最近,日本在F-3隱形戰(zhàn)斗機(jī)項(xiàng)目的輔助動力系統(tǒng)XF9的核心機(jī)于2017年7月交付,而在此基礎(chǔ)上開發(fā)的原型在一年內(nèi)完成組裝,2018年下半年正式開始地面測試??梢钥闯?,XF9的初期進(jìn)展仍然非常順利。(威廉莎士比亞,Northern Exposure(美國電視))。

日本F3隱形戰(zhàn)斗機(jī)虛擬圖

據(jù)研發(fā)方面石川島播種重工業(yè)介紹,XF-9渦扇發(fā)動機(jī)的軍用推力和加力推力分別達(dá)到了105kN和150kN的水平,乍一看比我國的太行發(fā)動機(jī)強(qiáng)得多,但這只是地面的試驗(yàn)數(shù)據(jù),航空發(fā)動機(jī)的地面推力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于空氣稀薄的高空。例如,Wafan-15在2012年傳來的地面測試最多。

XF9引擎非常精確

那么XF9的前景怎么樣?這主要取決于日本在開發(fā)Aeroengine方面的優(yōu)勢和劣勢,理解這一點(diǎn)就可以對XF9做出大致輪廓。

日本航空發(fā)動機(jī)開發(fā)的優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在材料和工藝兩個方面。

先看材料。眾所周知,日本在高科技材料領(lǐng)域有很高的造詣,航空發(fā)動機(jī)最核心的單晶材料也不例外。單晶材料不存在“晶界”引起的晶格缺陷,該材料制成的渦輪葉片不僅能提供優(yōu)異的力學(xué)性能,還能在極端高溫使用環(huán)境下保證壽命。日本已經(jīng)成功開發(fā)了第五代團(tuán)結(jié)頂葉,F(xiàn)119只是第三代,如果將其應(yīng)用于發(fā)動機(jī)渦輪葉片制造,將大大提高發(fā)動機(jī)的性能。石川島廣播公司表示,由于日本采用了全世界引以為傲的材料技術(shù),XF9-1原型保證了在渦輪前溫度1800度的情況下穩(wěn)定運(yùn)行。比F119高出100度,這個數(shù)據(jù)有夸張的成分,但日本在這方面不容小覷。(威廉莎士比亞,《北方專家》)。

神戶鋼鐵造假事件大大損害了日本的“工藝精神”形象,但汽車的商業(yè)部件與XF9的渦輪葉片完全不同。

還有工藝。日本的優(yōu)勢不僅體現(xiàn)在各種高科技材料的研發(fā)上,還體現(xiàn)在樹脂基復(fù)合材料的成型、碳纖維復(fù)合材料的布置等這些材料的企業(yè)化生產(chǎn)制造過程中。日本都有很深的積累。(約翰f肯尼迪,《美國電視劇》,《藝術(shù)》)日本卓越的精密加工能力也在渦輪葉片的氣膜冷卻結(jié)構(gòu)制造中具有獨(dú)特的優(yōu)勢。

碳纖維復(fù)合材料已在民航客機(jī)上得到廣泛應(yīng)用

綜上所述,日本在材料和工藝上的優(yōu)勢非常明顯,但相比之下,它在航發(fā)開發(fā)上也有很大的劣勢,主要表現(xiàn)在以下四個方面。

一個是設(shè)計(jì)。日本自行研制噴氣航空的成功經(jīng)驗(yàn)非常不足。得益于身心的XF5引擎以陶瓷為基礎(chǔ)的復(fù)合材料。漩渦前溫度高達(dá)1800 k,但推力只有5噸左右。這完全是設(shè)計(jì)能力下降的問題,而且這種發(fā)動機(jī)仍然處于實(shí)驗(yàn)狀態(tài)。此外,日本開發(fā)的幾種航母都是10噸以下的中小推力發(fā)動機(jī)。從只有中美俄三國成功開發(fā)的大推力發(fā)動機(jī)來看,中小推力和大推力之間存在著不可逾越的差距。像英國這樣古老的航空發(fā)動機(jī)強(qiáng)國也沒有自己的大推力發(fā)動機(jī)。更不用說日本了。(英國)阿爾伯特愛因斯坦。

日本只開發(fā)了幾個中小型推力航空發(fā)動機(jī)

XF9發(fā)動機(jī)長4.8米,與F119相似,如圖所示,很可能采用相同的361結(jié)構(gòu),但進(jìn)氣口直徑達(dá)到1米,反映了日本。

依靠加大涵道比增加流量來達(dá)到推力指標(biāo)的設(shè)計(jì)風(fēng)格

二是日本的風(fēng)洞、高空臺、飛行臺等試驗(yàn)設(shè)備欠缺。日本用于汽車、摩托車和高鐵設(shè)計(jì)的低速風(fēng)洞雖然很發(fā)達(dá),但用于航空航天飛行研究的高速風(fēng)洞卻沒有多少,無法提供高性能戰(zhàn)機(jī)研究所需的大規(guī)模風(fēng)洞群。因此,心神的風(fēng)洞試驗(yàn)只能不惜泄露機(jī)密去法國做,可以設(shè)想,但凡日本有合格的風(fēng)洞,也不會出此下策。

日本汽車風(fēng)洞發(fā)達(dá)

三是整合能力,由于缺乏完備的本土風(fēng)洞群及航空發(fā)動機(jī)型號的技術(shù)積累,日本航空發(fā)動機(jī)在設(shè)計(jì)及整合能力上有較大的缺陷。這也與日本的民族性格有關(guān),從近現(xiàn)代歷史可以發(fā)現(xiàn),其一貫長于戰(zhàn)術(shù)而短于戰(zhàn)略,這種慣性思維對日本武器裝備的研發(fā)也有很大影響。

四是外部環(huán)境。日本作為曾經(jīng)發(fā)動侵略戰(zhàn)爭的二戰(zhàn)戰(zhàn)敗國,被禁止超出自衛(wèi)需要的大規(guī)模武器裝備的生產(chǎn)和實(shí)驗(yàn)。另外,日本航空發(fā)動機(jī)的研制還受到美國駐軍的嚴(yán)密監(jiān)督,XF-9渦扇發(fā)動機(jī)自立項(xiàng)之初就將自身定位于第四代航發(fā),這已經(jīng)超出了美國的許可范圍。

駐日美軍可以對日本軍工項(xiàng)目進(jìn)行嚴(yán)密監(jiān)督

另外,XF9從完成樣機(jī)制造到批量生產(chǎn)還有漫長的成熟期,這是客觀規(guī)律所決定的。如普惠F100發(fā)動機(jī)于1969完成首臺原型機(jī),1974年裝備F15,做了十一年的機(jī)庫皇后,直至1985年,到了F100-PW-220的階段,才總算達(dá)到了成功的標(biāo)準(zhǔn)。太行發(fā)動機(jī)更是曲折,1992年完成首臺原型機(jī),2005年定型投產(chǎn),直至最近幾年才得以大量用于單發(fā)戰(zhàn)機(jī)殲10。此外,經(jīng)典航空發(fā)動機(jī)無一不是由幾十臺試驗(yàn)發(fā)動機(jī)通過成千上萬的試驗(yàn)小時堆出來的。XF9有如此高的渦輪前溫度,壽命和可靠性方面很難有理想表現(xiàn),這意味著它需要更多的發(fā)動機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)。

航空發(fā)動機(jī)需要海量的試驗(yàn)

總而言之,即使通過加大涵道比和提高渦輪前溫度,犧牲高速性能和壽命,日本的XF9最多也就能達(dá)到三代大推力渦扇發(fā)動機(jī)的水平,即使成功,也是用先進(jìn)材料和工藝堆出來的一種總體性能落后的發(fā)動機(jī)。

但需要特別引起注意的是,XF9還采用了成熟度相當(dāng)高的軸對稱矢量噴管,還一下子拿出了現(xiàn)成的核心機(jī),這些成果沒有二三十年的努力是出不來的,可見日本大推航發(fā)的相關(guān)技術(shù)已經(jīng)進(jìn)行了長期秘而不宣的預(yù)先研究,從中可發(fā)現(xiàn)日本的蓄謀已久的狼子野心,必須永遠(yuǎn)警惕。

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