?

“釣魚”之野望

2019-09-28 03:34王宏亮
航空知識 2019年7期
關鍵詞:反潛機心神航空工業

王宏亮

日本在F-35項目的參與度非常高,不僅在亞洲地區率先裝備了F-35,還可以自行組裝生產。

在近年來亞太各國對五代機的追逐浪潮中,日本是比較特殊的。它的軍用航空工業也許不具備像美國、俄羅斯和中國那樣的獨立研發能力,卻也并不甘心扮演印度、韓國或澳大利亞式的“提款機”角色。與第二類“選手”不同,日本航空工業輝煌過—在活塞時代,日本曾經研制出“零戰”、“疾風”等世界一流戰斗機;當噴氣時代初現曙光時,日本也不甘落后的趕制出“橘花”與“火龍”噴氣戰斗機。

但一切就此打住,作為一個沒有戰爭權的戰敗國,1945年后的日本被剝奪了獨立發展軍工的權利。整個冷戰時期,原本基礎雄厚的日本航空工業只研制出F-1這一款不算先進的戰斗轟炸機。近半個世紀的技術斷層讓日本與美蘇差距越來越大,當1984年在經濟上重新崛起的日本試圖獨立研制FS-X下一代戰斗機時,其最終結果卻只是一個被戲謔為“山寨F-16”,且價高質次的F-2。不過從該機被命名為“平成零戰”來看,日本軍用航空工業渴望重現二戰輝煌的野心卻不曾泯滅。

在F-2之后,日本軍用航空工業進一步明晰了未來兩大戰略方向:一是通過引進與自研相結合的方式,試圖在最前沿的第五代隱身戰斗機領域取得突破,從而重建世界一流水平的戰術飛機研發能力,并帶動整個航空工業產業鏈升級,其核心項目就是F-35J(F-35A日本版)和“心神”技術驗證機;二是啟動準戰略級“大飛機”研制,為將來打造一支戰略級“空軍”奠定基礎,其核心項目為P-1反潛機與C-2運輸機。

在上述項目的具體實施過程中,日本排名前二的軍工巨頭三菱重工和川崎重工將承擔相關項目的整機開發與制造工作;而作為航空工業核心配套產業的發動機研發,則由石川島播磨重工負責,后者不僅是日本目前唯一具備大推力渦扇發動機研制能力的企業,同時還是重要的海軍艦艇研制承包商。

然而,盡管三菱重工和石川島播磨都是世界聞名的工業企業,盡管日本政府為相關項目投入了重金,但至少截至目前,日方的上述兩大目標的實際完成度均不算理想。事實上當30多年前F-2戰斗機最初立項時,也曾經被日本航空工業寄予了趕超世界的重大期望,而最終結果已無需多言。其深層次原因恐怕亦非航空工業本身,這點留在文末再做探討。

在此之前,我們不妨先看看日本航空工業在F-35J、“心神”、P-1等核心項目執行過程中的表現,同時這些項目實際達到的技術與性能水準也基本可以反映出日本軍用航空工業目前的能力。

日本川崎重工C-2運輸機。該機最大載重37.6噸,與空客的A400M屬同一級別。

40%“閃電2”

外界通常認為,日本的第五代戰斗機計劃是受到時有波動的中日關系,以及中國從俄羅斯引進蘇-35并自研殲20的壓迫使然。其實,即便中日關系走勢穩定良好,即便中國沒有自己的五代機計劃,日本早已陳舊不堪的F-15J機群也已到了服役生涯末期。在此情況下,航空自衛隊考慮下一代戰斗機的選型并不值得過度解讀?!安徊铄X兒”并渴望借機“偷師”的日本先是將目標鎖定為F-22,被美國拒絕后,只得于2011年不情愿地將目光投向其他機型。

2011年4月13日,日本的F-X未來戰斗機競標正式啟動。應標者包括美國的F/A-18E和F-35A,以及歐洲的“臺風”。防衛省對參與F-X競標的機型實行百分制評估,50分為性能,22.5分為價格,22.5分為日本工業份額,5分為售后服務。最終F-35A毫無意外的勝出,當年12月20日,日本政府宣布計劃購買42架F-35A戰斗機,用于替代已服役近40年的F-4EJ。

按照計劃,日本將參與F-35的300個主要部件中40%的制造。目前日本已經放寬了軍品出口限制,這樣日本航空工業參與制造的部件可以整合到F-35的全球生產鏈中,也就是說在其他國家裝備的F-35上也很可能有日本基因。洛馬建議日本參加機翼和尾翼的制造,并建議三菱重工在愛知縣建立一座總裝廠。但其實這些并不算什么,相比之下,另外兩個競標者更加慷慨。EADS愿意向日本提供“臺風”戰斗機95%的技術,波音也愿意提供“超級大黃蜂”80%的技術。

值得注意的是,從F-86F、F-4EJ到F-15J,戰后日本雖然沒有獨立研發出一款戰斗機,卻一直保持了按技術轉讓許可從基本原材料開始制造整機的能力,但僅滿足于制造“閃電”Ⅱ40%的零部件顯然跟制造整機相去甚遠。由此看來,選擇F-35而不是未來國產化率更高的其他機型,至少從一個側面表明日本政府其實對未來擁有獨立戰斗機研發能力的愿望并不像公開宣稱的那么強烈,或者就是把寶押在了“心神”等獨立研發項目上。

當然,盡管如此,與韓國在引進戰機時所受到的技術轉讓待遇相比,技術實力更強的日本顯然在談判中擁有更多爭取權益的籌碼,其接收F-35的時間也比韓國早得多。

押寶“心神”?

如果我們相信日本僅滿足于40%的F-35國產化率是押寶國產戰斗機,那么問題的關鍵就在于日本航空工業能不能拿出這樣的產品。

2014年7月12日,當時幾乎已被遺忘許久的日本國產五代技術驗證機ATD-X“心神”突然出現在公眾面前,并于兩年后完成首飛。又過了一年,三菱重工甚至還透漏了一個更加驚人的計劃——外形酷似YF-23的F-3戰斗機……

ATD-X意為“先進技術驗證機項目X”,研發單位是日本防衛省技術研究本部,項目主承包商為三菱重工。該項目始于2000年,此后一直處于秘密研發狀態。2005年11月,在東京的一個航空技術研究會上,人們首次看到了1比32的ATD-X模型。第二年春天,一個1比5大小的ATD-X模型進行了首次飛行試驗。2006年5月,日本防衛廳(當年11月升格為?。┕_了ATD-X全尺寸雷達反射截面積(RCS)測試模型照片,隨后宣布將于2010年以此為基礎研制先進技術驗證機“心神”。

2007年8月,日本一家媒體首次公開了擁有機體、發動機、推力矢量裝置的ATD-X縮比模型,該模型總共制造了4架,其飛行試驗在北海道大樹町多目的航空公園進行。從當年9月至11月,ATD-X模型機共進行了40架次飛行試驗,以確認高機動條件下的飛控系統性能。試驗結束后,防衛省要求將此前分散進行的各項先進技術研究統一在該驗證機名目下。

2007年8月10日,防衛省提出到2013年實現ATD-X首飛的計劃書,并向國會要求157億日元開發預算。同年12月5日開發計劃通過,開發時間從2008年開始,包含飛行試驗預定6年,此階段預算總額466億日元。

然而,隨著日本在五代機選型與采購問題上的一再搖擺,ATD-X的后續研發工作明顯滯后。直到2012年3月27日,三菱重工才開始在名古屋航空航天系統制造所的愛知縣飛島工廠組裝第一架ATD-X全尺寸驗證機。整個工程項目由三家國防承包商分享,牽頭的三菱重工負責機體制造和全機組裝,富士重工生產機翼,川崎重工制造駕駛艙。生產和組裝工作持續了約一年,在2013年的組裝完成儀式上,三菱重工發言人表示,該機將在今后10年逐步取代其生產的F-2和F-15J戰斗機,與從美國訂購的F-35戰斗機搭檔使用。

2014年4月15日,時任防衛大臣小野寺五典表示,計劃2014年實現ATD-X首飛。然而,就在7月份的亮相吸引全球目光之后僅一個月,日本方面又決定把試飛推至2015年1月,這個節點同樣沒保住,直到2016年4月“心神”才終于完成首飛,此前日本防衛裝備廳還將該戰機的項目名稱由ATD-X改為X-2。

日本“心神”驗證機采用了隱身設計和矢量噴口。

2007年,日本川崎重工下線了首架 P-1巡邏機。

只比飛蟲略大

從公開的視頻畫面看,“心神”驗證機與殲20、F-22等其他國家的五代機有明顯不同,“心神”似乎沒有彈艙,機腹空間非常狹小,機頭尺寸也不大,看來的確只是一款技術驗證機,不具備未來列裝服役的可能。

公開亮相的“心神”驗證機全長約14米,翼展9米。該機的高機動性研究工作由日本防衛廳技術研究本部第三技術開發室完成,此項研究于2000年啟動,2008年末結束;而隱身技術研究則由三菱重工自己承擔。按照防衛省技術研究本部的說法,作為一款超聲速飛機,“心神”的隱身性能測試結果“非常令人滿意”,其雷達信號“與一只中等大小的鳥類相當,比一只飛蟲略大而已”。上述謝去目前無法證實,不過由于該機進氣道外唇口沒有前掠,因此至少“心神”的進氣道絕無采用DSI隱身結構的可能。

該機的梯形機翼、外傾雙垂尾、機身兩側斜切的菱形進氣道均與F-22類似。階梯式升起的座艙似乎借鑒了蘇-27,相對靠前的雙垂尾和機翼與F-35“雷同”,后機身兩側的邊條和平尾安裝方式則繼承自F-2。與近30年前的FS-X一樣,由于缺乏獨立的技術積累,日本戰斗機設計依然處在“綜合借鑒”階段,證明其的確缺乏獨創精神和相關技術基礎。

“心神”氣動外形與F-22的最大區別是類似F-16的氣動側板,這一將主翼和平尾有機結合成一體的裝置有效提高了飛機控制效率,同時后端與平尾相接,使得控制效率進一步提高。該氣動側板與進氣口外側伸展出的邊條相連接,保證了飛機機身對面積律的要求,結合其進氣口設計,說明“心神”非常強調跨聲速及超聲速性能。

“心神”設計上的另外一個特點是在主翼前緣襟翼內側有一個閉合鋸齒,肉眼平視一般很難注意到這個結構。該設計類似于米格-23主翼前緣的鋸齒,可起到類似翼刀的作用,用于控制失速氣流的擴展,提高飛機的可控迎角范圍。此設計的最大缺點就是凹口會大幅增加飛機迎風面的雷達反射。為此,“心神”的鋸齒前端向內收攏與機身相接,形成了一個閉合鋸齒結構,擋住了前向雷達波直接進入鋸齒內,這也算得上是“心神”為數不多的創新之一。

由于只是一款技術驗證機,因此“心神”的雷達等機載設備選擇目前還不清楚。在日方的宣傳中,該機使用的光纖飛控系統與智能蒙皮被一再強調。與一般的電傳飛控相比,光纖飛控的數據傳輸速度更快,之前在川崎重工的P-1固定翼反潛機上已經有所運用。三菱重工于2011年研制成功的“智能蒙皮”則是由一種新型復合材料制造,可以直接覆蓋瓦片式相控陣雷達天線,從而大幅擴展雷達的探測視場。

“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身上已經體現得非常明顯。日本的民用汽車發動機研制能力很強,但航空發動機卻是另一回事?!靶纳瘛奔夹g驗證機裝備的兩臺日本國產XF5-1渦扇發動機單臺推力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,這么輕的機體并不需要大推力發動機,實際上該機的起飛推重比高達1.25,算是相當不錯了。

在XF5-1的技術基礎上,日本已研制出其第一款國產高涵道比渦扇發動機F-7-10。后者于2000年開始研制,共花費了200億日元研制經費,目前在P-1反潛機上服役。其單臺推力約59千牛,涵道比為8,具有油耗低、噪聲小的特點。但戰斗機需要的是一款推力更大的低涵道比渦扇發動機,石川島播磨重工正在開發具有150千牛推力的第五代發動機,其原型機計劃于2020年制造完成,共需花費約400億日元研制費用。

本來日本如果要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,并且從開始就定下了很高的技術標準,這必然也面臨極大的研制風險,P-1反潛機服役后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,其推力矢量噴管區別于俄式和美式噴管,而是類似于美德合作的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?!靶纳瘛卑l動機的尾噴管被3塊導流葉片在對稱位置包圍,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。通過偏轉導流葉片來提供俯仰和偏航所需的控制力。其最大偏轉角為35度,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。

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,必須在控制軟件中做適當優化;其次,折流板內偏5度僅僅10秒后就必須外轉10度冷卻15秒才能再次使用;最后,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采用這種推力矢量技術。

但如果不用該技術,日本又能用什么?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則是美國早在近30年前就驗證過的。

山寨“黑寡婦”

顯然,防衛省并沒有謙虛,“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完全夠不上五代標準,無論是氣動設計、隱身設計,還是發動機、雷達,“心神”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,其最終成果恐怕連四代半都夠不上,更遑論與殲20或者T-50這樣的重型空優五代機相抗衡。

可就是在這種情況下,日本卻已經公開了未來F-3戰斗機的設計草圖,該型機的設計可能參考了諾斯羅普YF-23“黑寡婦”,如集平尾和垂尾功能于一身的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。日本將其自欺欺人的定義為所謂“第六代戰斗機”。日本為“六代機”定下的性能標準為31,即“信息化、智能化、快速反應”。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。

由此可見,在軍用航空工業的“明珠”——戰斗機的研制開發上,日本至今仍處于一種進退維谷、猶豫不決的狀態,F-35具備前沿競爭力的核心技術日本很可能拿不到;而自研的F-2和F-3也從未擺脫過“技術驗證”的標簽。換言之,日本想通過五代機項目來達到“重建世界一流水平的戰術飛機研發能力,并帶動整個航空工業產業鏈升級”這一目標大概率是要落空了。

那么我們再來看看其另一大目標,日本航空工業是否能支撐起自衛隊打造“戰略空軍“的雄心壯志呢?

反潛機“大躍進”

目前世界各國使用的固定翼反潛巡邏機大都是由運輸機或客機改進而來。日本則不然,P-1反潛機與C-2運輸機計劃并行發展,機體平臺由川崎重工集團專門研制,可以說是世界上第一種真正的“專業反潛機”。為了節省成本,P-1與C-2在機體結構與平臺技術上有一定通用性,即便如此,P-1反潛機的單機造價仍然超過2億美元,絕對是世界上最昂貴的反潛機。

P-1反潛機的研制自2001年開始,2007年完成首架原型機制造。從2007年至2013年初,川崎重工對P-1反潛機進行了長達6年的地面與空中測試。直到2013年3月26日,第一架生產型P-1反潛巡邏機才交付給海上自衛隊。

按照最初計劃,自衛隊對P-1的總采購數量將超過70架。海自希望該機能夠完全替代P-3C,不但要遏制中國和俄羅斯海軍潛艇部隊的自由行動,還要對釣魚島、獨島(日稱竹島)、南千島群島(日稱北方四島)等爭議海域形成24小時不問斷監視。然而,就是這樣一款被寄予厚望的準戰略機型,卻從研制到服役至今一直是個“問題飛機”。

日本三菱重工的F-2戰斗機被認為是美國F-16的日本版,不過該機的單價卻遠遠高于F-16。

2013年5月13日,P-1剛一服役就在愛知縣近海上空遭遇驚魂一刻,其4臺發動機居然罕見地全部停車,飛機從10000米高空直墜到8000米。多虧飛行員緊急手動重啟發動機,才避免了機毀人亡的慘劇。該事故導致所有P-1停飛,并讓該型機的裝備、部署及海上巡邏計劃全部推遲。而這已不是P-1第一次發生類似事故,2012年10月,該機也曾出現過試飛過程中1臺發動機停車的故障。

P-1反潛機是作為日本獨立大飛機工業的一部分立項的,由于之前沒有任何研制經驗,同時卻又要求具有世界領先的技術性能。因此該項目從誕生伊始就伴隨著一定的冒進成分。該型機的機體與發動機均為全新研制,并且完全由日本獨立開發。與P-3C使用渦槳發動機不同,P-1裝備4臺低噪聲的F-7-10渦扇發動機,巡航速度、續航能力和飛行高度均遠超P-3C,能夠在短時間內趕赴水下威脅海域。

不過,大飛機和現代航空發動機畢竟屬高投入、高風險產業。日本人在野心膨脹的同時,各種麻煩也接踵而至。在P-1的研發試飛過程中曾出現過3次較大技術故障,第一次是在地面對機體進行壓力測試時,其主翼翼根、燃料箱附近及尾翼處出現了15至20厘米長的裂紋。第二次和第三次則都是發動機空中停車。

如果說2013年及之前的一系列事故還能用新機服役、有待暴露問題解決問題的理由去解釋,那么P-1在服役數年后仍然麻煩不斷就的確讓自衛隊很是窩火了。2017年6月,為了參加巴黎航展,2架P-1從本土出發奔赴歐洲。該行程本來是準備在全世界的聚光燈下給日本航空工業做廣告的,然而其中一架P-1剛飛到非洲吉布提就突遇故障,因來不及從日本國內運來零備件,該機只能放棄了法蘭西之旅。

而就在最近的2019年2月,日本媒體又爆出消息,稱海上自衛隊反潛機部隊一名退役軍官曾私下向媒體表示,目前在役的20架P-1在整個2018年的妥善率僅為10%,隨時可供調遣的該型機僅2架。日媒據此又吐槽稱該機是“浪費稅金的缺陷機”。

面對這樣一款“缺陷機”,日本海自在最初的33架訂單后就一直沒有再續訂,反而向防衛省提出為其54架美制P-3C延壽的事宜。由此我們完全有理由相信,日本海自對于這樣—款號稱比美國P-8“海神”還要強大的國產反潛機并不滿意。

2016年4月22日,“心神”首飛。但作為技術驗證飛機,其機體結構壽命有限,只試飛幾次便退役。

墮落的雄心

戰后70多年來,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制造經驗,即便有再先進的設計理念也只是無源之水。這在最能體現軍用航空工業實力的戰斗機研發上表現的尤為突出:隱身、超聲速巡航和超機動是第五代戰斗機的特征,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。日美和日法關系的確不錯,如“心神”全尺寸模型的RCS測試就是在法國完成的,日本去做一般的研究性吹風沒問題,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斗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,更何況外國自己也有自己的研究項目需要吹風,到時候誰等誰一目了然。

從這一點來看,日本三心二意的的五代機雄心很可能只是一種策略。如果日本真想通過“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、高空試驗臺、電磁波測試室等,就像中國在過去幾十年里做的那樣。但日本卻什么也沒做,只是組裝出一架空有隱身外形的驗證機,并對全世界高調宣傳,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,F-35的水分日本很清楚,后者在裝備自衛隊后不久就直接墜??隙〞M一步加深日本的疑慮。且F-35可以在美國與F-22形成高低搭配,日本卻不具備此條件。然而,美國卻因技術保密理由禁售F-22,并全力向日本兜售已經陷入預算黑洞的F-35。在美國壓力下,日本不得不退而求其次。

不甘心的日本此時再提“心神”和F-3計劃,其真實目的恐怕也并非要獨立研制一款五代機,如果美國出于維持日本軍火市場和日美關系的考慮愿意解禁F-22最好——當然這種可能性極低一但即便不愿意,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制出可與殲20和T-50抗衡的重型五代機——比如日本版的YF-23。而在2017年9月5日,特朗普也的確在推特上表示美國以后愿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“心神”和F-3很可能從一開始就是個“釣魚工程”,如此恐怕也從一個側面反映出近30年來日本整個國家從巔峰滑落的尷尬與不自信。

責任編輯:王鑫邦

猜你喜歡
反潛機心神航空工業
聞花香心神怡
潛艇的克星——反潛機
二十世紀美術鉤沉·吳嘉行
航空工業計量所60年發展史的回望與傳承
淬火冷卻介質在航空工業的應用
P-3C“獵戶座”反潛機
航空工業向陽:戰略引領 砥礪前行
世界名機賞析——反潛機篇
心神寧片中酸棗仁成分的質量控制研究
91香蕉高清国产线观看免费-97夜夜澡人人爽人人喊a-99久久久无码国产精品9-国产亚洲日韩欧美综合