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碳纤维因其优异的物理性能而被广泛应用于航空、航天和国防军工等多领域，是火箭、卫星、导弹、战斗机和舰船等尖端武器装备必不可少的战略基础材料。而其制造工艺又十分复杂，是一项集多学科、精细化、高尖端技术于一体的系统工程。
随着当今碳纤维及复合材料广泛应用，规模化生产成为其产业化发展的重大瓶颈。目前只有极少数国家能稳定生产出高性能碳纤维，且核心技术长期掌控在日本和美国企业巨头手中。其中，日本的三家公司（东邦、三菱、东丽）碳纤维生产能力就占世界四分之三，成为业界的“巨无霸”。
其中，东丽是全球最大的碳纤维制造商，在四个国家设有碳纤维工厂。目前全球碳纤维总产能约8.4万吨，东丽占其中的近四成。2014年11月，东丽宣布获得美国波音公司价值86亿美元的飞机用碳纤维订单，成为东丽在飞机制造领域接获的最大订单。
据“中国材料研究学会”消息称，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%。中国在最新的直10和直19武装直升机上大量使用碳纤维材料制的机身框架结构、直升机旋翼、机翼蒙皮和直升机尾翼部件。
碳纤维复合材料不但是轻质高强的结构材料，还能有效地吸收雷达波，具有隐身的重要功能。美国已用以制造最新型的隐形轰炸机。B-2隐型轰炸机的机身基材，F-117A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。
美国第四代战斗机F22采用了约24%的碳纤维复合材料，从而使该战机具有超高音速巡航、超视距作战、高机动性和隐身等特性。而据外媒报道，F-35战机首飞时间一推再推，其中很重要的一个原因就是超重。为此，洛·马公司采用多达35%的碳纤维复合材料才大幅降低了机体重量。
碳纤维复合材料还应用在战略导弹的弹体和发动机壳体上，可大大减轻重量，提高导弹的射程和突击能力，如美国80年代研制的洲际导弹三级壳体，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。
外军认为，现代信息化战争既是高技术装备之战，更是高性能材料之战。现代武器装备发展，隐身化、低能耗、高机动性、大载荷等趋势凸显，对碳纤维及复合材料性能要求越来越高。因此研制更高强度、更高模量的碳纤维和与之相匹配的高性能作战系统，已成为军事强国比拼尖端实力的重头戏。美国防部在“面向21世纪国防需求的材料研究”报告中强调，“到2020年，只有复合材料才有潜力使装备获得20-25%的性能提升”。
然而，由于其特殊性，碳纤维属于技术密集型和政治敏感的战略资源，以美国为首的西方国家对中国实施了禁运。经过多年自主研发，中国碳纤维行业终于打破了国外技术封锁，取得了初步成果。
2007年以来，国产军用碳纤维材料已经被广泛应用到新型装备领域。歼10的后续批次机型，在雷达罩、前机身、鸭翼、副襟翼、垂尾、平尾、机尾短舱和起落架舱门等各种次承力结构，都批量使用了碳纤维复合材料。
中航沈飞公司研制生产的歼11B、歼11BS以及洪都L-15教练机，都采用了国产军用碳纤维材料制的垂直尾翼部件。我军新一代洲际弹道导弹东风-41和巨浪-2都采用了国产碳纤维材料制的导弹壳体。（作者署名：小飞猪观察）
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