在20世纪50年代PI便被美国NASA选作宇航材料，由于它的性能优异，为众目所瞩。在以军事为中心的航天、航空事业推动下，开展了高性能PI材料的开发。在宇航业，应用PI材料是必不可少的。PI为适应航空航天工业的发展而应运而生。对于宇航业用途来说，材料的重量较性能更为重要，所以从40年代开始就已经采用有机材料作为辅助结构材料使用。自70年代军用飞机开始将它作为主体结构材料使用。用碳纤维补强的PI树脂，主要提高了树脂的回弹性。由于复合材料容易获得重量轻、强度高、刚性大的性能，纤维强化树脂作为航天航空材料的应用正在快速发展。复合材料较使用铝合金等材料，单位重量的弹性和强度可提高4～5倍。世界进入90年代，飞机特别是军用飞机重量的40％将由复合材料替代。由于轻量化的优点，可使飞机和宇宙飞船的造价大大降低。

  复合材料用的基体树脂为热固性环氧树脂。对于飞机的主结构材料，在要求更高耐热性时，就必需使用PI树脂。充分利用PI韧性和成型特性，以热塑性PI为基体树脂在宇航业中的应用已日渐广泛。近年来将热固性芳族聚酰亚胺和碳纤维复合材料作为尖端复合材料用于飞机和宇宙飞船、火箭等，例如用于发动机、滑轮机、压缩机的各种部件，精密零部件，垫圈，衬套及隔热、隔音材料；可用于喷气发动机燃料系统的零件；PI粘接剂可用于火箭、喷气机翼翅的粘接；PI轻质耐燃弹性泡沫塑料可用于制作飞机座垫，因为它只能被烧焦和分解，但不着火。PI具有优良的溶解性和热异化性及优良的加工性，已广泛用于航空航天领域。

  碳纤维填充的PI可在300℃以上长期使用，在400℃具有良好的熔融流动性，可通过注射成型、挤出成型加工成所需的零件。其制品的耐化学药品性、耐电性、耐辐射和阻燃性优良，且燃烧发生的气体少。碳纤维预浸渍品作为高级复合材料，可用于超音速客机的机体材料等。