求購F22被拒,研製世界最小五代機,發動機噴口成最大「亮點」

Alinna ...| 2016-09-15| 檢舉

心神戰機(即X-2技術驗證機,原名ATD-X,意為先進技術驗證機項目X),為日本防衛裝備廳委託三菱重工研發的日本第四代戰機技術驗證機,其目標是要打造一款操控性能更佳、具有空中優勢的隱形戰機。該機作為實驗機,研製成功後可能並不會大量裝備部隊,而是在其基礎上擴大發展第五代戰鬥機。

ATD-X項目始於2000年。在引進美國F-22戰鬥機被拒後,日本決定自行研製第五代戰鬥機。ATD-X試驗機高機動性的研究工作由日本防衛廳技術研究本部第三技術開發室完成,按計劃原定於2008年末結束;隱身性方面的研究則由主要合同單位三菱重工承擔。

日本的雄心很大,推出ATD-X 的動作也做得很大,但卻是項莊舞劍,意在沛公。如果日本真的想通過 ATD-X 來帶動航空工業,應該大力興建航空基礎研究設施,建立風洞群、高空試驗台、電磁波測試室等,但是日本對這些基礎設施的建設按兵不動,反而早早公開這些應該是保密也來不及的研究,只能是在釣魚。雖然後來美國同意日本購買F-35,但是日本的ATD-X項目並沒有死亡。

2012年3月27日,日本三菱重工開始在愛知縣飛島工廠組裝了ATD-X全尺寸試驗機。並計劃2014年實現首飛,但是該計劃一再推遲,直到前不久,當地間時2016年4月22日,日本國產隱形戰機「心神」試驗機X2從愛知縣名古屋機場起飛,開始首次試飛。

機身全長14米,翼展9米,起飛重量8噸,小於同是單發飛機的F-35。機體形狀為了降低雷達反射截面積而使用了不平整的表面以及帶有圓角的設計。(圖為美、俄、中、日四國五代機對比,第三架為日本心神)

機體表面將採用三菱重工正在研發中的「靈巧蒙皮」技術。是一種用於飛行器主動流動控制的微系統及相關MEMS器件技術,可使傳統蒙皮具有傳感、致動和控制等功能,實現飛行器對外部環境的實時感知和控制,改善和提高飛行器氣動性能和機動性能。

在氣動布局的總體設計上心神比較像F-22,但是在機翼與尾翼的核心設計上卻截然不同。心神選擇梯形機翼,縮短了機翼根部的長度;這樣可以在飛機長度不增加的情況下,保證平尾與機翼之間不直接干涉。雖然這種設計是典型的三代機水平,而且對於機翼的結構特性和整機壽命沒有什麼貢獻,但是大幅度減小了飛行控制上的風險,應該說是一種比較務實的做法。

日本防衛省官員透露,為了實現高機動性控制,ATD-X的飛行控制系統採用了光纖式線傳飛控,即用光導纖維、電子線路等與機上電腦連接,對飛行進行控制,此技術在川崎重工的P-X反潛機上也有使用。在航電系統方面,最大亮點是採用了整合高性能主動相控陣雷達、電子戰系統以及多功能射頻傳感器,且利用了智能蒙皮技術——在機身上附著「瓦片式相控陣雷達天線」,極大提高了雷達的探測範圍和探測距離。

日本在車用發動機研製能力很強,但在航空發動機領域的水平卻沒有想像的高。據專家分析,日本具有較強的航空發動機的加工能力,但設計經驗欠缺。ATD-X裝備的兩台日本國產XF5-1渦輪風扇發動機,總推力能夠達到10噸,其尾部採用折流板式推力矢量系統。而ATD-X起飛重量預定約為8噸。

X-2在發動機上最為引人矚目的外形特徵,也就是它採用折流板結構的矢量推力控制系統。這種系統由於結構簡單可靠,易於實現,以往也常用在驗證機上。但對於裝備型號來說,折流板對於發動機的推力損失太大,自身形成的超聲速干擾阻力又太高,極不適合於超聲速飛行,因此從未實用過。

雖然折流板在防空飛彈上用得比較多,各色垂直發射的防空飛彈在發射後一般都靠折流板來快速轉向對準目標,而空空飛彈也有不少利用折流板來實現大離軸角發射。但是在飛機上使用折流板,歷史上只有美國的X-31驗證機一個獨苗,而且驗證的結果也是說折流板導致推力損失過大,而且會大幅降低飛機的隱身性能,被美國捨棄。

日本在現代戰鬥機結構製造上,一直擁有著非常高的水平。比如在重型三代機的生產能力突破上,日本生產F-15J/DJ就要遠遠早於我國的殲11系列,在這個過程中,日本掌握了非常強的鈦合金加工能力。(圖為X-31驗證機尾噴口特寫,心神延續了這一設計)

從整體上來評價的話,心神現階段的氣動布局設計是比較合理的;雖無驚才絕艷的亮點,卻勝在沒有什麼錯誤。如果心神在放大以後還能保持這種水平的話,它將具備較大的性能潛力。ATD-X的研發被國際社會認為是針對中國的,尤其是在中國的殲-20和殲-31隱形戰機首飛之後。

文章來源: https://www.twgreatdaily.com/cat35/node1260952

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