伴隨高新材料技術的發展，各種先進材料在航空工業中應用越來越廣泛。飛機結構必須要有足夠的強度、剛度和抗疲勞的能力，且總質量在滿足各條件下最小。

對于軍用飛機來說，還要考慮其生存力及其他特殊性能。而材料的選擇，是滿足這些條件的最主要因素之一。

金屬基復合材料

金屬基復合材料，是以金屬或合金為基體，含有一種或數種金屬或非金屬增強體成分的復合材料。鋁、鎂、鈦是金屬基復合材料的主要基體，而增強材料一般主要為纖維、顆粒和晶須三類。

其中鋁基復合材料的研究和應用最為廣泛，早在20世紀80年代，洛克希德·馬丁公司將DWA復合材料公司生產25%SiCp/6061Al復合材料用作飛機上承放電子設備的支架，其剛度比原用的7075鋁合金約高65%。

近年來，以顆粒增強鋁為代表的金屬基復合材料作為主承載結構件，在先進飛機上獲得廣泛應用。DWA復合材料公司與洛克希德·馬丁公司及空軍合作，將粉末冶金法制備的碳化硅顆粒增強鋁基6092Al復合材料，用于F-16戰斗機的腹鰭，代替了原有的2214鋁合金蒙皮，剛度提高50%，壽命提高17倍，可以大幅度減少檢修次數，節約檢修費用，并使飛機的機動性能得到提高。F-18戰斗機上采用碳化硅顆粒增強鋁基復合材料，作為液壓制動器缸體，與替代材料鋁青銅相比，不僅凈質量減小，熱膨脹系數降低，而且疲勞極限還提高1倍以上。

F-16戰隼戰斗機

在直升機上的應用方面，英國航天金屬基復合材料公司采用高能球磨粉末冶金法制備除了高剛度、耐疲勞的碳化硅顆粒增強鋁基復合材料，用該種材料制造的直升機旋翼系統連接用模鍛件，已成功地用于歐直公司生產的N4及EC-120新型直升機，其應用效果：與鋁合金相比，構件的剛度提高約30%，壽命提高約5%；與鈦合金相比，構件重量下降約25%。

EC-120直升機

金屬基復合材料把金屬良好的韌性、延展性、容易成形和強度高的優點與陶瓷的高硬度耐燒蝕和重量輕的優點結合在一起，形成一種嶄新的材料。它既克服了陶瓷的脆性和不能抗彈丸多次打擊的缺點，又彌補了金屬硬度不夠和較重的缺點，具有優良的抗彈性能。人們可以根據需要，制造出金屬和陶瓷成分無限變化的金屬基復合材料。

在多數金屬基復合材料中，陶瓷都是作為增強物，含量按體積通常在30%以下。在有些復合材料中，陶瓷含量高達80%。比如，美國空軍飛機C-130的防彈裝甲是用鋁/碳化硼復合材料制造的。按體積，鋁的含量約25%-30%，碳化硼的含量約70%-75%，這種裝甲的密度僅2.6克/cm，能夠使每架C-130飛機的重量減輕約1365kg，但裝甲的防彈性能卻比迄今使用的鋁/碳化硅和鋁/氧化鋁裝甲復合材料高。

碳纖維復合材料

碳纖維是纖維狀的碳素材料，含碳量在90%以上，力學性能優異，具有低密度、耐高溫、耐腐蝕、耐摩擦、導電導熱性、電磁屏蔽性等優良性能，被廣泛應用于軍事及民用工業的各個領域。碳纖維復合材料主要有碳纖維增強樹脂基復合材料和碳-碳復合材料。

碳纖維增強樹脂基復合材料是生產武器裝備的重要材料。在戰斗機和直升機上，碳纖維復合材料應用于戰機主機構、次結構件和戰機特殊部位的特種功能部件。

國外將碳纖維/環氧和碳纖維/雙馬復合材料應用在戰機機身、主翼、垂尾翼、平尾翼及蒙皮等部位，起到了明顯的減重作用，大大提高了抗疲勞、耐腐蝕等性能，數據顯示采用復合材料結構的前機身段，可比金屬結構減輕質量31.5%，減少零件61.5%，減少緊固件61.3%，復合材料垂直安定面可減輕質量32.24%。用軍機戰術技術性能的重要指標——結構重量系數來衡量，國外第四代軍機的結構重量系數已達到27%-28%。

未來以F-22為目標的背景機復合材料用量比例需求為35%左右，其中碳纖維復合材料將成為主體材料。國外一些輕型飛機和無人架勢飛機，已實現了結構的復合材料化。目前主要使用的是T300級和T700級小絲束碳纖維增強的復合材料。

美國在殲擊機和戰斗機上大量使用復合材料：F-22的結構重量系數為27.8%，先進復合材料的用量已達到25%以上，軍用直升機用量達到50%以上。八十年代初美國生產的單人架勢的“星舟”輕型機，結構質量約1800kg，其中復合材料用量超過1200kg。1986年美生產的“旅行者”號輕型飛機，其90%以上的結構采用了碳纖維符合材料，創下了不著陸連續九天進行環球飛行的世界記錄。

中國某型號飛機也大量采用了碳纖維復合材料，性能得到大幅提升，該機的攻擊威力具備了第三代戰機的特點。

B-2幽靈隱形轟炸機

由于碳纖維增強復合材料不但是輕質高強的結構材料，還具有隱身的重要功能，如CF/PEEK或CF/PPS具有極好的寬峰吸收性能，能有效地吸收雷達波。美國已用來制造最新型的隱型轟炸機。

美國的P-22超音速飛機的主要結構就是采用了中等模量的碳纖維增強的特種工程塑料?；糜阿髴鸲窓C的減速降落傘蓋和彈射裝置也由這種材料制成。已成功地用于飛機的肋條、蒙皮及一些連接件、緊固件等雷達波的吸收。B-2隱型轟炸機的機身基材、F117A隱型飛機的局部也都采用了碳纖維改性的高分子吸波材料。

碳-碳復合材料是由碳纖維增強劑與碳基體組成的復合材料，強度高，抗熱震性好，耐燒蝕性強，在軍用飛機上，主要用于超音速飛機的剎車片。

超高強度鋼

由于鈦合金和復合材料在飛機上應用的擴大，鋼在飛機上用量有所減少，但是飛機的關鍵承力構件，仍采用超高強度鋼制造。

超高強度鋼是屈服強度和抗拉強度分別超過1200MPa和1400MPa的鋼，是為了滿足飛機結構上要求高比強度的材料而研究和開發的。目前，在國際上有代表性的低合金超高強度鋼300M，是典型的飛機起落架用鋼。該材料是在仿美國4340基礎上添加Si、Mo、V而發展起來的超高強度的結構鋼，具有良好的抗疲勞性能、斷裂韌性和抗腐蝕性能，用于長壽命、高可靠性起落架，使之與飛機機體同壽命。我國某型號殲擊機也應用了該種低合金超高強度鋼。

超高強度鋼的發展趨勢，是在保證超高強度的同時，不斷提高韌性和抗應力腐蝕能力。

其他先進材料

在軍機上還應用有其他的先進材料，如陶瓷基復合材料、功能復合材料等。

陶瓷基層狀復合材料具有獨特的力學性能和抗破壞能力，主要用于制作飛機燃氣渦輪發動機噴嘴閥，在提高發動機的推重比和降低燃料消耗方面具有重要的作用。

氧化鋁纖維增強陶瓷基復合材料可用作超音速飛機、火箭發動機噴管和墊圈材料。

碳化硅纖維增強陶瓷基復合材料可作為高溫熱交換器、燃氣輪機的燃燒室材料。陶瓷基復合材料是未來高推重比發動機渦輪及燃燒系統的首選材料，如用于F-119發動機矢量噴管的內壁板等。

功能復合材料是指除力學性能以外還提供其他物理性能并包括化學和生物性能的復合材料，如隱身性、智能性等，美國的F-117戰斗機采用隱身材料，機身機翼和V型垂尾外表面貼吸波薄板或鐵氧體復合涂層，起到很好的隱身效果。智能材料是把傳感器、致動器、光電器件和微型處理機等埋在復合材料結構中，具有感知周圍環境變化，針對這種變化具有自診斷功能、自適應功能、自修復自愈合功能，且具有自決策功能的復合材料，可用于制作飛機上的傳感元件、處理元件和驅動元件。

F-117夜鷹戰斗機

隨著科學技術的進步，新材料的性能會不斷得到提升或更多的先進材料不斷地被研制出來，軍用飛機上會不斷地應用更多的各種性能優異的先進材料，從而是飛機的各項性能進一步優化和提升。