신소재 기술로서 복합소재는 군용기에 널리 사용되고 있다.
1960년대에는유리 섬유 강화 복합 재료는 처음으로 항공기 페어링, 플래퍼론에 사용되기 시작했습니다. 이때 복합 재료의 기계적 성질은 상대적으로 낮고 복합 재료로 만들어진 항공기 부품은 크기와 힘 수준이 작습니다.
1960년대 후반,붕소 섬유/에폭시 합성물이 항공기 구조물에 사용되기 시작했습니다. 예를 들어, F-14는 1971년에 플랫 테일에 붕소 섬유 강화 에폭시 수지 합성물을 적용하기 시작했습니다.
-1970대 중반에는탄소 섬유를 보강재로 사용하는 고성능 복합 재료가 탄생하여 항공기에서 복합 재료의 대규모 적용을 열었습니다. 우수한 고비강도, 고비탄성계수, 내부식성, 내피로성이 우수한 탄소섬유 강화 복합소재는 항공 장비 요구사항에 매우 적합합니다. F-15, F-16, Mig-15, F-16, Mig{ {5}}, Mirage 2000, F/A-18 및 기타 항공기. 1970년대 이후 외국 군용기 꼬리날개는 모두 복합재료를 사용했다. 복합 재료로 만들어진 플랫 테일과 수직 테일은 일반적으로 항공기 전체 구조 중량의 5% -7%를 차지합니다.
꼬리지느러미가 복합재료 시대에 접어든 후,구조적 힘과 크기가 큰 군용 항공기의 날개, 동체 및 기타 주요 부품에 복합 재료의 적용이 발전하기 시작했습니다. McDonnell Douglas는 1976년에 F/A-18 합성 날개를 개척하고 1982년에 서비스를 시작하여 합성 사용을 13%로 늘렸습니다. 이후 여러 나라에서 개발한 군용기의 날개는 거의 모두 복합재료로 만들어졌다. 예를 들어 미국의 AV-8B, B-2, F/A-22, F/A-18E/F, F-35, 프랑스의 Rafale, 스웨덴의 JAS-39, 유럽 4개국이 공동으로 개발한 Typhoon, 러시아의 S-37 등.
현재,세계 첨단 군용 항공기의 복합 재료 양은 전체 항공기 구조 중량의 20%-50%를 차지합니다. 복합 재료의 주요 부품에는 페어링, 플랫 테일, 수직 테일, 플랫 테일 박스, 날개, 전방 동체 등이 포함됩니다. 복합 재료가 항공기 총 중량의 약 50%를 차지한다면 항공기 구조 부품의 대부분은 B-2 스텔스 폭격기와 같은 복합 재료로 만들어집니다.
2020년,항공우주 분야의 탄소 섬유 수요에 대한 항공 우주 분야의 탄소 섬유 수요 비율은 1.80%입니다. 수요 기반은 작지만 고성능 수요가 강하고 응용 프로그램이 널리 사용됩니다. 동시에 중국의 장거리 전략 무기의 급속한 발전으로 탄소 섬유 복합재의 적용 비율이 확대될 것으로 예상된다.
파동 흡수 스텔스:일반 탄소 섬유는 전자파의 반사체이며 탄소 섬유의 표면 개질 (예 : 니켈 도금, 탄화 규소 코팅 등), 새로운 탄소 섬유의 개발을 통해 전자파 흡수 기능이 없습니다 ( 특수 단면 탄소 섬유, 나선형 탄소 섬유, 다공성 탄소 섬유, 탄소 나노튜브 등과 같은)은 전자기 성능을 크게 향상시킬 수 있습니다.
특수 탄소 섬유는 B-2 스텔스 폭격기와 같은 스텔스 항공기를 만드는 데 사용되며, 메인 빔과 엔진실의 티타늄 합성물을 제외하고 동체 전체가 탄소 섬유 합성물로 만들어집니다. 미국 스텔스 전투기 F-22가 사용하는 CFRP의 양은 최대 24%이며 영국 타이푼 전투기가 사용하는 복합 재료의 양은 최대 40%입니다. 구조용 탄소 섬유 흡수 복합 재료는 레이더 스텔스 재료의 중요한 개발 방향이며, 복합 재료의 경량 및 고강도의 구조적 이점과 흡수 특성을 결합합니다. 탄소 섬유 흡수재는 기능과 구조를 통합한 우수한 흡수재입니다. 스텔스 구조 재료의 개선 및 개선으로 탄소 섬유 복합 재료의 수요는 계속 증가할 것입니다.
4세대 중국 항공기 이전에 복합 재료의 적용 범위는 꼬리 날개, 오리 날개 및 기타 2차 하중 지지 구조로 제한되며 비율은 10% 미만입니다. 4세대 항공기 복합 재료 사용량이 명백해졌습니다. 혁신, 복합 재료 복용량은 전체 기계 구조의 약 20%에 도달합니다.
약 40년의 개발 끝에 군용 항공기용 고급 수지 기반 복합재는 비하중 부품에서 보조 및 주요 하중 지지 부품으로 개발되었으며 20% ~30%의 상당한 중량 감소를 달성할 수 있습니다. 소비 측면에서 첨단 군용 항공기에 사용되는 복합 재료의 양은 현재 30%를 초과했으며 그 비율은 미래에 안정될 것입니다. 군용기 제조에 있어서 수지계 복합재료는 전투기의 레이돔, 날개, 동체, 카나드, 플랫테일, 엔진외곽 등을 제조하는데 사용될 수 있다.
F-35 자체는 고강도 탄소 섬유 복합재를 많이 사용하여 제작되었습니다. 특히 탄소섬유복합소재는 외피, 날개구조, 차체구조 부품에 창의적으로 사용된다. 탄소 섬유 복합 재료는 이미 항공기 총 중량의 1/4과 날개의 1/3을 차지합니다. 탄소 섬유는 틀림없이 F-35에서 가장 큰 무게 감소 요인입니다.
스텔스 제트기 본체는 전자파를 열로 변환하도록 설계된 B-2 스프라이트 또는 F117 나이트호크와 같은 레이더 흡수 재료(RAM)로 덮여 있습니다. RAM은 열, 습기 및 마찰로 인해 무결성을 잃습니다.
노스캐롤라이나주립대 연구개발팀은 RAM 한계로 인한 문제를 해결하기 위해 탄소섬유강화복합폴리머(CFRP) 스킨을 개발해 B-21 스텔스 폭격기에 사용했다. 이 합성물은 강하고 가벼우며 1800도가 넘는 온도를 견딜 수 있고 들어오는 전자기 에너지를 전도하는 데 도움이 되는 탄소 나노튜브(CNT)로 강화됩니다.
테스트 결과 새로운 복합 재료는 방사율이 매우 낮고 거의 감지할 수 없으며 현재 스텔스 항공기에 사용되는 RAM의 70-80%와 비교하여 전자기파의 90% 이상을 흡수할 수 있습니다. 새로운 재료는 항공기에 뿌려질 것이며 두께는 3mm가 될 것입니다.
J-11 시리즈와 Chengfei의 J-10 및 J-20 시리즈의 날개는 탄소 섬유 복합 재료로 만들어졌습니다. 중국의 항공 산업은 지난 20년 동안 탄소 섬유 적층 부품 제조에 많은 성공적인 경험을 가지고 있습니다.
중국의 경우 1990년대 후반 J{0}} 항공기를 개발해 2010년 말 시험비행을 시작해 후발주자로서 기술적 우위를 점하고 있다. J-20의 전신인 J-10의 카나드 윙은 전적으로 탄소 섬유 강화 비스말레이미드 수지 합성물로 만들어졌으며 금속 재료보다 레이더 신호가 훨씬 적고 훨씬 더 다른 은밀한 물질을 수지 매트릭스에 도핑하여 은밀하게 만듭니다. J-20의 카나드 윙도 후속 연구 결과를 사용할 예정이며 F-22의 부분적으로 금속성인 수평 안정판은 반드시 더 은밀하지는 않습니다. 또한 J-20의 카나드 날개는 위로 뒤집혀 있고 날개는 아래로 뒤집혀 있기 때문에 카나드 앞전에서 반사된 레이더파가 계속해서 주익 앞전으로 방사되지 않고 2차 반사를 형성하며 이는 스텔스에 유리한 요소이기도 합니다.
