“心神”的“心病”

康琳

不想“在一棵樹(shù)上吊死”

“心神”能否按預(yù)期首飛尚不得而知，但它顯然并非日本下一代國(guó)產(chǎn)隱身飛機(jī)的原型機(jī)，而只是一個(gè)簡(jiǎn)化版本的小型驗(yàn)證機(jī)。何為驗(yàn)證機(jī)？簡(jiǎn)單講，就是為了驗(yàn)證一些先進(jìn)技術(shù)，在設(shè)計(jì)上盡量簡(jiǎn)化的飛行器。飛機(jī)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)高度復(fù)雜的工程，如果采用新技術(shù)太多，就很難確保研制能順利完成。即便是技術(shù)實(shí)力雄厚的美國(guó)，也會(huì)大量研制驗(yàn)證機(jī)，例如其×系列驗(yàn)證機(jī)?！靶纳瘛睉?zhàn)斗機(jī)被稱(chēng)為“先進(jìn)技術(shù)驗(yàn)證機(jī)”項(xiàng)目，也就是說(shuō)，它的存在就在于驗(yàn)證四代機(jī)所需要的關(guān)鍵技術(shù)，例如隱身外形、涂層、氣動(dòng)布局等等。如果這些技術(shù)被驗(yàn)證成功，那么日本會(huì)研制一個(gè)更大的型號(hào)以裝備部隊(duì)，而不是把它作為戰(zhàn)斗機(jī)直接裝備部隊(duì)。日本已經(jīng)公開(kāi)了更為先進(jìn)的F-3戰(zhàn)機(jī)設(shè)計(jì)草圖，其在隱身及機(jī)動(dòng)性能方面可能大幅超過(guò)現(xiàn)在的“心神”?！靶纳瘛辈荒芎虵-3畫(huà)等號(hào)，但它所驗(yàn)證的技術(shù)或許將來(lái)會(huì)廣泛用于F-3戰(zhàn)斗機(jī)上。

2005年，比例為1：1的“心神”雷達(dá)反射截面積測(cè)試模型，就被送往法國(guó)進(jìn)行雷達(dá)反射特性的重要實(shí)驗(yàn)。同年，東京年度研究會(huì)首次對(duì)外展示了1：32的“心神”模型。2006年，該項(xiàng)目還開(kāi)展了“智能蒙皮機(jī)體構(gòu)造的研制”，所研制的應(yīng)用于機(jī)體上的是更為輕量、高強(qiáng)度的新復(fù)合材料，于2011年完成驗(yàn)證?！靶纳瘛笨偣仓圃?架機(jī)體，從2007年9月開(kāi)始到2015年11月，共進(jìn)行了40次實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)顯示，在兩側(cè)襟翼完全相反的情況下，操作員仍能操控飛機(jī)的水平。截至2015年，防衛(wèi)省在該項(xiàng)目投入的資金為394億日元，并稱(chēng)這一項(xiàng)目是“一項(xiàng)長(zhǎng)期計(jì)劃”。特別值得注意的是，盡管立項(xiàng)“心神”是日本謀求在裝備性能上壓倒周邊，但無(wú)疑也是在“防著”美國(guó)。按照傳統(tǒng)，日本原本可以向美國(guó)求購(gòu)類(lèi)似性能的戰(zhàn)斗機(jī)。從F-14到F-15，日本主力制空戰(zhàn)機(jī)均為美制，目前日本也確認(rèn)要采購(gòu)F-35聯(lián)合戰(zhàn)斗機(jī)，但日本顯然并不想“在一棵樹(shù)上吊死”。一旦美國(guó)試圖拿F-35“要挾”日本，日本也不至于沒(méi)有預(yù)案，這與當(dāng)年研制F-2戰(zhàn)機(jī)頗為相似。

聽(tīng)起來(lái)很給力的3F

盡管歐美對(duì)第五代戰(zhàn)機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)進(jìn)行了定義，即所謂的4s性能（超聲速巡航、超機(jī)動(dòng)、隱身和綜合化航電系統(tǒng)），但日本人還是為“心神”別出心裁地提出了一個(gè)3F功能，即首先發(fā)現(xiàn)、首先攻擊和首先摧毀。3F聽(tīng)起來(lái)很給力，其實(shí)也是換湯不換藥，而且沒(méi)有4S具體。

首先發(fā)現(xiàn)無(wú)疑要由兩個(gè)因素來(lái)決定，一是自身的雷達(dá)探測(cè)距離；二是隱身能力。日本是最早在戰(zhàn)斗機(jī)上使用有源相控陣?yán)走_(dá)的國(guó)家。其為“心神”研制一款有源相控陣?yán)走_(dá)并無(wú)大的困難，但為這樣一款驗(yàn)證機(jī)研制雷達(dá)意義不大。特別是“心神”的機(jī)頭直徑較小，即便安裝雷達(dá)，尺寸也非常有限。不過(guò)，日本有為未來(lái)的F-3研制新型航電系統(tǒng)的計(jì)劃。最大亮點(diǎn)是采用了整合高性能主動(dòng)相控陣?yán)走_(dá)、電子戰(zhàn)系統(tǒng)以及高流量通信能力的多功能射頻傳感器，且利用了智能蒙皮技術(shù)，在機(jī)身上附著了“瓦片式相控陣?yán)走_(dá)天線(xiàn)”，極大提高了雷達(dá)的探測(cè)范圍和探測(cè)距離?！靶纳瘛钡暮诫娤到y(tǒng)并未公開(kāi)，據(jù)稱(chēng)正在研制類(lèi)似于一體化、大尺寸多功能的航電系統(tǒng)。值得關(guān)注的是，俄羅斯出口中國(guó)的蘇-30MKK多用途戰(zhàn)斗機(jī)，使用的都是日本夏普公司生產(chǎn)的高亮度、高精度液晶顯示器。

我們?cè)倏纯础靶纳瘛钡碾[身設(shè)計(jì)?！靶纳瘛苯o人的總體感覺(jué)，是在一架非隱身的三代機(jī)上進(jìn)行優(yōu)化的結(jié)果，其總體的隱身元素遠(yuǎn)不及F-22、F-35。一般而言，氣動(dòng)外形對(duì)隱身的貢獻(xiàn)率超過(guò)80%。F-22A的設(shè)計(jì)師在被問(wèn)及什么影響飛機(jī)的隱身性能時(shí)，曾回答：“外形，外形，還是外形！”標(biāo)準(zhǔn)的五代機(jī)都在外形隱身方面下了大功夫。上述幾種機(jī)型的前機(jī)身都采用了多平面非圓截面設(shè)計(jì)，前機(jī)身的每個(gè)平面都有空間傾角，能將從正側(cè)面射來(lái)的雷達(dá)波反射到其他方向，大大降低了主要威脅方向的雷達(dá)散射截面積。第五代戰(zhàn)斗機(jī)通常采用大量的平行面和線(xiàn)。盡量讓主翼、尾翼和邊條的前緣平行，主翼和平尾的后緣平行，進(jìn)氣道側(cè)壁與垂尾平行，甚至座艙蓋的側(cè)面與前機(jī)身上側(cè)面也基本平行。多面相互平行能使雷達(dá)波的散射集中指向有限的幾個(gè)方向，且角度很小，其他方向的散射波束則非常弱。這樣，盡管敵方雷達(dá)可以短時(shí)間捕捉到主方向的反射波束，但隨著飛機(jī)姿態(tài)的微小改變，這些波束會(huì)變得“飄忽不定”，進(jìn)而讓雷達(dá)無(wú)法穩(wěn)定跟蹤。

效果可能達(dá)不到預(yù)期

反觀(guān)“心神”，其機(jī)體設(shè)計(jì)相對(duì)圓滑，特別是其兩側(cè)的進(jìn)氣口，并未采用對(duì)邊平行的設(shè)計(jì)，而這將成為較大的散射源。而且，“心神”的進(jìn)氣道也未采用隱身機(jī)必備的S形進(jìn)氣道，發(fā)動(dòng)機(jī)的風(fēng)扇葉片以及進(jìn)氣道將成為強(qiáng)大的雷達(dá)反射源。當(dāng)然，這一點(diǎn)已經(jīng)在后來(lái)公布的F-3原型機(jī)想象圖上得到部分改進(jìn)，后者采用了平行四邊形的加萊特進(jìn)氣道。此外，“心神”的大型雙座座艙蓋既沒(méi)有進(jìn)行金屬鍍膜處理，在外形上也未作隱身優(yōu)化，必然成為一個(gè)大型的雷達(dá)反射源。

但從氣動(dòng)外形上看，“心神”的機(jī)動(dòng)性可能不會(huì)像預(yù)期的那么高。它選擇梯形機(jī)翼，縮短了機(jī)翼根部的長(zhǎng)度；這樣可以在飛機(jī)長(zhǎng)度不增加的情況下，保證平尾與機(jī)翼之間不直接干涉。這種設(shè)計(jì)是典型的三代機(jī)水平，只是大幅度減小了飛行控制上的風(fēng)險(xiǎn)。

日本在2000年到2008年進(jìn)行了高機(jī)動(dòng)性能及隱身性整合和控制的研究，已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)一般戰(zhàn)斗機(jī)不可能的飛行動(dòng)作。當(dāng)然，機(jī)動(dòng)性能好壞，還要看發(fā)動(dòng)機(jī)的推力，這一點(diǎn)一直是“心神”的“心病”。日本在航空發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域，具有較強(qiáng)的加工制造能力，但是設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)欠缺。因此，2010年4月，日本打算為本國(guó)第五代戰(zhàn)斗機(jī)的原型機(jī)安裝國(guó)外發(fā)動(dòng)機(jī)，且已經(jīng)向一些主要發(fā)動(dòng)機(jī)制造公司發(fā)出了對(duì)第五代戰(zhàn)斗機(jī)所用噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)信息的征詢(xún)書(shū)。日本對(duì)非加力狀態(tài)下功率不低于44千牛的發(fā)動(dòng)機(jī)感興趣，其候選發(fā)動(dòng)機(jī)包括通用電氣等國(guó)外知名大公司。不過(guò)，日本最終可能出于全部國(guó)產(chǎn)化的考慮，而選擇本土研制的發(fā)動(dòng)機(jī)。該機(jī)裝備的兩臺(tái)日本國(guó)產(chǎn)XF5-1渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)，其雙發(fā)加力推力也只有10噸，大概只比我國(guó)臺(tái)灣的IDF采用的發(fā)動(dòng)機(jī)推力略高，尚不及一臺(tái)俄制AL31F的性能，由此可見(jiàn)，“心神”的推重比是相當(dāng)?shù)偷?。不過(guò)，設(shè)計(jì)者為XF5-1安裝了3枚矢量推進(jìn)控制片，這一點(diǎn)十分搶眼，戰(zhàn)機(jī)的機(jī)動(dòng)性大為提升，可以進(jìn)行過(guò)失速機(jī)動(dòng)，但這也要看飛控系統(tǒng)水平。另外，該發(fā)動(dòng)機(jī)采用了全數(shù)字化的控制系統(tǒng)，飛行控制系統(tǒng)則是光纖式電傳飛控，因此就操縱性而言，該機(jī)應(yīng)該是杰出的。

不過(guò)，針對(duì)日本周邊環(huán)境來(lái)看，與日本相鄰的中俄兩國(guó)，一個(gè)擁有殲-20，一個(gè)擁有T-50，這兩種都是空優(yōu)型的五代機(jī)。F-35在它們面前毫無(wú)技術(shù)優(yōu)勢(shì)，機(jī)動(dòng)性也遜色不少。如果未來(lái)日本僅有F-35可以選擇，那意味著日本航空自衛(wèi)隊(duì)40年來(lái)將首次陷入主力戰(zhàn)機(jī)性能和數(shù)量都完全被潛在對(duì)手壓倒的情況。也正因如此，日本近年來(lái)對(duì)所謂國(guó)產(chǎn)五代機(jī)“心神”的研制工作逐漸認(rèn)真了起來(lái)。然而，從這種飛機(jī)首飛一再拖延，各種設(shè)計(jì)缺陷被不斷爆料的情況來(lái)看，日本的“心神”要真能讓日本政府“心神安寧”，恐怕還有很長(zhǎng)的路要走。

（責(zé)任編輯：曹偉 責(zé)任校對(duì)：司明婧）