日本“心神”戰(zhàn)機(jī)
近日有媒體報道，日本首架自主研發(fā)的第五代戰(zhàn)斗機(jī)“心神”的首飛計劃再次推遲，預(yù)計2016年第一季度進(jìn)行。此前，“心神”曾多次傳出首飛的消息，但都因各種技術(shù)原因推遲，“心神”戰(zhàn)斗機(jī)項(xiàng)目啟動以來，發(fā)展之路一直不太順利。
美國已經(jīng)同意日本采購42架F-35戰(zhàn)斗機(jī)，但日本仍然堅持研發(fā)自己的五代機(jī)，這其中，既有擺脫戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)展由美國牢牢控制的局面，重振日本航空工業(yè)的心思，也有加緊備戰(zhàn)的現(xiàn)實(shí)需求。
設(shè)計要求不低，但作戰(zhàn)效能不會太高
由日本防衛(wèi)省技術(shù)研究本部牽頭研發(fā)、三菱重工負(fù)責(zé)設(shè)計制造的第五代戰(zhàn)斗機(jī)“心神”，代號ATD-X，意為先進(jìn)技術(shù)驗(yàn)證機(jī)項(xiàng)目X。也就是說，“心神”即使研發(fā)成功，也不是用于打仗的，而主要是通過這一款戰(zhàn)機(jī)，來將日本多年來苦心預(yù)研的五代機(jī)設(shè)計技術(shù)、隱身技術(shù)、高推重比矢量發(fā)動機(jī)、火飛推一體化控制系統(tǒng)、綜合電子系統(tǒng)等整合到一起，驗(yàn)證發(fā)展第五代戰(zhàn)斗機(jī)的可行性。
正如“心神”這個名字一樣，日本對擁有自己設(shè)計制造的第五代戰(zhàn)斗機(jī)可謂心馳神往。美國在研發(fā)世界上第一款第五代戰(zhàn)斗機(jī)F-22時，提出要具有“首先發(fā)現(xiàn)、首先攻擊和首先摧毀”能力，日本對“心神”也提出了這樣的要求。
為了保證機(jī)動能力，“心神”采用常規(guī)布局，擁有大根梢比梯形機(jī)翼、雙垂尾、全動式水平尾翼、帶附面隔層道的二元進(jìn)氣道，裝兩臺推力矢量發(fā)動機(jī)。但“心神”機(jī)長14.2米，寬9.1米，高4.5米，空重約8噸，體量比美國的F-16還小，屬于標(biāo)準(zhǔn)的輕型戰(zhàn)機(jī)。由此可以判斷，它是一款作戰(zhàn)半徑不大、留空時間不長、載彈量不多的第五代戰(zhàn)斗機(jī)，作戰(zhàn)效能可能不會太高。
在隱身方面，“心神”獨(dú)創(chuàng)的東西不多，它借鑒了很多F-22、F-35的設(shè)計理念。“心神”采用翼身融合體氣動布局，前機(jī)身為菱形，雙垂尾V形布局，采用S型進(jìn)氣道，機(jī)腹下設(shè)有內(nèi)埋式武器艙。與此同時，它還采用碳纖維復(fù)合材料和隱身涂層。但分段式座艙蓋沒有與機(jī)身進(jìn)行一體化設(shè)計，兩道弓形金屬骨架十分顯眼，高高凸起的氣泡式座艙蓋可以保證視界的良好，卻暴露出“心神”隱身設(shè)計上的缺陷。
“心神”的發(fā)動機(jī)為兩臺日本石川島播磨重工公司設(shè)計制造的XF5-1發(fā)動機(jī)，單臺重650公斤，推力49.5千牛，推重比7.8，尾噴口采用了偏流板推力矢量技術(shù)。數(shù)據(jù)顯示，這只是一臺中等推力發(fā)動機(jī)。我們知道，第四代戰(zhàn)斗機(jī)F-16的F100-PW-229發(fā)動機(jī)，最大推力和加力推力也分別達(dá)到79.18千牛和129.4千牛。發(fā)動機(jī)是飛機(jī)的“心臟”，動力不足很難保障“心神”具有高機(jī)動性和超聲速巡航能力。
值得關(guān)注的是“心神”的電子設(shè)備，據(jù)稱它的機(jī)體表面將采用三菱重工正在研發(fā)的“智能蒙皮”技術(shù)，這項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)可能將“心神”一些系統(tǒng)的前端傳感器件，如通信系統(tǒng)的天線，微型化后嵌入或附著到飛機(jī)的蒙皮上。此外，也可以用蒙皮檢測電磁信號，感應(yīng)風(fēng)速、溫度、壓力變化。
日本的五代機(jī)雄心不會止于先進(jìn)技術(shù)驗(yàn)證階段
據(jù)報道，日本在完成“心神”研制之后，還要在“心神”的基礎(chǔ)上，繼續(xù)研制發(fā)展F-3戰(zhàn)斗機(jī)。但外界對此說法一直存有異議，有人認(rèn)為這只是日本為了要挾美國，讓其給自己更大技術(shù)支援的一個策略。但很多跡象顯示，日本的五代機(jī)雄心不會止步于先進(jìn)技術(shù)驗(yàn)證階段。
現(xiàn)代戰(zhàn)斗機(jī)的發(fā)展對各系統(tǒng)技術(shù)的要求越來越高，投入的人力、物力、財力成本也越來越高，隨之帶來的風(fēng)險也越來越大。為降低風(fēng)險，積累技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)，美國等國家在一型戰(zhàn)斗機(jī)研發(fā)正式立項(xiàng)前，都會先進(jìn)行技術(shù)預(yù)研和驗(yàn)證。根據(jù)類似經(jīng)驗(yàn)，“心神”成功驗(yàn)證之后，緊跟著應(yīng)該有一個更大的發(fā)展計劃。
從現(xiàn)實(shí)需求看，日本也有動力在“心神”的基礎(chǔ)上繼續(xù)發(fā)展實(shí)戰(zhàn)型F-3。目前，中日、韓日之間都存在島嶼爭端，日本為此正加緊備戰(zhàn)，大力發(fā)展先進(jìn)軍事裝備。盡管日本已經(jīng)開始采購美國第五代戰(zhàn)斗機(jī)F-35，但以對地攻擊為主的F-35難以滿足日本控制天空的要求。與此同時，中國和韓國的第五代戰(zhàn)斗機(jī)也正在飛速發(fā)展。
其實(shí)，在本世紀(jì)初日本為下一代主力戰(zhàn)斗機(jī)F-X選型時，一心想求購美國的F-22戰(zhàn)斗機(jī)。但美國國會早在1998年就立法禁止F-22外銷，日本才不得不退而求其次選擇了F-35。
此外，日本還有自己的小算盤。多年來，日本一直與美國合作研制戰(zhàn)斗機(jī)，但日本并不甘心總做小學(xué)生。近年來，日本朝野一心想擺脫戰(zhàn)后體制，強(qiáng)行通過新安保法，解禁集體自衛(wèi)權(quán)，放棄“武器出口三原則”，不斷突破《和平憲法》限制，軍國主義大有死灰復(fù)燃之勢。但要達(dá)到日本政府希望的“國富兵強(qiáng)”的理想狀態(tài)，沒有自主研發(fā)重要武器裝備的能力是不行的。日本戰(zhàn)斗機(jī)等主要裝備發(fā)展的主動權(quán)一直牢牢控制在美國手里，“心神”以及未來的F-3戰(zhàn)機(jī)就成為日本推動主要航空裝備完全自主化的重要嘗試。
從“心神”到F-3難以一帆風(fēng)順
日本研發(fā)第五代戰(zhàn)斗機(jī)有不少優(yōu)勢，但也存在很多技術(shù)難關(guān)。
多年來與美國合作研制戰(zhàn)斗機(jī)是其最大優(yōu)勢之一。日本之前的F-1和F-2戰(zhàn)斗機(jī)都是日美合作研制的。日本裝備的213架F-15J/DJ戰(zhàn)斗機(jī)，除了前14架，其余的都是由三菱重工組裝的。應(yīng)該說，多年來通過與美國的合作，日本獲得了很多研制生產(chǎn)戰(zhàn)斗機(jī)的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)。
未來幾年，在美國F-35戰(zhàn)斗機(jī)的生產(chǎn)制造上，日本仍將保持與美國軍工企業(yè)的密切合作。日本采購的42架F-35大多數(shù)都由三菱重工在國內(nèi)組裝，這些飛機(jī)的很多零部件也都是日本企業(yè)生產(chǎn)的。2015年11月5日，日本石川島播磨重工還與美國普·惠公司簽署了共同生產(chǎn)F135發(fā)動機(jī)的合同。與美國合作生產(chǎn)F-35，將會極大提高日本第五代戰(zhàn)斗機(jī)研發(fā)的起點(diǎn)。
此外，日本是科技強(qiáng)國，在微電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、材料技術(shù)等諸多領(lǐng)域非常先進(jìn)。在戰(zhàn)斗機(jī)機(jī)載武器方面，日本也有很好的基礎(chǔ)。多年來，日本在使用美國機(jī)載武器的同時，不斷自主發(fā)展機(jī)載武器。其自研的主動雷達(dá)制導(dǎo)空空導(dǎo)彈AAM-4和紅外成像制導(dǎo)空空導(dǎo)彈AAM-5，堪比美國的AIM-120和AIM-9X。
但日本研發(fā)第五代戰(zhàn)斗機(jī)存在的困難也非常明顯。“心神”先進(jìn)技術(shù)驗(yàn)證機(jī)的研發(fā)從2000年就開始了。2005年9月～11月，日本曾將“心神”全尺寸模型秘密運(yùn)往法國進(jìn)行一系列隱形效果測試，包括雷達(dá)反射截面、機(jī)體吸波性能和發(fā)動機(jī)紅外輻射等。2006年5月，日本防衛(wèi)廳公開了“心神”全尺寸模型測試的照片，隨后宣布將于2010年以此為基礎(chǔ)研制“心神”先進(jìn)技術(shù)驗(yàn)證機(jī)。
但隨后整個工程進(jìn)度緩慢，直到2012年3月，三菱重工才正式開始組裝“心神”。2014年7月“心神”完工出廠后，首飛計劃一拖再拖。不能不說，日本想要研制發(fā)展出一款先進(jìn)戰(zhàn)斗機(jī)，還存在重重困難。
二戰(zhàn)后，日本一直沒有獨(dú)立研制過戰(zhàn)斗機(jī)。雖然日本一直跟著美國學(xué)習(xí)，但學(xué)習(xí)不能代替親身實(shí)踐。研發(fā)一款由眾多新技術(shù)構(gòu)成的先進(jìn)戰(zhàn)斗機(jī)并不是先進(jìn)技術(shù)的簡單堆砌，如何將眾多技術(shù)整合成合格的系統(tǒng)，將眾多系統(tǒng)整合成合格的飛機(jī)，需要眾多型號積累的工程經(jīng)驗(yàn)，而這正是日本缺乏的。
一款先進(jìn)戰(zhàn)斗機(jī)的誕生，背后支撐它的是一個國家強(qiáng)大的機(jī)械工業(yè)、航空工業(yè)、電子工業(yè)和航天工業(yè)。從日本將“心神”全尺寸模型運(yùn)往法國測試來看，它還缺乏研制高性能戰(zhàn)斗機(jī)必須的很多試驗(yàn)手段，如大中小型、高中低速各種風(fēng)洞等。
此外，日本在五代機(jī)的研發(fā)上還有很多高山要攀登。航空發(fā)動機(jī)是機(jī)械工業(yè)中最復(fù)雜的部分，研制難度遠(yuǎn)超想象。盡管日本已研制出尚不完善的中等推力發(fā)動機(jī)XF5-1，并且已經(jīng)開始著手研制設(shè)想推力為146.8千牛的大推力發(fā)動機(jī)，但從“中推”到“大推”，并不是把小的發(fā)動機(jī)按比例放大就能夠?qū)崿F(xiàn)的，它要求從材料、設(shè)計到制造、試驗(yàn)，哪項(xiàng)薄弱都不行。另外，第五代戰(zhàn)斗機(jī)必需的火飛推綜合控制系統(tǒng)、綜合航空電子系統(tǒng)等，也需要日本攻克一系列重大技術(shù)難關(guān)。由此可以判斷，從“心神”通往F-3的道路會充滿坎坷。
（作者張文昌 單位：空軍裝備研究院）
