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“心神”变F-3? 日本新战机研发并非瞄准中国

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2016-10-04 10:53:38
责编:昔昔  来源:中国时报    浏览:    

日本首架F-35战机在美国进行首次公开展示。

前不久,日本高调公开展示了其首架F-35战机。几乎与此同时,日本已悄悄启动了另一款四代机的开发。据《产经新闻》9月23日报道,在“日美同盟”框架下,波音有望与三菱重工合作,为日本研发下一代战机,而洛克希德·马丁也虎视眈眈。不过,日本显然和美国并非一条心,他们的计划中还有英国BAe与瑞典萨博。

随着中国空军实力的大幅增长,曾被誉为“平成零战”的F-2越来越力不从心。简氏防务周刊披露,日本防卫省防卫装备厅已在今夏提出了对“下一代战机”F-3的技术要求,预算则为400亿欧元(约4.2万亿日元)。相比之下,日本2017年度防卫预算总额不过5.1万亿日元,足见对其重视。按计划,F-2战机将于2030年开始退役,未来作为空优的F-3将逐步替换F-2,与多用途的F-35形成类似F-15J+F-2的高低搭配。

日本能否成为第4个研制出四代机的国家?F-3与“心神”是什么关系?围绕在日本下一代战机周围的疑问将一一揭晓。

从“心神”到F-3

目前世界范围内,中美俄3国已开发出5款四代机。除了部署关岛的F-22、明年装备空自的F-35,俄罗斯T-50和中国的歼20、歼31未来也注定云集东北亚。日本此前曾多次提出采购F-22以应对这种局势。但美国视隐身技术为战略优势基石,禁止F-22出口,只同意出售弱化版的F-35。这让日本开始考虑发展自己的四代战机,ATD-X“心神”技术验证机在2000年应运而生。

日本X-2“心神”技术验证机。

“心神”项目的研发一开始就颇为曲折。由于日本缺少大型风洞和微波暗室,“心神”的相关试验只能去国外进行。日本随即找上“大哥”美国,却碰了一鼻子灰,结果只能去法国“吹风”。从中也可见美国对日本的戒备。2006年,“心神”进行模式试飞,并制造全尺寸模型,以验证隐身、飞控/火控及发控一体化、综合光电、光传操控等技术。随后整个项目因为技术原因一拖再拖,直到2012年3月,首架验证机才正式组装,项目名称也确定为X-2。

日本在X-2上测试了折流板矢量喷口、新的XF5-1发动机、CARET进气道等多项技术。其中,折流板矢量喷口仅美国在F-18HARV和X-31等验证机上做过测试。很多F-3的想象图据甚至此取消了垂尾。实际上,这项技术距离实用还很远:一是高机动动作时推力损失巨大,二是折流板的操纵和加强机构产生死重,三是日本还没能彻底解决其耐热问题。

26DMU版的F-3效果图,可见其与“心神”区别较大。

由此可见,“心神”只是单纯的技术验证机,并非型号原型机。无论是从美标四代机的超音速巡航、还是日本重视的高机动性的角度考虑,F-3都不会去冒险采用诸如折流板矢量喷口等不成熟技术。最近几年,防卫省技术研究本部推出多款下一代战机的数字化构形(Digital Mock Up),其设计均与X-2“心神”有所不同。而最近的26DMU(平成26年数字化构形),其尺寸为全长16.3-17、翼展12.5-13.1米,高3.5-4.1米。可以推测,采用双发HSE的F-3将借鉴X-2“心神”所验证的某些技术,但不会只是“心神”的放大版。

新发动机难国产

此前《产经新闻》旗下sankei biz网站曾报道,石川岛播磨重工和防卫省技术研究本部正在共同开发下一代航空发动机。在研的HSE发动机为15吨级,采用XF5的核心机并放大体积,直径由0.7米增加到1米。HSE要求在不开加力的情况下实现超巡,方法是通过提高燃烧温度来增加推力,将涡前温度提高到1800摄氏度。并要求日本企业独立开发发动机的压缩机、燃烧室、高压涡轮等核心部位的材料和冷却技术。

日本在研的次世代发动机HSE为15吨级。

从推力5吨、推重比7.8的XF5-1到15吨级的HSE,对于缺少航发设计经验的日本人来自,这步子迈得有点大。F-35的“难产”经历告诉我们,四代机发动机、各种传感器的研发是最大难点。目前,全球只有美国普·惠(P&W)和通用电气(GE),英国罗·罗(RR)3家能够制造15吨级航发。日本人想靠自己,单枪匹马完成大推力航发的研发,难比登天。而求助于美国,又难免会被卡脖子,“有钱为什么不买我们的F-35呢”。

欧洲人嗅到了日美貌合神离下的商机,首当其冲的是脱欧之后急需开拓新贸易关系的英国。2016东京航展前,罗·罗航空亚太地区高级副总经理多尔蒂(Lee Doherty)于9月接受了日媒Aviation Wire的采访称,“现在我们有很好的机会,期待与日本在防卫领域展开更广泛的合作。”表示对合作开发航空发动机“持开放态度”。

若罗·罗真的介入HSE项目,对日本发动机研发将是重大利好。虽然仍有日媒坚持“独立自主”,但这更多是爱国主义式的一厢情愿。日本在F-3项目上寻求国际合作已不可避免。有了XF5系列发动机打底做“敲门砖”,之后无论是选择在美英间“两边下注”,还是以与罗·罗合作作为对美交涉筹码,日本在航发的技术消化引进上都不用像F-2那样,全看美国脸色行事了。

双发双垂尾、鸭翼+无尾三角翼布局的F-2想象图。

F-2折射日美矛盾

F-2的前身、FS-X项目的研发可谓历经坎坷。1985年,面对冷战高峰的苏联威胁,三菱重工提出自行研发三代机。日本原本期望借助三代机研发,提升自己的工业水平,实现战后首次战机国产化。其定位之高从设计上就可见一斑,甚至提出了双发双垂尾、鸭翼+无尾三角翼这种前卫布局。

但在美国的压力下,这一项目不断调整,最终做成了放大版的F-16。日本独立研制新型战机的希望也随即破灭。此外,由于美国不肯转让关键技术,研制方式反复变化,甚至必须重新建造生产线,“利用F-16现有技术降低成本”的想法完全落空,最终项目超支预算1倍,战机单价近1亿美元。在日美双方为了各自利益扯皮之下,F-2的主翼竟然要在太平洋两岸制造,沦为笑柄。

F-2最终变成了放大版的F-16。

现在距离F-2的研制已经过去30多年,日本已彻底没有了战斗机设计和研发的一线经验,只能沦为美制战机的组装工。要自行研制一款新型战斗机,只能“从零开始”。

F-3=日本四代机?

与美军对四代机的4S要求不同,按空自设想,日本未来战机的标准是“3F能力”:首先发现、首先攻击、首先摧毁。《军事研究》月刊解读称,其的核心概念是信息化和智能化,包括:战斗机群以“云射击”的方式共享信息,作为一个整体去投入战斗;战斗机可以接收上层平台(预警机、预警雷达等)的信息,也可以对下层平台(无人机)进行控制,实现“群控制”。

日本未来战机的标准是“3F能力”。

以日本目前的技术能力,很难研制出具备“3F”的新战机,更别说体系中的攻击型无人机了。就算F-3真的如期服役,到2030年时面对的恐怕早已不是歼20。面对更为先进的中国战机和空军体系,F-3难逃沦为活靶的命运。

平心而论,日本在材料工艺等技术上有较高水平,否则XF5-1也无法适应高达1600摄氏度的涡前温度(相对的,经典的美国F404发动机是1348摄氏度)。可惜,先进发动机的研发不只靠材料技术。航发之所以被誉为现代工业“皇冠上的宝石”,因为她几乎涉及到工业体系各个领域。对比中国涡扇10的发展历程,可以看出,航发是一项需要“投大钱、并长期投大钱”的事业,时间与资金缺一不可。

除了发动机,中国还通过歼10和歼11,完全掌握了三代机设计、制造的技术,并已经将自己的四代机送上蓝天。反观日本,虽然在某些领域处于领先,但由于F-2遭到美国阉割,至今没能走完三代机的完整之路,其四代机梦想显然无法一蹴而就。

安倍参观F-35战机模型。

F-3背后的野望

迄今为止,战后日本装备的所有战斗机,均有深深的美国烙印,发动机等关键装备只能进口。对于这种状况,很多日本人并不甘心。前日本防卫副大臣左藤章就曾表示,“二战前,日本的飞机制造技术领先世界,战机是一个国家航空综合技术的象征,战后已70年,日本航空事业应该迎来‘历史转折’。”日本航空工业也确实需要新项目来保证研发能力的延续。

结合F-2的经历不难发现,日本如此重视研发新型战机,真正目标并非“对抗中国”,而是“摆脱美国”——避免本国航空工业继续受制于人,实现真正的日本制造。虽然有人嘲笑X-2“心神”发动机推力不足、矢量技术不过关等等。但反过来推想一下,XF5发动机虽然性能不突出,但它让日本成为美俄中英法“五常”之外,首个研发出第三代航发的国家。而这些还是在“和平宪法”和美国限制之下搞出来的。

美国大选正值辩论胶着之际,未来日美关系也存在不确定性。共和党候选人特朗普的外交政策顾问不久前在接受《每日新闻》的采访时甚至暗示,(特朗普)希望签订新的日美协定,存在对日“松绑”的可能。这种情况下,F-3项目可以帮助日本在防务和工业关键领域积累经验,迈出摆脱美国束缚、乃至最终实现“国家正常化”的重要一步。

从这种角度看,X-2“心神”和F-3项目的投入再多、周期再长都不是问题,甚至性能先进与否也不重要。日本所瞄准的,是航空工业的承前启后、锻炼并培养研发人才和团队。“心神”和F-3若能成功,将标志着日本在发动机、材料工艺、四代机飞控、传感器等多方面“从零开始”走完全过程,其意义不亚于歼10之于中国军工。而在拥有一支可靠而富有经验的团队后,下一步打造真正具备“3F能力”的国产战机,门槛会下降很多。

上世纪80年代,日本借助“经济奇迹”的东风,原计划将F-2打造成战后首款国产战机,结果却事与愿违。2014年的新年献辞中,安倍号召国民“夺回强大日本”。到如今,日本防务费用已连续5年增长。只不过,目前为止“安倍经济学”起色不大,这种大规模的防务资金投入还能维持多久?而安倍的内阁总理大臣任期还剩不到2年,未来政策的延续性也要打个大大的问号。日本能否等到真正的国产战机,留给他们的时间不多了。

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