日本国产ATD-X第四代战斗机

日本国产ATD-X第四代战斗机

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在日本周边国家普遍升级空中力量的今天,航空自卫队已经丧失了技术上的绝对优势。日本一直在寻求新的机型以替换九十余架使用六十年代技术与麦道合作生产的F-4EJ战斗机。在过去一年中,外界将注意力聚集在日本在外交上的努力,该国试图购买洛克希德·马丁公司生产的F-22A战斗机,这是世界上惟一已经投入现役的第五代战斗机。

不过由于美国军方高层一些人认为F-22A不得出售国外,并且国会曾在1998年立法禁止“猛禽”外销,美国一直拒绝提供机密资料。日本对于同为洛·马公司生产的 也很感兴趣,不过要到下一个十年末期才能获得此型战机。防卫省长官石破茂甚至表示如果日本不能获得F-22A的话,日本也可以?购欧洲的“台风”。

除了外购外,自研下一代战机也是日本的选项。

今年的8月10日,防卫省决定继续推动第五代战斗机项目,将下一年度国防预算的主要开销用于尖端国产战斗机技术的研究,并计划开发能够进行测试飞行的“先进技术验证机”,也就是所谓的ATD-X,或者称为“心神”。预计ATD-X将兼具隐形性和高机动性,并且将装备本国研发的发动机,首次飞行时间定在5年内。

IASC原文作者表示ATD-X的研制将有助于验证日本本国的隐身、先进机动、发动机、雷达以及光传飞行控制技术,他认为这个项目似乎避免美国的参与,至少部分原因是为了防止像当年的TRDI/三菱F-2战斗机项目那样受到政治因素的影响。早在2005年 9月到11月之间,日本就曾将全尺寸模型秘密运往法国进行一系列隐形效果的测试,这其中包括整个雷达反射截面、机体吸波性能和发动机红外辐射等。原作者推测这一举动表明TRDI可能在试图获得法国与其他方面的帮助。总体上看,ATD-X的设计与F-22外形非常相似,且同样?用了推力向量和先进有源相控阵雷达技术。在今年的防卫技术研讨会中,TRDI展示了金属风洞模型,之前有日本电视节目显示,一个小型的无线电控制的ATD-X试验模型已经试飞。

ATD-X可能发展为日本下一代国产战斗机。迄今为止,可作为航空自卫队下一代战斗机F-X候选对象的先后有以下5种:F-22“猛禽”、F-35“闪电”、F-15FX“鹰”、F/A-18E/F“超级大黄蜂”和欧洲“台风”战斗机。其中,F-22和F-35属于第四代战斗机(本文以西方战斗机划代方法为准),剩下的分别属于第三代和“三代半”战斗机。

 

日本国产ATD-X第四代战斗机

由于技术保密原因,日本被授权许可生产F-22的可能性几乎为零。美国国会禁止向任何国家出口这种战斗机,不仅仅是针对日本。只要这一禁令不解除,日本就不可能买到F-22。至于另一种第五代战斗机F-35,虽然是由多国共同研制,不存在出口限制问题,但各参与国要分担生产任务,很难允许日本以许可生产方式完全在国内制造。

而且,F-35的研制进度也严重滞后,研制费用高涨。虽然其可能在2014年得以出口,但考虑到今后试验的拖延,F-35很可能赶不上航空自卫队替换F-4EJ战斗机的时间。

 

除F-22和F-35之外,剩下的三种战斗机都属于“高不成低不就”的选择,即使最终能够许可生产,日本在技术转让方面也难以得到很大收获。如此一来,选择国产战斗机无疑成为现实可能。

目前,技术研究本部正在研制ATD-X先进技术验证机,它将测试隐形性能、高机动性以及“智能蒙皮”等多种先进技术,被视为国产战斗机研制的基础。虽然因预算等原因,这一项目不一定能够实用化,但其研究必须继续下去。对日本这样缺乏天然资源的国家而言,先进技术的储备就是最大的资源。拥有研制武器的能力,与拥有实际的武器一样,都可以形成对敌人的遏制力。

2006年5月,防卫厅公开了ATD-X全尺寸RCS(雷达反射截面)测试模型的照片,随后宣布将于2010年以此为基础研制先进技术验证机“心神”。同年9月至11月,该机全尺寸RCS测试模型在法国国防部武器装备总署实验室进行了雷达反射测试。此外,在“高机动性飞行控制系统研制计划”的名义下,该机的1:5比例模型机已于2006年开始飞行试验。这一模型机长约3米,翼展2米,主要用来测试ATD-X的飞行品质,特别是大迎角状态下的情况,并为飞行控制软件的研制采集飞行数据。为提高机动性,当代战斗机特意放宽了静稳定性,以计算机控制飞行,因此飞控软件的研制极为重要。

 

ATD-X战斗机示意剖视图

2007年9月至11月,该模型机又进行了40次飞行试验,以确认高机动性条件下的飞控系统性能。试验结束后,防卫省要求将此前分散进行的各项先进技术研究统一在验证机项目下,于2010年开始实机研制,最早于2011年实现首飞。此外,发动机和操纵系统的研制预计于2009年开始。

防卫省研制ATD-X的初衷是为了研究如何对付隐形战斗机,例如俄罗斯苏霍伊设计局的T-50等飞机。

ATD-X战斗机的风洞模型ATD-X战斗机的风洞模型

乐观派认为,如果利用ATD-X研制隐形战斗机,并能在2017至2018年投入使用,虽然赶不上F-X计划的进度,但可以在今后用来替换自卫队现有的F-15早期型战斗机。

然而,F-22和F-35的“难产”使人很难对新战斗机的研制保持乐观。特别是发动机、雷达和各种传感器,都要“从零开始”,这极为耗费时间。此外,模型机和实战用飞机的飞控系统软件也有很大区别,如果ATD-X于2011年首飞,到2017年实用化,其间只有6年时间,要解决全部问题是相当困难的。

作为第五代战斗机,F-22不仅强调隐形性能、超音速巡航和高机动性,还装备有高性能的雷达和电子战设备,并具备网络中心战能力和高度的可维护性。如果要以ATD-X为基础研制F-3战斗机,必须克服大量技术障碍。而且,美国在隐形、雷达和数据链等技术的输出方面更为敏感,可能会在日美关系中造成外交难题。从这一角度看,ATD-X战斗机究竟能发展成为F-3战斗机,抑或是以“心神”验证机而告终,最终可能要取决于政治判断。

日本研制的主动相控阵雷达T/R组件

 

日本研制的主动相控阵雷达T/R组件

ATD-X全长14米,翼展9米,起飞重量8吨,小于同是单发飞机的F-35。未来战斗机上使用的种种新技术都将在该型飞机上得以应用。例如,在低可探测性方面,该机在法国的试验证明,其隐形性能达到了预期目标,虽然尚不清楚其能否达到F-22那样的“超低可探测性”级别,但可以确定的是,经过分析试验数据,该机的可探测性指标还能得到进一步改进。

在高机动性飞控系统方面,研制方在研发飞控软件的同时,还将进行飞行测试,以验证发动机实现矢量推力的能力。这一技术曾在美德联合研制的X-31EFM验证机上使用,结果证明其有助于飞机在过失速机动等大迎角状态下进行高机动性飞行。

日本ATD-X战斗机将采用的XF5-1涡扇发动机ATD-X要成为战斗机的障碍之一就是发动机问题。该机预计装备XF5-1涡扇发动机,加力推力约5吨。如果使用两台发动机,对起飞重量8吨的战斗机来说已经足够了。但是,如果ATD-X成为战斗机,为确保其隐形性能,必须设置机身内置武器舱,还要装备大型雷达、各种传感器和足够的燃料,起飞重量不可能只有8吨。这样一来,必须大幅提升发动机推力,而XF5继续改进的余地还有多大,就成为非常重要的问题。

综合射频传感器的另一个特点是“智能蒙皮”。在该机的蒙皮上,根据需要布置的传感器同蒙皮一体化,以实现低可探测性。此外,由于传感器具有多种性能,也减少了机身开口数量,同时收到了隐形、减重和节省机内空间的效果。

例如,F-22的机体上布置有64具各类天线,而F-35就减少至21具。据说如果采用智能蒙皮,天线数量将减少至8具,这还是因为要保证覆盖360度范围,数量不能再减少的缘故。

ATD-X还将采用光纤操纵,技术研究本部已经为此开发了多种方案,并将在该机上进行飞行试验。总之,ATD-X能够同时测试综合射频传感器、电子战系统和发动机等装置,虽然它不能直接作为战斗机使用,但对于研制国产第五代战斗机而言,这是必不可少的一步。

2010年4月日本打算为本国第五代战斗机的原型机安装国外发动机。目前,已经向一些主要发动机制造公司发出了对第五代战斗机所用喷气式发动机相关信息的征询书,要求这些公司在2010年5月10前提供有关本公司产品及其价格的全部资料。日本对非加力状态下功率不低于44~89千牛的发动机感兴趣,其候选发动机包括:General Electric公司的F404发动机,Snecma公司的M88-2发动机以及Volvo Aero公司的RM12发动机。这些发动机分别在波音公司的F/A-18“超级大黄蜂”,达索公司的“阵风”以及萨伯公司的JAS 39“鹰狮”战斗机上使用。日本发动机制造公司Ishikawajima-Harima Heavy Industries (IHI)获得了为ATD-X方案研制XF5-1发动机的任务。日本打算为第五代战斗机的原型采购国外发动机可能是日本政府的一种战略,可以使IHI公司完全集中精力研制自己的发动机。以前,日本曾计划向美国购买F-22“猛禽”第五代战斗机,但是美国国会禁止出口该型飞机。最终日本在2004年开始为本国第五代战斗机研制项目拨款,该研制项目由Mitsubishi公司承担。2005年,在法国对第一架Shinshin飞机模型的无线电波反射情况进行了检验。

目前,根据研制计划,日本制造了两架第五代战斗机原型机,但是都没有进行首次飞行。预计,日本第五代战斗机的飞行样机将在2014年以前准备好。未来 Shinshin飞机的技术性能暂时未知,目前掌握的情况是该飞机将配备具有偏转推力矢量的发动机、有源相控阵雷达以及光纤远程控制系统。值得一提的是,近期日本可能宣布为国民自卫队空军采购战斗机的竞标。候选机型包括F/A-18E/F,“台风”以及F-35“闪电Ⅱ”战斗机。

2011年6月,日本防卫省重申:由日本三菱重工业公司(MHI)主导研制的ATD-X"心神"(Shinshin)高机动隐身战斗机验证机将在2014财年(译者注:日本的财年为当年4月1日至次年3月31日,因此2014财年对应的公历日期为2014年4月1日至2015年3月31 日)首飞。防卫省表示:"ATD-X是某种高机动隐身战斗机的试制品,采用了多项可能用于未来战斗机的先进技术/系统,用来在多种飞行条件下验证和确认这些技术/系统的实用性和作战效能。该机还拟被用于防空系统抗击隐身战斗机的研究,这类隐身战斗机未来可能部署在(日本的)临近地区"。   在 2008年的日本国际航展上,日本首次公开了ATD-X(译者注:该编号的含义是"先进技术验证机")的全尺寸模型。当时许多观察家认为,日本独立研制这种战斗机的成本和风险极高,并推测日本此举是为了给获取美国洛克希德·马丁公司F-22战斗机的企图提供某种讨价还价的筹码。不过,美国国会始终禁止对包括日本在内的任何国家和地区出口F-22。   

与此同时,日本仍在推进其F-X战斗机选型计划,防卫省已在今年4月发布了该项目耽搁已久的招标书。该计划的竞争者包括美国波音公司的F/A-18E/F"超级大黄蜂"、洛·马公司的F-35"闪电"Ⅱ和欧洲战斗机公司的"台风"。防卫省要求投标厂商在今年9月底之前提交标书,并计划在2012财年的预算申请中为F-X的采购编列资金,2016年开始列装获胜机型,用来取代日本航空自卫队目前装备的 F-4EJ改战斗机。   根据日本内阁已批准的《2011-2015年中期防卫力量整备计划》,防卫省初步计划购买12架F-X战斗机,而最终数量仍有待确定。不过,根据波音公司在巴黎航展上透露的信息,日本对F-X战斗机的需求量为42架。波音公司还表示:它之所以用F/A-18E/F而不是 F-15改进型投标,是因为日本想要使其战斗机的机型多样化。目前日本航空自卫队的主力战斗机是波音公司的F-15J,且具有相当的规模,但日本已关注一旦F-15J出现某种技术问题、其主力战斗机机队的可用度问题。   

根据日本的要求,日本订购的F-X战斗机的许多零部件将由本国制造,而波音公司和洛·马公司都与日本有着长期工业合作关系,欧洲战斗机公司在这方面则是空白。另外,美国与日本之间紧密的外交关系,以及它们将来有一天可能面对来自朝鲜和中国的共同威胁,也同样有利于美国飞机在F-X计划的竞争中战胜欧洲的"台风"。

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