日本空自“未来战斗机”构想

白石光

机体与性能构想

现代战斗机研发首先是制作DMU，就是利用计算机三维绘图技术（CAD），先制造出战斗机的三维模型，然后对其进行模拟测试，从空气动力学、雷达反射截面积、结构重量以及飞行性能多个方面进行评估，从而减少实体模型制作和风洞测试，降低开发成本。早在2010年，日本防卫省就提出继F-2战斗机之后，将再度开发由日本自行研制生产的国产战斗机的构想。2011年9月，日本组建了“未来战斗机研究推动准备室”，开始对下一代国产战机立项，而新战机的DMU则由技本第三开发室室长、一等空佐三轮英昭负责，要求是在2011～2013年间完成课题。

三轮英昭团队动作很快，2011年底就拿出首个DMU。由于当年是日本平成二十三年，因此该模型被定名为“23DMU”。从外形上看，它采用“心神”验证机上所用的隐身外形设计和推力矢量技术，机头加装有源相控阵雷达（AESA）和被动红外搜索跟踪系统（IRST）。与美国F-22、F-35战斗机一样，为了提高隐身能力，23DMU采用机身内部弹舱，可以挂载四枚中距空空导弹和两枚近距空空导弹。

23DMU完成后，日本空自技术本部立即应用计算机进行空战模拟，它采用“四对四”方式，23DMU分别对四架隐身战斗机编队、两架隐身战斗机搭配两架“三代半”战斗机混合编队，以及四架三代战斗机编队进行中距和视距外空战。一系列模拟空战结果表明，在与三代机的作战中，23DMU很容易摆脱对手的识别和锁定，而自身却能轻松地占据有利阵位并发射导弹；但与隐身机空战时，双方都很难发现对方，所以需要有后方数据链支援才能保证作战优势。

正是模拟空战暴露出来的问题，2012年，三轮英昭团队又提出新的DMU，因为当年是日本平成二十四年，所以该模型被称为24DMU。与23DMU相比，24DMU的V型尾翼外倾更大，面积缩小一些，主翼后缘向前倾斜。整体来看，24DMU与当年美国诺斯罗普公司放弃的YF-23试验机很相似，这是因为23DMU重视的是正面隐身性能，而24DMU则更看重侧视方向上的隐身性能。此外，24DMU的内部结构也作了重大改变，23DMU的内部弹舱的四枚中距空空导弹采用平行并列挂装，而24DMU则改为两枚一组，纵列挂装。

通过对23DMU和24DMU的评估，日本自卫队高层认为未来战斗机在搜索、辨识、捕捉、锁定等方面要占据先手，需要有良好的数据链衔接。同时，为了提高攻击力，飞机一方面要增加载弹量，从而有更高的持续作战能力，另一方面对火控系统有更高要求，需要具备全向作战能力。当然，提高飞机自身的生存能力也很重要，这要求飞机的飞行性能必须有很大的提高，其爬升、加减速、盘旋能力都要很高，从而能在被敌方雷达锁定时通过大过载机动动作使之解锁，甚至摆脱导弹锁定。

目前，三轮英昭团队和技本正在设计最新的25DMU，它将综合之前两款DMU在模拟空战中的优缺点，对其进行修改。25DMU将在隐身性与高机动性的对立中寻求平衡点，在保证本身低截获概率的同时，最大限度提高机动性。同时要提高其雷达的探测能力，并探讨使用国产AAM-5（04式）空空导弹与未来更先进的中距导弹（HMD）搭配挂载的可能性。

未来战机的关键技术

目前，日本下一代战斗机缺少两个关键技术，一是“电传操纵系统所需的高压电源”，另一个是“如何减小发动机进气道雷达反射截面积”。要提高飞机的机动性，最好采用电传操纵系统，与传统液压操纵系统相比，它反应速度快，飞控软件编写容易，可以进行多种高过载机动。不过日本没有研发电传操纵系统的经验，尤其缺少最关键的高压电源系统技术，日本已将该技术列为重点攻关项目。对飞机隐身能力而言，减小雷达反射截面积（RCS）的关键在外形，其中很重要的内容是减少发动机进气道对雷达波的反射，而这项技术在日本还是一个空白，“补课”还需相当时日。

作为推进下一代战斗机研发的重要步骤，2012年3月28日，三菱重工名古屋航空宇宙系统制作所飞岛工厂举行“先进技术验证机首锻仪式”，标志着“心神”实机制造进入关键阶段，预计2014年会向技本和自卫队研究本部航空装备研究所交付静力试验机及飞行试验机。前者用于三菱重工大江工厂的机体静力强度试验，后者则计划于2014年中期在飞岛工厂进行首飞，2015年交付空自进行飞行试验。具体而言，空自将在实飞环境下对“心神”的系统确定，以及隐身效果和高机动性技术进行试验，这些检测结果将决定这些技术未来能否应用到下一代战斗机上。

据悉，可用于飞行的“心神”配备两台推力达15吨的XF5-1型涡扇发动机，其矢量转向推力达5吨，理论上能达到不错的超机动性。“心神”试飞中，将检验发动机加上矢量喷管所能进行的超机动动作极限，同时实地检验发动机进气道的雷达反射强度，以及日本现有技术对反射波的削弱程度。当然，真正适合下一代战斗机的高推重比发动机研发周期很长，虽然日本自2010年就立项拨款，但由于压气机、高温燃烧室、高温高压涡轮叶片等主要部件研制时间较长，因此预计至少要到2015年才能拿出最初的样机。

除了上述技术节点，技本在未来战斗机研发方面还有机体结构与电子系统两大关键问题有待解决。为了提高隐身能力，技本已明确下一代战机选用机身内部弹舱，这就出现一个问题：如何在跨声速或超声速状态下发射导弹。这一点日本没有任何资料，需要从头搞起。日本计划在2013～2017年间解决这个问题，不但使弹舱内的弹药能在高速下发射，还要求弹药发射的即时化，不能出现发射延迟从而影响作战的问题。此外，下一代战机的电子系统也是日本头疼的大难题，技本没有自行研制高性能战斗机雷达的经验，现役战机上的雷达都从美国采购或是引进的，而下一代战机却要安装完全自主知识产权的雷达、电子支援系统（ESM）和电子干扰系统（ECM）。更要命的是，它们必须有效集成，使用统一的接口，一体化运作。按计划，日本将先以F-2战斗机为母机，安装样机测试，以检验新系统对具备隐身能力的目标的发现和追踪能力，该项目于2012年开始，计划于2017年完成。endprint

未来战斗机的装备计划

技本设想，在国产未来战斗机服役初期，日本空自将有F-2、F-15改进型、美制F-35和国产未来战斗机4种机型。随着未来战斗机的大量装备，空自会逐步淘汰F-2，变为3机型体制。目前，日本空自有2个F-4EJ改飞行队，7个F-15飞行队，3个F-2飞行队，总共12个飞行队。如果未来战斗机研发严格按照计划来（以日本现有科技水平、技术储备和经济实力恐怕很难做到），预计到2022年时，2个F-4EJ改飞行队将换装F-35战斗机，7个F-15飞行队将缩编为4个（装备现代化改进的F-15），而3个F-2飞行队则改装国产未来战斗机。2007年，日本F-2和F-15先后出现事故停飞，使得防空不得不依靠陈旧的F-4EJ改维持。这般尴尬局面促使空自确定未来必须同时装备3种不同型号的战斗机，以保证至少有一种高性能战斗机可以执行防空警戒任务。在换装时，将按照先装备3个飞行队的F-15改、2个飞行队的F-35、1个中队的未来战斗机，然后再补满剩余单位的顺序执行，保证飞行队能一直有多种高性能战斗机使用，不会因事故停飞而无机可用。

至于未来空自驻地，可以有如下推断：最早装备F-35的飞行队将部署在三泽基地，而原驻三泽基地的日本第3航空团下属2个F-2飞行队将有1个移驻到第8航空团的筑城基地。另一方面，为了强化西南方向的防空能力，筑城基地装备 F-15的第304飞行队转驻那霸基地，预计到2015年，日本将在那霸基地部署2个F-15飞行队。不过第304飞行队移驻那霸后，日本本土防空力量将变得薄弱，为此日本计划修改原来航空总队下属1个航空队的编制，再增加1～2个航空队。未来装备F-2B战斗机的日本航空教育团（以飞行员培训为主）下属的第4航空团的第21飞行队将装备战斗机，成为一支可执行防空作战任务的部队。

难题多多

日本军事专家小野正春指出，与美国空军采用F-22和F-35“高低搭配”不同，低档的F-35进入日本后，会在相当一段时间里成为空自最好的战机。更重要的是，在美国空军中，F-35主要担负对地攻击任务，而在日本，F-35却首先负责拦截敌方隐身战斗机，其次才是对地攻击。也说是它将偏向于制空战斗机，这与F-35的设计思路完全不符。更让空自头疼的是，F-2战斗机肩负着挂载反舰导弹实施远程对舰攻击任务，未来F-2全面退役后，谁来执行这种任务？由于F-35主要用来执行防空任务，而日本的F-15不具备对地攻击能力，所以很可能由正在研制的未来战斗机负责。

从现在日本公布的23DMU和24DMU两种模型来看，它们全是纯粹的制空机，弹舱较为狭小，只能挂载弹径/翼展较小的中距空空导弹，无法内挂大尺寸远程反舰导弹。同时，由于使用内部弹舱，使得它的机身内油箱容积较小，航程也受到一定限制，这对远程海上反舰作战非常不利。不过与23DMU的并列弹舱相比，24DMU的纵列弹舱较长，稍加改装应该可以挂载日本正在研制的XASM-3反舰导弹。日本似乎也有意这么作，在新的设计方案中加入这个要求。总体来看，日本未来战斗机将是一种以制空为主、兼顾对地对舰攻击的战斗机，它的外形尺寸应比F-35A大一些。

不过由于战后日本除了以美国F-16为基础发展出F-2战斗机外，没有独立研制先进战斗机的经验。在大推力发动机、雷达电子系统、电传操纵系统等关键技术上，技术储备少，经验不足，加之日本经济不景气，无法通过大笔投资迅速开发这些高技术，所以日本未来战斗机的研制工作很难保证速度，很可能会出现由于一个甚至多个关键技术瓶颈无法突破，造成整个研制时间的大幅延误。endprint