F-3戰(zhàn)斗機(jī)或迎來日本航空業(yè)“歷史性轉(zhuǎn)折點”

1988年11月，美日決定共同研發(fā)F-2戰(zhàn)機(jī)，雙方研發(fā)分擔(dān)比例為美國40%、日本60%。雙方?jīng)Q定在復(fù)合碳纖維主機(jī)翼和J/APG-1相控陣?yán)走_(dá)上采用當(dāng)時的最新技術(shù)。由于在發(fā)動機(jī)方面沒有自主技術(shù)，日本采用了通用公司推力為13.1噸的F110-GE-129發(fā)動機(jī)并引進(jìn)了其生產(chǎn)線。也就是說當(dāng)時日本戰(zhàn)機(jī)發(fā)動機(jī)依賴美國技術(shù)的問題非常突出，所以日本不得已才和美國共同研發(fā)。而這次F-3戰(zhàn)機(jī)的研發(fā)，日本人吃一塹長一智，在關(guān)鍵技術(shù)上日本計劃大多采用美國沒有的技術(shù)。日本計劃在發(fā)動機(jī)上使用沒有先例的高耐熱陶瓷基復(fù)合材料。相關(guān)新機(jī)軸研發(fā)工作正展開。如此一來，在該項目與美國F-X項目的合并談判上，日本能夠掌握主動權(quán)。另外，由于日本近來解禁集體自衛(wèi)權(quán)的舉動，F(xiàn)-3戰(zhàn)機(jī)的研發(fā)不再像F-2戰(zhàn)機(jī)那樣受制于有限的研發(fā)費(fèi)用。由此看來，F(xiàn)-3研發(fā)之路可能面臨的阻力很小。

F-3戰(zhàn)斗機(jī)搭載的HSE發(fā)動機(jī)將利用ATDX試驗機(jī)上搭載的XF5渦扇發(fā)動機(jī)技術(shù)，由IHI公司和防衛(wèi)省技術(shù)研究本部聯(lián)合研發(fā)。作為2015財年預(yù)算的項目，將著手研制核心部分的壓氣機(jī)、燃燒室和高壓渦輪，計劃在2018年研制出試驗發(fā)動機(jī)。從世界各國來看，具有15噸以上戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)動機(jī)制造技術(shù)的只有美國普惠公司、通用電氣公司和英國羅爾斯羅伊斯公司。日本是首次研制戰(zhàn)斗機(jī)噴氣發(fā)動機(jī)。由于可以研制HSE發(fā)動機(jī)，首架純國產(chǎn)噴氣戰(zhàn)斗機(jī)的研制才被納入了視野。另一方面，ATD試驗機(jī)將在今年夏天進(jìn)行試飛。今后將利用約一年半時間，對F-3戰(zhàn)斗機(jī)上的隱形技術(shù)以及利用計算機(jī)控制發(fā)動機(jī)噴射角度和直飛時自由改變機(jī)身朝向的“高運(yùn)動性能”等進(jìn)行試驗。根據(jù)搜集的試驗數(shù)據(jù)，在2018年之前制定F-3戰(zhàn)斗機(jī)的具體研制計劃。如果能按計劃完成研制工作，那么計劃在2028年之后逐步進(jìn)行部署。 日本曾經(jīng)開發(fā)過F-1和F-2戰(zhàn)斗機(jī)，但兩款機(jī)的主要任務(wù)是攔阻侵入的敵方艦艇。部分F-2還用于攔截外國飛機(jī)。相比之下，F(xiàn)-3是一種對空戰(zhàn)斗機(jī)，力爭在性能方面超越其他國家最新式的戰(zhàn)斗機(jī)。

戰(zhàn)斗機(jī)代表著一國的航空技術(shù)實力。二戰(zhàn)結(jié)束70年，日本終于有望開發(fā)出世界一流的國產(chǎn)戰(zhàn)斗機(jī)，這將帶來日本航空產(chǎn)業(yè)的復(fù)興，很可能迎來一個“歷史性的轉(zhuǎn)折點”。預(yù)計F-3的研發(fā)將催生相關(guān)行業(yè)的需求，對經(jīng)濟(jì)作出很大貢獻(xiàn)。F-3的采購數(shù)量預(yù)計在100架左右，與退役的F-2大體相當(dāng)。根據(jù)日本防衛(wèi)省公布的《未來戰(zhàn)機(jī)研發(fā)計劃》，視機(jī)身大小情況，F(xiàn)-3的研發(fā)至少要耗費(fèi)292.9億到468.6億元人民幣。另據(jù)防衛(wèi)省測算，如果國家能夠拿出4萬億日元用于開發(fā)和生產(chǎn)這100架戰(zhàn)斗機(jī)，那么對飛機(jī)等行業(yè)的需求有望達(dá)到6.9萬億日元，加上相關(guān)產(chǎn)業(yè)消費(fèi)擴(kuò)大所產(chǎn)生的1.4萬億日元的需求，累計經(jīng)濟(jì)效果將達(dá)8.3萬億日元。此外，還將新增24萬個就業(yè)崗位?？梢?，F(xiàn)-3戰(zhàn)斗機(jī)的研發(fā)耗資巨大，將對安全保障、經(jīng)濟(jì)和外交等各領(lǐng)域產(chǎn)生影響。

F-3戰(zhàn)斗機(jī)或成為下一代真正的日產(chǎn)型戰(zhàn)斗機(jī)

按計劃，由石川島播磨重工研制的F-3發(fā)動機(jī)將比美國F/A-18E/F“超級大黃蜂”裝備的2臺GE F414發(fā)動機(jī)的推力大50%。F/A-18E/F空重14噸，最大起飛重量為30噸，F(xiàn)414發(fā)動機(jī)在開加力的時候推力可達(dá)10噸。據(jù)此可以判斷F-3采用的發(fā)動機(jī)在推力上具有更大的富余。作為下一代發(fā)動機(jī)，F(xiàn)-3發(fā)動機(jī)從2010年起開始研發(fā)，2015年將完成核心部位的研發(fā)，而試驗發(fā)動機(jī)則預(yù)計在2017年之前會有后續(xù)試用計劃。

從外表看，不難發(fā)現(xiàn)該發(fā)動機(jī)機(jī)體十分光滑。在同級發(fā)動機(jī)中，F(xiàn)/A-18E/F超級大黃蜂戰(zhàn)機(jī)使用的2臺F414發(fā)動機(jī)其前部直徑為0.89米，“臺風(fēng)”戰(zhàn)機(jī)使用的2臺EJ200發(fā)動機(jī)其前部半徑則為0.74米。估計F-3發(fā)動機(jī)的前部直徑與這些發(fā)動機(jī)大致相等或比這些小。在不使用加力的情況下，發(fā)動機(jī)前部面積小和旁通比低等優(yōu)點可讓戰(zhàn)機(jī)實現(xiàn)超音速巡航。為提高性能，日本防衛(wèi)省正在持續(xù)研究耐熱溫度在1600℃以上的高壓渦輪機(jī)。三菱重工此前在其地面上設(shè)置的燃?xì)廨啓C(jī)上已經(jīng)到達(dá)這一工作溫度標(biāo)準(zhǔn)。

根據(jù)日本防衛(wèi)省此前公布的新發(fā)動機(jī)概要，F(xiàn)-3戰(zhàn)機(jī)發(fā)動機(jī)整個構(gòu)造同F(xiàn)-22“猛禽”戰(zhàn)機(jī)裝備的發(fā)動機(jī)類似，F(xiàn)-22發(fā)動機(jī)F119-PW-100 在不開加力時的推力可達(dá)15.8噸。F-3發(fā)動機(jī)風(fēng)扇的進(jìn)氣口部位將安裝具備減少電磁波反射功能的葉輪。日本防衛(wèi)省公布的圖片顯示，新發(fā)動機(jī)左邊有3段風(fēng)扇，右邊有6段高壓壓縮機(jī)。風(fēng)扇以及高壓壓縮機(jī)的一部分是把葉片和圓盤加工為一體的簡潔構(gòu)造。因此，發(fā)動機(jī)各段可避免漏氣從而獲得高效率，而且也能避免使用過多的零件。

在高性能渦輪機(jī)的研究中，單晶體渦輪機(jī)葉片、陶瓷基渦輪噴嘴、先進(jìn)燃缸等關(guān)鍵部分的試制工作正在推進(jìn)。陶瓷基的原料為碳化硅，而日本制造商則在碳化硅領(lǐng)域獨執(zhí)牛耳。日本可對美國的“ADVENT新發(fā)動機(jī)計劃”以及AETD渦輪機(jī)耐熱材料進(jìn)行碳化硅的壟斷性供給。關(guān)于F-3發(fā)動機(jī)，有美國專家表示，“如果未來日本F-3開發(fā)計劃和美國新戰(zhàn)機(jī)研發(fā)計劃合流的話，由于美國已經(jīng)在致力于研發(fā)AETD發(fā)動機(jī)，屆時石川島播磨重工可能沒必要再開發(fā)F-3的發(fā)動機(jī)。但是也不能排除日本拒絕簽訂合流協(xié)議、為保護(hù)自主創(chuàng)新能力繼續(xù)研發(fā)相關(guān)發(fā)動機(jī)的可能。日本能否在該項技術(shù)上幫助美國將視情況而定?！?/p>

F-3的原型機(jī)則計劃在2025年左右首飛，在2027年實現(xiàn)真正意義上的批量生產(chǎn)，在21世紀(jì)30年代中葉之前替代現(xiàn)役機(jī)型F-2。此外，在21世紀(jì)30年代后期F-3還將替代屆時退役的F-15J戰(zhàn)斗機(jī)。在老舊的F-15J退役之前，日本政府為避免其繼續(xù)老化在對其進(jìn)行現(xiàn)代化升級同時，繼續(xù)讓其擔(dān)任日本防空任務(wù)。雖然沒有具體的換裝方案，但是大體可以肯定，屆時42架從美國進(jìn)口F-35戰(zhàn)機(jī)和約200架新生產(chǎn)的F-3將陸續(xù)替代日本航空自衛(wèi)隊現(xiàn)役戰(zhàn)機(jī)F-2、F-15J以及改進(jìn)版F-4EJ。與此同時，美國海軍和空軍則欲在2030年到2035年裝備新型F-X戰(zhàn)機(jī)。