从日本“心神”第四代战斗机技术验证机看日本航空工业能力

看气动布局：有明显三代机特征

本刊记者（以下简称记）：我们知道世界上目前只有美、俄等少数几个国家已经研发或正在研发第四代战斗机，宣布公开四代机研制计划并制造出样机的国家也为数不多，日本算是这少数国家之一，您在

以前本刊的采访中就曾说过，要评价一架飞机，首先要看的就是气动布局，那么日本“心神”战斗机从气动布局上讲有什么特点？您能否评价一下这架飞机的设计思路和水平？

王正平教授（以下简称王）：其实，第四代战斗机在设计上，其气动布局都有一些共有的特点，具体到每架飞机上，则有各自一些特有的特点。具体到“心神”上来讲，它实际上就是一架第四代战斗机的技术验证机，关于四代机所需要的高推重比矢量推力发动机技术、先进综合航电技术、先进气动布局技术以及材料技术，都需要在这样一个平台作为技术集成的对象体现出来，这样一来才能够集中验证和试验日本在先进战斗机领域究竟能做出什么样的东西，因此，它用于技术探索和验证的因素比较大，还是立足于验证四代机的核心技术。

当然，作为一架技术验证机，“心神”身上的确体现出了许多四代机的相关技术，从最初的第一印象来看，它好像的确是参照美国的第四代战斗机F-22来设计的，从日本人的思想定位上，也是这么认为的，就是设计一款第四代的具有隐身性能的空中优势战斗机，这种设计思路就决定了，“心神”在总体外形上一眼看去，跟目前其他三款四代机都很相似。

记：那么从具体的气动设计上

来讲，比如“心神”的机头虽然有菱形的隐身设计，但机头总的看却相当修长，与机身整体比例明显比F-22看上去要长不少，有的人甚至认为它很像F-15的机头，您怎么看这个问题？

王：仅从机头布局来看，“心神”与F-22相比，应该说还带有一点点三代机的特征，即显得稍微细长一些，可能更像是F/A-18“大黄蜂”，F-15的机头还是要更宽一些的。从术语上来讲，就是长细比比较大，还是朝向三代机布局上靠，不光机头，机身也是如此。

记：“心神”长细比大的设计特征体现出什么问题？

王：从传统飞机设计角度讲，飞行阻力由飞机的迎风截面积所决定，迎风截面积越大，飞机飞行阻力越大，特别是超声速阻力越大，要想跨过声速就越困难，跨声速和超声速飞行性能就比较差。为了减小迎风截面积，一般都把飞机设计地更细长一些，长细比大了，迎风截面积自然就小了，飞机超声速阻力自然也就小了。“心神”的这一设计，明显是为了减小超声速阻力考虑。

之前我说过第四代战斗机都要体现出展向分布的特点，从外形上看就是长细比比较小，飞机在展向方向上宽度比较大，为什么这样呢？因为四代机体现出的一个特点就是高马赫数飞行，高马赫数飞行，本身就意味着飞机要优化在较高高度区间的飞行性能（高度越高，阻力越小，飞机飞行最大速度记录都是在高空创造的），但高空意味着空气稀薄，空气稀薄升力就相应较小，因此需要的机翼面积相对就要更大，展向分布可以最大程度上增加飞机的机翼面积，T-50和F-22的展向翼面积都很大，显得远没有三代机那样长细，就是这个原因。

可以说，从“心神”的整体外形来说，只能说是它把一个好的三代机的外形套上了隐身技术的外衣。

“心神”不具备超声速巡航能力

记：四代机最具优势的地方就在于能够超声速巡航飞行，您觉得“心神”从气动外形上看具备超声速巡航的能力吗？

王：单从气动外形上看，“心神”是不能做超声速巡航的，超声速巡航有两个要素，一是高推重比的大推力发动机，二就是符合超声速巡航标准的耦合设计，两点缺一不可。从“心神”的机翼和尾翼布置就可以看出，它们没有像F-22那样尾翼插进机翼里去，机翼和水平尾翼近距耦合布置，它的两个V形尾翼也布置在发动机舱上，没有插进水平尾翼中去。因此综合“心神”目前的动力装置水平和气动设计水平，还不能够做到超声速巡航。

记：日本为什么不考虑为“心神”赋予超声速巡航的能力？

王：这可能是日本人经过综合考虑后作出的决定，首先从发动机角度讲，日本目前缺少可以用于超声速巡航的高推重比大推力发动机，这就构成了对超声速巡航的瓶颈限制。因此日本决定利用三代机的一些技术，集成其他四代机的标志性核心技术研制出“心神”这样具备大量四代机特征的技术验证机，这是务实之举。

进气道设计稍显粗糙

记：“心神”的进气道感觉与现有的四代机都有一些差别，您能否分析一下其进气道设计？

王：从“心神”的进气道看，它属于两侧或者说腋下进气道，还是有点“加莱特”进气道的设计的，而且进气口也是有点菱形设计，首先考虑的还是对隐身有利，其次还是为了有利于大迎角机动飞行，它的进气口朝前方倾斜，即便飞机在机头大幅抬高，大迎角飞行的情况下也能保证发动机获得足够的进气量，顺畅高效地进气。另外，可以看到“心神”的进气道在背部明显地鼓起一块儿来，这实际上是向上弯曲的S进气道设计，这样一来进口风扇叶片就与进气道正面形成了一定角度的遮蔽，可有效减少发动机前端叶片对雷达波的反射，有利于飞机雷达隐身。

记：但是对比“心神”和F-22、T-50，后两者的进气道都有非常明显而流畅的一体化进气道设计，而“心神”的进气道设计则稍显粗糙，好像还是类似三代机的设计，进气道就只是贴在机身上，这是为什么？

王：可以说，目前四代机的进气道都有一个特点，就是一体化融合设计，应该说在这点上，“心神”做的不是那么彻底。采用一体化设计有很大好处，利用进气道前端类似边条的涡流发生器起涡，然后打在飞机的进气道唇口，刚好将超声速气流变为亚声速气流进入进气道，气动效率上面可以获得很大的收益。而“心神”的设计则更像是第三代战斗机，这样的设计与F-22或者F-35比起来，就显得很不流畅。

当然这里还有一个原因，就是“心神”毕竟还是一款技术验证机，在一些从使用角度考虑的技术细节设计方面当然会考虑得少一些，显得不够细致。

实际上技术验证机就是这样，它主要是为了验证一些平台上搭载的先进的航空技术，不像是以量产为目的的型号机，必须要考虑装油、装设备、装航电、装起落架，因此各种细节设计都相当精细周详。而对于技术验证机而言，这些都不是主要的。这样的例子在“心神”身上还有很多，比如其机头座舱设计，就没有像F-22或者歼-20那样高高隆起，座舱后向视野比起目前几款服役或在研的四代机而言要差得多，同时它还直接借用了类似F-16的后开式座舱盖，并没有采用与F-22类似的视野更佳、隐身效果更好的整体座舱盖。在这些对于技术验证机而言并不特别重要的地方，完全可以直接借用现成的成熟技术和设备。

记：纵观现在几款已经亮相装备或试飞的四代机，都设计有边条，并相当强调进气道前面边条的作用，但看“心神”的进气道前并没有设计边条，这是为什么？

王：虽然“心神”进气道一体化设计做的并不彻底，但实际上它还是有一点一体化设计的，因此可以充当一部分边条的作用。对于边条而言，一般只要棱边超过70度就可以了，来流过来就可以起涡，达到增升和提高大迎角能力的作用，没有必要一定要像F/A-18E/F一样，伸出那么大一块圆弧形边条板。这实际上是随着气动理论和实践的进步，我们对于涡流和起涡的规律把握更深入的缘故。

最后还有一点，随着气动理论的不断发展，研究人员逐渐意识到了矢量推力的巨大作用，未来更多的是提高推力矢量的响应速度，让推力矢量更多地直接参与到飞控中来，用发动机而非气动舵面来控制飞机各种飞行动作。矢量推力的作用未来肯定是要超过气动舵面的，因此未来的气动设计就不必像以前那样复杂，还要什么翼刀、机翼前缘锯齿，总的来说，气动设计的发展是朝着功能越来越综合，结构越来越简化的方向发展的。

全翼展前缘襟翼

记：我们看到，“心神”的机翼采用了全翼展前缘襟翼，现在看来这似乎也是四代机上一个标准配置，这种设计有何好处？

王：从目前看，这的确是四代机的一个特征，但实际上该技术最早还是在三代机上出现的，目前在三代机上已经有广泛使用了。

前缘机动襟翼设计，最主要的目的还是提升飞机的大迎角机动能力，从起动角度讲，前缘襟翼对于大迎角机动是最有利的一个措施，前缘设置襟翼，除了有充当涡流发生器，起涡增升的作用之外，由于襟翼位于机翼最前部，它向下偏转以后，对于来流有一个向下的诱导作用，会提高飞机的可用和失速迎角，相当于实际迎角变小了。而传统的后缘襟翼，在增升的同时，反而因为向下变弯，会减小飞机的失速迎角，会降低飞机的大迎角性能。所以对于大迎角机动能力要求很高的现代战斗机而言，自然是前缘襟翼越大越好，于是就有了全翼展的前缘机动襟翼。

记：从舵面能力上来讲，是不是说前缘机动襟翼的能力就比后缘襟翼强？因为它毕竟在来流方向最前方，受到的干扰小。

王：实际上并非如此，从舵面能力上来讲，后缘襟翼要比前缘襟翼好，为什么呢？因为后缘襟翼下压之后，相当于机翼整体的翼型发生了变化，机翼的弯度增加比前缘襟翼变弯影响更大，因此增升的效果要大得多，而前缘襟翼仅仅相当于机翼前缘局部的弯度增加，增升效果要比后缘弱一些。所以我们看到一些不需要迎角机动能力的民机，比如波音系列客机，它主要还是通过后缘襟翼来起到增升效果的。

机翼后缘前掠角度的秘密

记：从俯视图看，“心神”机翼后缘有一个前掠的角度，但前掠角比起F-22等四代机而言显得非常小，那么机翼后缘前掠角大或者小，对于飞机有什么影响？

王：你看的很仔细，的确是这样。从气动性能角度而言，飞机机翼后缘前掠首先对于提高大迎角机动性能有利，对于飞机而言，影响机翼升力和气动能力的最大因素就是气流分离，即飞机下表面的气流绕到上方去，会显著降低飞机升力，而机翼的气流分离都是从机翼后缘先开始的。由于现代战斗机的机翼前缘均为后掠，气流就会流向翼尖方向（即向外洗），加剧气流分离，而此时机翼后缘设计成前掠，就相当于将外洗气流又向里诱导回来了，减少了气流分离，这对于提高飞机大迎角性能和气动升力，都是有好处的。

以F-22为例，它的机翼前缘后掠，后缘则明显前掠，不光如此，在F-22翼尖的后侧，更进一步切出来一块，使得后缘更进一步前掠，这样就构成了所谓的蝶形机翼，这样的设计就更能突出其大迎角性能。

另外一点，四代机机翼后缘前掠还有一个考虑，就是隐身，其中F-22曾经的竞争对手YF-23在这点上是做到了极致的，从俯视布局来看，其机翼完全就是一个菱形，菱形是非常有利于雷达隐身的，而F-22在这点上做的还不如YF-23。

而“心神”的机翼后缘前掠角比F-22更小，一方面在隐身和大迎角机动上获益较小，明显不如F-22，另一点，这实际上也是“心神”身上还有浓重三代机味道的一个方面。因为从俯视图看，由于机翼后缘前掠角太小，前缘后掠角则很大，“心神”的机翼形状明显更近乎于三角翼，同时它的翼展和展弦比也明显比四代机要小得多，更接近于三角翼布局的二代和三代机，如苏-15、米格-21等。

我们知道，三角翼布局在高速飞行上是十分有利的，“心神”在机翼设计和长细比设计上的考虑，都能看出二代机、三代机高速设计的影子。

“心神”的机翼、尾翼匹配度不如F-22，隐身能力与F-35相当

记：从“心神”的机翼和尾翼形状来看，似乎并不像F-22那样协调和匹配，您怎么看待这个问题？

王：隐身飞机的机翼、尾翼匹配设计，必须遵循平行原则，从“心神”的设计来看，机翼前缘与尾翼前缘、机翼后缘与尾翼后缘、机翼翼尖与尾翼翼尖都分别在平面内平行，但“心神”不如F-22的一点在于它的尾翼有一个斜切的切尖，破坏了机翼与尾翼的匹配。

记：“心神”为什么要有这个切尖，这是出于怎样的考虑？

王：这也是不得已而为之，我们知道飞机在大迎角状态下的机动能力，是以不失速为临界前提的，只要整个飞机没有完全失速，还有舵面能够提供控制能力，飞机迎角再大都不算失速，一般而言，常规布局的飞机，机翼在前会先失速，这个时候尾翼的操纵能力必须更强，保证操纵能力，而“心神”的这个切尖能够有效阻止尾翼的气流分离，可以提高尾翼的气动能力和抗失速能力，可以更晚失速，“心神”的大迎角能力因此得到了保证，但却破坏了隐身匹配。

F-22在这点上就比“心神”要好，它干脆将机翼和尾翼一同切尖，做成了所谓蝶形翼，既兼顾了隐身匹配，又保证了大迎角能力，所以我常说F-22是目前在隐身和气动角度做的最完美的战斗机。

记：日本防卫省方面的技术人员表示，“心神”的隐身能力不在美国F-35战斗机之下，如果不考虑隐身材料，您认为单从外形上看，“心神”的隐身能力怎么样，有日本人说的那么好吗？

王：我上面说“心神”的隐身能力不如F-22，它在一些设计上对隐身和气动的兼顾做的不如F-22那么完美，但它的隐身能力应该是与F-35差不多的，因为F-35虽然与F-22设计思想相同，但它为了兼顾三种任务构型通用，在很多地方不得不做出妥协和牺牲，机身上看上去坑坑洼洼的，不如F-22那样整洁完美，隐身能力明显不如F-22，美国人也只说它比起现在的三代机、三代半机具有隐身能力的代差优势而已。

“心神”注重优化跨声速区间性能

记：那么从机翼设计上来看，能否看出其主要是考虑偏重于哪个速度区间的性能？

王：主要还是优化跨声速和超声速区间的性能。我估计这点与“心神”目前的动力也有很大关系，“心神”目前的发动机推力还是比较小，要达到很高的飞行速度，就必须进行高速气动外形设计优化。“心神”作为技术验证机，肯定是要验证超声速飞行能力的，超声速巡航当然是做不到，但最后如果该飞机连超声速飞行都做不到，没法跨越音障，那就比较糟糕了，就达不到设计指标和技术验证的目的了。

“心神”处于技术验证机阶段

记：说到技术验证机，您能否

讲讲日本“心神”这个技术验证机都有哪些验证目的和目标？

王：从目前日本方面的报道来看，“心神”主要想要验证的技术还是外形隐身设计和布局，因为对于飞机而言，最核心的东西首先还是气动布局。通过“心神”，可以验证日本对于隐身飞机的设计技术、分析技术、实验技术，而第四代战斗机目前的思路不外乎三个，一是以隐身为主，兼顾气动性能；二是隐身、气动性能二者融合设计；三是以气动性能为主兼顾隐身，F-22是第二种，而目前看来，“心神”更倾向于第一种。但不管怎么样，无论是何种设计思路，都必须通过技术验证机的试验来进行验证。

记：据资料称“心神”起飞重量仅为10吨级，这是否也是它是一款验证机的证明？

王：是这样的。技术验证机做成尺寸和重量较小的缩比飞机，在技术验证机领域是非常常见的情况，比如英国最近正在研制的“雷神”飞翼式无人技术验证机、美国的X-45，实际上都属于较小尺寸的缩比验证机，当其验证的技术成熟以后，再放大尺寸研制型号机，是很经济务实的做法。

“心神”也是如此，以其10吨级的重量，内置弹仓都没办法来布置，因为弹仓会占据机体内部极大的空间和重量，所以它也只能是技术验证机。当然需要强调的一点是，“心神”是日本完全利用自己现有的技术基础和条件，自行研制的第四代战斗机技术验证机。因为从条件上看，日本要从美国或者欧洲拿到好的发动机、航电或者先进材料，那是轻而易举的，欧美也不会对日本进行这样的技术限制，但日本是下决心要做自己的五代机，在“心神”上体现出的，都是日本人自己的技术思路和想法。

记：如果从飞机研制角度分析，“心神”现在处于研制的哪一个阶段？未来还有哪些工作要做？

王：如果从飞机设计角度而言，首先要拟定设计要求。它是由使用方(军方或民航)负责的。现代军用飞机根据国家的战略方针和将来面临的作战环境，经过分析提出作战技术要求。拟定设计要求并不像想象中那样容易，因为现代军用飞机从设计要求的制定到开始服役使用一般都需要10年以上的时间，要准确预计10年后的政治、经济、技术环境是相当困难的。

接下来第二步要进行的自然是创新性或者说理念性的研究，即所谓的概念设计阶段，概念设计的目的是对飞机的气动布局、性能、重量水平、航空电子、武器、所需新技术、费用和市场前景等方面进行初步和方向性的探讨，它与设计要求阶段有重叠，因为有时要通过概念设计来使设计要求制定得更为合理和具体化。在概念性设计阶段，就穿插着许多验证机项目，这个时期的验证机项目，主要是为了验证某一个最核心性的新概念或者新技术，比如像美国的X系列验证机，有的就为验证全新气动布局，有的则专为验证某一个特定技术，如隐身技术。概念验证机阶段之后，就进入所谓的集成验证阶段，即将多个技术集成在一个验证机平台上进行综合试验和验证，这实际上就是我们通常所说的预研，这就是型号研制之前的一个阶段了，等这些相关技术集成验证都成熟了之后，就可以开始型号研制了。所以我们看“心神”实际上就处于预研集成验证阶段。

记：“心神”如果未来从验证机变成型号机，会有什么变化？

王：那肯定是完全不一样的，首先尺度会放大，其次在气动、隐身等细节设计上会显著优化，得到的型号机肯定不会像现在这样粗糙，整体性能会有很大的提高。

垂直尾翼设计与F-22思路相同

记：从V形垂直尾翼的外形上看，“心神”的设计与F-22非常相似，不但都采用了固定式尾翼设计，而且尾翼后缘的可动舵面也采用了一直延伸到翼根的全翼展舵面，这

种设计有何特点？

王：其实归根结底，垂直尾翼的第一设计要求还是基于气动效率。对于需要超声速飞行的第四代战斗机而言，从飞机稳定性上讲，最重要的还是航向稳定性。因此你看战斗机，如果是单垂尾的话，一般都会显得垂尾十分高大，就是因为飞机在超声速飞行过程中航向稳定性不够，因此垂尾要尽可能足够大，用以赋予其航向稳定。而对于飞机而言，如果飞行过程中仅仅依靠垂尾仍不能获得足够的航向稳定性，就需要进行增稳控制，这就需要飞机的操纵能力要强，这就需要强有力的方向舵。尤其是采用双垂尾的飞机，其垂尾翼面积相对单垂尾较小、展弦比更小，气动效率就明显降低，特别是翼根处的航向稳定能力就更弱了。因为V形双垂尾本身航向稳定性能力较弱，就需要上面的舵面能力要更强，因此就要求其必须更长一些，面积更大一些，于是就设计成了全翼展的舵面。

日本航空工业两头受限，“心神”研发前景不明朗

记：日本之前提出在希望在2014年使“心神”即F-3战斗机计划从技术验证机阶段正式过渡到型号研制阶段，您认为以日本的技术能力而言，能研制出真正的第四代战斗机型号机吗？

王：这实际上就涉及到日本航空工业目前面临的一个根本问题上，就是受美国限制的问题。日本航空工业实际上说来是“两头受限”。如果从飞机的整个研制角度而言，可以分为三部分，前头的第一部分，就是发展性研究，中间一部分，就是工程制造，最后一部分，就是实验验证，相当于飞机工程的三大体系。现在日本呢，在发展性研究方面受到美国的严格限制，不让日本在航空特别是战斗机领域的基础、理论性前沿研究上进行突破，但在工程制造上则不予限制，如美国卖给日本的F-15J战斗机，完全可以交由日本自行组装，甚至制造其中部分部件，搭配日本自己的子系统，在工程制造方面，日本的技术能力非常强，甚至能做到在某些方面、如精细加工制造比美国做的还要好，而在最后一部分，也有限制，不让你去自己做航空产品特别是飞机的自行摸索和验证，使日本一直没法利用自己的力量独立研制出自己的战斗机来。

所以说，就日本的技术能力而言，它不是不能，而是非常有可能研制出真正的第四代战斗机，但面临的最大问题，就是美国允许不允许它把第四代战斗机做出来。

所以最大的可能还是像F-15J一样，由美国提供一种出口型战斗机卖给日本，而日本自己在上面制造安装自己的零部件和子系统，依然限制日本在两头的发展，将日本的航空工业发展约束在一个由美国确定好的框架内。

还有一种可能是像之前的F-2战斗机一样，也让日本来进行研制，但是提供一种对于美国而言相对次要、不是最尖端的F-16战斗机，让日本人在这个基础上进行仿制设计，这个模式使得日本的战斗机研制依然受美国的主导和控制。

目前日本已经批准进口美国的F-35战斗机，美国很有可能同意日本利用现有的条件为出口型F-35研制自己的子系统和相关设备，甚至更进一步，允许日本在F-35的基础上研发日本版本的仿制F-35战斗机，美国对于日本的潜在威胁，还是有所警惕和防范的。

我们一般说工欲善其事必先利其器，后端的实验设备实际上就是航空工业的基础设施，跟发展经济需要先修路是一个道理，一般正常的国家要发展航空工业，肯定先把风洞、发动机试验台等基础设施先搞好，然后再设计飞机。而日本则是想搞飞机的时候发现没有足够的试验设施，这也足以证明日本的航空工业发展的确是受到美国限制的。

“心神”采用燃气舵式矢量喷口技术

记：“心神”有一个非常有意思的特点，就是它的发动机采用的矢量推力技术比较独特，既没有像美国那样使用二元矢量喷口，也没有使用三元矢量喷口，而是使用了类似美国F/A-18高攻角技术验证机曾经试验过的三片类似燃气舵挡板的矢量推力机构，您能否讲讲这种结构的矢量作动原理，它与美俄

现在使用的两种矢量推力技术相比，各有什么优劣？

王：实际上第四代战斗机发动机推力矢量技术目前就是这两大类，第一类就是矢量喷管技术，不管是F-22的二元喷管还是T-50的三元喷管也好，从原理上讲都是一回事儿；第二类就是“心神”和美国F/A-18高攻角技术验证机上使用的燃气舵矢量技术。矢量喷管式的推力矢量技术，从装置实现上来讲技术和结构都比较复杂，但是从对发动机矢量控制和推力的利用效率上来看，效率比较高。而燃气舵式矢量推力控制，在推力损失上比较大，因为大量的尾部喷流出来都直接消散了，只有部分打在燃气舵上，起到了矢量控制的效果，但燃气舵控制也有好处，就是这种控制方式比利用矢量喷管偏转控制更为直接，结构更简单，技术实现起来也比较简单、成熟，同时它的控制响应速度也更快。

美国之前对于燃气舵式矢量控制技术有非常深入的研究，也利用F/ A-18改造做出了专门的高攻角技术验证机，进行过相关试验，但后来随着矢量喷管技术的不断发展和成熟，美国认为后者性能更好，优势更大，因此选择了矢量喷管。而日本“心神”使用燃气舵式矢量技术，可能还是更注重其响应速度方面的优势，更加看重五代机的超机动近距格斗能力，同时燃气舵技术对于日本而言技术门槛相对较低，实现起来也比矢量喷管更为现实，成熟度更高，更有利于“心神”后面的矢量推力技术飞行验证，可以更快地验证飞机操纵系统、发动机系统与矢量推力系统的匹配和集成技术，为日本未来研制五代机铺路。

“心神”的发动机系统

记：据介绍“心神”使用的发动机是日本自行研制的XF5-1型涡扇发动机，推力约49.5千牛，推重比7.8。这款发动机的技术水平究竟如何？日本在航空发动机研制方面究竟有怎样的实力？在XF5-1的基础上，日本又研发出了XF7-10中等推力发动机，目前日本主要还是在小推力和中等推力发动机方面实力比较强，军用小涵道比大推力发动机是否门槛更高？

王：不完全是这样，日本在航空发动机材料、制造、工艺等方面是具有很强的实力的，也有其特点，它的石川岛播磨重工和三菱重工，经常参与欧美先进航空发动机的零部件研制和生产，具有很高的技术水平。之所以没有搞出中等推力和大推力的发动机，实际上还是刚才提到的问题，就是它受到美国的严格限制，所以日本也很无奈，现在它能做的只是从小推力发动机慢慢不断地向中等推力、大推力发展，比如进一步设计用于运输机的发动机，只能通过一点点往上靠来求得突破和发展，并达到保存自己发动机研制能力的目的。

举个例子，日本当时与美国共同设计研发波音777客机，所谓的无图设计，异地联合制造，而发展到波音787客机，就是目前波音系列的最新型客机，代表了航空工业的尖端水准，它百分之七十的设计和制造工作都是由日本承担，实际上占了大头，只有三成是由美国完成的，但尽管如此，日本还是只能在制造方面发挥自己的能力，波音787最关键的发动机技术，还是握在美国人自己手里。

记：有人说可以将中、小推力发动机等比放大就可以得到大推力发动机，您怎么看待这种说法？

王：这种说法其实是完全不正确的。对于航空发动机来说，如果基于一个先进的核心机，根据需求的不同研究不同推力等级和涵道比的一系列发动机，这是可能的，但是如果说要把一个小的核心机放大，然后得到大推力发动机，这是不可以的。大推力发动机意味着大流量的空气和高压比、意味着极高的涡轮前燃温度，这是小推力的小发动机比不了的，对压气机、结构设计、燃烧室设计、涡轮耐高温材料的要求是完全不同的。此外，在航空工业领域有一个尺度效应的说法，一个涡轮，即便转速和温度不变，仅仅尺寸扩大，那么它的转动情况、受力都是完全不同的，打个比方，小块的玻璃比较结实，但如果把玻璃放大，厚度和材料都不变，那么用同样的力量打在玻璃上，大块的玻璃更容易破碎、更不结实。

智能蒙皮技术

记：据日本方面介绍，“心神”在机身表面将采用“灵巧蒙皮”（或称智能蒙皮）技术，您能否具体讲讲什么是“灵巧蒙皮”，它用在飞机上有哪些好处？

王：所谓智能蒙皮，其实概念比较宽泛，有一种智能蒙皮指的是自适应材料，比如说新型的记忆合金等，另一种智能蒙皮，说的是复合材料，比如可设计材料，它在受力的条件下，可以出现一些我们需要的变形，从而达到提高飞机气动效率等目的，这也可以称作是一种自适应或智能蒙皮。

在智能蒙皮应用角度讲，可以举一个例子，就是前掠翼飞机，我们都知道前掠翼飞机是一种气动效率很高的布局设计，因为飞机机翼前缘前掠，因此来流是从翼尖向内翼部分洗的，这样一来前掠翼飞机就有效避免了传统后掠翼飞机的气流分离问题，气动效率要高得多，升力和机动性能都十分优异。但为什么到现在为止前掠翼没有办法使用呢？就是因为前掠翼气动力是发散的，机翼就会扭转增加飞机的迎角，迎角增加后又增大了气动力的发散，相当于持续给机翼施加越来越大的压力，那么机翼最终就会因为承受不了扭转力而出现结构破坏。而复合材料则不一样，它具有各向异性的特点，如果在前掠翼飞机上使用，它受到压力反而会朝着压力方向发生形变，就会避免压力继续增大的问题，这样一来前掠翼飞机技术就可以从纸面上变成现实。智能蒙皮的使用不光有利于增强飞机的受力特性，而且还可以使飞机发生有利于气动效率的形变，这是智能蒙皮技术的第一个层面。

第二个层面，智能蒙皮还有利于隐身，从目前“心神”验证机计划公布的细节来看，它使用智能蒙皮，更主要的是为了隐身。具体而言，就是智能蒙皮可以产生一些主动的变化，去影响和改变反射电磁波特性，从而达到雷达隐身的目的，还有红外隐身也是一样，智能蒙皮可以使飞机表面的温度和红外辐射特性发生变化，主动抑制红外辐射，从而破坏敌人红外探测器发现飞机的努力。

具体举个例子，现在雷达隐身材料中有一种被称为“左手材料”的新材料，最近掀起了研究的热潮，它对电磁波的反应特性与常规材料是不一样的，学过高中物理学的人都知道，电磁场特性可以用右手定则来确定，但左手材料的电磁场特性与右手定则完全相反，因此经雷达波照射后，反射波传播方向就会被改变，从而达到隐身目的。

“心神”将使用本国研制的新型机载雷达

记：日本曾经在F-2A上率先使用了AESA机载有源相控阵雷达，但在使用中性能和可靠性却很不理想，但在“心神”上，日本坚持要使用自己的雷达技术，声称将使用新的宽带相控阵雷达，日本现在在机载雷达上的研发能力到底怎么样？

王：我认为这是非常可能的，航空电子技术归根结底依靠的还是强大的民用电子技术基础做后盾，而日本的民用电子技术实力之雄厚是有目共睹的，像有源相控阵雷达的技术关键在于T/R组件和电子元器件的小型化，而T/R组件的开发必须有砷化镓、氮化镓等半导体微电子芯片的技术基础作支持，据我所知日本并不缺少这样的技术基础。所以它未来搞自己的机载有源相控阵雷达和先进综合航电系统是没问题的。

此外值得注意的是，日本说自己要搞的雷达是宽带相控阵雷达，这也是一个未来战斗机机载雷达的新方向，它与现在推出的一些机载电扫雷达还是不一样的，现在很多雷达实际上采用的是窄带扫描技术，就是发射的探测波频带很窄，发射出去的波基本上是正弦波，回收的信号也是一些目标的点信息。而宽带雷达不同，它发出的电扫信号频带很宽，信号波形也变成了准正弦波或者非正弦波，它的回波不再是点信息，而是多个点的信息，综合这些信息后，得到的目标情况就比窄带相控阵雷达要丰富得多，因此宽带雷达探测距离更远，探测性能也远远优于窄带雷达，特别是对隐身飞机的发现能力有了很大提高，从“心神”要装宽带相控阵雷达这点也可以看出，日本在五代机航电上是没问题的。以前日本做F-2的有源相控阵雷达不太成功，但那是它第一次自己做机载雷达整机，收获的教训也是一种经验积累，对未来搞新机是很有好处的。

日本正在建设风洞等试验设施

记：有人曾经说过，日本在研制飞机的时候，往往要把模型拿到国外去吹风，日本目前的风洞水平究

竟怎么样？根据一些资料显示，其实日本也有高速风洞。

王：高速风洞日本肯定是有，因为日本的航天工业非常厉害，因为火箭、卫星之类的东西都需要在高速风洞或者超高声速风洞等高马赫数风洞中去做吹风试验，但这些风洞尺寸都比较小。

在航空风洞方面，不光是要有一些个别的高性能风洞，更多的是要求有完整的一系列风洞体系，规模也很庞大，低速的、亚声速的、跨声速的、高声速的、大的、小的都要有。我认为日本还是因为在航空工程试验上受美国限制的原因，导致它无法建立起一个完整庞大的风洞体系，因此才不得不把模型拿到法国等有完整风洞体系的国家去吹。

其实受限的不光是风洞，另一个例子就是隐身飞机的雷达隐身测量试验设施，用的是微波暗室，通过建立一个微波暗室形成电磁波平行场环境，模拟对隐身飞机雷达反射截面积RCS的测量，并得出数据。日本搞工业产品的微波暗室其实非常多，技术实力也很强，需要的只是将这些微波暗室放大，制造一个更大尺寸的、可以用于隐身飞机测试的微波暗室。但因为美国不让它做，所以“心神”的雷达反射截面积试验也是拿到法国去做的。美国自己就不存在这样的问题，他们在桑迪亚国家实验室做了一个非常大的微波暗室，用于对F-22等隐身飞机的电磁特性测试。

在航空发动机试验设备方面，日本也有一些设施，比方说发动机外场试验台等，他们自己研发的XF7-10大涵道比中等推力发动机，就在这个试验台上做过试验。但这个试验台可测试发动机的最大流量还是低了一些，未来日本如果要研制大推力的发动机，也可能不得不拿到美国或者法国去测试，这大概也是因为受到限制的缘故。

引进F-35的同时，“心神”项目肯定会继续推进

记：日本已经确定要进口F-35作

为其下一代战斗机了，您认为这是否意味着“心神”这个项目成了鸡肋？日本为何在F-35已经定案的情况下还要继续研发“心神”？您看它未来有可能像F-2一样，顶着F-15的压力量产服役吗？

王：日本引进F-35，并不代表着“心神”计划就没有前途了，日本现在将“心神”命名为F-3计划，显然是将其看做是F-2战斗机的换代机种。实际上进口F-35也有利于日本学习美国先进的航空技术，从美国那里拿来东西汲取营养。未来不排除日本像当年搞F-2一样，在引进F-35的同时在“心神”的基础上搞出一款新机，与F-35同时装备日本航空兵部队。

同时，日本进口的F-35战斗机，可能也会使用日本自己的国产设备，比如电子告警装置，F-35其实本身带的就有，但为了追求国产技术，日本可以不用美国的，而用自己的电子告警设备装在F-35上，而且这个电子装置的性能不见得就比美国货差，说不定性能上犹有过之。日本航空工业现在实际上是戴着镣铐跳舞，它在美国尽可能允许的情况下，尽自己最大的能力做到最好。

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