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美對售日尖端裝備鬆口,「心神」釣魚成功?(下)

「心神」的心不神

一款五代機是否能夠達標,發動機至關重要,這在F-22、F-35、T-50和殲-20身上已經體現的非常明顯。日本的民用汽車發動機研製能力很強,但在航空發動機領域卻缺乏技術積累。「心神」技術驗證機裝備的兩台日本國產XF5-1渦扇發動機單台推力49千牛,還不到F-119的156千牛的零頭。當然,「心神」還只是一款技術驗證機,起飛重量約為8噸,XF5-1發動機的凈重也只有644公斤,這麼輕的機體並不需要大推力發動機。該機的起飛推重比實際上高達1.25,算是相當不錯了。

「心神」使用的XF5-1發動機,總體性能指標確實一般。

在XF5-1的技術基礎上,日本已研製出其第一款國產高涵道比渦扇發動機F-7-10。後者於2000年開始研製,共花費了200億日元研製經費,目前裝備在P-1反潛機上服役。其單台推力約59千牛,涵道比為8,具有油耗低、雜訊小的特點。不過以F-7-10的推力,裝備一款戰鬥機顯然還是遠遠不夠的。石川島播磨重工業公司正在開發具有150千牛推力的第五代發動機,其原型機將於2020年製造完成,共需花費約400億日元研製費用。

其實,日本若選擇從美國或者歐洲購買成熟的大推力渦扇發動機應該不難,但為了能夠在航空動力系統這一國家級戰略項目上實現自主,日本不惜投入巨資。但由於從一開始就定下了很高的技術標準,也導致整個項目必然面臨極大的研製風險,P-1反潛機服役後不斷出現的動力系統故障已經證明了這一點。

「心神」的發動機推力矢量技術也極具「驗證」色彩。三菱重工為其提供的綜合飛行/推進控制技術簡稱為IFPC,其推力矢量噴管不同於俄式的圓截面全向矢量噴管和F-22的矩形二維矢量噴管,而是類似於美德合作的X-31驗證機上的三片折流板推力矢量裝置。比較特別的是,「心神」的矢量折流板帶有鋸齒,應該是專為隱身性能設計的。「心神」發動機的尾噴管被3塊導流葉片在對稱位置包圍,飛機通過偏轉導流葉片來提供俯仰和偏航所需的控制力。每塊導流葉片的受高溫區都包敷著碳化硅面層,且均由單獨的作動裝置驅動。其最大偏轉角為35度,但折流板矢量噴管不能包覆住整個噴流,因而一般情況下只能將氣流方向改變15度。

「心神」發動機尾噴口的3塊導流葉片清晰可見。這種方式是推力矢量技術中最早的,技術難度小,但也是缺陷十分明顯的,如死重大,尺寸大。

這種推力矢量控制方式的缺點相當明顯:首先,導流葉片在同時偏轉一定角度時可能發生碰撞,必須在控制軟體中做適當優化;其次,折流板內偏5度僅僅10秒後就必須外轉10度冷卻15秒才能再次使用;最後,導流葉片的偏轉角度超過10度時推力將有明顯損失。因此,很難相信日本會在未來的國產五代機上真的採用這種推力矢量技術。但如果不用該技術,日本又能用什麼?其在推力矢量領域就只有10年左右的技術積累,目前所能達到的最高水平只是美國早在近30年前就驗證過的。

一位山寨「黑寡婦」

顯然,日本的周邊國家對於「心神」的擔心有些過度了。防衛省並沒有謙虛,「心神」的確只是一款徹頭徹尾的技術驗證機,且與YF-22或者米格1.42這樣劃時代的驗證機不同,「心神」目前所驗證的技術還難以達到五代機的標準。除了三菱重工努力研發的智能蒙皮技術,「心神」無論是氣動設計,還是發動機、雷達,幾乎沒有一項技術能夠達到五代標準。如果在這樣的技術驗證機基礎上研發可裝備機型,其最終成果恐怕至多達到四代半的水平,更遑論與殲20或者T-50這樣的重型空優五代機相抗衡。

日媒披露的F-3戰鬥機設計草圖。

可就是在這種情況下,日本卻已經公開了未來F-3戰鬥機的設計草圖,並將其自欺欺人的定義為所謂「第六代戰鬥機」。日本為「六代機」定下的性能標準為3I,即「信息化、智能化、快速反應」。小野寺五典表示,防衛省將在2018財年決定F-3戰鬥機的命運,預計研製費用需要5000至8000億日元。如果最終確定研發,日本計劃在2027年前後開始批量生產「全球第一款六代機」。這不禁讓人想起了日本軍工另外一項「超越全球一代」的奇葩——10式輕型坦克。

從已公開的設計草圖和風洞模型看,F-3幾乎與「心神」沒有任何關聯,該型機的設計明顯參考了諾斯羅普YF-23「黑寡婦」,如集平尾和垂尾功能於一身的V型尾翼、S型進氣道、槽溝形尾噴管等,不過F-3的尺寸稍小一些。

墮落的雄心

戰後70年來,日本航空自衛隊沒有任何實戰經驗,日本航空工業也沒有日積月累的獨立設計和製造經驗,即便有再先進的設計理念也只是無源之水。隱身、超聲速巡航和超機動是第五代戰鬥機的特徵,但落實到具體技術要求,卻絕非拍拍腦袋或者對著公開資料照貓畫虎就可以實現的。

就拿「心神」來說,其設計不可避免地需要大量風洞數據,但日本卻沒有系統的風洞群,只能到別的國家去吹風——如美國和法國。日本和美法兩國的關係的確不錯,如「心神」全尺寸模型的隱身性能測試就是在法國完成的,日本去做一般的研究性吹風沒有問題,但涉及國家機密的具體設計也依靠外國的風洞就成問題了。首先,日本不會希望外國太清楚日本最新戰鬥機的能力和關鍵設計技術;其次,外國也不希望共用風洞導致本國機密技術外泄,所以使用外國風洞必定對雙方有很多限制,更何況外國自身也有研究項目需要吹風,到時候誰等誰就再清楚不過了。

從這一點來看,稻田朋美的豪言壯語恐怕也只是貌似專業而已,日本三心二意的的五代機雄心很可能是一種策略。因為日本如果真想通過「心神」帶動本國航空工業的技術升級,應該大力興建航空基礎研究設施,建立風洞群、高空試驗台、電磁波測試室等,就像中國在過去幾十年里做的那樣。但日本卻什麼也沒做,只是組裝出一架空有隱身外形的驗證機,並對全世界高調宣傳,這就不得不讓人懷疑其動機。

在五代機問題上,日本最優先的目標肯定是F-22,因為其必須直面周邊鄰國的重型空優五代機。但是,美國卻因技術保密原因禁售F-22,並全力向日本兜售已經陷入預算黑洞的 F-35。而F-35在美軍體系中只是與F-22形成高低搭配,單靠F-35恐怕很難在與重型空優五代機的對抗中佔到便宜。日本對此應該是很清楚,但在美國的壓力下也不得不退而求其次。

特朗普9月5日推特:「我允許日本和韓國從美國大量增購尖端武器。」

不甘心的日本此時再提「心神」和F-3計劃,其真實目的恐怕也並非要獨立研製一款五代機——如果美國出於維持日本軍火市場和日美關係的考慮願意解禁F-22最好,即便不願意,也可以為波音、洛馬或者諾格這些航空巨頭開綠燈,以協助設計和技術轉讓的形式幫日本研製出可與殲-20和T-50抗衡的重型五代機——比如日本版的YF-23。而就在本月5日,特朗普在推特上也的確表示美國今後願意向日本和韓國出售更尖端的武器。

這其實就是當年F-2曾經走過的路,只不過FS-X最初的確想獨立研發,而F-3很可能從一開始就是個「釣魚工程」。這恐怕也反映出近30年來日本從巔峰滑落的尷尬與不自信。

(「宏亮瞻局」繫上海交通大學國家戰略研究中心特約副研究員王宏亮為澎湃防務開設的個人專欄,力求在兼顧分析的深度和厚度的同時,在前瞻性、敏銳度上更上一層樓,每月兩期,不見不散)


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