日本揭秘F3隱形戰機開發計劃 性能超“猛禽”

【環球網綜合報道】據日本TOKYO EXPRESS網站9月3日報道，該網站特意轉載“日本第六代戰機能否研發成功”這篇發表於2012年11月12日的博客文章，並參考日本防衞省於2010年發佈的《未來戰機研發計劃》與美國《航空週刊》於2012年刊登的“F-X項目”等文章，對日本第六代隱形戰機F-3的研發計劃進行了揭秘。

1.前言

美國空軍計劃在2030年之前開發出性能超越現役F-22“猛禽”和F-35的下一代戰機。與此同時，日本也將在同期開發出類似的第六代戰機，並推進服役計劃。

日本下代戰機研製計劃碰巧將在同期實現。據此，有分析稱，這兩項計劃未來有合二為一的可能。日本計劃於2014年首飛“心神”戰鬥機，於2016年開始F-3的實質性研發，然後於2025年左右首飛F-3，最後從2027年左右開始批量生產及服役。日本計劃在F-3戰機上應用自主研發的隱形技術，並裝備新型國產發動機。

2.日本ATD-X“心神”隱形戰鬥機

圖：日本防衞省計劃於2014年9月首次試飛正處於研發階段中的ATD-X“心神”隱形戰鬥機試驗機型，並計劃在這款試驗機的成果之上啓動F-3戰機的研發。F-3戰機計劃於2025年左右實現首飛。

圖：2012年日本國際航空宇宙展上展出由日本石川島播磨重工研製的新型渦扇發動機

XF5-1，該發動機長為3米、直徑為0.6米、重量為0.64噸。未開加力時的推力為3.5噸，開加力時的推力約為5噸。ATD-X將裝備2台該型發動機。

ATD-X“心神”戰機的研發由日本防衞省技術研究總部指揮推進。該戰機於2012年3月28日開始製造，計劃於2014年9月完工並實現首飛。耗費400億日元(約合人民幣23.4億元)試造的雙發 “心神”戰機，其機身表面的吸波材料和機身的形狀具備高隱身性能，其發動機排氣管上安裝的3個推力矢量螺旋槳將助飛機產生高機動性。另外，和矢量槳同時工作的綜合飛行推進控制系統將使飛機的機動性更上一層樓。

“心神”戰機重13噸、全長14米、翼展9米，機型相對較小。該機將裝備2台石川島播磨重工研製的試驗發動機，其推力在不開加力的情況下為5噸。據悉，該機超高度飛行時速可達2.5馬赫(1馬赫即1倍音速)。但該機沒有裝備有源相控陣雷達、先進電子設備以及武器，屬於純先進技術試驗機。

石川島播磨重工將基於XF5-1的技術，加快開發推力為15噸級的新型試驗發動機。“心神”戰機2012年開始在三菱重工的飛島工廠進行組裝，2014年9月將完成組裝及試飛。另外，三菱重工還將以試驗機為基礎研究開發新型戰機F-3。

3.第六代戰機F-3的研發方案

“心神”戰機獲得相應驗證成果後，F-3將進入實質研發階段。而成果得以反映的時間則在2017年左右。F-3的原型機則計劃在2025年左右首飛，在2027年實現真正意義上的批量生產，在21世紀30年代中葉之前替代現役機型F-2。此外，在21世紀30年代後期F-3還將替代屆時退役的F-15J戰鬥機。在老舊的F-15J退役之前，日本政府為避免其繼續老化在對其進行現代化升級同時，繼續讓其擔任日本防空任務。

雖然沒有具體的換裝方案，但是大體可以肯定，屆時42架從美國進口F-35戰機和約200架新生產的F-3將陸續替代日本航空自衞隊現役戰機F-2、F-15J以及改進版F-4EJ。與此同時，美國海軍和空軍則欲在2030年到2035年裝備新型F-X戰機。

4.3i戰鬥機研發的構想

日本政府為抗衡中俄正在開發的第六代戰機，欲在F-3戰機上應用多種新技術，在性能方面打造絕對優勢。也就是説，日本想和實戰中的劣勢以及隱形帶來的威脅進行抗衡。日本將集聚着新技術3個關鍵的戰機稱為“3i”，而“3i”則分別指這三個關鍵所對應的英文單詞的首字母。它們分別指“信息化(informed)”、“智能化(intelligent)”和“快速反應能力(instantaneous)”。日本防衞省將從這三個方面加快對相關關鍵技術的具體研究。如下便是其具體研究的關鍵技術。

3i戰機將裝備“新數據鏈路”綜合火控系統，該系統將幫助戰機在有人機和無人機羣中識別敵我，實現對敵機的有效打擊。

另外，3i戰機還將裝備採用光纖的光傳操縱系統。和導線相比，光纖在抗強電子干擾上更勝一籌。日本海上自衞隊此前在川崎P-1海上巡邏機上裝備了光傳系統，在世界上首次成功實現了該系統的實用化。

在機身構造上，3i將使用能夠吸收大量電磁波的碳化硅纖維材料。而在座艙蓋上，3i還將使用具備高電磁隱蔽性能的磁屏蔽材料，同一磁屏蔽材料還應用於等離子電視機。另外，在機頭雷達空餘位置，3i還將使用能夠彎曲反射電磁波方向的超材料(指具有天然材料所不具備的超常物理性質的人工複合結構或複合材料 )。這些基本材料，日本或在3i研發的最終階段完成開發。

現在世界各國使用的主流雷達均為採用砷化鎵半導體材料的有源相控陣雷達。而F-3裝備的雷達才將採用輸出功率提高3倍、能夠大力延伸探測半徑的第三代半導體材料氮化鎵來代替砷化鎵。

2012年下水的“秋月級”導彈驅逐艦上裝備的FCS-3A射擊管制雷達上使用了氮化鎵半導體材料，為世界最早。另外，F-2戰機上已經開始裝備用於翻新的F/APG-2雷達，該雷達採用的也是氮化鎵材料。此外，老式99式空空導彈AAM-4的改良版AAM-4B空空導彈上也裝備了使用氮化鎵材料的有源相控陣雷達。日本在世界上率先實現氮化鎵雷達的應用，而包括美國在內的其他國家在相關領域仍處於研發階段。

日本防衞省計劃綜合從高輸出功率氮化鎵雷達、紅外線傳感器以及電子支援系統上可得到的數據，開發出能夠探測和應對隱形戰機的機用智能RF傳感器，並將其作為綜合火控系統的主裝備搭載於F-3戰機。

另外，關於按照飛機外形排列雷達收發信號元件的下一代傳感器系統，智能機皮構造研究已經完成。如果智能機皮能被成功開發出來的話，戰機把握本機周圍的全況將變得更加容易，其應對威脅的能力也將大步提高。

一部分觀察家認為，美國未來可能也將提出“3i”技術，而這些技術將為美軍F-X的研發做出貢獻。

5.全新發動機

按計劃，由石川島播磨重工研製的F-3發動機將比美國F/A-18E/F超級大黃蜂裝備的2台GE F414發動機的推力大50%。F/A-18E/F空重14噸，最大起飛重量為30噸，F414發動機在開加力的時候推力可達10噸。據此可以判斷F-3採用的發動機在推力上具有更大的富餘。

圖：日本防衞省提供的F-3發動機的概念圖。作為下一代發動機，F-3發動機從2010年起開始研發，2015年將完成核心部位的研發，而試驗發動機則預計在2017年之前會有後續試用計劃。

上圖黃色部分表示的高壓區所在的6段壓縮機、1段渦輪機和白色部分表示的低壓區所在的3段風扇、1段渦輪機構成了該發動機的2軸。高壓區和低壓區旋轉方向相逆，於是就省去了低壓渦輪機的葉輪。為了提高渦輪機入口的温度，渦輪機和旋翼遮板上將使用耐熱性極高的陶瓷基複合材料。

根據日本防衞省此前公佈的新發動機概要，F-3戰機發動機整個構造同F-22“猛禽”戰機裝備的發動機類似，F-22發動機F119-PW-100 在不開加力時的推力可達15.8噸。F-3發動機風扇的進氣口部位將安裝具備減少電磁波反射功能的葉輪。

圖：日本防衞省公佈的圖片顯示，新發動機左邊有3段風扇，右邊有6段高壓壓縮機。風扇以及高壓壓縮機的一部分是把葉片和圓盤加工為一體的簡潔構造。因此，發動機各段可避免漏氣從而獲得高效率，而且也能避免使用過多的零件。

從外表看，不難發現該發動機機體十分光滑。在同級發動機中，F/A-18E/F超級大黃蜂戰機使用的2台F414發動機其前部直徑為0.89米，“颱風”戰機使用的2台EJ200發動機其前部半徑則為0.74米。估計F-3發動機的前部直徑與這些發動機大致相等或比這些小。

在不使用加力的情況下，發動機前部面積小和旁通比低(指渦扇發動機外進氣道與內進氣道空氣流量的比值)等優點可讓戰機實現超音速巡航。

為提高性能，日本防衞省正在持續研究耐熱温度在1600℃以上的高壓渦輪機。三菱重工此前在其地面上設置的燃氣輪機上已經到達這一工作温度標準。

在高性能渦輪機的研究中，單晶體渦輪機葉片、陶瓷基渦輪噴嘴、先進燃缸等關鍵部分的試製工作正在推進。陶瓷基的原料為碳化硅，而日本製造商則在碳化硅領域獨執牛耳。日本可對美國的“ADVENT新發動機計劃”以及AETD渦輪機耐熱材料進行碳化硅的壟斷性供給。

關於F-2發動機，有美國專家表示，“如果未來日本F-3開發計劃和美國新戰機研發計劃合流的話，由於美國已經在致力於研發AETD發動機，屆時石川島播磨重工可能沒必要再開發F-3的發動機。但是也不能排除日本拒絕簽訂合流協議、為保護自主創新能力繼續研發相關發動機的可能。日本能否在該項技術上幫助美國將視情況而定。”

6.結語

根據日本防衞省公佈的《未來戰機研發計劃》，視機身大小情況，F-3的研發至少要耗費292.9億到468.6億元人民幣。美國《航空週刊》雜誌此前透露稱，日本擬研發F-3隱形戰機後，中俄等多方關聯國家及地區陳述了各種意見。當時日本國內的意見則大致可以總結如下：

(1)欲實現戰機的自主研發

(2)與美國共同研發F-2是迫於美國的壓力

(3)如果不停止近年來日本防衞預算減少的趨勢，研發新戰機是空談、(環球軍事注：日本防衞預算近年來呈現增加趨勢。)

(4)核心技術難題過多，不能讓美國負責研發發動機

1988年11月，美日決定共同研發F-2戰機，雙方研發分擔比例為美國40%、日本60%。雙方決定在複合碳纖維主機翼和J/APG-1相控陣雷達上採用當時的最新技術。由於在發動機方面沒有自主技術，日本採用了通用公司推力為13.1噸的F110-GE-129發動機並引進了其生產線。也就是説當時日本戰機發動機依賴美國技術的問題非常突出，所以日本不得已才和美國共同研發。

而這次F-3戰機的研發，日本人吃一塹長一智，在關鍵技術上日本計劃大多采用美國沒有的技術。日本計劃在發動機上使用沒有先例的高耐熱陶瓷基複合材料。相關新機軸研發工作正熱火朝天地展開。如此一來，在該項目與美國F-X項目的合併談判上，日本能夠掌握主動權。

另外，由於日本近來解禁集體自衞權的舉動，F-3戰機的研發不再像F-2戰機那樣受制於有限的研發費用。由此看來，F-3研發之路可能面臨的阻力很小。戰機方面自不必説，日本現在也正在加快大型艦隻的研發。2015年，日本海上自衞隊的22DDH型直升機大型的航空母艦要正式的服役。這艘軍艦被命名為“出雲”號。而這個“出雲”號曾經竟是日本侵華戰爭之時，日本海軍中國方面艦隊旗艦所使用過的侵略艦的名稱。1945年日本投降前夕，這艘軍艦被美軍擊沉。日本現在再度啓用“出雲”號這個侵略艦的名稱，這一切又説明什麼呢？一個曾以武力侵略亞洲各國並給各國帶來過深度災難的國家，沒有反省反思，反而繼續擴軍備戰、窮兵黷武，應該引起亞洲各國的強烈警惕。(實習編譯：丁鋭 審稿：王歡)