С момента основания ВИАМ одной из основных задач института являлось повышение удельных характеристик авиационных материалов. Именно с появлением и развитием конструкционных композиционных материалов удалось достичь наивысших показателей по удельным значениям прочности и модуля упругости.
Первым композиционным материалом, разработанным в 1940 году специалистами ВИАМ под руководством А.Т. Туманова и Я.Д. Аврасина, была дельта-древесина. Материал, состоящий из слоев шпона карельской березы, пропитанных фенолформальдегидным клеем, по удельной прочности ?/?=20 км (усл. ед.) превосходил лучшую сталь предвоенных лет – 30ХГСА (хромансиль). Негорючий и высокопрочный материал стал одним из основных для изготовления истребителей времен Великой отечественной войны.
Появление в начале 50-х годов отечественных армирующих наполнителей на основе стеклянных волокон привело к бурному развитию первых полимерных композиционных материалов (ПКМ) – стеклопластиков. на базе лаборатории неметаллических материалов в 1959 году была создана лаборатория «Полимерные связующие», а в 1965 году выделена лаборатория «Стеклопластики». Рекордные значения удельной прочности были достигнуты на однонаправленных стеклопластиках и составили 95км(усл.ед.).Этиматериалы нашли применение, в первую очередь, для обтекателей радаров, корпусов РДТТ и слабонагруженных авиационных конструкций.
Удельная прочность композиционных материалов по мере их развития возрастала с 20 до 150 км (усл. ед.), однако удельный модуль упругости оставался практически неизменным. Только в конце 60-х – начале 70-х годов с появлением первых углеродных, борных волокон и керамических нитевидных кристаллов стало возможным значительное увеличение значений удельного модуля упругости Е авиационных материалов.
В 1967 году начальник ВИАМ А.Т. Туманов обратился в Министерство авиационной промышленности, Военно-промышленную комиссию, Госплан, Совет Министров СССР и оборонный отдел ЦК КПСС, заявив о необходимости организации в стране полноценной промышленности композиционных материалов. Решением ВПК от декабря 1968 года и Постановлением Совмина СССР от июня 1970 года к решению проблемы было привлечено более 50 организаций. Ведущей научной организацией был определен ВИАМ, на базе которого организована головная в отрасли лаборатория «Полимерные композиционные материалы». При президиуме Академии наук СССР был создан научный совет по термостойким синтетическим и полимерным композиционным материалам, в состав которого входили ведущие специалисты ВИАМ. В составе научного совета АН СССР по конструкционным материалам, руководимого С.Т. Кишкиным, была образована секция «композиционные материалы», которую возглавил А.Т. Туманов.
В 1971 году в ВИАМ были созданы первые высокомодульные ПКМ: боропластик КМБ-1 с отношением Е/?=14000 км (усл.ед.) и углепластик КМУ-1 с Е/?=9000 км (усл. ед.). Первые однонаправленные углепластики обладали удельной прочностью 60 км (усл. ед.), которая с появлением новых волокон была увеличена до 150 км (усл. ед.), а модуль упругости – до 12000 км (усл. ед.).
Наиболее активно новые полимерные композиционные материалы начал внедрять в свои изделия Генеральный конструктор О.К. Антонов. Впоследствии этот класс конструкционных материалов прочно занял свое место в изделиях авиационной техники.
В этот же период начаты работы по созданию высокопрочных арамидных органопластиков, а в 1984 году была создана лаборатория «Органоволокниты». Органопластики – рекордсмены среди ПКМ по удельной прочности: на однонаправленных органопластиках ?/? достигает 180 км (усл. ед.).
Необходимость создания принципиально нового класса материалов с высокими температурами эксплуатации в совокупности с высокими удельными прочностными характеристиками, а также появление армирующих волокон на основе бора с покрытием из карбида бора, устойчивого к окислению углеродного борированного волокна «кулон», нитевидных кристаллов карбида кремния и др. типов тугоплавких наполнителей определило бурное развитие во второй половине 70-х годов металлических и керамических композиционных материалов. В 1972 году основана лаборатория «Силикатные эмалевые покрытия», преобразованная впоследствии в лабораторию «Технологические покрытия и керамоподобные материалы», а 1976 году организована лаборатория металлических композиционных материалов. За это время были разработаны композиционные материалы на основе алюминиевых, магниевых сплавов, сплавов на основе железа и никеля, тугоплавких керамических и стеклокристаллических соединений с рабочими температурами до 1650°С.
Результатом научно-производственной деятельности коллектива института по направлению конструкционные композиционные материалы является разработка более 300 марок материалов, которые в сотрудничестве с конструкторскими бюро авиационной отрасли, институтами РАН, ЦАГИ, ЦИАМ, НИАТ, ОНПП «Технология» и др. предприятиями внедрены в конструкциях самолетов: Ан-70, Ан-124, Ан-225, МиГ-29; Су-27 и их модификаций, Бе-200, Ил-96-300, Ту-204, Ту-160, Су-26, Су-31М, Су-47, Т-50, SSJ-100 и др.; вертолетов: Ка-26, Ка-50, Ка-52, Ка-60, Ми-26, Ми-28, Ми-38 и др.; газотурбинных двигателей: Д-36, Д-18, ПС-90, ПС-90А2 и др. Значительную роль материалы ВИАМ сыграли при реализации космических проектов, направленных на создание искусственных спутников Земли «Молния»,«Алмаз»; космических станций «Мир», «Альфа», в том числе межпланетных «Венера», «Комета Галлея», «Луна»; ракетоносителя «Протон»; многоразового космического корабля «Буран».
Специалисты ВИАМ совместно с коллегами из ГНИИХТЭОС, ВНИИПВ, Редкинского опытного завода принимали активное участие в разработке и организации производства новых химических продуктов, олигомеров, полимерных связующих, борных, арамидных и углеродных волокон, нитевидных кристаллов SiC, AlN и др. Совместно с НИАТ, Гипронииавиапромом и промышленными предприятиями ВИАМ принимал участие в проектировании, технологическом оснащении, пусконаладочных работах, обучении персонала при организации цехов по изготовлению конструкций из композиционных материалов нового поколения.
Особо следует отметить роль института в проектировании, строительстве, оснащении оборудованием и становлении ОНПП «Технология» (г. Обнинск, Калужская обл.), являвшимся до 1978 года научно-производственным филиалом ВИАМ, а в настоящее время представляющим одно из ведущих предприятий в области производства изделий из полимерных и керамических композиционных материалов в составе холдинга ОАО «РТ-Химкомпозит» Государственной корпорации «Ростехнологии».
Разработки конструкционных композиционных материалов, проводимые в ВИАМ, опираются на развитие и последние достижения фундаментальной науки в области физики и механики анизотропных сред, физики, химической физики полимеров, термодинамики гетерогенных систем, нанотехнологии, лазерной техники и других. Это открывает широчайшие возможности для дальнейшего совершенствования существующих материалов, расширения их функциональных возможностей и создания принципиально новых композитов и технологий.
ФГУП «ВИАМ» проводит исследования в соответствии со «Стратегическими направлениями развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года», которые разработаны с учетом приоритетных направлений и критических технологий развития науки, технологии и техники Российской Федерации; приоритетов государственной политики в промышленной сфере; стратегий развития государственных корпораций, интегрированных структур и систематизированы исходя из анализа тенденций развития материалов в мире по 18 направлениям, 12 из которых направлены на разработку комплекса научно-технических решений для создания нового поколения конструкционных композиционных материалов:
«Стратегические направления развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года» одобрены на совещании с участием федеральных органов исполнительной власти, государственных корпораций, интегрированных структур, институтов РАн, государственных научных центров и промышленныхпредприятий,атакжена заседании научно-технического совета Военнопромышленной комиссии при правительстве Российской Федерации (Протокол №ВПК (НТС)-27пр от 02.12.2011 г.). Реализация основных научно-технологических решений и инновационных идей в соответствии со стратегическими направлениями развития материалов и технологий позволит развернуть исследовательские работы в рамках 19 комплексных проблем, направ ленных на создание нового поколения конструкционных композиционных материалов.