كتقنية مادية جديدة ، تم استخدام المواد المركبة على نطاق واسع في الطائرات العسكرية.
في 1960s،بدأ استخدام المواد المركبة المقواة بالألياف الزجاجية لأول مرة في صناعة الطائرات ، flaperon. في هذا الوقت ، تكون الخصائص الميكانيكية للمواد المركبة منخفضة نسبيًا ، وأجزاء الطائرة المصنوعة من مواد مركبة صغيرة الحجم ومستوى القوة.
في أواخر الستينيات ،بدأ استخدام مركبات ألياف البورون / الإيبوكسي في هياكل الطائرات. على سبيل المثال ، بدأ F -14 في تطبيق مركبات راتنج الإيبوكسي المقوى بألياف البورون على الذيل المسطح في عام 1971.
في منتصف -1970 ،مادة مركبة عالية الأداء بألياف الكربون عند ولادة التعزيز ، مما فتح التطبيق الواسع النطاق للمواد المركبة في الطائرات. تعتبر المركبات المقواة بألياف الكربون ذات القوة النوعية العالية الممتازة والمعامل النوعي العالي ومقاومة التآكل ومقاومة التعب مناسبة جدًا لمتطلبات معدات الطيران. يتم استخدام المواد المركبة المقواة بألياف الكربون تدريجيًا في الذيل العمودي والذيل المسطح للطائرات العسكرية ذات القوى الكبيرة والأحجام الكبيرة ، مثل الذيل المركب والذيل الرأسي لـ F -15 ، F -16 ، Mig { {5}} و Mirage 2000 و F / A -18 وطائرات أخرى. منذ السبعينيات ، استخدمت جميع زعانف الطائرات العسكرية الأجنبية مواد مركبة. يمثل الذيل المسطح والذيل العمودي المصنوع من المواد المركبة بشكل عام 5 بالمائة -7 بالمائة من إجمالي الوزن الهيكلي للطائرة.
بعد أن دخلت زعنفة الذيل عصر المواد المركبة ،بدأ تطبيق المواد المركبة في التطور إلى الأجنحة وجسم الطائرة والمكونات الرئيسية الأخرى للطائرات العسكرية ذات القوى الهيكلية الكبيرة والأحجام الكبيرة. كان ماكدونيل دوغلاس رائدًا لجناح F / A -18 المركب في عام 1976 ودخل الخدمة في عام 1982 ، مما أدى إلى زيادة الاستخدام المركب إلى 13 بالمائة. منذ ذلك الحين ، أصبحت جميع أجنحة الطائرات العسكرية التي طورتها مختلف البلدان تقريبًا مصنوعة من مواد مركبة. على سبيل المثال ، AV -8 B، B -2، F / A -22، F / A -18 E / F، F -35 من الولايات المتحدة ، رافال من فرنسا ، JAS -39 السويد ، تايفون تم تطويره بشكل مشترك من قبل أربع دول أوروبية ، جنوب -37 روسيا ، وهكذا.
في الوقت الحالي،تمثل كمية المواد المركبة في الطائرات العسكرية المتقدمة في العالم 20 بالمائة -50 بالمائة من وزن هيكل الطائرة بالكامل. الأجزاء الرئيسية من المواد المركبة تشمل الانسيابية ، الذيل المسطح ، الذيل العمودي ، صندوق الذيل المسطح ، الجناح ، جسم الطائرة الأمامي وما إلى ذلك. إذا كانت المواد المركبة تشكل حوالي 50 بالمائة من الوزن الإجمالي للطائرة ، فإن معظم الأجزاء الهيكلية للطائرة مصنوعة من مواد مركبة ، مثل القاذفة الشبح B -2.
في عام 2020 ،تبلغ نسبة الطلب على ألياف الكربون في مجال الطيران إلى الطلب على ألياف الكربون في مجال الطيران 1.80 بالمائة. قاعدة الطلب صغيرة ، لكن الطلب عالي الأداء قوي ، والتطبيق مستخدم على نطاق واسع. في الوقت نفسه ، مع التطور السريع لأسلحة الصين الاستراتيجية طويلة المدى ، من المتوقع أن توسع نسبة استخدام مركبات ألياف الكربون.
التخفي الممتص للأمواج:ألياف الكربون العادية هي عاكس للموجات الكهرومغناطيسية ، وليس لديها وظيفة امتصاص الموجة ، من خلال تعديل سطح ألياف الكربون (مثل طلاء النيكل ، والمطلية بطبقة كربيد السيليكون ، وما إلى ذلك) ، وتطوير ألياف الكربون الجديدة ( مثل ألياف الكربون ذات القسم الخاص ، وألياف الكربون الحلزونية ، وألياف الكربون المسامية ، والأنابيب النانوية الكربونية ، وما إلى ذلك) ، يمكن أن تحسن بشكل كبير من أدائها الكهرومغناطيسي.
يتم استخدام ألياف الكربون الخاصة في صناعة الطائرات الشبحية ، مثل القاذفة الشبحية B -2 ، والتي يتكون جسمها بالكامل من مركب ألياف الكربون باستثناء مادة التيتانيوم المركبة في الحزمة الرئيسية ومقصورة المحرك. كمية CFRP المستخدمة من قبل المقاتلة الأمريكية الشبح F -22 تصل إلى 24 بالمائة ، وكمية المواد المركبة التي تستخدمها الطائرة المقاتلة البريطانية Typhoon تصل إلى 40 بالمائة. يعد مركب امتصاص ألياف الكربون الهيكلي اتجاهًا هامًا لتطوير مواد الرادار الشبحية ، والذي يجمع بين المزايا الهيكلية للوزن الخفيف والقوة العالية وخاصية الامتصاص للمركب. مادة امتصاص ألياف الكربون هي مادة امتصاص ممتازة تدمج الوظيفة والهيكل. مع تحسين وتحسين المواد الهيكلية الخفية ، سيستمر الطلب على المواد المركبة من ألياف الكربون في النمو.
قبل الجيل الرابع من الطائرات الصينية ، كان نطاق تطبيق المواد المركبة مقصورًا على جناح الذيل وجناح البط وغيرها من الهياكل الحاملة الثانوية ، وكانت النسبة أقل من 10 بالمائة ، وقد أوضحت جرعة المواد المركبة من الجيل الرابع اختراق ، تصل جرعة المواد المركبة إلى حوالي 20 بالمائة من هيكل الماكينة بالكامل.
بعد ما يقرب من 40 عامًا من التطوير ، تم تطوير المركبات المتقدمة القائمة على الراتنج للطائرات العسكرية من المكونات غير الحاملة إلى المكونات الحاملة الثانوية والرئيسية ويمكن أن تحقق انخفاضًا كبيرًا في الوزن بنسبة 20٪ ~ 30٪. من حيث الاستهلاك ، تجاوزت كمية المواد المركبة المستخدمة في الطائرات العسكرية المتقدمة 30 بالمائة في الوقت الحالي ، وستكون النسبة مستقرة في المستقبل. في صناعة الطائرات العسكرية ، يمكن استخدام المواد المركبة القائمة على الراتينج لتصنيع الرادوم والجناح وجسم الطائرة والكانارد والذيل المسطح ومحركات الطائرات المقاتلة.
تم تصميم F -35 نفسه باستخدام مكثف لمركبات ألياف الكربون عالية القوة. على وجه الخصوص ، تُستخدم مركبات ألياف الكربون بشكل خلاق في الجلد وبنية الجناح ومكونات بنية الجسم. وتمثل مركباتها المصنوعة من ألياف الكربون ربع الوزن الإجمالي للطائرة وثلث وزن الجناح. يمكن القول إن ألياف الكربون هي أكبر عامل إنقاص الوزن في -35.
جسم الطائرة الشبح مغطى بمادة تمتص الرادار (RAM) ، مثل B -2 Sprite أو F117 Nighthawk ، المصممة لتحويل الموجات الكهرومغناطيسية إلى حرارة. تفقد ذاكرة الوصول العشوائي سلامتها في ظل الحرارة والرطوبة والاحتكاك.
طور فريق البحث والتطوير في جامعة ولاية كارولينا الشمالية جلدًا من البوليمر المركب المقوى بألياف الكربون (CFRP) لحل المشكلات التي تسببها قيود ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) ، وتم استخدامه في -21 القاذفة الشبحية. تم تعزيز المركب بواسطة الأنابيب النانوية الكربونية (CNTs) ، وهي قوية وخفيفة الوزن ويمكن أن تتحمل درجات حرارة تزيد عن 1800 درجة وتساعد على توصيل الطاقة الكهرومغناطيسية الواردة.
أظهرت الاختبارات أن المادة المركبة الجديدة ذات انبعاث منخفض للغاية ، ولا يمكن اكتشافها تقريبًا ، ويمكنها امتصاص أكثر من 90 بالمائة من الموجات الكهرومغناطيسية ، مقارنة بنسبة 70-80 من ذاكرة الوصول العشوائي المستخدمة حاليًا في الطائرات الشبحية. سيتم رش المادة الجديدة على الطائرة وستكون بسمك 3 مم.
أجنحة سلسلة J -11 وسلسلة Chengfei's J -10 و J -20 مصنوعة من مواد مركبة من ألياف الكربون. تتمتع صناعة الطيران الصينية بالكثير من الخبرة الناجحة في تصنيع الأجزاء المصفحة بألياف الكربون في العشرين عامًا الماضية.
بالنسبة للصين ، تم تطوير الطائرة J -20 في أواخر التسعينيات وبدأت رحلتها التجريبية في نهاية عام 2010 ، مما يمنحها ميزة تكنولوجية كمحرك متأخر. أجنحة الكانارد لسلف J -20 ، J -10 ، مصنوعة بالكامل من مركبات راتنج بسماليميد مقوى بألياف الكربون ، والتي لها توقيع رادار أصغر بكثير من المواد المعدنية ويمكن أن تكون أكثر خلسة عن طريق تناول مواد خفية أخرى في مصفوفة الراتنج. سيستخدم الجناح الكاذب لـ J -20 أيضًا نتائج البحث اللاحقة ، في حين أن المثبت الأفقي لـ -22 ، وهو أيضًا معدني جزئيًا ، ليس بالضرورة أكثر خلسة. بالإضافة إلى ذلك ، فإن الجناح الكاذب لـ J -20 مقلوب لأعلى والجناح مقلوب لأسفل ، لذلك فإن موجات الرادار المنعكسة بالحافة الأمامية للبطانة لن تستمر في الإشعاع إلى الحافة الأمامية للجناح الرئيسي و يشكل انعكاسًا ثانويًا ، وهو أيضًا عامل مواتٍ للتخفي.
