Como uma nova tecnologia de material, o material compósito tem sido amplamente utilizado em aeronaves militares.
Na década de 1960,materiais compósitos reforçados com fibra de vidro começaram a ser usados em carenagens de aeronaves, flaperon. Neste momento, as propriedades mecânicas dos materiais compósitos são relativamente baixas e as peças da aeronave feitas de materiais compósitos são pequenas em tamanho e nível de força.
No final da década de 1960,compósitos de fibra de boro/epóxi começaram a ser usados em estruturas de aeronaves. Por exemplo, o F-14 começou a aplicar compostos de resina epóxi reforçados com fibra de boro na cauda plana em 1971.
Em meados-1970,nasceu um material compósito de alto desempenho com fibra de carbono como reforço, que abriu a aplicação em larga escala de materiais compósitos em aeronaves. Compósitos reforçados com fibra de carbono com excelente resistência específica, alto módulo específico, resistência à corrosão e resistência à fadiga são muito adequados para os requisitos de equipamentos de aviação. Materiais compostos reforçados com fibra de carbono são gradualmente usados na cauda vertical e na cauda plana de aeronaves militares com grandes forças e tamanhos grandes, como a cauda composta e a cauda vertical de F-15, F-16, Mig{ {5}}, Mirage 2000, F/A-18 e outras aeronaves. Desde a década de 1970, as barbatanas de cauda de aeronaves militares estrangeiras usam materiais compostos. A cauda plana e a cauda vertical feitas de materiais compostos geralmente representam 5 por cento -7 por cento do peso estrutural total da aeronave.
Depois que a barbatana caudal entrou na era do material composto,a aplicação de materiais compósitos começou a se desenvolver nas asas, fuselagem e outros componentes principais de aeronaves militares com grandes forças estruturais e grandes tamanhos. A McDonnell Douglas foi pioneira na asa composta F/A-18 em 1976 e entrou em serviço em 1982, aumentando o uso de materiais compostos para 13%. Desde então, as asas de aeronaves militares desenvolvidas por vários países são quase todas feitas de materiais compósitos. Por exemplo, AV-8B, B-2, F/A-22, F/A-18E/F, F-35 dos Estados Unidos, Rafale da França, JAS-39 da Suécia, Typhoon desenvolvido em conjunto por quatro países europeus, S-37 da Rússia e assim por diante.
Atualmente,a quantidade de materiais compostos nas aeronaves militares avançadas do mundo representa 20 por cento -50 por cento do peso de toda a estrutura da aeronave. As partes principais de materiais compostos incluem carenagem, cauda plana, cauda vertical, caixa de cauda plana, asa, fuselagem dianteira e assim por diante. Se os materiais compostos representam cerca de 50 por cento do peso total da aeronave, a maioria das partes estruturais da aeronave são feitas de materiais compostos, como o bombardeiro furtivo B-2.
Em 2020,a proporção da demanda de fibra de carbono no campo aeroespacial para a demanda de fibra de carbono no campo aeroespacial é de 1,80%. A base de demanda é pequena, mas a demanda de alto desempenho é forte e o aplicativo é amplamente utilizado. Ao mesmo tempo, com o rápido desenvolvimento das armas estratégicas de longo alcance da China, espera-se expandir a taxa de aplicação de compósitos de fibra de carbono.
Discrição de absorção de onda:a fibra de carbono comum é um refletor de ondas eletromagnéticas e não possui uma função de absorção de onda, através da modificação da superfície da fibra de carbono (como revestimento de níquel, revestido com revestimento de carboneto de silício, etc.), o desenvolvimento de novas fibras de carbono ( como fibra de carbono de seção especial, fibra de carbono espiral, fibra de carbono porosa, nanotubos de carbono, etc.), pode melhorar significativamente seu desempenho eletromagnético.
A fibra de carbono especial é usada para fabricar aeronaves furtivas, como o bombardeiro furtivo B-2, cuja fuselagem inteira é feita de composto de fibra de carbono, exceto o composto de titânio na viga principal e no compartimento do motor. A quantidade de CFRP usada pelo caça furtivo americano F-22 é de até 24 por cento, e a quantidade de material composto usado pelo caça britânico Typhoon é de até 40 por cento. O compósito absorvente de fibra de carbono estrutural é uma importante direção de desenvolvimento de materiais furtivos de radar, que combina as vantagens estruturais de peso leve e alta resistência e propriedade absorvente do compósito. O material absorvente de fibra de carbono é um excelente material absorvente que integra função e estrutura. Com a melhoria e melhoria dos materiais estruturais furtivos, a demanda de material compósito de fibra de carbono continuará a crescer.
Antes da quarta geração de aeronaves chinesas, o escopo de aplicação de materiais compósitos é limitado à asa traseira, asa de pato e outras estruturas secundárias de suporte de carga, a proporção é inferior a 10%, a dosagem de material compósito de aeronaves de quarta geração tornou-se óbvia avanço, a dosagem de material composto atinge cerca de 20 por cento de toda a estrutura da máquina.
Após quase 40 anos de desenvolvimento, os compósitos avançados à base de resina para aeronaves militares foram desenvolvidos de componentes sem carga para componentes de suporte de carga secundários e principais e podem atingir uma redução significativa de peso de 20% a 30%. Em termos de consumo, a quantidade de materiais compósitos usados em aeronaves militares avançadas ultrapassou 30% atualmente, e a proporção será estável no futuro. Na fabricação de aeronaves militares, materiais compósitos à base de resina podem ser usados para fabricar radome, asa, fuselagem, canard, cauda plana e periferia do motor de aeronaves de combate.
O próprio F-35 é construído com uso intenso de compostos de fibra de carbono de alta resistência. Em particular, os compósitos de fibra de carbono são usados de forma criativa na pele, na estrutura da asa e nos componentes da estrutura do corpo. Seus compósitos de fibra de carbono já representam um quarto do peso total da aeronave e um terço da asa. A fibra de carbono é indiscutivelmente o maior fator de perda de peso no F-35.
O corpo do jato furtivo é coberto com um material de absorção de radar (RAM), como o B-2 Sprite ou o F117 Nighthawk, projetado para converter ondas eletromagnéticas em calor. A RAM perde sua integridade sob calor, umidade e fricção.
A equipe de pesquisa e desenvolvimento da North Carolina State University desenvolveu um revestimento de polímero composto reforçado com fibra de carbono (CFRP) para resolver problemas causados por limitações de RAM e foi usado no bombardeiro furtivo B-21. O composto é aprimorado por nanotubos de carbono (CNTs), que são fortes e leves e podem suportar temperaturas superiores a 1800 graus e ajudam a conduzir a energia eletromagnética recebida.
Testes mostraram que o novo material composto tem emissividade extremamente baixa, é quase indetectável e pode absorver mais de 90 por cento das ondas eletromagnéticas, em comparação com os 70-80 por cento de RAM atualmente usados em aeronaves furtivas. O novo material será pulverizado na aeronave e terá 3 mm de espessura.
As asas da série J-11 e das séries J-10 e J-20 de Chengfei são feitas de materiais compostos de fibra de carbono. A indústria de aviação da China tem muita experiência de sucesso na fabricação de peças laminadas de fibra de carbono nos últimos 20 anos.
Para a China, a aeronave J-20 foi desenvolvida no final da década de 1990 e seu voo de teste começou no final de 2010, dando a ela uma vantagem tecnológica como motor tardio. As asas canard do antecessor do J-20, o J-10, são feitas inteiramente de compostos de resina de bismaleimida reforçados com fibra de carbono, que têm uma assinatura de radar muito menor do que os materiais de metal e podem ser ainda mais furtivo dopando outros materiais furtivos na matriz de resina. A asa canard do J-20 também usará resultados de pesquisas subsequentes, enquanto o estabilizador horizontal do F-22, que também é parcialmente metálico, não é necessariamente mais furtivo. Além disso, a asa canard do J-20 é invertida para cima e a asa é invertida para baixo, de modo que as ondas de radar refletidas pelo bordo de ataque do canard não continuarão a irradiar para o bordo de ataque da asa principal e formam uma reflexão secundária, que também é um fator favorável para furtividade.
