日本的下一代战斗机

　　据日本《航空情报》2022年8月号披露，日本岸田文雄政府在下一财年将加大防卫预算开支，2022年防卫预算占GDP之比突破1%，下一财年的防卫费继续大幅上升是大概率事件，尤其在开发国产下一代战斗机方面更是如此。2019年12月，日本公布的令和二年(2020年)防卫预算书中，首度编制280亿日元(约2.6亿美元)给“次期战斗机”(下一代战斗机)开发计划，其中战机本体研究工作就获得1亿美元经费。虽然日本仍希望与外国厂商合作开发，但需要把握设计主导权，确保15～30年后仍能满足日本安全需求，并保障本土厂商的参与度与自行改进的灵活性。防卫省也在防卫装备厅任命装备开发官，负责下一代战斗机项目管理。要指出的是，日本把开发新战机与所谓“中国威胁”联系起来，声称中国人民解放军业已服役多年的歼-20隐身机让自己感到恐慌，“决心尽量弥补失衡”。

　　未来战斗机的研究

　　二战期间，日本就曾是航空大国，开发出以航程与机动性见长的零式战斗机，但战败后只能以美制战机的授权生产工作来学习喷气机生产技术，直到20世纪60年代才根据T-2超音速教练机衍生出F-1对地/对舰支援战斗机(即攻击机)。70年代中期，防卫厅(即后来的防卫省)技术研究本部与三菱重工开始研究下一代支援战斗机，名为F-1的后继型号，实际是以高机动性超音速制空战斗机为目标。

　　1985年，防卫厅启动“实验支援战斗机”项目(FSX)，打算在90年代同时取代国产F-1和美制F-4EJ“鬼怪”II式多用途战斗机，三菱重工提出当时时髦的“鸭式前翼+三角主翼+双垂尾”气动布局。但在美国里根政府压迫下，日本政府无奈选择以通用动力公司航空分部(今属洛·马公司)的F-16轻型战斗机为基础，修改出F-2支援战斗机，并得到“平成零战”的绰号。这种“借船出海”的模式，没能让日本“防卫自主”与“航空振兴”，反倒进一步变成美国的附庸，对于这一憾事，日本人一直耿耿于怀。

　　在FSX项目确定由美国主导后，日本仍不放弃自行设计战斗机的梦想，继续进行相关技术研究，像三菱重工的“自我修复飞控系统”是设计一种能在飞机部分翼面受损的情况下自动选择其他翼面补偿功能的控制方案，但其研究课题涉及战机垂直尾翼在高攻角遭机身尾部涡流遮蔽情况下如何控制的问题，因此其想定的机型是在“鸭式前翼+三角翼”布局的双发飞机加上三维矢量发动机喷嘴，利用推力矢量补偿偏航与滚转控制。

　　2000～2009年，日本拨款134亿日元(1.24亿美元，以项目启动年汇率计算，下同)给三菱重工，从事“高运动(这里的日式汉语“高运动”直译是“高机动”，但日本人的研究目标实际是以两倍于常规战斗机攻角的机动，更确切的称呼应是美欧所说的“超机动”)飞控系统”的研究，不仅包括自我修复飞控系统，还加上隐身技术的研制，主要攻关重点是：

　　·光纤飞控系统(FBL)与高压液压制动器;

　　·模仿20世纪80年代美国X-31试验机的外接三片式矢量喷嘴，可承受加力燃烧室的2200摄氏度高温;

　　·综合气动翼面、发动机数字控制系统与矢量喷嘴的“综合飞行推力控制”(IFPC);

　　·隐身飞机外型设计与测试;

　　·可吸收雷达波的涂料与碳纤复合材料;

　　·避免发动机叶片产生回波的阻波器与S形进气道。

　　2008～2010年，日本拨款70亿日元(约合0.67亿美元)给三菱重工，根据“高运动飞控系统”项目研究成果设计一架“高运动隐身机”，并于2009～2015年拨款399亿日元(4.62亿美元)给三菱重工，根据设计图纸实际制造“先进技术实验机”(ATD-X)，以验证隐身与超机动技术的研制成果。ATD-X一度被称为“心神”，但正式名称是X-2.形同继承20世纪50年代的X1G1活塞高升力实验机的编号传统。2016年4月，X-2实现首飞，2017年10月完成32次试飞后项目结束。

　　2009年，防卫省举行“战机生产技术基础”研讨会，召集相关领域评估日本航空工业在F-2停产后的衰退以及“将来战斗机”(下一代战斗机)的技术储备。2010年，防卫省提出自行发展未来战斗机的愿景M3战斗机，具有以下特性：

　　·高度信息化(Informed)：利用先进感测与通信技术取得“先视先射”的优势，并以隐身技术阻止对手探测;

　　·高度智能化(Intelligent)：发展具有人工智能的无人战斗机，使战机飞行员能指挥多架战术无人机协同攻防，扭转对手的数量优势;

　　·瞬间击杀(Instantaneous)：利用电战技术“软杀伤”敌机的感测系统，未来进化为直接能量武器。

　　2011年开始，日本进行未来战斗机的数字仿真设计，并在2014年制订的“中期防卫整备计划”(计划跨越的时间为平成二十六年至三十年，简称为“二六中期防”)正式提出发展未来战斗机以接替F-2的构想，同时受2011年中国首飞歼-20成功刺激，日本为了弥补“战斗机空缺”，确定航空自卫队从美国引进F-35A联合打击战斗机，并通过特许生产方式锻炼国内航空企业。鉴于国产新战机技术风险很大，日本不敢夸口自己包办，便在动员国内科研力量的同时也寻求国际合作。而为了避免执行多年的“武器出口三原则”影响外国厂商兴趣，日本安倍晋三政府特意在2014年取消禁令，使合作开发的装备可以出口第三国，为合作伙伴共同创造外汇。2016年6月，防卫装备厅向国内外厂商发出信息需求书，询问他们能在日本发展新战机时提出什么样的方案，美国波音、洛·马、诺·格、瑞典萨伯、英国BAE系统、意大利莱奥纳多、欧洲空客防务航天分部等飞机制造商及美国普·惠、英国罗·罗等发动机制造商都作出回复。因为各家厂商各有强项，日本会选择最能补充日本弱势的厂商做为共同研发伙伴。

　　英国首先接触日本，在2017年达成下一代空空导弹的合作协定，将以英国BAE系统公司“流星”冲压导弹弹体集成日本AAM-4B空空导弹上的主动数字雷达导引头，同时探讨合作发展下一代战机的可能。美国公司也不甘示弱，2018年，洛·马公司开始炒作重启F-22战斗机生产线的话题，希望用引入更先进的F-35战斗机航电系统来实现“双剑合璧”，满足日本航空自卫队对制空战斗机的“执念”，但最后还是闯不过美国国会禁售F-22这一关。日本《军事研究》主笔竹内修(Takeuchi Osamu)认为，无论合作伙伴是谁，日本主导下一代战斗机开发的决心已无可动摇，耐人寻味的是，日本表露这一决心的时候，恰恰是美国没有合适产品对日推销的当口，正好成为日本政府对美国“帮助”敬谢不敏的理由。要知道，日本从中国独立自主发展达到第五代水平的歼-20歼击机中受到刺激，也强调只在部分子系统上选择国际合作，并让美国和欧洲厂商都能参与，以平衡盟国之间的政治经济压力。

　　战机布局变化

　　三菱重工在设计“高运动隐身机”和X-2先进技术实验机时，抛弃了早前的“前翼+三角翼”路线，转而选择类似F-22的“钻石翼+水平尾翼+V形尾翼”的布局，这是因为突出隐身要求后，水平尾翼与主翼在同一平面时，前方雷达波会被主翼遮蔽，而且水平尾翼可补偿前翼涡流在大攻角时增强进而产生机体横向不稳定的缺点，至于外倾的V形尾翼可避开机身尾涡，在大攻角提供横向稳定性。

　　防卫装备厅在2011年开始以高运动隐身机为基础，衍生出未来战斗机的设计，由于当年为平成二十三年，第一版数字电脑模型称为23DMU(DigitalMockup，数字电脑模型之意)。基本上，23DMU就是X-2的放大版，加入实验机没有的机腹弹舱，使前段机身拉长，主翼后缘改为平直，使其由后缘前掠的钻石翼变成较常见的梯形翼。理论上，主翼后缘前掠，可增加后缘绕射波的偏转角度，降低飞机前半球的雷达回波。23DMU的主翼后缘平直化，增长翼展，明显增大主翼的展弦比，可增大亚音速升阻比与机翼油箱空间，提高其续航力。 这反映了23DMU以牺牲部分隐身性为代价，换取更大的航程与滞空时间。

　　防卫装备厅在2014年发表《未来战斗机机体构想研究报告》，也说明增加续航力的重要性：由于未来假想敌很可能拥有战机数量优势，日机会陷入“以寡击众”的窘境，而战机在战区上空停留越久，就等于有更多战机并肩作战，可抵销对手数量优势。

　　而在2012年设计的24DMU却恢复对隐身性能的重视，主翼恢复成后缘略微前掠的钻石翼，23DMU的四片尾翼只剩下两片大面积V形全动尾翼，而且倾斜角度更大，类似YF-23的“宽V尾”(Wide V Tail)，可同时产生俯仰、滚转与偏航的控制效果。宽V尾的缺点是翼面偏低，在大攻角飞行时易被则机身涡流干扰，进而破坏横向不稳定性。因此，洛·马在设计F-22时就放弃宽V尾，以维持大攻角的稳定性与超机动性。

　　然而，宽V尾相对于四尾翼，对前方同样是完整露出两片的翼面(四尾翼的水平尾翼被主翼遮蔽)，对前半球隐身差异不大，但宽V尾对任一侧就只暴露一片尾翼且有较大的偏转角，相比四尾翼的垂直与水平尾翼各一对，使得宽V尾有较大的侧面隐身优势。

　　2013年设计的25DMU则选择“折衷主义”，主翼后缘改成后掠并加大翼展，使展弦比再增大(增加续航力);尾部恢复为四尾翼，目的是保证超机动性。比较特别的是，水平尾翼增加了下反角，令尾翼脱离主翼的遮蔽而暴露迎面而来的雷达波中，势必增加前半球的雷达回波，但优点是尾翼也脱离主翼尾涡的影响，在气动布局上可提高俯仰与滚转控制力，很显然，25DMU为了续航力与超机动性而牺牲隐身性。

　　2014年设计的26DMU则将主翼又改回24DMU的钻石翼，除了提高前向隐身性，搭配翼展略微缩减，可缩小主翼展弦比，提高结构强度与降低超音速阻力。从此以后，日本就没有公布DMU的修改情形，直到2020年预算书才公布最新的版本：

　　·主翼改成倒V形后缘的拉姆达翼(LambdaWing)，可同时增大后缘角度(有助于前向隐身性)与展弦比(有助于续航力)。

　　·尾翼改成24DMU的宽V尾(有助于侧面隐身性)。

　　·发动机喷嘴改成类似F-22的二维矢量模式。

　　一些人推测新造型类似英国第六代“暴风”(Tempest)战斗机，可能是英日技术合作的成果，但实际上，“暴风”的V尾只负责偏航控制，外倾角较小，气动风险也较小，真正与日本方案接近的英国设计是20世纪90年代提出的“复制品”(Replica)隐身攻击机，而这出自美国麦·道公司竞标美国海军“联合先进打击技术项目”(JAST)的设计。这种造型也被法德六代机研制工程所吸收。因此，“拉姆达翼+宽V尾”是日本希望在“战机隐身时代”进行弯道超车的“赌注”。

　　XF9-1小直径高推力发动机

　　日本为未来战斗机进行的技术储备中，最令人意外的是涵盖了发动机研制。其实，研制新发动机是新战机开发的“应有之义”，但由于难度太高，迄今仅有美俄中英法五大国能自行开发，别国开发战机只能从这些国家获得“动力支持”。

　　然而，日本在战后利用授权生产的机会连带取得美国发动机的生产授权，对现代喷气发动机的制造过程并不陌生。另外。日本在高温材料与精密机械加工方面都处于领先地位，因此他们认为发展战机发动机的障碍只差资金与项目牵引的机会。

　　2010～2015年，日本以50亿日元(0.57亿美元)进行“下一代发动机关键零件项目”，以研究第五代发动机所需技术;2013～2017年以172亿日元(1.76亿美元)进行“战机用发动机零件项目”，研制出耐热1800摄氏度的核心机，最后在2015～2018年执行的“战机用发动机系统项目”中花费142亿日元(1.17亿美元)试制出XF9-1发动机，并在2018年达到15吨最大推力。

　　XF9-1发动机虽未进行空中试车，但在地面试车展示的成果已有部分超越第五代发动机的水平，涡轮在日本先进材料与冷却技术支撑下可承受1800摄氏度高温，已超越F119/F135.迄今仅有俄罗斯试验中的“30产品”发动机能达到。这使得发动机在进气温度大幅提高的超音速环境，能维持推力而无需加力燃烧室协助。据日方数据，无加力燃烧室的XF9-1发动机推力达11吨，与美国F119发动机与俄罗斯“30产品”发动机相近，胜过AL41F1S、F100等四代机发动机。启动加力后的推力达15吨，低于其他五代发动机，但考虑到XF9-1的正常推力占最大推力的73%，仅略低于F119.意味着它与F119都有低涵道比的特色，低涵道比与高涡轮温度可使正常推力在超音速持续上升，抵抗超音速阻力，提供良好的超音速巡航性能。

　　XF9-1的高压、低压压气机共有9级，与F119/F135相同，仅比“30产品”多1级。压气机级数少，代表金属零件的总重量小，最大推重比应与F119(8：1)接近。

　　日本宣称，XF9-1发动机具有直径小的特点，能缩小后机身阻力，但其风扇直径约1米，与F119相当(美国没有公布过F119发动机的风扇直径，但根据公开图片估算应接近1米)，却比AL41F1S大。这是因为F119为了提高超音速军用推力，总压缩比限制为26.需靠增大风扇直径来增加进气量与推力。

　　由此可见，XF9-1希望达到类似F119的超音速巡航发动机，代表日本新战机追随F-22设计的决心。在XF9-1完成最大推力测试后，开发商IHI将借鉴欧美六代机的研制思路，研究可变涵道比与集成发电机技术，以降低亚音速耗油率，提高战机可用电力。

　　综合式航电系统

　　日本曾为F-2发展出世界首套机载主动数字相控阵雷达，令外军为之瞩目，而从2001年的“将来航电系统项目”开始，日本就启动多项未来战斗机相关的航电研究计划，主要包括：

　　·模块化航电：以高速计算机群进行信息统一运算，以节省空间、电力、冷却与维修需求，并做到多传感器信息融合。

　　·共享孔径天线：利用宽带主动数字相控阵天线同时提供雷达、电子战、通信等功能。

　　·氮化镓(GaN)数字相控阵天线：利用氮化镓半导体的带宽与功率优势，提高雷达、电子战、导弹导引头等射频装置效能，尤其对压制隐身目标帮助很大。

　　·保形天线：将射频融入蒙皮中，除了降低阻力与雷达反射截面积，也能利用弯曲表面增大数字相控阵天线的扫描角度。

　　·双波段与高分辨率红外探测器：利用热成像传感器提供夜间导航与目标识别功能，并可协助探测隐身目标。

　　无奈的荷包

　　日本在2019年制订的“(2019～2024年)中期防卫整备计划”提到，面对周边邻国空军力量发展，自卫队需要下一代战机来维持常规的海空优势;加上要强化国内技术基础，就形成“国产为主，合作为辅”的下一代战斗机政策，按照规划，2021～2022年进行新战机构想审核，2021～2035年与国际伙伴签订技术协议并完成开发计划细节。由于日本政府肯为该计划投入数万亿日元(约合100亿美元以上)，美欧军火商无不虎视耽耽。要强调的是，尽管日本政府定下自主开发的“华山一条路”，但日本的经济盘子着实不大，尤其过去7年间突破“武器出口三原则”换来的日本军品外销几乎“零业绩”的状况，使得已然被“美国舶来品”冲得稀里哗啦的日本航空自卫队能否有足够财力苦等国产新战机，留下大大的悬念。

　　竹内修指出，2011年，日本确定航空自卫队未来主力是F-35A，首批装备42架，除最初几架进口整机外，其余都由日本公司引进技术，从组装部件开始，过渡到授权生产。为此，2013～2015年，防卫省向负责F-35A项目的三菱重工、IHI、三菱电机公司拨款1716亿日元，为生产作好准备。然而，2018年12月的日本安保会议做出“增购F-35”的决定，将采购数从42架增至147架，而且增购的105架中，63架还是常规起降的F-35A型，另42架是垂直短矩起飞的F-35B型。

　　因嫉妒邻国国产隐身机纷纷服役，为尽快让F-35系列形成战斗力，自2019年开始，东京改变初衷，直接从美国购入整机，放弃国内生产。要知道，当初F-35首次进口时，执政的日本自民党曾向国民保证，“少量采购，大量自产”，扶植本土航空工业，2018年增购F-35时，自民党也向执政同盟公明党有过承诺，追求最大限度的美国技术转让。可不到十年，日本对F-35的采购为何有如此大的变化呢?据日本《丸》杂志披露，日本政府的变脸，一大肇因是本国公司实力不足。按照2011年的引进计划，三菱重工负责生产主要部件，IHI进行飞机总装和检测，三菱电机负责雷达、红外探测系统等航电设备。2013年起，3家公司开始组装首批两架F-35A，并逐步扩大生产规模，完善厂房建设，设备调试和人员培训。2015年，要达到年产6架的规模，2020年完成全部42架飞机的生产后，3家公司应具备生产F-35A的能力。没想到几年间，三菱重工被查出产品不合格，IHI搞不定美国供货商，三菱电机和防卫省的合同谈不拢，日产F-35的项目陷入停摆。

　　作为一家世界级企业，更是日本老牌军火生产商，三菱重工有很丰富的军工生产经验，因此防卫省才把最重要的F-35部件工作交给它。然而三菱重工却在最基础的产品质量问题上翻了车。2013年，三菱重工的小牧南工厂生产出两架F-35部件，送往IHI进行组装，这些部件全都因为质量原因而被退回。“难兄”身边还有一个“难弟”，三菱电机把“效率低下”的老毛病发挥到极致，它原本应在2013年就与NCG公司签订电子原件生产合同，由NCG供货，2013年完成7部机载雷达，2014～2015年完成3套和被动红外探测系统。可直到2016年底，两家公司还在扯皮，合同还没签好，2014年就该交付的电子元件，至少要到2019年才会到货，生产计划完全作废。与这两家“问题公司”相比，IHI完全是“躺枪”。由于美国不肯提供航空发动机技术，日本必须从美国进口F-35A所需的发动机成品，可本应2013年运抵日本的两台发动机，美方却以优先保证本国军方需要为由，直到2015年也没到货。首批订单就如此拖沓，未来日本想足额准时获得发动机就是空想。之所以出现这些问题，是由于多年的经济低迷，加之产品缺乏国际竞争力，日本军工业规模缩水，工厂裁员，产业工人基本盘小得可怜。日本《军事研究》承认，本国新一代青年人越来越不愿进兵工厂，不愿学技术，致使日本军工企业缺少技工，品质水平下滑，除了半导体等少数行业，制造业水平远不如昔日引进生产美国F-15战斗机时那般高超。可日本政府仍按当年的技术标准来制订F-35的引进生产计划，结果到了2016年，组装F-35才刚刚开始，想大规模授权生产那是遥遥无期。

　　据悉，日本新一轮采购的F-35的单价是147亿日元，比2017年2月美国国防部提出的107亿日元报价高出近40%。日本原想2020年举办奥运会，会有大量运动员、官员、游客抵日，带来大笔收入，进而冲抵部分资金缺口，可由于疫情，“奥运红利”破灭，日本政府要维持F-35的购机款，就得从别处想办法。鉴于日本三大自卫队矛盾巨大，光在防卫费里面“拆东墙补西墙”，无济于事，据日本《航空情报》披露，防卫省已决定“特定时段”挪用国产新战机研发的费用。这还不算，由于防卫省确认F-35改为从美国整机采购，自产计划已无必要，日本3家承包商当初为组装生产F-35而准备的厂房、机器设备乃至招募培训的员工全成了无用之物，成为3家企业甩不掉的包袱。 相对这些实际损失，日本政府与国内企业之间互信的丧失才是最致命的。竹内修批评，由于日本航空产业本是短板，要想补齐，需要政府和企业一同发力。 政府必须出台扶持政策，给企业试错改正的时间和机会。企业在接受任务后要全情投入，不能只顾自身得失。这些都在40多年前日本引进美国F-15战斗机时做到了，但此次引进F-35.政企双方却“始乱终弃”——日本企业为了获得订单，竞标时空喊口号，得到订单后工作拖沓，不思进取;而日本政府不深入调研，只凭经验和想象制订不切实际的计划，当企业出了问题，政府不但不扶持，反而“甩锅”，推翻原有计划，让企业遭受巨大损失，造成“双输”的局面。竹内修认为，今后日本企业对飞机研发这类需要多厂家、多部门合作，需要政府长期政策支持的大项目会顾忌颇多，不愿参与。更有甚者，为了防止被政府指派，一些公司会直接裁掉有关航空业的部门，这将从根本上动摇日本航空产业的根基。一句话，信任是最脆弱也是最宝贵的财富。