日本空自“未來戰(zhàn)斗機”構(gòu)想

白石光

機體與性能構(gòu)想

現(xiàn)代戰(zhàn)斗機研發(fā)首先是制作DMU，就是利用計算機三維繪圖技術(shù)（CAD），先制造出戰(zhàn)斗機的三維模型，然后對其進行模擬測試，從空氣動力學(xué)、雷達(dá)反射截面積、結(jié)構(gòu)重量以及飛行性能多個方面進行評估，從而減少實體模型制作和風(fēng)洞測試，降低開發(fā)成本。早在2010年，日本防衛(wèi)省就提出繼F-2戰(zhàn)斗機之后，將再度開發(fā)由日本自行研制生產(chǎn)的國產(chǎn)戰(zhàn)斗機的構(gòu)想。2011年9月，日本組建了“未來戰(zhàn)斗機研究推動準(zhǔn)備室”，開始對下一代國產(chǎn)戰(zhàn)機立項，而新戰(zhàn)機的DMU則由技本第三開發(fā)室室長、一等空佐三輪英昭負(fù)責(zé)，要求是在2011～2013年間完成課題。

三輪英昭團隊動作很快，2011年底就拿出首個DMU。由于當(dāng)年是日本平成二十三年，因此該模型被定名為“23DMU”。從外形上看，它采用“心神”驗證機上所用的隱身外形設(shè)計和推力矢量技術(shù)，機頭加裝有源相控陣?yán)走_(dá)（AESA）和被動紅外搜索跟蹤系統(tǒng)（IRST）。與美國F-22、F-35戰(zhàn)斗機一樣，為了提高隱身能力，23DMU采用機身內(nèi)部彈艙，可以掛載四枚中距空空導(dǎo)彈和兩枚近距空空導(dǎo)彈。

23DMU完成后，日本空自技術(shù)本部立即應(yīng)用計算機進行空戰(zhàn)模擬，它采用“四對四”方式，23DMU分別對四架隱身戰(zhàn)斗機編隊、兩架隱身戰(zhàn)斗機搭配兩架“三代半”戰(zhàn)斗機混合編隊，以及四架三代戰(zhàn)斗機編隊進行中距和視距外空戰(zhàn)。一系列模擬空戰(zhàn)結(jié)果表明，在與三代機的作戰(zhàn)中，23DMU很容易擺脫對手的識別和鎖定，而自身卻能輕松地占據(jù)有利陣位并發(fā)射導(dǎo)彈；但與隱身機空戰(zhàn)時，雙方都很難發(fā)現(xiàn)對方，所以需要有后方數(shù)據(jù)鏈支援才能保證作戰(zhàn)優(yōu)勢。

正是模擬空戰(zhàn)暴露出來的問題，2012年，三輪英昭團隊又提出新的DMU，因為當(dāng)年是日本平成二十四年，所以該模型被稱為24DMU。與23DMU相比，24DMU的V型尾翼外傾更大，面積縮小一些，主翼后緣向前傾斜。整體來看，24DMU與當(dāng)年美國諾斯羅普公司放棄的YF-23試驗機很相似，這是因為23DMU重視的是正面隱身性能，而24DMU則更看重側(cè)視方向上的隱身性能。此外，24DMU的內(nèi)部結(jié)構(gòu)也作了重大改變，23DMU的內(nèi)部彈艙的四枚中距空空導(dǎo)彈采用平行并列掛裝，而24DMU則改為兩枚一組，縱列掛裝。

通過對23DMU和24DMU的評估，日本自衛(wèi)隊高層認(rèn)為未來戰(zhàn)斗機在搜索、辨識、捕捉、鎖定等方面要占據(jù)先手，需要有良好的數(shù)據(jù)鏈銜接。同時，為了提高攻擊力，飛機一方面要增加載彈量，從而有更高的持續(xù)作戰(zhàn)能力，另一方面對火控系統(tǒng)有更高要求，需要具備全向作戰(zhàn)能力。當(dāng)然，提高飛機自身的生存能力也很重要，這要求飛機的飛行性能必須有很大的提高，其爬升、加減速、盤旋能力都要很高，從而能在被敵方雷達(dá)鎖定時通過大過載機動動作使之解鎖，甚至擺脫導(dǎo)彈鎖定。

目前，三輪英昭團隊和技本正在設(shè)計最新的25DMU，它將綜合之前兩款DMU在模擬空戰(zhàn)中的優(yōu)缺點，對其進行修改。25DMU將在隱身性與高機動性的對立中尋求平衡點，在保證本身低截獲概率的同時，最大限度提高機動性。同時要提高其雷達(dá)的探測能力，并探討使用國產(chǎn)AAM-5（04式）空空導(dǎo)彈與未來更先進的中距導(dǎo)彈（HMD）搭配掛載的可能性。

未來戰(zhàn)機的關(guān)鍵技術(shù)

目前，日本下一代戰(zhàn)斗機缺少兩個關(guān)鍵技術(shù)，一是“電傳操縱系統(tǒng)所需的高壓電源”，另一個是“如何減小發(fā)動機進氣道雷達(dá)反射截面積”。要提高飛機的機動性，最好采用電傳操縱系統(tǒng)，與傳統(tǒng)液壓操縱系統(tǒng)相比，它反應(yīng)速度快，飛控軟件編寫容易，可以進行多種高過載機動。不過日本沒有研發(fā)電傳操縱系統(tǒng)的經(jīng)驗，尤其缺少最關(guān)鍵的高壓電源系統(tǒng)技術(shù)，日本已將該技術(shù)列為重點攻關(guān)項目。對飛機隱身能力而言，減小雷達(dá)反射截面積（RCS）的關(guān)鍵在外形，其中很重要的內(nèi)容是減少發(fā)動機進氣道對雷達(dá)波的反射，而這項技術(shù)在日本還是一個空白，“補課”還需相當(dāng)時日。

作為推進下一代戰(zhàn)斗機研發(fā)的重要步驟，2012年3月28日，三菱重工名古屋航空宇宙系統(tǒng)制作所飛島工廠舉行“先進技術(shù)驗證機首鍛儀式”，標(biāo)志著“心神”實機制造進入關(guān)鍵階段，預(yù)計2014年會向技本和自衛(wèi)隊研究本部航空裝備研究所交付靜力試驗機及飛行試驗機。前者用于三菱重工大江工廠的機體靜力強度試驗，后者則計劃于2014年中期在飛島工廠進行首飛，2015年交付空自進行飛行試驗。具體而言，空自將在實飛環(huán)境下對“心神”的系統(tǒng)確定，以及隱身效果和高機動性技術(shù)進行試驗，這些檢測結(jié)果將決定這些技術(shù)未來能否應(yīng)用到下一代戰(zhàn)斗機上。

據(jù)悉，可用于飛行的“心神”配備兩臺推力達(dá)15噸的XF5-1型渦扇發(fā)動機，其矢量轉(zhuǎn)向推力達(dá)5噸，理論上能達(dá)到不錯的超機動性?！靶纳瘛痹囷w中，將檢驗發(fā)動機加上矢量噴管所能進行的超機動動作極限，同時實地檢驗發(fā)動機進氣道的雷達(dá)反射強度，以及日本現(xiàn)有技術(shù)對反射波的削弱程度。當(dāng)然，真正適合下一代戰(zhàn)斗機的高推重比發(fā)動機研發(fā)周期很長，雖然日本自2010年就立項撥款，但由于壓氣機、高溫燃燒室、高溫高壓渦輪葉片等主要部件研制時間較長，因此預(yù)計至少要到2015年才能拿出最初的樣機。

除了上述技術(shù)節(jié)點，技本在未來戰(zhàn)斗機研發(fā)方面還有機體結(jié)構(gòu)與電子系統(tǒng)兩大關(guān)鍵問題有待解決。為了提高隱身能力，技本已明確下一代戰(zhàn)機選用機身內(nèi)部彈艙，這就出現(xiàn)一個問題：如何在跨聲速或超聲速狀態(tài)下發(fā)射導(dǎo)彈。這一點日本沒有任何資料，需要從頭搞起。日本計劃在2013～2017年間解決這個問題，不但使彈艙內(nèi)的彈藥能在高速下發(fā)射，還要求彈藥發(fā)射的即時化，不能出現(xiàn)發(fā)射延遲從而影響作戰(zhàn)的問題。此外，下一代戰(zhàn)機的電子系統(tǒng)也是日本頭疼的大難題，技本沒有自行研制高性能戰(zhàn)斗機雷達(dá)的經(jīng)驗，現(xiàn)役戰(zhàn)機上的雷達(dá)都從美國采購或是引進的，而下一代戰(zhàn)機卻要安裝完全自主知識產(chǎn)權(quán)的雷達(dá)、電子支援系統(tǒng)（ESM）和電子干擾系統(tǒng)（ECM）。更要命的是，它們必須有效集成，使用統(tǒng)一的接口，一體化運作。按計劃，日本將先以F-2戰(zhàn)斗機為母機，安裝樣機測試，以檢驗新系統(tǒng)對具備隱身能力的目標(biāo)的發(fā)現(xiàn)和追蹤能力，該項目于2012年開始，計劃于2017年完成。endprint

未來戰(zhàn)斗機的裝備計劃

技本設(shè)想，在國產(chǎn)未來戰(zhàn)斗機服役初期，日本空自將有F-2、F-15改進型、美制F-35和國產(chǎn)未來戰(zhàn)斗機4種機型。隨著未來戰(zhàn)斗機的大量裝備，空自會逐步淘汰F-2，變?yōu)?機型體制。目前，日本空自有2個F-4EJ改飛行隊，7個F-15飛行隊，3個F-2飛行隊，總共12個飛行隊。如果未來戰(zhàn)斗機研發(fā)嚴(yán)格按照計劃來（以日本現(xiàn)有科技水平、技術(shù)儲備和經(jīng)濟實力恐怕很難做到），預(yù)計到2022年時，2個F-4EJ改飛行隊將換裝F-35戰(zhàn)斗機，7個F-15飛行隊將縮編為4個（裝備現(xiàn)代化改進的F-15），而3個F-2飛行隊則改裝國產(chǎn)未來戰(zhàn)斗機。2007年，日本F-2和F-15先后出現(xiàn)事故停飛，使得防空不得不依靠陳舊的F-4EJ改維持。這般尷尬局面促使空自確定未來必須同時裝備3種不同型號的戰(zhàn)斗機，以保證至少有一種高性能戰(zhàn)斗機可以執(zhí)行防空警戒任務(wù)。在換裝時，將按照先裝備3個飛行隊的F-15改、2個飛行隊的F-35、1個中隊的未來戰(zhàn)斗機，然后再補滿剩余單位的順序執(zhí)行，保證飛行隊能一直有多種高性能戰(zhàn)斗機使用，不會因事故停飛而無機可用。

至于未來空自駐地，可以有如下推斷：最早裝備F-35的飛行隊將部署在三澤基地，而原駐三澤基地的日本第3航空團下屬2個F-2飛行隊將有1個移駐到第8航空團的筑城基地。另一方面，為了強化西南方向的防空能力，筑城基地裝備 F-15的第304飛行隊轉(zhuǎn)駐那霸基地，預(yù)計到2015年，日本將在那霸基地部署2個F-15飛行隊。不過第304飛行隊移駐那霸后，日本本土防空力量將變得薄弱，為此日本計劃修改原來航空總隊下屬1個航空隊的編制，再增加1～2個航空隊。未來裝備F-2B戰(zhàn)斗機的日本航空教育團（以飛行員培訓(xùn)為主）下屬的第4航空團的第21飛行隊將裝備戰(zhàn)斗機，成為一支可執(zhí)行防空作戰(zhàn)任務(wù)的部隊。

難題多多

日本軍事專家小野正春指出，與美國空軍采用F-22和F-35“高低搭配”不同，低檔的F-35進入日本后，會在相當(dāng)一段時間里成為空自最好的戰(zhàn)機。更重要的是，在美國空軍中，F(xiàn)-35主要擔(dān)負(fù)對地攻擊任務(wù)，而在日本，F(xiàn)-35卻首先負(fù)責(zé)攔截敵方隱身戰(zhàn)斗機，其次才是對地攻擊。也說是它將偏向于制空戰(zhàn)斗機，這與F-35的設(shè)計思路完全不符。更讓空自頭疼的是，F(xiàn)-2戰(zhàn)斗機肩負(fù)著掛載反艦導(dǎo)彈實施遠(yuǎn)程對艦攻擊任務(wù)，未來F-2全面退役后，誰來執(zhí)行這種任務(wù)？由于F-35主要用來執(zhí)行防空任務(wù)，而日本的F-15不具備對地攻擊能力，所以很可能由正在研制的未來戰(zhàn)斗機負(fù)責(zé)。

從現(xiàn)在日本公布的23DMU和24DMU兩種模型來看，它們?nèi)羌兇獾闹瓶諜C，彈艙較為狹小，只能掛載彈徑/翼展較小的中距空空導(dǎo)彈，無法內(nèi)掛大尺寸遠(yuǎn)程反艦導(dǎo)彈。同時，由于使用內(nèi)部彈艙，使得它的機身內(nèi)油箱容積較小，航程也受到一定限制，這對遠(yuǎn)程海上反艦作戰(zhàn)非常不利。不過與23DMU的并列彈艙相比，24DMU的縱列彈艙較長，稍加改裝應(yīng)該可以掛載日本正在研制的XASM-3反艦導(dǎo)彈。日本似乎也有意這么作，在新的設(shè)計方案中加入這個要求?？傮w來看，日本未來戰(zhàn)斗機將是一種以制空為主、兼顧對地對艦攻擊的戰(zhàn)斗機，它的外形尺寸應(yīng)比F-35A大一些。

不過由于戰(zhàn)后日本除了以美國F-16為基礎(chǔ)發(fā)展出F-2戰(zhàn)斗機外，沒有獨立研制先進戰(zhàn)斗機的經(jīng)驗。在大推力發(fā)動機、雷達(dá)電子系統(tǒng)、電傳操縱系統(tǒng)等關(guān)鍵技術(shù)上，技術(shù)儲備少，經(jīng)驗不足，加之日本經(jīng)濟不景氣，無法通過大筆投資迅速開發(fā)這些高技術(shù)，所以日本未來戰(zhàn)斗機的研制工作很難保證速度，很可能會出現(xiàn)由于一個甚至多個關(guān)鍵技術(shù)瓶頸無法突破，造成整個研制時間的大幅延誤。endprint