Als nieuwe materiaaltechnologie wordt het composietmateriaal veel gebruikt in militaire vliegtuigen.
In de jaren 1960,glasvezelversterkte composietmaterialen werden voor het eerst gebruikt in de stroomlijnkappen van vliegtuigen, flaperon. Op dit moment zijn de mechanische eigenschappen van composietmaterialen relatief laag en zijn de vliegtuigonderdelen gemaakt van composietmaterialen klein van formaat en krachtniveau.
Eind jaren zestig,boorvezel / epoxy-composieten werden gebruikt in vliegtuigconstructies. Zo begon de F-14 in 1971 met boorvezelversterkte epoxyharscomposieten op de platte staart aan te brengen.
Halverwege de-1970jaren,een hoogwaardig composietmateriaal met koolstofvezel toen de versterking werd geboren, wat de grootschalige toepassing van composietmaterialen in vliegtuigen opende. Met koolstofvezel versterkte composieten met een uitstekende hoge specifieke sterkte, hoge specifieke modulus, corrosieweerstand en weerstand tegen vermoeidheid zijn zeer geschikt voor de vereisten van luchtvaartapparatuur. Koolstofvezelversterkte composietmaterialen worden geleidelijk gebruikt in de verticale staart en platte staart van militaire vliegtuigen met grote krachten en grote afmetingen, zoals de composietstaart en verticale staart van F-15, F-16, Mig{ {5}}, Mirage 2000, F/A-18 en andere vliegtuigen. Sinds de jaren zeventig hebben staartvinnen van buitenlandse militaire vliegtuigen allemaal composietmaterialen gebruikt. De platte staart en verticale staart gemaakt van composietmaterialen zijn over het algemeen goed voor 5 procent -7 procent van het totale structurele gewicht van het vliegtuig.
Nadat de staartvin het tijdperk van composietmateriaal binnenging,de toepassing van composietmaterialen begon zich te ontwikkelen op de vleugels, romp en andere belangrijke componenten van militaire vliegtuigen met grote structurele krachten en grote afmetingen. McDonnell Douglas pionierde in 1976 met de F/A{0}} composietvleugel en kwam in 1982 in dienst, waardoor het gebruik van composiet toenam tot 13 procent. Sindsdien zijn de vleugels van militaire vliegtuigen die door verschillende landen zijn ontwikkeld, bijna allemaal gemaakt van composietmaterialen. Bijvoorbeeld AV-8B, B-2, F/A-22, F/A-18E/F, F-35 van de Verenigde Staten, Rafale uit Frankrijk, JAS-39 uit Zweden, Typhoon gezamenlijk ontwikkeld door vier Europese landen, S-37 uit Rusland, enzovoort.
Momenteel,de hoeveelheid composietmaterialen in 's werelds geavanceerde militaire vliegtuigen is goed voor 20 procent -50 procent van het gewicht van de hele vliegtuigconstructie. De belangrijkste onderdelen van composietmaterialen zijn kuip, platte staart, verticale staart, platte staartdoos, vleugel, voorste romp enzovoort. Als composietmaterialen ongeveer 50 procent van het totale gewicht van het vliegtuig uitmaken, dan zijn de meeste structurele delen van het vliegtuig gemaakt van composietmaterialen, zoals de B-2 stealth-bommenwerper.
2020,de verhouding tussen de vraag naar koolstofvezel in de lucht- en ruimtevaart en de vraag naar koolstofvezel in de lucht- en ruimtevaart is 1,80 procent. De vraagbasis is klein, maar de vraag naar hoge prestaties is sterk en de applicatie wordt veel gebruikt. Tegelijkertijd wordt verwacht dat met de snelle ontwikkeling van China's strategische langeafstandswapens de toepassingsverhouding van koolstofvezelcomposieten zal toenemen.
Golfabsorberende stealth:gewone koolstofvezel is een reflector van elektromagnetische golven en heeft geen golfabsorberende functie, door de oppervlaktemodificatie van koolstofvezel (zoals vernikkelen, gecoat met siliciumcarbidecoating, enz.), de ontwikkeling van nieuwe koolstofvezel ( zoals koolstofvezel met speciale sectie, spiraalvormige koolstofvezel, poreuze koolstofvezel, koolstofnanobuisjes, enz.), kan de elektromagnetische prestaties aanzienlijk verbeteren.
Speciale koolstofvezel wordt gebruikt om stealth-vliegtuigen te maken, zoals de B-2 stealth-bommenwerper, waarvan de hele romp is gemaakt van koolstofvezelcomposiet, met uitzondering van titaniumcomposiet in de hoofdbalk en het motorcompartiment. De hoeveelheid CFRP die wordt gebruikt door de Amerikaanse stealth-jager F-22 is maximaal 24 procent en de hoeveelheid composietmateriaal die wordt gebruikt door de Britse Typhoon-straaljager is maximaal 40 procent. De structurele koolstofvezelabsorberende composiet is een belangrijke ontwikkelingsrichting van radar stealth-materialen, die de structurele voordelen van lichtgewicht en hoge sterkte en absorberende eigenschappen van composiet combineert. Koolstofvezel absorberend materiaal is een uitstekend absorberend materiaal dat functie en structuur integreert. Met de verbetering en verbetering van stealth-constructiematerialen zal de vraag naar koolstofvezelcomposietmateriaal blijven groeien.
Vóór de vierde generatie Chinese vliegtuigen was het toepassingsgebied van composietmaterialen beperkt tot de staartvleugel, eendenvleugel en andere secundaire dragende structuren, het aandeel is minder dan 10 procent, de dosering van composietmateriaal voor vliegtuigen van de vierde generatie heeft een voor de hand liggende doorbraak bereikt de dosering van composietmateriaal ongeveer 20 procent van de gehele machinestructuur.
Na bijna 40 jaar ontwikkeling zijn geavanceerde op hars gebaseerde composieten voor militaire vliegtuigen ontwikkeld van niet-dragende componenten tot secundaire en hoofddragende componenten en kunnen een aanzienlijke gewichtsvermindering van 20 procent ~ 30 procent bereiken. In termen van verbruik is de hoeveelheid composietmaterialen die in geavanceerde militaire vliegtuigen wordt gebruikt momenteel meer dan 30 procent, en het aandeel zal in de toekomst stabiel blijven. Bij de fabricage van militaire vliegtuigen kunnen op hars gebaseerde composietmaterialen worden gebruikt om radome, vleugel, romp, canard, platte staart en motorranden van gevechtsvliegtuigen te vervaardigen.
De F-35 zelf is gebouwd met intensief gebruik van zeer sterke koolstofvezelcomposieten. Met name koolstofvezelcomposieten worden creatief gebruikt in huid-, vleugelstructuur- en carrosseriecomponenten. De koolstofvezelcomposieten zijn al goed voor een kwart van het totale gewicht van het vliegtuig en een derde van de vleugel. Koolstofvezel is misschien wel de grootste factor voor gewichtsverlies in de F-35.
Het stealth-jetlichaam is bedekt met een radarabsorberend materiaal (RAM), zoals de B-2 Sprite of F117 Nighthawk, dat is ontworpen om elektromagnetische golven om te zetten in warmte. RAM verliest zijn integriteit onder hitte, vocht en wrijving.
Het onderzoeks- en ontwikkelingsteam van de North Carolina State University ontwikkelde een met koolstofvezel versterkte composietpolymeer (CFRP) skin om problemen op te lossen die worden veroorzaakt door RAM-beperkingen en werd gebruikt in de B-21 stealth-bommenwerper. Het composiet wordt verbeterd door koolstofnanobuisjes (CNT's), die sterk en licht van gewicht zijn en bestand zijn tegen temperaturen van meer dan 1800 graden en helpen om inkomende elektromagnetische energie te geleiden.
Tests hebben aangetoond dat het nieuwe composietmateriaal een extreem lage emissiviteit heeft, bijna niet detecteerbaar is en meer dan 90 procent van de elektromagnetische golven kan absorberen, vergeleken met de 70-80 procent van het RAM-geheugen dat momenteel wordt gebruikt in stealth-vliegtuigen. Het nieuwe materiaal wordt op het vliegtuig gespoten en is 3 mm dik.
De vleugels van de J-11-serie en de J-10- en J-20-serie van Chengfei zijn gemaakt van koolstofvezelcomposietmaterialen. De Chinese luchtvaartindustrie heeft de afgelopen 20 jaar veel succesvolle ervaring opgedaan in de productie van met koolstofvezel gelamineerde onderdelen.
Voor China werd het J-20-vliegtuig eind jaren negentig ontwikkeld en de testvlucht begon eind 2010, waardoor het een technologisch voordeel kreeg als een late mover. De canard-vleugels van de voorganger van de J-20, de J-10, zijn volledig gemaakt van koolstofvezelversterkte bismaleimideharscomposieten, die een veel kleinere radarsignatuur hebben dan metalen materialen en zelfs nog sterker kunnen zijn onopvallend door andere onopvallende materialen in de harsmatrix te doteren. De canard-vleugel van de J-20 zal ook latere onderzoeksresultaten gebruiken, terwijl de horizontale stabilisator van de F-22, die ook deels van metaal is, niet per se onopvallender is. Bovendien is de canard-vleugel van de J-20 omgekeerd naar boven en de vleugel naar beneden, zodat de radargolven die worden weerkaatst door de voorrand van de canard niet blijven uitstralen naar de voorrand van de hoofdvleugel en vormen een secundaire reflectie, wat ook een gunstige factor is voor stealth.
