中秋

“心神”的研制背景是什么？

中：日本雖然在二戰(zhàn)中失敗，但在冷戰(zhàn)期間又恢復起很強的軍事力量。日本航空兵是美國用以圍堵蘇聯(lián)和中國的側(cè)翼力量，裝備了F-4EJ、F-15J和F-1等飛機近400架，還參照美國F-16改進設計了F-2以取代過時的F-1戰(zhàn)斗機。

日本航空工業(yè)很多電子部件和金屬、非金屬材料處于世界領(lǐng)先，但缺乏完成先進戰(zhàn)斗機的政治和技術(shù)條件，也沒有設計經(jīng)驗和技術(shù)隊伍。F-2在研制時受到美國的政治限制，即使對F-16C的設計基礎進行大幅改進，F(xiàn)-2仍沒最終達到日本自衛(wèi)隊的要求。但是，日本軍方和政府利用F-2的研制機會，冒著增加技術(shù)風險和隱藏缺陷的危險，在項目中采用整體復合材料結(jié)構(gòu)和AESA雷達這些新技術(shù)，盡可能利用項目帶動科研體系。

F-2雖然留有很多問題，但技術(shù)先進性無可質(zhì)疑，也使日本走過了發(fā)展先進戰(zhàn)斗機的過程。F-2按計劃在2011年停產(chǎn)，早在之前20年的1991年，日本就已開始考慮發(fā)展替代的新機。日本軍方計劃的F-2后繼機，將采用與F-22/35相當?shù)募夹g(shù)，與F-2同樣用項目帶動整個系統(tǒng)發(fā)展。被稱為ATD-X的新機研制項目仍然被交由設計F-2的三菱重工。按照2009年確定的研制時間表，首架樣機已經(jīng)按計劃在2014年完成，2015年交自衛(wèi)隊進行飛行驗證。目前看，中期目標已經(jīng)實現(xiàn)，后續(xù)測試要考慮到技術(shù)和非技術(shù)因素的影響。

從“心神”樣機可以看出哪些設計特點？

中：按照ATD-X項目開始時的規(guī)劃，新機長14米，翼展9米，機高4米，采用2臺帶加力燃燒室的XF5-1渦扇發(fā)動機。ATD-X的目的是完成隱身氣動設計、推力矢量和光傳操縱的技術(shù)開發(fā)，利用實際飛行確定隱身外形和高機動的控制效果。

日本防衛(wèi)省很重視“心神”項目，政府也投入了很大的資源，整體設計體現(xiàn)出很強的針對性。“心神”的設計重點并不是達到具體的戰(zhàn)斗力，而是為了建立先進戰(zhàn)斗機的系統(tǒng)科研生產(chǎn)體系，將技術(shù)重點放到日本工業(yè)體系中有優(yōu)勢，并不容易從國外引進的關(guān)鍵項目之中。

“心神”的結(jié)構(gòu)尺寸并不大，既可以回避大尺寸整體框架類技術(shù)的高投入，又最大可能提供驗證技術(shù)的平臺，將技術(shù)和資金投入重點放到氣動布局、先進材料應用、高技術(shù)動力和矢量推力，及在應用上相對較成熟的光傳飛控系統(tǒng)?！靶纳瘛睂⒖梢砸M的技術(shù)和成品的綜合放到次要位置，較常規(guī)的結(jié)構(gòu)、起落和座艙部分則盡可能利用現(xiàn)有成品。

三菱重工為了加快技術(shù)進展和降低成本，在“心神”樣機上大量應用成熟飛機的部件，如F-2的起落裝置和T4的座艙系統(tǒng)。ATD-X樣機只計劃制造1架，現(xiàn)在的“心神”樣機并不是真正按照原型機標準設計，甚至與全尺寸的X-33/35驗證機也不同，但符合作戰(zhàn)飛機意圖的設計又意味著ATD-X不是X-31這類沒有實用意圖的純技術(shù)驗證機。目前的“心神”驗證機是比技術(shù)驗證機更仿真，比自由飛模型更有實用測試價值，又比正式驗證機更便宜的牛間方案，是綜合平衡技術(shù)、成本和成熟度后的結(jié)果。

“心神”的推力矢量為什么采用折流板的方式？

中：按照三菱重工之前公開的數(shù)據(jù)和資料，xF5-1渦扇發(fā)動機采用了數(shù)字式控制系統(tǒng)，并綜合了數(shù)字式折流板矢量控制，實現(xiàn)了基本的推一矢綜合控制要求。發(fā)動機控制與飛機的光傳系統(tǒng)組合，又能夠?qū)崿F(xiàn)基于氣動和矢量的飛一推一體化。

折流板矢量系統(tǒng)與發(fā)動機噴管隔離的特點，使其驅(qū)動設計的難度很低，也不需要考慮復雜的密封和燒蝕問題。折流板的優(yōu)點是控制簡單，但獨立于噴管的折流板重量較大，會影響到飛機的重量配平。同時，折流板之間無法實現(xiàn)密封，在工作時發(fā)動機噴流會從板體間泄漏，影響發(fā)動機在矢量驅(qū)動狀態(tài)下的有效推力。

無論是折流板還是軸對稱噴管矢量，都存在持續(xù)工作時間和壽命的問題，推力也都會受矢量工作的影響。按照技術(shù)可靠性數(shù)據(jù)分析，基于燃氣密封的要求，相比折流板，軸對稱矢量噴管的技術(shù)難度更大，可靠性要求也更高。

從現(xiàn)有的技術(shù)條件看，矢量噴管的工作壽命只有發(fā)動機的10%左右，但因為在標準的作戰(zhàn)飛行過程中，矢量噴管單次使用只需要持續(xù)幾秒的時間，因此噴管的理論壽命甚至比發(fā)動機還長。如果不是純矢量控制的無尾飛機，將矢量噴管壽命增加到上千小時，難度既大又沒有必要。從實際使用看，F(xiàn)-22A、T-50和“心神”的矢量系統(tǒng)根本不需要多長的壽命。尤其是現(xiàn)在的“心神”只是技術(shù)驗證機，甚至算不上全尺寸，矢量主要是為飛控提供仿真的控制力矩，沒必要在本身風險就比較高的xF5-1發(fā)動機上疊加風險更高的軸對稱矢量噴管。

日本如果有條件開發(fā)作戰(zhàn)狀態(tài)的“心神”，應該會采用技術(shù)更全面的軸對稱矢量噴管。

“心神”采用了哪些隱身設計？

中：“心神”等比例樣機在2006年就已經(jīng)在法國進行了隱身測試。日本在法國對“心神”樣機完成RCS測試后，宣稱全尺寸樣機的隱身性能僅次于美國，但考慮到“心神”測試當時只有美國有成型的隱身飛機，日本“心神”“僅次于”的標準還真的是很寬，沒什么對比樣板，RCS測試結(jié)果也沒什么可用來評估的數(shù)據(jù)。

“心神”的氣動設計采用了隱身飛機的基本標準，機體和翼面低信號設計方法中規(guī)中矩，沒有什么亮點也沒有什么創(chuàng)新?！靶纳瘛钡臍鈩油庑螞]有特點，說明日本人不打算在這方面投入過大，也證明了現(xiàn)在的“心神”算不上最終設計。三菱重工依靠現(xiàn)在的“心神”測試的RCS數(shù)據(jù)，主要是為獲得機身和機翼的標準信號特征，把這些數(shù)據(jù)作為氣動與隱身聯(lián)動的基準。隱身外形越是簡單則數(shù)據(jù)就越“干凈”，比較適合剛剛接觸到隱身飛機設計，有技術(shù)、有能力、有投資卻沒有經(jīng)驗的日本科研體系。“心神”的機身和翼面設計沒什么可描述的特點，但其進氣道設計卻顯得比較另類，既不是CAR-ET又沒有DSI，而是選擇了有低信號特征、高速適應性不佳、更接近固定唇口結(jié)構(gòu)的簡易進氣道設計。

“心神”的進氣道看起來和F-22A的CAIIET差不多，也帶有附面層分隔板但唇口外形沒有F-22那樣尖銳，采用接近平行四邊形固定進氣道截面設計，內(nèi)部結(jié)構(gòu)看起來也比較簡單。按照現(xiàn)有技術(shù)條件分析，以這個進氣道和XF5—1的動力性能，“心神”的最大飛，二速度很難超過M1.5。endprint

“心神”進氣道與機頭很不協(xié)調(diào)，截面較寬，高度也較小，與利用T-4教練機設計的座艙部分機頭尺寸差異很大。這樣的特征是因為XF5-1的尺寸和攤力不大，S形內(nèi)管道的進氣流量也不高，前機身截面尺寸遠小于后機身最大截而，只能采用擴大進氣道橫向?qū)挾鹊姆椒?，以保證機體中、后段寬度尺寸的平滑過渡，結(jié)果就是“心神”的機頭和發(fā)動機艙段形成了三個突起艙，機身側(cè)進氣道前段有比較明顯的前向垂直收斂。XF-1的最大推力如果增加到10噸，則進氣流量增加必然會增大進氣道截面，而機頭部分的尺寸則只會少量增加，“心神”前機身設計比現(xiàn)在應該要更加協(xié)調(diào)。

機身內(nèi)部彈艙是隱身戰(zhàn)斗機的標志之一，“心神”有沒有內(nèi)部彈艙？

中：按照現(xiàn)有標準，采用全隱身氣動設計的“心神”應該設置內(nèi)部彈艙，但從電視新聞中的飛機狀態(tài)看，和臺灣IDF差不多大的“心神”機體內(nèi)部空間很難滿足設置常規(guī)彈艙的要求，甚至要設置模擬彈艙都顯得空間緊張。

根據(jù)之前ATD-X的公開資料內(nèi)容，日本防衛(wèi)省技術(shù)研究本部在2010年才開始針對彈艙內(nèi)埋武器的掛載和脫離進行研究，而ATD-X細化設計在這個時間之前就已開始，這個時間差很難預留空間。根據(jù)“心神”樣機的技術(shù)條件分析，機頭后到發(fā)動機艙之間的長度不足4米.基本無法滿足AAM-4這類正常載荷的需要，但如預留出機身中線掛載結(jié)構(gòu)和接口，采用單載荷的中線小型化模擬彈艙，理論上也可以進行武器掛載和投放的簡單測試，但“心神”現(xiàn)有樣機不大可能增加有實戰(zhàn)價值的彈艙。

“心神”的飛控系統(tǒng)采用了光傳，這個光傳和電傳有什么差別？

中：光傳是“心神”技術(shù)上主推的高端。光傳看起來是個非常新穎、先進的名詞，但其與傳統(tǒng)的電傳區(qū)別只是用光纖替代電纜傳輸數(shù)據(jù)，提高數(shù)據(jù)容量和增強抗電磁干擾的能力。光纖的單位長度重量遠小于電纜，又不需要設置復雜的信號屏蔽，在理論上可降低結(jié)構(gòu)重量。問題是光纖只用來傳遞信號數(shù)據(jù)，到接口處還需要進行光電轉(zhuǎn)換，將光信號轉(zhuǎn)換成控制設備需要的電信號，純粹結(jié)構(gòu)重量上的收益并不明顯。

光傳的減重效應并不算明顯，主要的性能優(yōu)勢是良好的電磁兼容能力。現(xiàn)代戰(zhàn)斗機的機載設備越來越多，電子設備安裝密度迅速增加，發(fā)射功率增大，接收靈敏度提高，均使飛機的電磁環(huán)境更加惡劣，已經(jīng)在系統(tǒng)綜合方面限制了電子設備的發(fā)展。飛行控制系統(tǒng)的通信線纜貫穿飛機整體，幾乎覆蓋了飛機的整個機體內(nèi)部空間，面對的電磁兼容、自身產(chǎn)生的電磁干擾問題都很嚴重。光傳系統(tǒng)的應用，是在復雜電磁環(huán)境（自然和人工輻射干擾）中保證飛行控制系統(tǒng)工作和信號穩(wěn)定的優(yōu)選手段。光傳相比現(xiàn)有電傳，幾乎不存在串信號和干擾影響，不打火花，不短路，基本不受腐蝕影響，確實是未來飛行控制的發(fā)展方向。

光傳飛控系統(tǒng)在國外已經(jīng)裝機研制了超過20年，但實際應用的例子并不多，主要是因為光傳需要的激光收/發(fā)機、光導纖維的成本和安裝維護技術(shù)要求很高，在目前對飛行控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)容量要求中，光傳的優(yōu)勢還無法充分發(fā)揮，可靠性和成本則限制了應用。日本在“心神”上應用FBL操縱系統(tǒng)，并不是“心神”已經(jīng)先進到如此程度，也不是所謂“云射擊”的概念真的需要這樣高端的設計，而是與當初在FS-X上冒險應用新技術(shù)一樣，是依托平臺探索先進技術(shù)。

“心神”采用的日本首型自行設計的帶加力燃燒室的XFS-1渦扇發(fā)動機是否達到其它五代機發(fā)動機的標準？

中：按照公開數(shù)據(jù)，XF5-1采用了比較先進的結(jié)構(gòu)形式，由3級風扇、6級壓氣機和單級高、低壓渦輪組成。設計性能指標是推力5 200千克，重量622千克，推比達到8.3?，F(xiàn)在的數(shù)據(jù)大致是推力5000千克，推比接近8，作為測試樣機的理論性能改善潛力約在7%左右，完善后大體可以接近最初計劃時的性能標準。如果按照EF-2000的EJ-200作為對比，推力9180千克的基本型EJ-200重約1噸，推比為9。XF5-1相比EJ-200差距明顯，但已達到與M-88基本型號相當?shù)臄?shù)據(jù)，作為日本首型戰(zhàn)斗機用加力渦扇發(fā)動機，這個答卷基本及格。

日本之所以在FS-X項目中被美國牢牢拴住，就是在項目開始將動力寄托于引進。采用從美國引進發(fā)動機的設計意圖，就不可能不在整體設計中與美方溝通，美方的意見對日本則是決定性的要求?！靶纳瘛表椖吭陂_始就規(guī)劃配套開發(fā)XF5-1發(fā)動機，就是預見到美方在向日本推銷F-35的時候，不可能放任日本拿美國發(fā)動機去搞新機。事實上，如果真的是以實戰(zhàn)的“心神”為標準，F(xiàn)-414和EJ-200都已達到要求，XF5-1的意圖只是想真正100%的保證日本制造。

XF5-1目前的推力和推比與三代機發(fā)動機相似，完全無法滿足四代機對動力的要求，即使是“心神”現(xiàn)在的尺寸也不行?！靶纳瘛比绻娴慕犹鍲-2的裝備地位，XF5-1現(xiàn)在的狀態(tài)應該不是正式設計標準，而是結(jié)構(gòu)和技術(shù)驗證機。“心神”如能進展到正樣機階段，XF5-1在現(xiàn)有結(jié)構(gòu)設計基礎上，很可能會將最大推力提高到10噸，推比也增加到10，接近F-414和FJ-200基本型的標準，基本能滿足空重lO噸級、最大起飛重量20噸級隱身戰(zhàn)斗機的要求。

“心神”以后的路會如何？

中：隱身戰(zhàn)斗機是攻擊性武器，而日本在戰(zhàn)后國際秩序中是沒有戰(zhàn)爭權(quán)的，也被限制進攻性裝備的發(fā)展。日本政府和軍方從自衛(wèi)隊建立開始就在不斷沖擊這些限制。F-1是頂著“支援戰(zhàn)斗機”名稱發(fā)展的中、短程戰(zhàn)斗轟炸機，強調(diào)戰(zhàn)術(shù)打擊力，還勉強可歸類到防御裝備。F-2則是在F-16C基礎上改進設計，綜合技術(shù)達到當時世界先進戰(zhàn)斗機水平，在原型基礎上大幅提高載荷航程后，F(xiàn)-2已成為較有攻擊性的多用途戰(zhàn)術(shù)戰(zhàn)斗機?！靶纳瘛备前凑諊H五代機標準，完全以進攻為意圖設計的戰(zhàn)斗機，體現(xiàn)出更強的自主能力和進攻性思想。

“心神”項目早在1991年就已提出，最初計劃在1995年進行首飛，但日本參與單位很快就發(fā)現(xiàn)這個時間表是個玩笑。缺乏技術(shù)的各方最終只能調(diào)整研制計劃，把大項目分解成氣動、結(jié)構(gòu)、電子、動力和材料等幾個方案去攻關(guān)?！靶纳瘛奔夹g(shù)開發(fā)過程中又遭遇了98金融風暴，日本泡沫經(jīng)濟破裂進一步增加了資金困難，最終在磕磕絆絆中一直走到現(xiàn)在。endprint

“心神”如果可以突破技術(shù)和政治的限制順利完成，最終很可能發(fā)展成與EF-2000接近，具備彈艙載4-6枚空空彈能力的先進多用途戰(zhàn)斗機。按照整體戰(zhàn)斗力的角度去分析，采用兩臺十噸發(fā)動機的“心神”，空戰(zhàn)性能也許比F-35A要好，但作戰(zhàn)半徑和武器載荷要低于F-35A?！靶纳瘛钡哪繕诵阅芘cF-35A大體相當，在日本確定引進F-35的時候，從裝備角度看并沒有研制和裝備“心神”的必要。即使進展順利，與F-35性能重疊也將是“心神”面對的主要問題。美國在向日本出口F-35的同時，從政治、安全、經(jīng)濟因素考慮不會對“心神”樂見其成。美國曾依靠技術(shù)限制阻擊了卜2的研制目標，利用政治和技術(shù)手段再次狙殺“心神”也不是不可能。

日本計劃用F-35A替代過時的F-4EJ，用新的制空戰(zhàn)斗機替換F-15J，用“心神”替換F-2A。F-35A完全能同時取代F-4EJ和F-2，生產(chǎn)和交付速度也大體符合這兩個型號退役時間差，但F-22J的引進受美方限制。

“心神”的性能就算達到與F-35A相當?shù)囊?guī)格，由于日本在軍事政治平衡中與美國不對等，美國政府很難認同其成為實用作戰(zhàn)飛機。在殲20和俄T-50接近完成時，美國很可能向日本出口F-22以抵御中、俄，又可以避免將美軍卷入不必要的軍事沖突。至于“心神”替代F-2的功能，美方完全可以利用F-35來實現(xiàn)，經(jīng)濟和技術(shù)上比“心神”也更可行。

日本政府和軍方不是不知道“心神”后續(xù)發(fā)展的不確定性，但美國短時間早不會向日本轉(zhuǎn)移F-35生產(chǎn)技術(shù)，在F-2停產(chǎn)到自產(chǎn)新機接替之前，日本將在航空科研和生產(chǎn)系統(tǒng)中出現(xiàn)十年（2011～2021）的生產(chǎn)線空白。如果沒有持續(xù)的投資和計劃目標保障科研生產(chǎn)體系運轉(zhuǎn)，日本依靠F-2研制所取得的戰(zhàn)斗機工業(yè)體系，將會在這個十年空白期早停滯，缺乏投資的企業(yè)將會把資源轉(zhuǎn)移。

“心神”樣機項目將消耗數(shù)億美元，隨后的完善和測試更是巨大的投入，但這種投入獲取的不僅僅是“心神”樣機，而是從主機到成品的整個體系的穩(wěn)定。依靠“心神”的研制，日本可以用2項目保留的技術(shù)隊伍幫帶新的技術(shù)人員，用幾年時間組合出適應先進戰(zhàn)斗機設計的技術(shù)隊伍。即使“心神”失敗，技術(shù)成果和人員儲備也能成為下一代戰(zhàn)斗機研制的基礎。日本政府和軍隊有意圖，但缺乏能力。現(xiàn)在進行的這些看起來前景不大，投資巨大的軍事科研項目，都是日本重建軍事裝備體系的基石。

[編輯/旭日]endprint