装备·碳纤维复合材料与先进武器

一、战斗机、轰炸机

国外将复合材料应用在战机机身、主翼、垂尾翼、平尾翼及蒙皮等部位，起到了明显的减重作用，大大提高了抗疲劳、耐腐蚀等性能，数据显示采用复合材料结构的前机身段，可比金属结构减轻质量31.5%，减少零件61.5%，减少紧固件61.3%；复合材料垂直安定面可减轻质量32.24%。F-35闪电II战斗机，又称联合攻击战斗机，是一款新式单座，单引擎，超音速隐形战斗机。具有出色的近距离空中支援，战术轰炸和空中优势任务的能力。F-22的结构重量系数为27.8%，先进复合材料的用量已达到25%以上。

图1幻闪电Ⅱ战斗机（左）、美国F-22军用飞机（右）

图2 美国B-2隐身轰炸机（机身基材）

由于碳纤维增强复合材料不但是轻质高强的结构材料，还具有隐身的重要功能，如CF/PEEK 或CF/PPS 具有极好的宽峰吸收性能，能有效地吸收雷达波。美国已用来制造最新型的隐形轰炸机。美国的P－22超音速飞机的主要结构就是采用了中等模量的碳纤维增强的特种工程塑料。幻影III战斗机的减速降落伞盖和弹射的弹射装置也由这种材料制成。已成功地用于飞机的肋条、蒙皮及一些连接件和紧固件等雷达波的吸收件。战斧式巡航导弹壳体、B-2隐型轰炸机的机身基材，F117A隐型飞机的局部也都采用了碳纤维改性的高分子吸波材料。

图3幻影Ⅲ战斗机图（左）、美F117A隐身轰炸机（右）（减速降落伞盖和弹射装置）（肋条及蒙条等）

中国“鹤”式最新制空战斗机FF-2A 在机身材料运用上，传统的铝合金用量只在10%，复合材料和钛合金材料各占45%，新型复合材料的轻质量使战机的整体重量大大减小。

图4中国“鹤”式最新制空战斗机

碳纤维复合材料由于重量轻、强度高，在新型战机制造中大量采用，中国 L-15“猎鹰”教练机就大量采用了这种复合材料中国歼10战斗机大量采用复合材料，制作机身部分零件，以降低重量。

图5 中国L-15“猎鹰”教练机（左）、中国歼10 战斗机（右）

二、导弹

碳纤维复合材料主要应用于导弹弹头、弹体箭体和发动机壳体的结构部件上，碳/碳和碳/酚醛是弹头端头和发动机喷管喉衬及耐烧蚀部件等重要防热材料，在美国侏儒、民兵、三叉戟等战略导弹上均已成熟应用，美国、日本、法国的固体发动机壳体主要采用碳纤维复合材料，如美国三叉戟-2导弹、战斧式巡航导弹、大力神—4火箭、法国的阿里安—2火箭改型、日本的M-5火箭等发动机壳体，其中使用量最大的是美国赫克里斯公司生产的抗拉强度为 5.3GPa的IM-7 碳纤维，性能最高的是东丽T-800纤维，抗拉强度5.65Gpa、杨氏模量300GPa。

图6法国阿里安娜V 型导弹

来源：中国材料研究学会