據(jù)日本媒體日前報(bào)道，美國已提議向日本披露F-35戰(zhàn)斗機(jī)包括發(fā)動(dòng)機(jī)控制和火力控制軟件代碼在內(nèi)的部分最高機(jī)密細(xì)節(jié)，以應(yīng)對在日本“未來戰(zhàn)斗機(jī)”項(xiàng)目中同英國的競爭。

美英“垂涎”日本巨額“未來戰(zhàn)斗機(jī)”項(xiàng)目

2010年8月，日本防衛(wèi)省發(fā)布了題為《未來戰(zhàn)斗機(jī)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(jī)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(dòng)關(guān)鍵技術(shù)的開發(fā)工作，2021年啟動(dòng)并于2030年前完成型號(hào)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(jī)后繼機(jī)信息征詢書，就獨(dú)立或與外國合作伙伴共同研發(fā)新型戰(zhàn)斗機(jī)、對現(xiàn)有機(jī)型進(jìn)行升級改造或直接進(jìn)口現(xiàn)貨戰(zhàn)斗機(jī)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(jī)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(jìn)型”，包含了兩種方案：利用F-35的航電系統(tǒng)對F-22進(jìn)行升級，或在F-22機(jī)身上安裝尺寸更大的新機(jī)翼和日本生產(chǎn)的動(dòng)力裝置；波音公司則提出為日本提供F-15X這一重大改進(jìn)型號(hào)；歐洲戰(zhàn)斗機(jī)公司提出由BAE系統(tǒng)公司提供“臺(tái)風(fēng)”戰(zhàn)斗機(jī)。

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(jī)的可能性，同英國聯(lián)合研制“暴風(fēng)”戰(zhàn)斗機(jī)似乎是更具有現(xiàn)實(shí)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(jī)研制計(jì)劃以來，已有多份報(bào)道稱日本當(dāng)局正在調(diào)查是否加入該計(jì)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(xiàng)目提供高級別的機(jī)密信息。

顯然，美國對日本F-2后繼機(jī)的發(fā)展產(chǎn)生了濃厚興趣并提出向日本進(jìn)行技術(shù)轉(zhuǎn)移，原因是英國這個(gè)“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(jī)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(jī)的發(fā)展，日本已經(jīng)系統(tǒng)性布局20余項(xiàng)戰(zhàn)斗機(jī)關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)項(xiàng)目，全面覆蓋了總體、氣動(dòng)、結(jié)構(gòu)、動(dòng)力、機(jī)電、航電、武器等技術(shù)領(lǐng)域。自2018年底，日本通過研討會(huì)、電視媒體等渠道連續(xù)披露“未來戰(zhàn)斗機(jī)”的關(guān)鍵技術(shù)突破情況。

進(jìn)入新世紀(jì)后，日本對隱身戰(zhàn)機(jī)展開大量的探索 

已完成戰(zhàn)斗機(jī)隱身進(jìn)氣道概念設(shè)計(jì)并通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

在2018年度的防衛(wèi)技術(shù)研討會(huì)上，日本防衛(wèi)省裝備廳對外展示了測試用隱身進(jìn)氣道風(fēng)洞模型。根據(jù)參與該計(jì)劃的日本防衛(wèi)廳官員說法，風(fēng)洞試驗(yàn)證明了設(shè)計(jì)工作，與預(yù)測的表現(xiàn)“足夠吻合”。從進(jìn)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(jì)的，可滿足“未來戰(zhàn)斗機(jī)”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(jìn)氣道入口和管道以及包括邊界層隔板的前機(jī)身兩部分組成，連接在一起進(jìn)行測試。接受測試的進(jìn)氣道需要與石川島播磨重工（IHI）的XF9-1發(fā)動(dòng)機(jī)相匹配，因此設(shè)計(jì)的空氣質(zhì)量流量較大。該進(jìn)氣道設(shè)計(jì)最大馬赫數(shù)2，設(shè)計(jì)目標(biāo)是在大的速度范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)低壓力損失和低畸變。與其他隱身設(shè)計(jì)一樣，進(jìn)氣道通過扭曲以屏蔽發(fā)動(dòng)機(jī)葉片對敵方雷達(dá)的高反射特性。在展出的試驗(yàn)?zāi)Ｐ蜕?，進(jìn)氣道首先向上、向內(nèi)扭曲大約40度，然后在發(fā)動(dòng)機(jī)前拉直。但進(jìn)氣道扭轉(zhuǎn)的具體角度并未透露。

正在進(jìn)行復(fù)合材料全尺寸中機(jī)身段強(qiáng)度測試

為了減輕下一代戰(zhàn)斗機(jī)機(jī)體重量，日本實(shí)施了“機(jī)體結(jié)構(gòu)輕量化技術(shù)”項(xiàng)目，研究新的機(jī)體結(jié)構(gòu)。三菱重工（MHI）在2017財(cái)年完成“一體化、無緊固件結(jié)構(gòu)技術(shù)”制備的中機(jī)身試驗(yàn)件的制造工作。

該試驗(yàn)樣段寬8.6米、長5.2米。接受測試的全尺寸中機(jī)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(jī)身試驗(yàn)樣件在機(jī)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(jī)身試驗(yàn)樣段已經(jīng)接受了限制載荷的考驗(yàn)，這是飛行中可能出現(xiàn)的最大值。但還未進(jìn)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(xiàng)制造技術(shù)還需要接受疲勞試驗(yàn)的測試。

大推力發(fā)動(dòng)機(jī)開始全面測試

自2010年起，日本防衛(wèi)省先后實(shí)施了“下一代發(fā)動(dòng)機(jī)主要構(gòu)成部件研究”項(xiàng)目、“戰(zhàn)斗機(jī)用發(fā)動(dòng)機(jī)部件研究”項(xiàng)目、“戰(zhàn)斗機(jī)用發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)相關(guān)研究”項(xiàng)目、“推力偏轉(zhuǎn)噴管相關(guān)研究”項(xiàng)目。XF9-1發(fā)動(dòng)機(jī)是日本為下一代戰(zhàn)斗機(jī)研制的小涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)。

XF9-1發(fā)動(dòng)機(jī)  

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(jī)、燃燒室和高壓渦輪裝置構(gòu)成的XF9-1發(fā)動(dòng)機(jī)核心機(jī)。

據(jù)2018年11月21美國《航空周刊》報(bào)道， XF9-1發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)達(dá)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(shí)現(xiàn)表明，日本已經(jīng)生產(chǎn)出第一臺(tái)大推力戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)驗(yàn)證機(jī)。

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(shí)現(xiàn)了其設(shè)計(jì)輸出。因此XF9-1發(fā)動(dòng)機(jī)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(dá)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(cái)政年度XF9-1發(fā)動(dòng)機(jī)驗(yàn)證機(jī)計(jì)劃搬到北海道北部的千歲縣接受仍在地面上進(jìn)行的高度特性測試。這主要是為了確認(rèn)發(fā)動(dòng)機(jī)可以在飛行中重新啟動(dòng)，但也會(huì)獲得有關(guān)高空性能的一些細(xì)節(jié)。在千歲縣進(jìn)行高度測試后，計(jì)劃要求將發(fā)動(dòng)機(jī)返回IHI進(jìn)行動(dòng)態(tài)測試，以了解發(fā)動(dòng)機(jī)在像使用中那樣的油門快速運(yùn)動(dòng)條件下的運(yùn)行情況。對發(fā)動(dòng)機(jī)空中性能的全面測試需要將其安裝在飛機(jī)上，具體的平臺(tái)仍在考慮當(dāng)中，川崎重工C-2運(yùn)輸機(jī)可成為備選方案。

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

雙軸對轉(zhuǎn)的XF9-1發(fā)動(dòng)機(jī)在渦輪機(jī)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(dòng)機(jī)相同，具有三級風(fēng)扇、六級高壓壓氣機(jī)以及單級高壓和低壓渦輪。XF9-1發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)的渦輪進(jìn)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(gè)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(qiáng)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(shí)施了“武器內(nèi)裝化空氣動(dòng)力技術(shù)研究”、“武器投放隱身化研究”項(xiàng)目

內(nèi)埋彈艙技術(shù)獲得進(jìn)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(shí)施了“武器內(nèi)裝化空氣動(dòng)力技術(shù)研究”、“武器投放隱身化研究”項(xiàng)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(jì)，并通過測試驗(yàn)證了武器艙的空氣動(dòng)力學(xué)和機(jī)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(dòng)力學(xué)。后續(xù)的工作使用了一個(gè)帶艙門（處于打開位置）和常規(guī)形狀的火箭沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)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(jì)的武器艙能夠在超聲速飛行速度下發(fā)射（武器）。此前有報(bào)道稱日本防衛(wèi)省已經(jīng)進(jìn)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(yàn)證了他們設(shè)計(jì)的液壓機(jī)構(gòu)的運(yùn)行情況。為此建造和測試一個(gè)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(diǎn)。武器艙設(shè)計(jì)用于攜帶與歐洲導(dǎo)彈集團(tuán)的“流星”一樣大小的六枚導(dǎo)彈，其中一種帶有先進(jìn)的日本研制的導(dǎo)引頭。兩個(gè)小型的側(cè)彈艙每個(gè)可攜帶一枚近距導(dǎo)彈。

日本“未來戰(zhàn)斗機(jī)”武器艙的一個(gè)關(guān)鍵設(shè)計(jì)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(gè)步驟。

防衛(wèi)省裝備廳拒絕透露艙門開閉周期，但表示機(jī)械性能可能達(dá)到極限。在2001年美國“聯(lián)合攻擊戰(zhàn)斗機(jī)”項(xiàng)目的競爭階段，波音公司表示其設(shè)計(jì)的艙門和彈射順序需要1-3秒。至于艙門開閉運(yùn)動(dòng)之間的彈射過程，F(xiàn)-22上氣動(dòng)的LAU-142/A發(fā)射裝置可將AIM-120中距空空導(dǎo)彈以高達(dá)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(shí)間不會(huì)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(shí)現(xiàn)“未來戰(zhàn)斗機(jī)”2025年原型機(jī)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(yuǎn)。

（作者系中國航空工業(yè)發(fā)展研究中心研究人員）