中秋

“心神”的研制背景是什么？

中：日本雖然在二戰(zhàn)中失敗，但在冷戰(zhàn)期間又恢復(fù)起很強(qiáng)的軍事力量。日本航空兵是美國用以圍堵蘇聯(lián)和中國的側(cè)翼力量，裝備了F-4EJ、F-15J和F-1等飛機(jī)近400架，還參照美國F-16改進(jìn)設(shè)計(jì)了F-2以取代過時(shí)的F-1戰(zhàn)斗機(jī)。

日本航空工業(yè)很多電子部件和金屬、非金屬材料處于世界領(lǐng)先，但缺乏完成先進(jìn)戰(zhàn)斗機(jī)的政治和技術(shù)條件，也沒有設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)隊(duì)伍。F-2在研制時(shí)受到美國的政治限制，即使對F-16C的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)進(jìn)行大幅改進(jìn)，F(xiàn)-2仍沒最終達(dá)到日本自衛(wèi)隊(duì)的要求。但是，日本軍方和政府利用F-2的研制機(jī)會，冒著增加技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)和隱藏缺陷的危險(xiǎn)，在項(xiàng)目中采用整體復(fù)合材料結(jié)構(gòu)和AESA雷達(dá)這些新技術(shù)，盡可能利用項(xiàng)目帶動科研體系。

F-2雖然留有很多問題，但技術(shù)先進(jìn)性無可質(zhì)疑，也使日本走過了發(fā)展先進(jìn)戰(zhàn)斗機(jī)的過程。F-2按計(jì)劃在2011年停產(chǎn)，早在之前20年的1991年，日本就已開始考慮發(fā)展替代的新機(jī)。日本軍方計(jì)劃的F-2后繼機(jī)，將采用與F-22/35相當(dāng)?shù)募夹g(shù)，與F-2同樣用項(xiàng)目帶動整個(gè)系統(tǒng)發(fā)展。被稱為ATD-X的新機(jī)研制項(xiàng)目仍然被交由設(shè)計(jì)F-2的三菱重工。按照2009年確定的研制時(shí)間表，首架樣機(jī)已經(jīng)按計(jì)劃在2014年完成，2015年交自衛(wèi)隊(duì)進(jìn)行飛行驗(yàn)證。目前看，中期目標(biāo)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)，后續(xù)測試要考慮到技術(shù)和非技術(shù)因素的影響。

從“心神”樣機(jī)可以看出哪些設(shè)計(jì)特點(diǎn)？

中：按照ATD-X項(xiàng)目開始時(shí)的規(guī)劃，新機(jī)長14米，翼展9米，機(jī)高4米，采用2臺帶加力燃燒室的XF5-1渦扇發(fā)動機(jī)。ATD-X的目的是完成隱身氣動設(shè)計(jì)、推力矢量和光傳操縱的技術(shù)開發(fā)，利用實(shí)際飛行確定隱身外形和高機(jī)動的控制效果。

日本防衛(wèi)省很重視“心神”項(xiàng)目，政府也投入了很大的資源，整體設(shè)計(jì)體現(xiàn)出很強(qiáng)的針對性?！靶纳瘛钡脑O(shè)計(jì)重點(diǎn)并不是達(dá)到具體的戰(zhàn)斗力，而是為了建立先進(jìn)戰(zhàn)斗機(jī)的系統(tǒng)科研生產(chǎn)體系，將技術(shù)重點(diǎn)放到日本工業(yè)體系中有優(yōu)勢，并不容易從國外引進(jìn)的關(guān)鍵項(xiàng)目之中。

“心神”的結(jié)構(gòu)尺寸并不大，既可以回避大尺寸整體框架類技術(shù)的高投入，又最大可能提供驗(yàn)證技術(shù)的平臺，將技術(shù)和資金投入重點(diǎn)放到氣動布局、先進(jìn)材料應(yīng)用、高技術(shù)動力和矢量推力，及在應(yīng)用上相對較成熟的光傳飛控系統(tǒng)?！靶纳瘛睂⒖梢砸M(jìn)的技術(shù)和成品的綜合放到次要位置，較常規(guī)的結(jié)構(gòu)、起落和座艙部分則盡可能利用現(xiàn)有成品。

三菱重工為了加快技術(shù)進(jìn)展和降低成本，在“心神”樣機(jī)上大量應(yīng)用成熟飛機(jī)的部件，如F-2的起落裝置和T4的座艙系統(tǒng)。ATD-X樣機(jī)只計(jì)劃制造1架，現(xiàn)在的“心神”樣機(jī)并不是真正按照原型機(jī)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，甚至與全尺寸的X-33/35驗(yàn)證機(jī)也不同，但符合作戰(zhàn)飛機(jī)意圖的設(shè)計(jì)又意味著ATD-X不是X-31這類沒有實(shí)用意圖的純技術(shù)驗(yàn)證機(jī)。目前的“心神”驗(yàn)證機(jī)是比技術(shù)驗(yàn)證機(jī)更仿真，比自由飛模型更有實(shí)用測試價(jià)值，又比正式驗(yàn)證機(jī)更便宜的牛間方案，是綜合平衡技術(shù)、成本和成熟度后的結(jié)果。

“心神”的推力矢量為什么采用折流板的方式？

中：按照三菱重工之前公開的數(shù)據(jù)和資料，xF5-1渦扇發(fā)動機(jī)采用了數(shù)字式控制系統(tǒng)，并綜合了數(shù)字式折流板矢量控制，實(shí)現(xiàn)了基本的推一矢綜合控制要求。發(fā)動機(jī)控制與飛機(jī)的光傳系統(tǒng)組合，又能夠?qū)崿F(xiàn)基于氣動和矢量的飛一推一體化。

折流板矢量系統(tǒng)與發(fā)動機(jī)噴管隔離的特點(diǎn)，使其驅(qū)動設(shè)計(jì)的難度很低，也不需要考慮復(fù)雜的密封和燒蝕問題。折流板的優(yōu)點(diǎn)是控制簡單，但獨(dú)立于噴管的折流板重量較大，會影響到飛機(jī)的重量配平。同時(shí)，折流板之間無法實(shí)現(xiàn)密封，在工作時(shí)發(fā)動機(jī)噴流會從板體間泄漏，影響發(fā)動機(jī)在矢量驅(qū)動狀態(tài)下的有效推力。

無論是折流板還是軸對稱噴管矢量，都存在持續(xù)工作時(shí)間和壽命的問題，推力也都會受矢量工作的影響。按照技術(shù)可靠性數(shù)據(jù)分析，基于燃?xì)饷芊獾囊?，相比折流板，軸對稱矢量噴管的技術(shù)難度更大，可靠性要求也更高。

從現(xiàn)有的技術(shù)條件看，矢量噴管的工作壽命只有發(fā)動機(jī)的10%左右，但因?yàn)樵跇?biāo)準(zhǔn)的作戰(zhàn)飛行過程中，矢量噴管單次使用只需要持續(xù)幾秒的時(shí)間，因此噴管的理論壽命甚至比發(fā)動機(jī)還長。如果不是純矢量控制的無尾飛機(jī)，將矢量噴管壽命增加到上千小時(shí)，難度既大又沒有必要。從實(shí)際使用看，F(xiàn)-22A、T-50和“心神”的矢量系統(tǒng)根本不需要多長的壽命。尤其是現(xiàn)在的“心神”只是技術(shù)驗(yàn)證機(jī)，甚至算不上全尺寸，矢量主要是為飛控提供仿真的控制力矩，沒必要在本身風(fēng)險(xiǎn)就比較高的xF5-1發(fā)動機(jī)上疊加風(fēng)險(xiǎn)更高的軸對稱矢量噴管。

日本如果有條件開發(fā)作戰(zhàn)狀態(tài)的“心神”，應(yīng)該會采用技術(shù)更全面的軸對稱矢量噴管。

“心神”采用了哪些隱身設(shè)計(jì)？

中：“心神”等比例樣機(jī)在2006年就已經(jīng)在法國進(jìn)行了隱身測試。日本在法國對“心神”樣機(jī)完成RCS測試后，宣稱全尺寸樣機(jī)的隱身性能僅次于美國，但考慮到“心神”測試當(dāng)時(shí)只有美國有成型的隱身飛機(jī)，日本“心神”“僅次于”的標(biāo)準(zhǔn)還真的是很寬，沒什么對比樣板，RCS測試結(jié)果也沒什么可用來評估的數(shù)據(jù)。

“心神”的氣動設(shè)計(jì)采用了隱身飛機(jī)的基本標(biāo)準(zhǔn)，機(jī)體和翼面低信號設(shè)計(jì)方法中規(guī)中矩，沒有什么亮點(diǎn)也沒有什么創(chuàng)新?！靶纳瘛钡臍鈩油庑螞]有特點(diǎn)，說明日本人不打算在這方面投入過大，也證明了現(xiàn)在的“心神”算不上最終設(shè)計(jì)。三菱重工依靠現(xiàn)在的“心神”測試的RCS數(shù)據(jù)，主要是為獲得機(jī)身和機(jī)翼的標(biāo)準(zhǔn)信號特征，把這些數(shù)據(jù)作為氣動與隱身聯(lián)動的基準(zhǔn)。隱身外形越是簡單則數(shù)據(jù)就越“干凈”，比較適合剛剛接觸到隱身飛機(jī)設(shè)計(jì)，有技術(shù)、有能力、有投資卻沒有經(jīng)驗(yàn)的日本科研體系?！靶纳瘛钡臋C(jī)身和翼面設(shè)計(jì)沒什么可描述的特點(diǎn)，但其進(jìn)氣道設(shè)計(jì)卻顯得比較另類，既不是CAR-ET又沒有DSI，而是選擇了有低信號特征、高速適應(yīng)性不佳、更接近固定唇口結(jié)構(gòu)的簡易進(jìn)氣道設(shè)計(jì)。

“心神”的進(jìn)氣道看起來和F-22A的CAIIET差不多，也帶有附面層分隔板但唇口外形沒有F-22那樣尖銳，采用接近平行四邊形固定進(jìn)氣道截面設(shè)計(jì)，內(nèi)部結(jié)構(gòu)看起來也比較簡單。按照現(xiàn)有技術(shù)條件分析，以這個(gè)進(jìn)氣道和XF5—1的動力性能，“心神”的最大飛，二速度很難超過M1.5。endprint

“心神”進(jìn)氣道與機(jī)頭很不協(xié)調(diào)，截面較寬，高度也較小，與利用T-4教練機(jī)設(shè)計(jì)的座艙部分機(jī)頭尺寸差異很大。這樣的特征是因?yàn)閄F5-1的尺寸和攤力不大，S形內(nèi)管道的進(jìn)氣流量也不高，前機(jī)身截面尺寸遠(yuǎn)小于后機(jī)身最大截而，只能采用擴(kuò)大進(jìn)氣道橫向?qū)挾鹊姆椒ǎ员ＷC機(jī)體中、后段寬度尺寸的平滑過渡，結(jié)果就是“心神”的機(jī)頭和發(fā)動機(jī)艙段形成了三個(gè)突起艙，機(jī)身側(cè)進(jìn)氣道前段有比較明顯的前向垂直收斂。XF-1的最大推力如果增加到10噸，則進(jìn)氣流量增加必然會增大進(jìn)氣道截面，而機(jī)頭部分的尺寸則只會少量增加，“心神”前機(jī)身設(shè)計(jì)比現(xiàn)在應(yīng)該要更加協(xié)調(diào)。

機(jī)身內(nèi)部彈艙是隱身戰(zhàn)斗機(jī)的標(biāo)志之一，“心神”有沒有內(nèi)部彈艙？

中：按照現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)，采用全隱身氣動設(shè)計(jì)的“心神”應(yīng)該設(shè)置內(nèi)部彈艙，但從電視新聞中的飛機(jī)狀態(tài)看，和臺灣IDF差不多大的“心神”機(jī)體內(nèi)部空間很難滿足設(shè)置常規(guī)彈艙的要求，甚至要設(shè)置模擬彈艙都顯得空間緊張。

根據(jù)之前ATD-X的公開資料內(nèi)容，日本防衛(wèi)省技術(shù)研究本部在2010年才開始針對彈艙內(nèi)埋武器的掛載和脫離進(jìn)行研究，而ATD-X細(xì)化設(shè)計(jì)在這個(gè)時(shí)間之前就已開始，這個(gè)時(shí)間差很難預(yù)留空間。根據(jù)“心神”樣機(jī)的技術(shù)條件分析，機(jī)頭后到發(fā)動機(jī)艙之間的長度不足4米.基本無法滿足AAM-4這類正常載荷的需要，但如預(yù)留出機(jī)身中線掛載結(jié)構(gòu)和接口，采用單載荷的中線小型化模擬彈艙，理論上也可以進(jìn)行武器掛載和投放的簡單測試，但“心神”現(xiàn)有樣機(jī)不大可能增加有實(shí)戰(zhàn)價(jià)值的彈艙。

“心神”的飛控系統(tǒng)采用了光傳，這個(gè)光傳和電傳有什么差別？

中：光傳是“心神”技術(shù)上主推的高端。光傳看起來是個(gè)非常新穎、先進(jìn)的名詞，但其與傳統(tǒng)的電傳區(qū)別只是用光纖替代電纜傳輸數(shù)據(jù)，提高數(shù)據(jù)容量和增強(qiáng)抗電磁干擾的能力。光纖的單位長度重量遠(yuǎn)小于電纜，又不需要設(shè)置復(fù)雜的信號屏蔽，在理論上可降低結(jié)構(gòu)重量。問題是光纖只用來傳遞信號數(shù)據(jù)，到接口處還需要進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，將光信號轉(zhuǎn)換成控制設(shè)備需要的電信號，純粹結(jié)構(gòu)重量上的收益并不明顯。

光傳的減重效應(yīng)并不算明顯，主要的性能優(yōu)勢是良好的電磁兼容能力?，F(xiàn)代戰(zhàn)斗機(jī)的機(jī)載設(shè)備越來越多，電子設(shè)備安裝密度迅速增加，發(fā)射功率增大，接收靈敏度提高，均使飛機(jī)的電磁環(huán)境更加惡劣，已經(jīng)在系統(tǒng)綜合方面限制了電子設(shè)備的發(fā)展。飛行控制系統(tǒng)的通信線纜貫穿飛機(jī)整體，幾乎覆蓋了飛機(jī)的整個(gè)機(jī)體內(nèi)部空間，面對的電磁兼容、自身產(chǎn)生的電磁干擾問題都很嚴(yán)重。光傳系統(tǒng)的應(yīng)用，是在復(fù)雜電磁環(huán)境（自然和人工輻射干擾）中保證飛行控制系統(tǒng)工作和信號穩(wěn)定的優(yōu)選手段。光傳相比現(xiàn)有電傳，幾乎不存在串信號和干擾影響，不打火花，不短路，基本不受腐蝕影響，確實(shí)是未來飛行控制的發(fā)展方向。

光傳飛控系統(tǒng)在國外已經(jīng)裝機(jī)研制了超過20年，但實(shí)際應(yīng)用的例子并不多，主要是因?yàn)楣鈧餍枰募す馐?發(fā)機(jī)、光導(dǎo)纖維的成本和安裝維護(hù)技術(shù)要求很高，在目前對飛行控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)容量要求中，光傳的優(yōu)勢還無法充分發(fā)揮，可靠性和成本則限制了應(yīng)用。日本在“心神”上應(yīng)用FBL操縱系統(tǒng)，并不是“心神”已經(jīng)先進(jìn)到如此程度，也不是所謂“云射擊”的概念真的需要這樣高端的設(shè)計(jì)，而是與當(dāng)初在FS-X上冒險(xiǎn)應(yīng)用新技術(shù)一樣，是依托平臺探索先進(jìn)技術(shù)。

“心神”采用的日本首型自行設(shè)計(jì)的帶加力燃燒室的XFS-1渦扇發(fā)動機(jī)是否達(dá)到其它五代機(jī)發(fā)動機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)？

中：按照公開數(shù)據(jù)，XF5-1采用了比較先進(jìn)的結(jié)構(gòu)形式，由3級風(fēng)扇、6級壓氣機(jī)和單級高、低壓渦輪組成。設(shè)計(jì)性能指標(biāo)是推力5 200千克，重量622千克，推比達(dá)到8.3?，F(xiàn)在的數(shù)據(jù)大致是推力5000千克，推比接近8，作為測試樣機(jī)的理論性能改善潛力約在7%左右，完善后大體可以接近最初計(jì)劃時(shí)的性能標(biāo)準(zhǔn)。如果按照EF-2000的EJ-200作為對比，推力9180千克的基本型EJ-200重約1噸，推比為9。XF5-1相比EJ-200差距明顯，但已達(dá)到與M-88基本型號相當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)，作為日本首型戰(zhàn)斗機(jī)用加力渦扇發(fā)動機(jī)，這個(gè)答卷基本及格。

日本之所以在FS-X項(xiàng)目中被美國牢牢拴住，就是在項(xiàng)目開始將動力寄托于引進(jìn)。采用從美國引進(jìn)發(fā)動機(jī)的設(shè)計(jì)意圖，就不可能不在整體設(shè)計(jì)中與美方溝通，美方的意見對日本則是決定性的要求?！靶纳瘛表?xiàng)目在開始就規(guī)劃配套開發(fā)XF5-1發(fā)動機(jī)，就是預(yù)見到美方在向日本推銷F-35的時(shí)候，不可能放任日本拿美國發(fā)動機(jī)去搞新機(jī)。事實(shí)上，如果真的是以實(shí)戰(zhàn)的“心神”為標(biāo)準(zhǔn)，F(xiàn)-414和EJ-200都已達(dá)到要求，XF5-1的意圖只是想真正100%的保證日本制造。

XF5-1目前的推力和推比與三代機(jī)發(fā)動機(jī)相似，完全無法滿足四代機(jī)對動力的要求，即使是“心神”現(xiàn)在的尺寸也不行?！靶纳瘛比绻娴慕犹鍲-2的裝備地位，XF5-1現(xiàn)在的狀態(tài)應(yīng)該不是正式設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，而是結(jié)構(gòu)和技術(shù)驗(yàn)證機(jī)?！靶纳瘛比缒苓M(jìn)展到正樣機(jī)階段，XF5-1在現(xiàn)有結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，很可能會將最大推力提高到10噸，推比也增加到10，接近F-414和FJ-200基本型的標(biāo)準(zhǔn)，基本能滿足空重lO噸級、最大起飛重量20噸級隱身戰(zhàn)斗機(jī)的要求。

“心神”以后的路會如何？

中：隱身戰(zhàn)斗機(jī)是攻擊性武器，而日本在戰(zhàn)后國際秩序中是沒有戰(zhàn)爭權(quán)的，也被限制進(jìn)攻性裝備的發(fā)展。日本政府和軍方從自衛(wèi)隊(duì)建立開始就在不斷沖擊這些限制。F-1是頂著“支援戰(zhàn)斗機(jī)”名稱發(fā)展的中、短程戰(zhàn)斗轟炸機(jī)，強(qiáng)調(diào)戰(zhàn)術(shù)打擊力，還勉強(qiáng)可歸類到防御裝備。F-2則是在F-16C基礎(chǔ)上改進(jìn)設(shè)計(jì)，綜合技術(shù)達(dá)到當(dāng)時(shí)世界先進(jìn)戰(zhàn)斗機(jī)水平，在原型基礎(chǔ)上大幅提高載荷航程后，F(xiàn)-2已成為較有攻擊性的多用途戰(zhàn)術(shù)戰(zhàn)斗機(jī)?！靶纳瘛备前凑諊H五代機(jī)標(biāo)準(zhǔn)，完全以進(jìn)攻為意圖設(shè)計(jì)的戰(zhàn)斗機(jī)，體現(xiàn)出更強(qiáng)的自主能力和進(jìn)攻性思想。

“心神”項(xiàng)目早在1991年就已提出，最初計(jì)劃在1995年進(jìn)行首飛，但日本參與單位很快就發(fā)現(xiàn)這個(gè)時(shí)間表是個(gè)玩笑。缺乏技術(shù)的各方最終只能調(diào)整研制計(jì)劃，把大項(xiàng)目分解成氣動、結(jié)構(gòu)、電子、動力和材料等幾個(gè)方案去攻關(guān)。“心神”技術(shù)開發(fā)過程中又遭遇了98金融風(fēng)暴，日本泡沫經(jīng)濟(jì)破裂進(jìn)一步增加了資金困難，最終在磕磕絆絆中一直走到現(xiàn)在。endprint

“心神”如果可以突破技術(shù)和政治的限制順利完成，最終很可能發(fā)展成與EF-2000接近，具備彈艙載4-6枚空空彈能力的先進(jìn)多用途戰(zhàn)斗機(jī)。按照整體戰(zhàn)斗力的角度去分析，采用兩臺十噸發(fā)動機(jī)的“心神”，空戰(zhàn)性能也許比F-35A要好，但作戰(zhàn)半徑和武器載荷要低于F-35A。“心神”的目標(biāo)性能與F-35A大體相當(dāng)，在日本確定引進(jìn)F-35的時(shí)候，從裝備角度看并沒有研制和裝備“心神”的必要。即使進(jìn)展順利，與F-35性能重疊也將是“心神”面對的主要問題。美國在向日本出口F-35的同時(shí)，從政治、安全、經(jīng)濟(jì)因素考慮不會對“心神”樂見其成。美國曾依靠技術(shù)限制阻擊了卜2的研制目標(biāo)，利用政治和技術(shù)手段再次狙殺“心神”也不是不可能。

日本計(jì)劃用F-35A替代過時(shí)的F-4EJ，用新的制空戰(zhàn)斗機(jī)替換F-15J，用“心神”替換F-2A。F-35A完全能同時(shí)取代F-4EJ和F-2，生產(chǎn)和交付速度也大體符合這兩個(gè)型號退役時(shí)間差，但F-22J的引進(jìn)受美方限制。

“心神”的性能就算達(dá)到與F-35A相當(dāng)?shù)囊?guī)格，由于日本在軍事政治平衡中與美國不對等，美國政府很難認(rèn)同其成為實(shí)用作戰(zhàn)飛機(jī)。在殲20和俄T-50接近完成時(shí)，美國很可能向日本出口F-22以抵御中、俄，又可以避免將美軍卷入不必要的軍事沖突。至于“心神”替代F-2的功能，美方完全可以利用F-35來實(shí)現(xiàn)，經(jīng)濟(jì)和技術(shù)上比“心神”也更可行。

日本政府和軍方不是不知道“心神”后續(xù)發(fā)展的不確定性，但美國短時(shí)間早不會向日本轉(zhuǎn)移F-35生產(chǎn)技術(shù)，在F-2停產(chǎn)到自產(chǎn)新機(jī)接替之前，日本將在航空科研和生產(chǎn)系統(tǒng)中出現(xiàn)十年（2011～2021）的生產(chǎn)線空白。如果沒有持續(xù)的投資和計(jì)劃目標(biāo)保障科研生產(chǎn)體系運(yùn)轉(zhuǎn)，日本依靠F-2研制所取得的戰(zhàn)斗機(jī)工業(yè)體系，將會在這個(gè)十年空白期早停滯，缺乏投資的企業(yè)將會把資源轉(zhuǎn)移。

“心神”樣機(jī)項(xiàng)目將消耗數(shù)億美元，隨后的完善和測試更是巨大的投入，但這種投入獲取的不僅僅是“心神”樣機(jī)，而是從主機(jī)到成品的整個(gè)體系的穩(wěn)定。依靠“心神”的研制，日本可以用2項(xiàng)目保留的技術(shù)隊(duì)伍幫帶新的技術(shù)人員，用幾年時(shí)間組合出適應(yīng)先進(jìn)戰(zhàn)斗機(jī)設(shè)計(jì)的技術(shù)隊(duì)伍。即使“心神”失敗，技術(shù)成果和人員儲備也能成為下一代戰(zhàn)斗機(jī)研制的基礎(chǔ)。日本政府和軍隊(duì)有意圖，但缺乏能力?，F(xiàn)在進(jìn)行的這些看起來前景不大，投資巨大的軍事科研項(xiàng)目，都是日本重建軍事裝備體系的基石。

[編輯/旭日]endprint