由軍到民的日本大飛機發展

錢　錕　孔維梁

2007年9月28日，日本防衛省(前防衛廳)技術研究本部(TRDI)和三菱公司合作研制的XP－1海巡機原型機(原稱為P-X，Patrolaircraft-X的縮寫)在航空自衛隊岐阜基地進行了1小時的首飛，該機試飛員表示XP－1的操縱品質良好。日本XP-1首飛的圓滿成功標志著日本在大飛機研制技術上取得了階段性突破。長久以來，日本的航空工業特別是民用航空工業廣泛地承擔著波音、空客、巴西航空工業和龐巴迪宇航公司的轉包生產業務，而缺乏自主研發和系統集成能力，而今，日本航空工業希望借著研制多種型號不同用途大飛機的東風，使本國航空工業的發展從轉包生產階段真正過渡到自主研發階段。除了XP－1海巡機之外，目前，日本還在研制先進的c－x軍用運輸機、MRJ支線客機和YPX商用飛機，以求得日本航空工業的跨越式發展。

從XP－1到YPX

2007年7月4日，日本防衛省舉辦了日本海上自衛隊新一代固定翼反潛巡邏機XP－1和新一代軍用運輸機C-X原型機的公開典禮。典禮在川崎重工崎阜工廠舉行，參加典禮的有防衛省海上幕僚長、航空幕僚長、技術研究本部部長、川崎重工社長以及歷代防衛廳官員等600余名人員，可謂聲勢浩大。目前，這架XP－1原型機已經完成了各種地面試驗、首飛試驗，預計不久后即可交付給日本海上自衛隊。

XP－1的研制目的就是替代已在日本海上自衛隊服役超過20年的美制P－3C反潛機。日本確定同時研制P-X和C-X以后，決定采用民間研制體制，要求相關企業提供研制方案，并對其能力進行調查。先后共有7家公司提出方案，包括川崎重工、富士重工、三菱重工(前身是二戰的中島)，昭和飛機工業、新明和工業(前身是二戰的川西)、日本飛機公司等企業。經過招標，2001年11月，日本防衛廳最終確定以川崎重工為主，三菱重工，富士重工，日本飛機這三家企業為輔的研制模式研制XP-1下一代海上巡邏機。其中川崎重工負責制造飛機的前機身和水平尾翼，三菱重工負責制造中部和后部機身，富士重工負責制造飛機主翼，垂直尾翼，日本飛機公司負責P-X翼身融合整流罩。設計工作由設在川崎重工岐阜工廠的大型飛機設計隊伍負責。2003年9月，當時各公司派遣的技術人員已經有650名在從事設計工作。

XP－1的機身外形設計與P-3C類似，采用了下單翼，四發布局。明顯后掠的機翼采用超臨界翼型，以減少高亞聲速飛行時的氣動阻力，提高性能的同時減小燃料的消耗。XP－1搭載日本國產的雷達系統，聲納系統，作戰指揮系統及航空磁異常探測系統(MAD)等專用電子設備。此外，應美國方面的要求，XP－1還考慮到了與美軍的戰術情報交流問題。為了防止嚴酷的戰場電磁環境對飛機的飛行控制系統造成干擾，XP－1采用了超前的光傳飛控系統(FBL，Fly－by－light)，使其成為世界上第一種使用“光傳飛控”技術的作戰飛機。作戰指揮系統將各傳感器獲取的信息進行及時處理和顯示，協助機組人員完成任務。

XP-1的載彈量非常大，除了一個內部武器艙用于攜帶反潛武器系統和聲納浮標外，機翼下還擁有8個外掛點用于攜帶各種導彈和炸彈，另外在XP-1機體下方還設有30個聲納浮標投放口。XP－1的聲納系統能夠收集和分析海洋深處的聲信號，搜尋敵方水下艦艇目標。通過改進聲納對信號處理能力，提高XP－1對先進的靜音潛艇的探測能力。另外，XP－1的先進有源相控陣雷達系統和光電，紅外傳感器系統不僅可以搜索和識別海面上的艦艇目標，甚至還可以探測到潛艇露出水面的潛望鏡。

眾所周知，日本海上自衛隊早在上世紀80年代就開始引進生產洛克希德·馬丁公司的P－3c反潛機，到1997年共生產101架P－3C。從性能來說日本海上自衛隊日前的P－3C屬于較早期的UPDATE2.5水平。而美國自己的P－3C已經升級到UPDATE4的水平，出售給臺灣地區的P-3C也將是UPDATE4的水平。日本之所以沒有將P－3C升級實際上是為XP-1打下伏筆。日本現役的P－3C巡航時速為620千米／小時，巡航高度為8800米，航程6600千米。相比之下，XP－1的性能更為優越：巡航時速為830千米／小時，巡航高度為11000米，航程8000千米，可以說是全面優于P－3C。日本聲稱，在美國海軍的P一3C的后繼機P－8A“海神”MMA多用途海上飛機研制成功前，XP－1將是世界上最先進的固定翼反潛巡邏機。

XP－1的動力為4臺石川島播磨重工研制的XF7－10高涵道比渦扇發動機，每臺發動機的推力為58千牛，涵道比8.2，其各項指標是嚴格按照國際民用航空組織(ICAO)的相關標準設計的，其環保水平和降噪水平都很高，其噪音水平明顯低于P－3C海巡機。負責研制大型航空發動機的是日本防衛廳TRDI第3研究所。XF7是在XF5－1低涵道比渦扇發動機(裝備三菱重工ATD－x“心神”先進戰斗機技術驗證機)的基礎上發展而來的，其第一臺原型機XF7-1的試驗開始于2000年，而XF7-10的地面試驗開始于2002年初。2002年4月，日方專門將一架c－1軍用運輸機改裝為001號發動機飛行試驗平臺，對xF7-10發動機展開飛行試驗，TRDI第3研究所趕在XP－1首飛之前的2007年7月宣布XF7-10研發成功，如果項目進展順利的話，有望在2010年進行批量生產。

XP-1的另一大特點是裝備了日本自行研制的作戰系統，其功能與美國研制中的新型海上巡邏機P－8“海神”相似。日本海上自衛隊已決定要購買80架XP－1海巡機，預計2011年前后服役。隨著XP－1大飛機平臺研制成功，日方將在其技術基礎上大做文章，首先，XP-1海上巡邏機采用了與商用飛機完全相同的氣動布局，因此，日方將在XP－1的基礎上研制下一代座級銜接支線客機和干線飛機之間的100～150座商用飛機。另外，日方還會利用XP－1的平臺研制預警指揮機(AEWC)、監視／偵查飛機和類似于美軍E一10的“多傳感器指揮與控制”飛機(MC2A)等多種先進傳感器和戰場指揮控制飛機。

與P－3C不同，XP－1采用了后掠翼設計，吊掛了4臺國產渦扇發動機，并采用下單翼的典型客機氣動布局。當XP－1的外形剛剛公布時，就有人預測日本是在利用XP－1來驗證未來客機的氣動布局和結構設計，以便日后進行“軍轉民”改型。果不其然，最近出版的美國《航空周刊與空間技術》報道：川崎重工正在和日本飛機發展公司(JADC)攜手在XP－1的基礎上研制90～150座級的YPX商用飛機，其氣動布局和XP－1非常相似，只是發動機由四臺改為了兩臺。JADC是一家國有性質的行業協會，主要負責協調航空工業資源，推動民機工業發展。

預計今后20年里，全球商用飛機市場對于能夠

銜接干線飛機和一般支線飛機的大型支線客機需求量極大。為了搶占這一細分的市場，川崎重工迅速公布了在XP-1基礎上研制YPX商用飛機的計劃，先軍后民，軍民結合，可謂一舉兩得，當然，在大型支線客機的細分市場上，YPX將面臨巴西航空工業E－jet系列支線客機、加拿大龐巴迪公司c系列商用飛機和俄羅斯蘇霍伊民機公司“超級噴氣100”系列支線客機的激烈競爭。

按照計劃，YPX商用飛機將大量采用XP－1海巡機的部件，例如其機身上部、發動機外側翼盒、平尾、垂尾等部件都直接取自XP－1。另外YPX的機載系統也有35％直接來自XP－1，這樣可大幅降低YPX的研發成本。

YPX將實現系列化發展，首先推出的110座級的YPX-11基本型i其次推出的140座級的YPX－12加長型；最后推出的是90座級的YPX－10縮短型。據川崎重工透露YPX飛機三種型別的標準航程均為5000千米，但是YPX-10和YPX-11將發展出增程型，其航程有望達到6000千米。

川崎重工表示，YPX的推出時間將和空客、波音分別提出的下一代單通道150座級客機差不多，也就是說YPX可能與2020年左右交付使用。

從c－X到YCX

與日本海上自衛隊新一代固定翼反潛巡邏機XP－1的原型機同時被公開的還有日本航空自衛隊的新一代運輸機C-X的原型機，編號為88－1201。新一代運輸機C－x的機身涂裝與新一代固定翼反潛巡邏機XP－1原型機大體相同。據悉，其原定的首飛計劃可能被推遲。

早在2001年，日本防衛廳就計劃采購一批新型軍用運輸機以替代老舊的日本國產c－1和美制c－130運輸機。他們先后對洛克希德·馬丁公司C－130J、波音公司c-17，空中客車軍機公司A400M等幾種典型的現代軍用運輸機進行了考察，但最終的結論是，這些運輸機不能很好地滿足日本軍方的要求。在這種情況下，日本防衛廳決定立足于本國的航空工業基礎，以川崎重工和三菱重工為主合同商研制新型國產軍用運輸機C－X。2001年確定C－X機身外型、結構。2002年進行部分基本設計和細節設計工作，并搜集必要的技術數據。

為了降低新一代運輸機C－X的研制成本，同時啟動的還有新一代固定翼反潛巡邏機XP－1，這兩種新型飛機的外部機翼部件、駕駛艙擋風玻璃、人機界面和水平尾翼采用了相同的設計，另外兩種飛機還共用許多通用機載設備，包括輔助動力系統(APU)、駕駛艙設備、飛行控制系統計算機，防撞燈系統和起落架控制系統等。據日本媒體報道，由于在設計中引入了眾多的通用部件，使得XP－1和C－x兩種飛機的總研發成本下降了25億日元(2.18億美元)，兩種飛機的總研發成本被控制在345億日元{約30億美元)以下，甚至低于美國波音公司的P－8“海神”海上巡邏機單機的研發成本。

C－X最大起飛重量為141噸，量級比A400M還略大一些。動力為兩臺通用電氣公司的CF6－80C2民用渦扇發動機，最大推力27900千克。空載航程達10000千米，運載37噸作戰物資的航程為5600千米，是一種具有洲際運輸能力的遠程運輸機。

c－X的構想是從出發地可以短時間飛達目的地，在途中不需要變更飛行高度和速度，其巡航速度為馬赫數0.8，與民用客機的飛行速度大致相同。因此，日本決定從現有的民用渦輪風扇發動機中挑選一部合適的發動機，2003年8月8日，日本防衛廳裝備審查會議決定采用技術十分成熟的美國通用電氣公司的CF6－80C2作為c－x的發動機。由于日本空中自衛隊裝備的另外兩種大飛機KC－767加油機和E-767預警機也采用這種發動機，因此可降低日本空中自衛隊的后勤保障壓力。

日本軍方對其提出的技術要求包括了較強的短距起降能力，要求其具備在900米長的野戰機場上起降的能力，而在其滿載狀態下(起飛重量141噸，載重37.6噸)的起飛滑跑距離要控制在2300米之內。

C-X采用了典型的上單翼軍用運輸機氣動布局，在外形上非常像美國C-17和日本c－1運輸機的結合體。其機翼與XP－1同為超臨界翼型后掠翼設計，以巡航速度飛行時的氣動阻力較小。C－X的飛行控制系統是已經在F－2支援戰斗機上應用過的電傳飛控系統(FBW)。此外，還裝備了自動裝載系統和戰術運輸飛行管理系統等，目的是省力的同時，減少機組人員。省力化裝卸系統可以對機內的貨物裝卸進行統一的管理，既方便又快捷。戰術運輸飛行管理系統可以在低空飛行時引導和顯示飛行的線路，減輕了飛行員的工作負擔，同時可以在低空飛行時躲避威脅，提高了飛機的生存力。

c－x運輸機在載重量和航程方面都要優于美國的C－130“大力神”運輸機和日本自行研制的C－1運輸機。c－x的最大航程達10000千米，這比從美國引進的c－130的4700千米要遠得多。日本c－1運輸機的巡航速度為650千米／小時，巡航高度為11000米，航程為2200千米。而C－X的巡航速度約為890千米／小時，巡航高度為13000米，航程為6500千米。此外，C-130的載貨量約為19噸，無法運輸大型戰斗車輛，c－1運輸機就更不用說了，而c－x的最大凈載重量約為37噸，可以運輸大型車輛和直升機。

和空中客車軍機公司的A400M軍用運輸機相比，川崎重工c－x的性能優勢是明顯的：首先采用渦扇發動機的C－x比采用渦槳發動機的A400M飛行速度更快；其次，大量采用復合材料和優秀的結構設計，C－X的載重量比A400M更大；另外，C-X在各種飛行狀態下的航程均超過了A400M。因此，只要C－X項目進展順利，日方對于C－X民用型的外銷前景十分看好。1999年1月，歐洲七國聯合組建空中客車軍機公司，正式啟動A400M研發項目，2001年11月，日本防務廳決定以川崎重工為主導，正式啟動C－x研發項目，可見c－x項目的啟動時間比A400M晚了將近3年，但是，就目前的情況來看，c－x的研發進度已經后來居上了，C-X將有望領先于A400M進行首飛。

另外，日方還將進一步挖掘c－x的軍事應用潛力，基于C-X的空中加油機和電子對抗飛機的研制工作都在日方的規劃之中。

據美國航空周刊報道，日本飛機工業發展公司(JADC)將在c-x軍用運輸機的基礎上開發出一款民用運輸機YCX沖擊國際市場。JADC認為：在c－x軍用運輸機的基礎上發展民用運輸機YCX只需要很小的工作量即可完成，川崎重工將加長C-X的機身，以增加飛機的載貨量，將C-X的過載限制從3.0g降低到2.5g，以增加飛機的起飛重量；拆掉C-X上的軍用設備和系統(例如軍用通信設備和防衛系統)，以降低飛機的結構重量，并降低成本。經過如此改進后，C-X就可變身為一種性能優秀的民用運輸機。

正是因為YCX研發工作的技術難度小、風險低，因此其研制優先級高于日本自研的110-150座級商用飛機YPX。預計在2009年，首架c－x原型機將交付給日本航空自衛隊進行試飛，屆時，YCX的工程研制也將全面展開。

川崎重工希望把YCX以每架10億日元的單價(8千萬美元)銷售給國外的貨運公司，川崎重工認為這一民用運輸機市場充滿了挑戰，目前的國際貨運飛機市場上充斥著俄羅斯和烏克蘭的二手大型運輸機，雖然性能落后，但是價格便宜，同時，歐洲8國聯合研制的A400M運輸機也將對YCX發起挑戰，YCX要想打入這一市場，必須要具備明顯的性能優勢。

歐洲A400M和俄羅斯、烏克蘭生產的運輸機都采用軍用發動機，后勤維護不便，而YCX的優勢在于由于采用了民用型發動機，可以顯著降低后勤保障壓力。