日本空自“未來戰斗機”構想

白石光

機體與性能構想

現代戰斗機研發首先是制作DMU，就是利用計算機三維繪圖技術（CAD），先制造出戰斗機的三維模型，然后對其進行模擬測試，從空氣動力學、雷達反射截面積、結構重量以及飛行性能多個方面進行評估，從而減少實體模型制作和風洞測試，降低開發成本。早在2010年，日本防衛省就提出繼F-2戰斗機之后，將再度開發由日本自行研制生產的國產戰斗機的構想。2011年9月，日本組建了“未來戰斗機研究推動準備室”，開始對下一代國產戰機立項，而新戰機的DMU則由技本第三開發室室長、一等空佐三輪英昭負責，要求是在2011～2013年間完成課題。

三輪英昭團隊動作很快，2011年底就拿出首個DMU。由于當年是日本平成二十三年，因此該模型被定名為“23DMU”。從外形上看，它采用“心神”驗證機上所用的隱身外形設計和推力矢量技術，機頭加裝有源相控陣雷達（AESA）和被動紅外搜索跟蹤系統（IRST）。與美國F-22、F-35戰斗機一樣，為了提高隱身能力，23DMU采用機身內部彈艙，可以掛載四枚中距空空導彈和兩枚近距空空導彈。

23DMU完成后，日本空自技術本部立即應用計算機進行空戰模擬，它采用“四對四”方式，23DMU分別對四架隱身戰斗機編隊、兩架隱身戰斗機搭配兩架“三代半”戰斗機混合編隊，以及四架三代戰斗機編隊進行中距和視距外空戰。一系列模擬空戰結果表明，在與三代機的作戰中，23DMU很容易擺脫對手的識別和鎖定，而自身卻能輕松地占據有利陣位并發射導彈；但與隱身機空戰時，雙方都很難發現對方，所以需要有后方數據鏈支援才能保證作戰優勢。

正是模擬空戰暴露出來的問題，2012年，三輪英昭團隊又提出新的DMU，因為當年是日本平成二十四年，所以該模型被稱為24DMU。與23DMU相比，24DMU的V型尾翼外傾更大，面積縮小一些，主翼后緣向前傾斜。整體來看，24DMU與當年美國諾斯羅普公司放棄的YF-23試驗機很相似，這是因為23DMU重視的是正面隱身性能，而24DMU則更看重側視方向上的隱身性能。此外，24DMU的內部結構也作了重大改變，23DMU的內部彈艙的四枚中距空空導彈采用平行并列掛裝，而24DMU則改為兩枚一組，縱列掛裝。

通過對23DMU和24DMU的評估，日本自衛隊高層認為未來戰斗機在搜索、辨識、捕捉、鎖定等方面要占據先手，需要有良好的數據鏈銜接。同時，為了提高攻擊力，飛機一方面要增加載彈量，從而有更高的持續作戰能力，另一方面對火控系統有更高要求，需要具備全向作戰能力。當然，提高飛機自身的生存能力也很重要，這要求飛機的飛行性能必須有很大的提高，其爬升、加減速、盤旋能力都要很高，從而能在被敵方雷達鎖定時通過大過載機動動作使之解鎖，甚至擺脫導彈鎖定。

目前，三輪英昭團隊和技本正在設計最新的25DMU，它將綜合之前兩款DMU在模擬空戰中的優缺點，對其進行修改。25DMU將在隱身性與高機動性的對立中尋求平衡點，在保證本身低截獲概率的同時，最大限度提高機動性。同時要提高其雷達的探測能力，并探討使用國產AAM-5（04式）空空導彈與未來更先進的中距導彈（HMD）搭配掛載的可能性。

未來戰機的關鍵技術

目前，日本下一代戰斗機缺少兩個關鍵技術，一是“電傳操縱系統所需的高壓電源”，另一個是“如何減小發動機進氣道雷達反射截面積”。要提高飛機的機動性，最好采用電傳操縱系統，與傳統液壓操縱系統相比，它反應速度快，飛控軟件編寫容易，可以進行多種高過載機動。不過日本沒有研發電傳操縱系統的經驗，尤其缺少最關鍵的高壓電源系統技術，日本已將該技術列為重點攻關項目。對飛機隱身能力而言，減小雷達反射截面積（RCS）的關鍵在外形，其中很重要的內容是減少發動機進氣道對雷達波的反射，而這項技術在日本還是一個空白，“補課”還需相當時日。

作為推進下一代戰斗機研發的重要步驟，2012年3月28日，三菱重工名古屋航空宇宙系統制作所飛島工廠舉行“先進技術驗證機首鍛儀式”，標志著“心神”實機制造進入關鍵階段，預計2014年會向技本和自衛隊研究本部航空裝備研究所交付靜力試驗機及飛行試驗機。前者用于三菱重工大江工廠的機體靜力強度試驗，后者則計劃于2014年中期在飛島工廠進行首飛，2015年交付空自進行飛行試驗。具體而言，空自將在實飛環境下對“心神”的系統確定，以及隱身效果和高機動性技術進行試驗，這些檢測結果將決定這些技術未來能否應用到下一代戰斗機上。

據悉，可用于飛行的“心神”配備兩臺推力達15噸的XF5-1型渦扇發動機，其矢量轉向推力達5噸，理論上能達到不錯的超機動性。“心神”試飛中，將檢驗發動機加上矢量噴管所能進行的超機動動作極限，同時實地檢驗發動機進氣道的雷達反射強度，以及日本現有技術對反射波的削弱程度。當然，真正適合下一代戰斗機的高推重比發動機研發周期很長，雖然日本自2010年就立項撥款，但由于壓氣機、高溫燃燒室、高溫高壓渦輪葉片等主要部件研制時間較長，因此預計至少要到2015年才能拿出最初的樣機。

除了上述技術節點，技本在未來戰斗機研發方面還有機體結構與電子系統兩大關鍵問題有待解決。為了提高隱身能力，技本已明確下一代戰機選用機身內部彈艙，這就出現一個問題：如何在跨聲速或超聲速狀態下發射導彈。這一點日本沒有任何資料，需要從頭搞起。日本計劃在2013～2017年間解決這個問題，不但使彈艙內的彈藥能在高速下發射，還要求彈藥發射的即時化，不能出現發射延遲從而影響作戰的問題。此外，下一代戰機的電子系統也是日本頭疼的大難題，技本沒有自行研制高性能戰斗機雷達的經驗，現役戰機上的雷達都從美國采購或是引進的，而下一代戰機卻要安裝完全自主知識產權的雷達、電子支援系統（ESM）和電子干擾系統（ECM）。更要命的是，它們必須有效集成，使用統一的接口，一體化運作。按計劃，日本將先以F-2戰斗機為母機，安裝樣機測試，以檢驗新系統對具備隱身能力的目標的發現和追蹤能力，該項目于2012年開始，計劃于2017年完成。endprint

未來戰斗機的裝備計劃

技本設想，在國產未來戰斗機服役初期，日本空自將有F-2、F-15改進型、美制F-35和國產未來戰斗機4種機型。隨著未來戰斗機的大量裝備，空自會逐步淘汰F-2，變為3機型體制。目前，日本空自有2個F-4EJ改飛行隊，7個F-15飛行隊，3個F-2飛行隊，總共12個飛行隊。如果未來戰斗機研發嚴格按照計劃來（以日本現有科技水平、技術儲備和經濟實力恐怕很難做到），預計到2022年時，2個F-4EJ改飛行隊將換裝F-35戰斗機，7個F-15飛行隊將縮編為4個（裝備現代化改進的F-15），而3個F-2飛行隊則改裝國產未來戰斗機。2007年，日本F-2和F-15先后出現事故停飛，使得防空不得不依靠陳舊的F-4EJ改維持。這般尷尬局面促使空自確定未來必須同時裝備3種不同型號的戰斗機，以保證至少有一種高性能戰斗機可以執行防空警戒任務。在換裝時，將按照先裝備3個飛行隊的F-15改、2個飛行隊的F-35、1個中隊的未來戰斗機，然后再補滿剩余單位的順序執行，保證飛行隊能一直有多種高性能戰斗機使用，不會因事故停飛而無機可用。

至于未來空自駐地，可以有如下推斷：最早裝備F-35的飛行隊將部署在三澤基地，而原駐三澤基地的日本第3航空團下屬2個F-2飛行隊將有1個移駐到第8航空團的筑城基地。另一方面，為了強化西南方向的防空能力，筑城基地裝備 F-15的第304飛行隊轉駐那霸基地，預計到2015年，日本將在那霸基地部署2個F-15飛行隊。不過第304飛行隊移駐那霸后，日本本土防空力量將變得薄弱，為此日本計劃修改原來航空總隊下屬1個航空隊的編制，再增加1～2個航空隊。未來裝備F-2B戰斗機的日本航空教育團（以飛行員培訓為主）下屬的第4航空團的第21飛行隊將裝備戰斗機，成為一支可執行防空作戰任務的部隊。

難題多多

日本軍事專家小野正春指出，與美國空軍采用F-22和F-35“高低搭配”不同，低檔的F-35進入日本后，會在相當一段時間里成為空自最好的戰機。更重要的是，在美國空軍中，F-35主要擔負對地攻擊任務，而在日本，F-35卻首先負責攔截敵方隱身戰斗機，其次才是對地攻擊。也說是它將偏向于制空戰斗機，這與F-35的設計思路完全不符。更讓空自頭疼的是，F-2戰斗機肩負著掛載反艦導彈實施遠程對艦攻擊任務，未來F-2全面退役后，誰來執行這種任務？由于F-35主要用來執行防空任務，而日本的F-15不具備對地攻擊能力，所以很可能由正在研制的未來戰斗機負責。

從現在日本公布的23DMU和24DMU兩種模型來看，它們全是純粹的制空機，彈艙較為狹小，只能掛載彈徑/翼展較小的中距空空導彈，無法內掛大尺寸遠程反艦導彈。同時，由于使用內部彈艙，使得它的機身內油箱容積較小，航程也受到一定限制，這對遠程海上反艦作戰非常不利。不過與23DMU的并列彈艙相比，24DMU的縱列彈艙較長，稍加改裝應該可以掛載日本正在研制的XASM-3反艦導彈。日本似乎也有意這么作，在新的設計方案中加入這個要求。總體來看，日本未來戰斗機將是一種以制空為主、兼顧對地對艦攻擊的戰斗機，它的外形尺寸應比F-35A大一些。

不過由于戰后日本除了以美國F-16為基礎發展出F-2戰斗機外，沒有獨立研制先進戰斗機的經驗。在大推力發動機、雷達電子系統、電傳操縱系統等關鍵技術上，技術儲備少，經驗不足，加之日本經濟不景氣，無法通過大筆投資迅速開發這些高技術，所以日本未來戰斗機的研制工作很難保證速度，很可能會出現由于一個甚至多個關鍵技術瓶頸無法突破，造成整個研制時間的大幅延誤。endprint