日本揭秘F3隐形战机开发计划 性能超“猛禽”

【环球网综合报道】据日本TOKYO EXPRESS网站9月3日报道，该网站特意转载“日本第六代战机能否研发成功”这篇发表于2012年11月12日的博客文章，并参考日本防卫省于2010年发布的《未来战机研发计划》与美国《航空周刊》于2012年刊登的“F-X项目”等文章，对日本第六代隐形战机F-3的研发计划进行了揭秘。

1.前言

美国空军计划在2030年之前开发出性能超越现役F-22“猛禽”和F-35的下一代战机。与此同时，日本也将在同期开发出类似的第六代战机，并推进服役计划。

日本下代战机研制计划碰巧将在同期实现。据此，有分析称，这两项计划未来有合二为一的可能。日本计划于2014年首飞“心神”战斗机，于2016年开始F-3的实质性研发，然后于2025年左右首飞F-3，最后从2027年左右开始批量生产及服役。日本计划在F-3战机上应用自主研发的隐形技术，并装备新型国产发动机。

2.日本ATD-X“心神”隐形战斗机

图：日本防卫省计划于2014年9月首次试飞正处于研发阶段中的ATD-X“心神”隐形战斗机试验机型，并计划在这款试验机的成果之上启动F-3战机的研发。F-3战机计划于2025年左右实现首飞。

图：2012年日本国际航空宇宙展上展出由日本石川岛播磨重工研制的新型涡扇发动机

XF5-1，该发动机长为3米、直径为0.6米、重量为0.64吨。未开加力时的推力为3.5吨，开加力时的推力约为5吨。ATD-X将装备2台该型发动机。

ATD-X“心神”战机的研发由日本防卫省技术研究总部指挥推进。该战机于2012年3月28日开始制造，计划于2014年9月完工并实现首飞。耗费400亿日元(约合人民币23.4亿元)试造的双发 “心神”战机，其机身表面的吸波材料和机身的形状具备高隐身性能，其发动机排气管上安装的3个推力矢量螺旋桨将助飞机产生高机动性。另外，和矢量桨同时工作的综合飞行推进控制系统将使飞机的机动性更上一层楼。

“心神”战机重13吨、全长14米、翼展9米，机型相对较小。该机将装备2台石川岛播磨重工研制的试验发动机，其推力在不开加力的情况下为5吨。据悉，该机超高度飞行时速可达2.5马赫(1马赫即1倍音速)。但该机没有装备有源相控阵雷达、先进电子设备以及武器，属于纯先进技术试验机。

石川岛播磨重工将基于XF5-1的技术，加快开发推力为15吨级的新型试验发动机。“心神”战机2012年开始在三菱重工的飞岛工厂进行组装，2014年9月将完成组装及试飞。另外，三菱重工还将以试验机为基础研究开发新型战机F-3。

3.第六代战机F-3的研发方案

“心神”战机获得相应验证成果后，F-3将进入实质研发阶段。而成果得以反映的时间则在2017年左右。F-3的原型机则计划在2025年左右首飞，在2027年实现真正意义上的批量生产，在21世纪30年代中叶之前替代现役机型F-2。此外，在21世纪30年代后期F-3还将替代届时退役的F-15J战斗机。在老旧的F-15J退役之前，日本政府为避免其继续老化在对其进行现代化升级同时，继续让其担任日本防空任务。

虽然没有具体的换装方案，但是大体可以肯定，届时42架从美国进口F-35战机和约200架新生产的F-3将陆续替代日本航空自卫队现役战机F-2、F-15J以及改进版F-4EJ。与此同时，美国海军和空军则欲在2030年到2035年装备新型F-X战机。

4.3i战斗机研发的构想

日本政府为抗衡中俄正在开发的第六代战机，欲在F-3战机上应用多种新技术，在性能方面打造绝对优势。也就是说，日本想和实战中的劣势以及隐形带来的威胁进行抗衡。日本将集聚着新技术3个关键的战机称为“3i”，而“3i”则分别指这三个关键所对应的英文单词的首字母。它们分别指“信息化(informed)”、“智能化(intelligent)”和“快速反应能力(instantaneous)”。日本防卫省将从这三个方面加快对相关关键技术的具体研究。如下便是其具体研究的关键技术。

3i战机将装备“新数据链路”综合火控系统，该系统将帮助战机在有人机和无人机群中识别敌我，实现对敌机的有效打击。

另外，3i战机还将装备采用光纤的光传操纵系统。和导线相比，光纤在抗强电子干扰上更胜一筹。日本海上自卫队此前在川崎P-1海上巡逻机上装备了光传系统，在世界上首次成功实现了该系统的实用化。

在机身构造上，3i将使用能够吸收大量电磁波的碳化硅纤维材料。而在座舱盖上，3i还将使用具备高电磁隐蔽性能的磁屏蔽材料，同一磁屏蔽材料还应用于等离子电视机。另外，在机头雷达空余位置，3i还将使用能够弯曲反射电磁波方向的超材料(指具有天然材料所不具备的超常物理性质的人工复合结构或复合材料 )。这些基本材料，日本或在3i研发的最终阶段完成开发。

现在世界各国使用的主流雷达均为采用砷化镓半导体材料的有源相控阵雷达。而F-3装备的雷达才将采用输出功率提高3倍、能够大力延伸探测半径的第三代半导体材料氮化镓来代替砷化镓。

2012年下水的“秋月级”导弹驱逐舰上装备的FCS-3A射击管制雷达上使用了氮化镓半导体材料，为世界最早。另外，F-2战机上已经开始装备用于翻新的F/APG-2雷达，该雷达采用的也是氮化镓材料。此外，老式99式空空导弹AAM-4的改良版AAM-4B空空导弹上也装备了使用氮化镓材料的有源相控阵雷达。日本在世界上率先实现氮化镓雷达的应用，而包括美国在内的其他国家在相关领域仍处于研发阶段。

日本防卫省计划综合从高输出功率氮化镓雷达、红外线传感器以及电子支援系统上可得到的数据，开发出能够探测和应对隐形战机的机用智能RF传感器，并将其作为综合火控系统的主装备搭载于F-3战机。

另外，关于按照飞机外形排列雷达收发信号元件的下一代传感器系统，智能机皮构造研究已经完成。如果智能机皮能被成功开发出来的话，战机把握本机周围的全况将变得更加容易，其应对威胁的能力也将大步提高。

一部分观察家认为，美国未来可能也将提出“3i”技术，而这些技术将为美军F-X的研发做出贡献。

5.全新发动机

按计划，由石川岛播磨重工研制的F-3发动机将比美国F/A-18E/F超级大黄蜂装备的2台GE F414发动机的推力大50%。F/A-18E/F空重14吨，最大起飞重量为30吨，F414发动机在开加力的时候推力可达10吨。据此可以判断F-3采用的发动机在推力上具有更大的富余。

图：日本防卫省提供的F-3发动机的概念图。作为下一代发动机，F-3发动机从2010年起开始研发，2015年将完成核心部位的研发，而试验发动机则预计在2017年之前会有后续试用计划。

上图黄色部分表示的高压区所在的6段压缩机、1段涡轮机和白色部分表示的低压区所在的3段风扇、1段涡轮机构成了该发动机的2轴。高压区和低压区旋转方向相逆，于是就省去了低压涡轮机的叶轮。为了提高涡轮机入口的温度，涡轮机和旋翼遮板上将使用耐热性极高的陶瓷基复合材料。

根据日本防卫省此前公布的新发动机概要，F-3战机发动机整个构造同F-22“猛禽”战机装备的发动机类似，F-22发动机F119-PW-100 在不开加力时的推力可达15.8吨。F-3发动机风扇的进气口部位将安装具备减少电磁波反射功能的叶轮。

图：日本防卫省公布的图片显示，新发动机左边有3段风扇，右边有6段高压压缩机。风扇以及高压压缩机的一部分是把叶片和圆盘加工为一体的简洁构造。因此，发动机各段可避免漏气从而获得高效率，而且也能避免使用过多的零件。

从外表看，不难发现该发动机机体十分光滑。在同级发动机中，F/A-18E/F超级大黄蜂战机使用的2台F414发动机其前部直径为0.89米，“台风”战机使用的2台EJ200发动机其前部半径则为0.74米。估计F-3发动机的前部直径与这些发动机大致相等或比这些小。

在不使用加力的情况下，发动机前部面积小和旁通比低(指涡扇发动机外进气道与内进气道空气流量的比值)等优点可让战机实现超音速巡航。

为提高性能，日本防卫省正在持续研究耐热温度在1600℃以上的高压涡轮机。三菱重工此前在其地面上设置的燃气轮机上已经到达这一工作温度标准。

在高性能涡轮机的研究中，单晶体涡轮机叶片、陶瓷基涡轮喷嘴、先进燃缸等关键部分的试制工作正在推进。陶瓷基的原料为碳化硅，而日本制造商则在碳化硅领域独执牛耳。日本可对美国的“ADVENT新发动机计划”以及AETD涡轮机耐热材料进行碳化硅的垄断性供给。

关于F-2发动机，有美国专家表示，“如果未来日本F-3开发计划和美国新战机研发计划合流的话，由于美国已经在致力于研发AETD发动机，届时石川岛播磨重工可能没必要再开发F-3的发动机。但是也不能排除日本拒绝签订合流协议、为保护自主创新能力继续研发相关发动机的可能。日本能否在该项技术上帮助美国将视情况而定。”

6.结语

根据日本防卫省公布的《未来战机研发计划》，视机身大小情况，F-3的研发至少要耗费292.9亿到468.6亿元人民币。美国《航空周刊》杂志此前透露称，日本拟研发F-3隐形战机后，中俄等多方关联国家及地区陈述了各种意见。当时日本国内的意见则大致可以总结如下：

(1)欲实现战机的自主研发

(2)与美国共同研发F-2是迫于美国的压力

(3)如果不停止近年来日本防卫预算减少的趋势，研发新战机是空谈、(环球军事注：日本防卫预算近年来呈现增加趋势。)

(4)核心技术难题过多，不能让美国负责研发发动机

1988年11月，美日决定共同研发F-2战机，双方研发分担比例为美国40%、日本60%。双方决定在复合碳纤维主机翼和J/APG-1相控阵雷达上采用当时的最新技术。由于在发动机方面没有自主技术，日本采用了通用公司推力为13.1吨的F110-GE-129发动机并引进了其生产线。也就是说当时日本战机发动机依赖美国技术的问题非常突出，所以日本不得已才和美国共同研发。

而这次F-3战机的研发，日本人吃一堑长一智，在关键技术上日本计划大多采用美国没有的技术。日本计划在发动机上使用没有先例的高耐热陶瓷基复合材料。相关新机轴研发工作正热火朝天地展开。如此一来，在该项目与美国F-X项目的合并谈判上，日本能够掌握主动权。

另外，由于日本近来解禁集体自卫权的举动，F-3战机的研发不再像F-2战机那样受制于有限的研发费用。由此看来，F-3研发之路可能面临的阻力很小。战机方面自不必说，日本现在也正在加快大型舰只的研发。2015年，日本海上自卫队的22DDH型直升机大型的航空母舰要正式的服役。这艘军舰被命名为“出云”号。而这个“出云”号曾经竟是日本侵华战争之时，日本海军中国方面舰队旗舰所使用过的侵略舰的名称。1945年日本投降前夕，这艘军舰被美军击沉。日本现在再度启用“出云”号这个侵略舰的名称，这一切又说明什么呢？一个曾以武力侵略亚洲各国并给各国带来过深度灾难的国家，没有反省反思，反而继续扩军备战、穷兵黩武，应该引起亚洲各国的强烈警惕。(实习编译：丁锐 审稿：王欢)