàn)飛機(jī)的雷達(dá)罩、機(jī)翼、機(jī)身、鴨翼、平尾和發(fā)動(dòng)機(jī)外涵道等。

美國(guó)F-35本身制造上大量使用了高強(qiáng)度碳纖維纖維復(fù)合材料。尤其是在蒙皮和機(jī)翼結(jié)構(gòu)和機(jī)體結(jié)構(gòu)部件上，大量創(chuàng)造性地使用了碳纖維復(fù)合材料。它所用的碳纖維復(fù)合材料已占全機(jī)總重量的1/4，占機(jī)翼重量的1/3。可以說(shuō)F-35減重上，碳纖維的功勞首屈一指。

隱形噴氣式飛機(jī)機(jī)身覆蓋著一種雷達(dá)吸收材料（RAM），如B-2“精靈”或F117“夜鷹”，目的是將接受電磁波轉(zhuǎn)化為熱量。RAM在高溫、潮濕和摩擦下會(huì)失去完整性。

北卡羅來(lái)納州立大學(xué)的研發(fā)團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一種碳纖維增強(qiáng)復(fù)合聚合物（CFRP）蒙皮，以解決RAM限制引起的問(wèn)題，并被用于B-21隱形轟炸機(jī)。該復(fù)合材料由碳納米管(CNTs) 進(jìn)行了增強(qiáng)，碳納米管強(qiáng)度高、重量輕，能夠承受超過(guò)1800°C 的溫度，并有助于傳導(dǎo)傳入的電磁能。

試驗(yàn)證明，新的復(fù)合材料擁有極低的發(fā)射率，幾乎無(wú)法被檢測(cè)到，與目前隱形飛機(jī)上使用的僅能吸收70-80%的RAM相比，對(duì)電磁波的吸收率可達(dá)90%以上。這種新材料將噴涂到飛機(jī)上，厚度為3毫米。

殲11系列和成飛的殲-10、殲-20系列，機(jī)翼都大量采用碳纖維復(fù)合材料，中國(guó)航空工業(yè)最近20年，具有大量采用碳纖維鋪層零件制造的成功經(jīng)驗(yàn)。

對(duì)于我國(guó)而言，在20世紀(jì)90年代末才著手研制殲-20飛機(jī)，2010年底才開(kāi)始試飛工作，技術(shù)上有后發(fā)優(yōu)勢(shì)。殲-20的前一代殲-10飛機(jī)的鴨翼就整體采用了碳纖維增強(qiáng)雙馬來(lái)酰亞胺樹(shù)脂基體的高性能復(fù)合材料，這類(lèi)材料的雷達(dá)信號(hào)特征比金屬材料小得多，而通過(guò)在樹(shù)脂基體之內(nèi)摻雜其他隱身材料，這類(lèi)復(fù)合材料的隱身特性可有更大提高。殲-20的鴨翼同樣會(huì)采用后續(xù)的研究成果，與之相比，F(xiàn)-22的水平尾翼還采用部分金屬材料，其隱身特性未必更好。此外，殲-20的鴨翼上反，機(jī)翼下反，被鴨翼前緣反射的雷達(dá)波一般不會(huì)繼續(xù)照射到主機(jī)翼前緣而形成二次反射，這也是隱身的有利因素。

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碳纖維復(fù)合材料為飛機(jī)插上神奇之翼