热点关注·碳纤维复材：军工领域的未来“轻骑兵”，决胜战场的利器

碳纤维复合材料的强度和模量远高于传统金属材料，如钢、铝等。这使得它能够在保证结构强度的前提下，大幅度减轻装备的重量。例如，美国的 F-22 战斗机在部分关键结构上采用了碳纤维复合材料，在保证机身强度的同时，有效降低了整机重量，提高了飞行性能和机动性。

碳纤维复合材料的密度仅为钢的四分之一左右，铝的二分之一左右。这使得它在减轻重量方面具有巨大的优势，特别是对于需要高度机动性和远程作战能力的武器装备。以欧洲的 A400M 军用运输机为例，其大量采用碳纤维复合材料制造机身结构，相比传统金属结构，大大减轻了飞机的自重，增加了有效载荷和航程。

碳纤维复合材料具有良好的耐腐蚀性能，能够在恶劣的环境下长期使用。对于经常在海洋、沙漠等环境中执行任务的武器装备来说，耐腐蚀性能尤为重要。比如，美国海军的部分舰艇在一些关键部位采用碳纤维复合材料，有效抵抗了海水的腐蚀，降低了维护成本。

碳纤维复合材料具有良好的抗疲劳性能，能够承受长期的循环载荷而不发生疲劳破坏。这对于需要频繁起降、高速飞行的飞行器和长期在海上航行的舰艇来说，具有重要的意义。例如，民航客机波音 787 大量使用碳纤维复合材料，其在长期的商业运营中表现出了出色的抗疲劳性能，这种经验也为军用飞机的设计和应用提供了参考。

Part 2

碳纤维复合材料在军用飞机上的应用

对于军用飞机来说，减轻重量是提高性能的关键。达到超音速的飞机，如歼 -20、F -35 等，减轻 1 千克的重量不仅可以带来几千块钱的经济效益，同时还可以提高飞机的机动性，让飞机在战场上获得更明显的优势。通过使用碳纤维复合材料，歼 -20 机身重量相对于使用铝合金材料来说，降低了 9%左右，省出来的重量对于提升飞机的机动性和续航能力非常有帮助。美国的 F-35 战斗机使用了大概 35%的碳纤维复合材料，有效降低了机身重量，提高了燃油效率和作战半径。

碳纤维的结构强度很高，能够让飞机机身在保证轻便的同时还能更加结实。先进的大飞机和战斗机都可以大范围使用碳纤维复合材料，像欧洲的台风战斗机，机身表面已经有 70%的面积使用碳纤维复合材料了。在实际应用中，碳纤维复合材料能够承受高速飞行时的空气动力和机动过载，确保飞机的结构安全。 

战斗机经常需要在空气盐分含量比较高的沿海地区活动，普通的金属材料很容易被腐蚀，飞机的保养成本非常高。而碳纤维复合材料抗腐蚀能力比较强，不受空气中盐分的影响，飞机不容易腐蚀，从而降低维护保养的费用。例如，法国的“阵风”战斗机在一些易受腐蚀的部位采用碳纤维复合材料，减少了维护次数和成本。

通过碳纤维改性或者添加一些特殊物质，碳纤维复合材料还可以起到隐身的作用。特殊处理的碳纤维复合材料可以吸收雷达波，减少雷达波的反射，从而减少被雷达探测到的机会。

俄罗斯的苏 -57 战斗机在部分机身结构上采用了具有隐身性能的碳纤维复合材料，提高了飞机的隐身能力。

瑞典鹰狮战斗机主要由碳纤维复合材料结构组成，占机身重量的25%，同时也使用了玻璃纤维复合材料和芳纶纤维复合材料。其设计不像其他一些第四代战斗机那样隐身，然而，战斗机的小尺寸和减少的特征进气道减少了其整体雷达横截面。

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碳纤维复合材料在军用导弹上的应用

碳纤维复合材料结实而又轻便的特点，在导弹领域非常受欢迎。早期主要应用于导弹的弹头部位和固体发动机的喷管，节约重量节省成本的同时，还能增加弹体强度、增加导弹射程、提高落点精度。

中国著名的东风31导弹，就使用了碳纤维复合材料的弹头外壳，通过降低弹头重量，来改善导弹的性能，提升导弹的射程和打击精度。到了东风41导弹，碳纤维复合材料使用比例明显提高，导弹外壳也换成了碳纤维复合材料，更加明显地提高了导弹性能，射程更远、携带弹头更多、打击精度更高。

美国的“战斧”巡航导弹在弹头和喷管部位采用碳纤维复合材料，提高了导弹的性能和作战效能。

除了弹头和喷管以外，火箭外壳、火箭发射筒等也开始使用碳纤维复合材料。中国著名的东风 31 导弹使用了碳纤维复合材料的弹头外壳，东风 41 导弹碳纤维复合材料使用比例明显提高，导弹外壳也换成了碳纤维复合材料，提高了导弹性能，射程更远、携带弹头更多、打击精度更高。 

潜艇发射的潜射导弹和飞机发射的导弹对弹体重量更加敏感，应用碳纤维复合材料的比例更高。机载导弹通过自身减重，增加飞机的弹载量，降低飞机的负担，提高导弹的射程和打击精度。例如，法国的“飞鱼”反舰导弹在部分结构上采用碳纤维复合材料，提高了导弹的性能和适装性。

Part 4

碳纤维复合材料在无人机上的应用

无人机对重量和成本非常敏感，碳纤维复合材料的应用可以带来明显的经济效益和性能提升。美国的全球鹰无人机碳纤维复合材料使用比例高达 65%。

中国的云影无人机使用比例达到 60%，美国的捕食者无人机和影子无人机，复合材料应用比例都超过了 90%，中国的彩虹无人机复合材料应用比例也超过了 80%。

在无人机上大量应用碳纤维复合材料可以降低机身重量，提高续航能力和载荷能力。例如，以色列的“苍鹭”无人机采用碳纤维复合材料制造机身，具有长航时、高载荷的特点，在侦察和监视任务中表现出色。

Part 5

碳纤维复合材料在石墨炸弹中的应用

在伊拉克战争中，石墨炸弹让人刮目相看。这种炸弹释放的细丝就是一种导电能力很强的碳纤维，通过特殊改性还能加强导电能力。碳纤维细丝爆炸后能够搭到电线上，让电线短路，从而破坏当地电网造成电网瘫痪。

电网一旦受到破坏，当地的通讯、照明、生产都会受到影响，而且短时间内难以恢复。例如，在科索沃战争中，北约部队使用石墨炸弹攻击了南联盟的电力设施，造成了大面积停电，严重影响了南联盟的战争潜力。

Part 6

碳纤维复合材料在特殊防护服中的应用

虽然目前主流的防弹衣并不是用碳纤维材料来制造的，但随着碳纤维材料生产成本的不断下降，其优异的性能优势越来越有吸引力。碳纤维用来做防弹衣的面料，有重量轻、结构强度大、导热性好等优点，子弹打到上面，不仅可以迅速分散受力，还可以快速传导热量，减少局部受损情况。

碳纤维复合材料还可以用来做防弹衣的夹心材料，也就是防护板，以及防弹的头盔等防护器具。例如，一些特种部队开始试用碳纤维复合材料制作的防弹衣和头盔，在保证防护性能的同时，减轻了士兵的负重，提高了行动能力。

碳纤维材料结合气凝胶材料可以制作出非常好的热防护服，能保护战士在高温环境下作战，提高战士在火灾中的生存能力。碳纤维本身导热性好，有利于分散热量，避免局部过热，而气凝胶又能有效隔绝热量。例如，在消防和抢险救援等领域，已经开始应用碳纤维复合材料制作的热防护服，为救援人员提供更好的保护。

碳纤维本身就有不错的导电性，能够屏蔽电磁波。为了增强屏蔽效果，往往还会在碳纤维之外再添加一些特殊成分，能够大幅度提升对电磁辐射的防护能力，避免电磁辐射对士兵身体的伤害。例如，在电子战和通信等领域，士兵需要穿着电磁防护服装来保护自己免受电磁辐射的影响。

Part 7

碳纤维复合材料在军工领域的发展趋势

随着技术的不断进步，碳纤维复合材料在军工领域的应用范围将不断扩大。除了军用飞机、导弹、无人机、特殊防护服等领域，未来还将在舰艇、坦克、装甲车等武器装备上得到更广泛的应用。例如，一些新型舰艇开始采用碳纤维复合材料制造上层建筑，降低了舰艇的重心，提高了稳定性和隐身性能。

通过不断改进碳纤维复合材料的制造工艺和性能，提高其强度、模量、耐腐蚀性、抗疲劳性等性能指标，满足更高的军事需求。同时，还将开发出具有更多特殊功能的碳纤维复合材料，如自修复、智能感知等。例如，研究人员正在探索开发具有自修复功能的碳纤维复合材料，当材料受到损伤时，能够自动修复，提高装备的可靠性和使用寿命。

成本不断降低

随着碳纤维复合材料生产技术的不断成熟和规模化生产的实现，其成本将不断降低。这将使得更多的武器装备能够采用碳纤维复合材料，提高武器装备的性能和作战效能。例如，随着碳纤维生产技术的进步，碳纤维的价格逐渐下降，为碳纤维复合材料在军工领域的广泛应用创造了条件。