日本心神到真正四代机的距离有多远

万磁王

四．四代机结构设计制造日本有优势
　　日本在现代战斗机结构制造上，一直拥有着非常高的水平。比如在重型三代机的生产能力突破上，日本生产F-15J/DJ就要远远早于我国的歼11系列；在这个过程中，日本掌握了非常强的钛合金加工能力。

F-15结构不惜工本，制造难度非常高

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　　作为冷战时期，美军在越战遭受巨大损失后不惜血本搞出来的主力制空机型，F-15在结构设计上很少考虑成本问题。F-15机体材料中，钛合金比例达到26.5%，而且这些关键的承力部件往往制造难度非常大。
　　比如F-15机身承力隔框就是用6AL-4V钛合金在3万5千吨锻压机上锻造的，宽度达到3.05米。在其中心腹板的厚度只有1.5毫米的情况下，腹板两侧筋条厚度1.3~2毫米，高度却达到64毫米。腹板两面的凹槽共计42个。然而形状如此复杂的承力构件，精加工余量却只有2.3毫米，加工难度之大远非苏-27可比。
　　然而F-15J/DJ毕竟只是美国授权给日本生产的产品，对于提升日本的自主设计能力帮助不大，这种局面在F-2战斗机研制时得到了改观。在二战以后，日本航空并未像德国一样一蹶不振，而是迅速复苏并自行研制了多款战术飞机。有了这些设计经验作为基础，日本在F-2研制过程中很快就吃透了F-16的相关设计规范，不仅掌握了传统金属材料结构的损伤容限设计等三代机结构技术，而且他们还利用自身全球领先的化纤水平优势，为F-2更换了复合材料机翼。

复合材料的纤维和基体，日本一直是世界最高水平

F-2的复合材料机翼

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　　虽然此后日本一直没有开发过新的战术飞机，但是在飞机复合材料结构设计制造上，日本积累经验、探索先进设计理论的脚步却从未停止过。日本拥有世界上最顶级的高性能纤维和基体材料提供商，他们在与各大航空企业合作的过程中既是原料提供者，又是复合材料结构的代工制造者，也是相关设计研发的参与者，同时更是复合材料结构出现失效后的反馈信息接受者。在飞机的复合材料结构设计制造领域，日本有着极强的技术能力。
　　这些能力现阶段并未直观的体现在心神验证机上，根据日本公布的视频来看，这架验证机为了降低成本，几乎没有使用复合材料结构，绝大部分结构都是铝合金材料。但可以肯定的是，如果心神能继续发展去下，它在结构设计制造方面不会遇见大的难题。

心神验证机为了降低成本，几乎没有使用复合材料结构，绝大部分结构都是铝合金材料

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五．未来的发动机选择令人疑惑，是最大悬念
　　心神在发动机上最为引人瞩目的外形特征，就是它采用折流板结构的矢量推力控制系统。这种系统由于结构简单可靠，易于实现，以往也常用在验证机上，比如著名的X-31验证机。但对于装备型号来说，折流板对于发动机的推力损失太大，自身形成的超声速干扰阻力又太高，极不适合于超声速飞行，因此从未实用过。

XF5-1发动机的偏流板结构

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　　基于正常的技术规律来说，笔者可以肯定在未来的完全体心神上，其矢量推力结构必然要更换为类似苏30MKI的轴对称偏转喷管，或者类似F-22的二元喷管设计。然而问题的关键也在这里，心神在发动机上究竟有多大的选择余地？

日本公布的发动机结构示意图

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　　心神现阶段使用的发动机是重量644公斤的小型涡扇发动机。根据日本公布的结构示意图，以及日本发动机引进历史来看，它的基本设计应该是源于英法联合研制的阿杜尔发动机。通过改善结构，比如增加风扇和压气机的级数；使用先进的材料减重，并达到极高的1900K涡轮前温度，心神的发动机推力从不到3.5吨增加到了5吨。可以肯定的是，这台小发动机受基本结构和尺寸所限，不可能再有大幅度的推力增加。

XF5-1样机

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　　然而5 x 2的10吨推力绝不可能承担起一款真正四代机的动力要求。对于心神的未来发展来说，目前看起来有一定可行性的唯一途径，是换成两条在F-2战斗机所采用的通用电气F110-GE-129发动机基础上进行仿制改进的新型发动机，增加矢量推力结构。这款发动机日本不仅使用维护经验丰富，而且本身就具有一定的生产组装能力。

F110发动机

　　如果这一假设成真，在具体的矢量推力结构选择上，虽不能确定日本人的观点如何，但至少他们制造具备实用水平的两元喷管应该不成问题。根据俄罗斯中央空气动力流体研究院撰写的《超声速飞机空气动力学和飞行力学》所述，苏联早年在矢量推力的选择上更倾向于两元喷管，因为喷管和后机身一体化设计带来的高速减阻效果十分优越。但是在关键的耐热陶瓷材料上苏联始终无法突破，体积太大、重量超重数百公斤以至于毫无使用价值。
　　然而当心神达到这种高度时，必然会对美国F-35形成非常严重的冲击。即使日本不对外销售心神，仅仅是F-35对日销量的萎缩，也会对美国造成严重的经济损失和干预能力下降。
　　已有的事实证明，美国在这方面是非常敏感的，比如挪威在F-35与JAS-39改进型号中犹豫的过程中，美国就通过停止向瑞典提供相关雷达部件的措施来破坏瑞典和挪威的交易。也难怪很多人认为，心神在很大程度上是一款政治型号，只是向外宣示日本军事发展决心和实力，而且又能在美日军贸中为自己添加重量的一个砝码。

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结语：
　　当心神从现在的验证样机发展成完全体的中型甚至重型四代机时，它的性能将会超达到怎样的程度？美国会支持日本发展到哪一步，最后能否容忍完全体的心神战斗机出现，冲击F-35的对日销售？心神飞机目前披露出来的信息仍然太少，我们只能在保持警惕的同时，静观后续发展。