據(jù)日本媒體日前報道，美國已提議向日本披露F-35戰(zhàn)斗機包括發(fā)動機控制和火力控制軟件代碼在內(nèi)的部分最高機密細節(jié)，以應(yīng)對在日本“未來戰(zhàn)斗機”項目中同英國的競爭。

美英“垂涎”日本巨額“未來戰(zhàn)斗機”項目

2010年8月，日本防衛(wèi)省發(fā)布了題為《未來戰(zhàn)斗機研究與發(fā)展趨勢展望》的文件，系統(tǒng)性論述了日本未來戰(zhàn)斗機的研制需求、關(guān)鍵能力需求、主要技術(shù)特征、技術(shù)基礎(chǔ)。防衛(wèi)省在文件中提出從2010年啟動關(guān)鍵技術(shù)的開發(fā)工作，2021年啟動并于2030年前完成型號研制。

2016年6月，日本防衛(wèi)省正式對外發(fā)布F-2戰(zhàn)斗機后繼機信息征詢書，就獨立或與外國合作伙伴共同研發(fā)新型戰(zhàn)斗機、對現(xiàn)有機型進行升級改造或直接進口現(xiàn)貨戰(zhàn)斗機等三種途徑向國內(nèi)外廠商尋求相關(guān)信息。

日本隱身戰(zhàn)機概念方案模型 

盡管截至目前日本政府仍未做出傾向性表態(tài)，為爭奪這一市場，美、歐航空工業(yè)巨頭們紛紛提出各自的建議。美國的洛克希德?馬丁公司提出向日本提供“第五代改進型”，包含了兩種方案：利用F-35的航電系統(tǒng)對F-22進行升級，或在F-22機身上安裝尺寸更大的新機翼和日本生產(chǎn)的動力裝置；波音公司則提出為日本提供F-15X這一重大改進型號；歐洲戰(zhàn)斗機公司提出由BAE系統(tǒng)公司提供“臺風(fēng)”戰(zhàn)斗機。

考慮到自2017年以來日本和英國一直在研究聯(lián)合開發(fā)戰(zhàn)斗機的可能性，同英國聯(lián)合研制“暴風(fēng)”戰(zhàn)斗機似乎是更具有現(xiàn)實性也更富競爭力的方案。自2018年7月英國在范保羅航展上公布“暴風(fēng)”戰(zhàn)斗機研制計劃以來，已有多份報道稱日本當(dāng)局正在調(diào)查是否加入該計劃。而英國政府已表明希望與日本共同開發(fā)，并建議為此類項目提供高級別的機密信息。

顯然，美國對日本F-2后繼機的發(fā)展產(chǎn)生了濃厚興趣并提出向日本進行技術(shù)轉(zhuǎn)移，原因是英國這個“競爭對手”刺激的，畢竟這可是一樁關(guān)系到2萬億日元（約合180億美元）的大買賣。

隱身戰(zhàn)機關(guān)鍵技術(shù)連續(xù)取得突破

2000年后，為支撐下一代戰(zhàn)斗機的發(fā)展，日本已經(jīng)系統(tǒng)性布局20余項戰(zhàn)斗機關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)項目，全面覆蓋了總體、氣動、結(jié)構(gòu)、動力、機電、航電、武器等技術(shù)領(lǐng)域。自2018年底，日本通過研討會、電視媒體等渠道連續(xù)披露“未來戰(zhàn)斗機”的關(guān)鍵技術(shù)突破情況。

進入新世紀(jì)后，日本對隱身戰(zhàn)機展開大量的探索 

已完成戰(zhàn)斗機隱身進氣道概念設(shè)計并通過實驗驗證

在2018年度的防衛(wèi)技術(shù)研討會上，日本防衛(wèi)省裝備廳對外展示了測試用隱身進氣道風(fēng)洞模型。根據(jù)參與該計劃的日本防衛(wèi)廳官員說法，風(fēng)洞試驗證明了設(shè)計工作，與預(yù)測的表現(xiàn)“足夠吻合”。從進氣道入口及其蛇形管道的特征可以判斷該模型是基于2013年提出的25DMU概念方案而開展設(shè)計的，可滿足“未來戰(zhàn)斗機”的要求并于本世紀(jì)30年代投入使用。

金屬的風(fēng)洞模型由進氣道入口和管道以及包括邊界層隔板的前機身兩部分組成，連接在一起進行測試。接受測試的進氣道需要與石川島播磨重工（IHI）的XF9-1發(fā)動機相匹配，因此設(shè)計的空氣質(zhì)量流量較大。該進氣道設(shè)計最大馬赫數(shù)2，設(shè)計目標(biāo)是在大的速度范圍內(nèi)實現(xiàn)低壓力損失和低畸變。與其他隱身設(shè)計一樣，進氣道通過扭曲以屏蔽發(fā)動機葉片對敵方雷達的高反射特性。在展出的試驗?zāi)Ｐ蜕?，進氣道首先向上、向內(nèi)扭曲大約40度，然后在發(fā)動機前拉直。但進氣道扭轉(zhuǎn)的具體角度并未透露。

正在進行復(fù)合材料全尺寸中機身段強度測試

為了減輕下一代戰(zhàn)斗機機體重量，日本實施了“機體結(jié)構(gòu)輕量化技術(shù)”項目，研究新的機體結(jié)構(gòu)。三菱重工（MHI）在2017財年完成“一體化、無緊固件結(jié)構(gòu)技術(shù)”制備的中機身試驗件的制造工作。

該試驗樣段寬8.6米、長5.2米。接受測試的全尺寸中機身段由復(fù)合材料模塊制成，模塊首先通過黏合劑將復(fù)合材料框和梁相互連接，再利用膠水將復(fù)合材料蒙皮粘合在已完成的部件上。樣段的部件分別在熱壓罐中制造完成然后在壓力下黏結(jié)在一起完成裝配。但中機身試驗樣件在機腹仍使用了金屬材料，以吸收來自起落架的復(fù)雜載荷，這是復(fù)合材料無法完成的任務(wù)。

膠接技術(shù)制造的中機身試驗樣段已經(jīng)接受了限制載荷的考驗，這是飛行中可能出現(xiàn)的最大值。但還未進行比限制載荷大50%的極限載荷條件測試。到目前為止，尚未發(fā)現(xiàn)黏合劑和臨近材料連接處的材料破壞跡象。后續(xù)該項制造技術(shù)還需要接受疲勞試驗的測試。

大推力發(fā)動機開始全面測試

自2010年起，日本防衛(wèi)省先后實施了“下一代發(fā)動機主要構(gòu)成部件研究”項目、“戰(zhàn)斗機用發(fā)動機部件研究”項目、“戰(zhàn)斗機用發(fā)動機系統(tǒng)相關(guān)研究”項目、“推力偏轉(zhuǎn)噴管相關(guān)研究”項目。XF9-1發(fā)動機是日本為下一代戰(zhàn)斗機研制的小涵道比渦扇發(fā)動機。

XF9-1發(fā)動機  

2017年6月，石川島播磨重工（IHI）向防衛(wèi)省裝備廳交付了包括壓氣機、燃燒室和高壓渦輪裝置構(gòu)成的XF9-1發(fā)動機核心機。

據(jù)2018年11月21美國《航空周刊》報道， XF9-1發(fā)動機已經(jīng)達到了要求的11000千克力（24000磅力）最大推力和15000千克力的加力推力。這一里程碑的實現(xiàn)表明，日本已經(jīng)生產(chǎn)出第一臺大推力戰(zhàn)斗機發(fā)動機驗證機。

盡管來自地面測試的傳感器數(shù)據(jù)仍在分析中，但并未發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重的異常情況。渦輪風(fēng)扇在經(jīng)過通常的改善性能的調(diào)整過程之前已經(jīng)實現(xiàn)了其設(shè)計輸出。因此XF9-1發(fā)動機很可能能夠?qū)崿F(xiàn)更高的推力。日本防衛(wèi)省裝備廳早前也暗示它希望可以達到更大的推力，例如規(guī)定“至少15000千克力”的加力推力。

后續(xù)，在日本2019財政年度XF9-1發(fā)動機驗證機計劃搬到北海道北部的千歲縣接受仍在地面上進行的高度特性測試。這主要是為了確認(rèn)發(fā)動機可以在飛行中重新啟動，但也會獲得有關(guān)高空性能的一些細節(jié)。在千歲縣進行高度測試后，計劃要求將發(fā)動機返回IHI進行動態(tài)測試，以了解發(fā)動機在像使用中那樣的油門快速運動條件下的運行情況。對發(fā)動機空中性能的全面測試需要將其安裝在飛機上，具體的平臺仍在考慮當(dāng)中，川崎重工C-2運輸機可成為備選方案。

根據(jù)對2017年XF9-1發(fā)動機官方1:1圖片測量結(jié)果，該發(fā)動機直徑為98厘米，長度為4.8米。

雙軸對轉(zhuǎn)的XF9-1發(fā)動機在渦輪機械布局上與洛克希德?馬丁公司的F-22上使用的普?惠公司F119發(fā)動機相同，具有三級風(fēng)扇、六級高壓壓氣機以及單級高壓和低壓渦輪。XF9-1發(fā)動機設(shè)計的渦輪進口溫度超過1800℃（3270℉），質(zhì)量流量和旁通比尚未公開。根據(jù)先前的材料，至少在一個渦輪的罩環(huán)上應(yīng)用了陶瓷基質(zhì)復(fù)合材料（一種能夠比金屬應(yīng)對更高溫度的材料）。碳硅纖維增強了陶瓷。靜子和轉(zhuǎn)子葉片由鎳基單晶超合金制成。其上安裝有轉(zhuǎn)子葉片的渦輪盤由日本本國開發(fā)的鎳鈷超合金TMW-24制成。

武器內(nèi)埋是提高隱身性的要求之一，因此日本從2010年后實施了“武器內(nèi)裝化空氣動力技術(shù)研究”、“武器投放隱身化研究”項目

內(nèi)埋彈艙技術(shù)獲得進展

武器內(nèi)埋是提高隱身性的要求之一，因此日本從2010年后實施了“武器內(nèi)裝化空氣動力技術(shù)研究”、“武器投放隱身化研究”項目。目前，日本工程師已完成可在超聲速條件下投放懸掛物的武器艙設(shè)計，并通過測試驗證了武器艙的空氣動力學(xué)和機械性能。

風(fēng)洞測試首先確認(rèn)了用于武器艙的測試設(shè)備適合于該用途，并評估了與腔體形狀相關(guān)的空氣動力學(xué)。后續(xù)的工作使用了一個帶艙門（處于打開位置）和常規(guī)形狀的火箭沖壓發(fā)動機導(dǎo)彈的模型，這些導(dǎo)彈被收起以確認(rèn)它們能夠正確分離。目前設(shè)計的武器艙能夠在超聲速飛行速度下發(fā)射（武器）。此前有報道稱日本防衛(wèi)省已經(jīng)進行了可能發(fā)射空對空導(dǎo)彈的馬赫數(shù)1.4情況下的測試。

目前，日本工程師已經(jīng)驗證了他們設(shè)計的液壓機構(gòu)的運行情況。為此建造和測試一個全尺寸的武器艙。武器艙的外部尺寸為：長6.2米、寬2米、深1.5米。腔體要更小一點。武器艙設(shè)計用于攜帶與歐洲導(dǎo)彈集團的“流星”一樣大小的六枚導(dǎo)彈，其中一種帶有先進的日本研制的導(dǎo)引頭。兩個小型的側(cè)彈艙每個可攜帶一枚近距導(dǎo)彈。

日本“未來戰(zhàn)斗機”武器艙的一個關(guān)鍵設(shè)計目標(biāo)是以很高但未公開的速度完成開艙門、武器彈射、發(fā)射架收回和關(guān)艙門四個步驟。

防衛(wèi)省裝備廳拒絕透露艙門開閉周期，但表示機械性能可能達到極限。在2001年美國“聯(lián)合攻擊戰(zhàn)斗機”項目的競爭階段，波音公司表示其設(shè)計的艙門和彈射順序需要1-3秒。至于艙門開閉運動之間的彈射過程，F(xiàn)-22上氣動的LAU-142/A發(fā)射裝置可將AIM-120中距空空導(dǎo)彈以高達40g過載加速到9米/秒的分離速度；科巴姆公司稱其導(dǎo)彈彈射發(fā)射器釋放載荷并收回的時間不會超過0.3秒。

結(jié)語

盡管未來發(fā)展路徑仍有待確定，但連續(xù)取得的技術(shù)突破表明日本離實現(xiàn)“未來戰(zhàn)斗機”2025年原型機首飛、2028年開始批量生產(chǎn)、30年代初投入使用的夢想也許并不遙遠。

（作者系中國航空工業(yè)發(fā)展研究中心研究人員）