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[图文]日本F-2战斗机

热度130票  浏览127次 【共0条评论】【我要评论 时间:2010年1月03日 23:28

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日本战斗机有着颇辉煌的过去,“零”式战斗机曾经横行亚太地区的天空。战后空中自卫队(空自)受和平宪法限制,无法自行研制先进战斗机,因此先后购入了美国的F-86F、F-1O4J、F-4CJ和F-15D/DJ“三代四型”的生产线,目前F-15系列是空自的主力。空自也自行研制了T-1、T-2、T-4教练机和F-1战斗机。其中F-1战斗机达到了第二代喷气战斗机的中上水平,F-1是日本自二战后的第一种国产战斗机,预计进入1990年代后,F-1将逐步退役。

近年来日本大力扩张军事力量,自行研制装备了90坦克、87自行高炮、E-767预警机等先进装备,并向外派遣军事人员。这些动向引起各国的警惕。日本防卫厅从80年代中期就开始拟定研制新一代空中支援战斗机,1984年12月6日首次提出发展F-1后继机的FS-X战斗机计划。按日本岛国防御的特殊要求,这种新型战斗机突出了反舰攻击能力,可使用国产ASM-1和ASM-2反舰导弹,兼顾国土防空任务。上述特点与F-1近似。但日本人这次坚持要自力更生发展新机型,摆脱对美国的依赖。由此可见,FS-X计划不仅是研制一种可代替F-l的后继机,更重要的是通过这一型号研制的实践尽快提高自己的技术水平,使得国家政治军事实力上一个台阶。

日本防卫厅技术研究总部自1973年开始进行了一系列技术基础研究,其中包括气动外形、复合材料、高机动性、先进火控技术、航空计算机、惯性导航、隐形技术和整体电子战系统等。1984年12月6日防卫厅参谋会议开始探讨F-1后继机,FS-X计划初现原型。

第二年3月,三菱重工提出独立自主开发、代名为JF-210的战斗机方案,外型类似瑞典JAS-39“鹰狮”(Gripen)。但采用双垂尾双发布局,进气口在座舱下方,两具F404型发动机,起飞重量11.5吨,最大速度1.9马赫,携带4枚反舰飞弹(ASM)时作战半径约930千米。可见日本人计划时雄心壮志,可惜这一计划未能实现。

随后FS-X面临三种选择:一是独立开发、二是改进现有战斗机,三是购买外国先进战斗机。美国政府为继续控制日本军事力量、满足本国军工公司需求,这时开始向日方施加压力,当年12月提出了共同开发的方案。美国提出了一下理由:日本欠缺开发先进战斗机的技术与经验;独立研制价格过高,风险过大;独立研制与日本禁止武器输出政策可能有冲突,并会造成美日贸易失衡。美国各军工公司也不遗余力的游说国会、政府,并向日本政府企业推销各种方案,包括改进F-16、F/A-18和F-15。日本各方虽然希望能自力更生,但是面对经费、技术上的风险,选择改进现有飞机的办法似乎是最好的选择。美国在两国国防部首长级会议上不断施压。

1987年下半年,日本国内三大报:朝日、每日与读卖新闻就不断地报道FS-X战斗机相关消息,关注对象不是飞机本身,而是美日两国政府关于FS-X的谈判过程。日本曾提出共同开发,但在美国的压力下,双方达成协议,采用改进的F-15J或F-16C作为FS-X战斗机。至此日本独立研制新战斗机的希望破灭了,但由于日本积累了较多技术储备,在FS-X计划中仍占有重要地位,整体科研制造能力也有较大提高。总的来说FS-X计划对日本政治、军事的发展是很有好处的。

接着日本防卫厅对F-15J、F-16C和F/A-18C等三种机种进行了改进工作的深入评估,结论是性能上最理想的原型机是F-15,然后是F/A-18,最差的是F-16。防卫厅得出了一下结论:

除了隐身性能无法满足外,F-15方案性能最好,但是研制费用最高;

F-16方案航程和隐身性能不能令人满意,但是研制技术和费用要求最低;

F/A-l8方案性能可以接受,但是制造和维护费用都比较高。

防卫厅初步倾向F/A-18方案,因为在费用上较符合要求,且是双发战斗机,性能比单发战斗机上一个档次。但1987年10月后,日美决定在F-15J和F-16之间选一种。防卫厅最后由成本方面考虑决定了F-16。88年FS-X战斗机计划正式启动。

由于美国和日本利益上的冲突,FS-X一开始就陷入了困境。首先是双方争执合作协议书(Memorandum of Understanding, MOU)的细节,主要是双方都想在研制制作过程中占多一些比重,另外美技术转让也是一大难题。日本想在国内研制,美国却希望在美国进行以提高就业机会。技术移转方面美国不愿意把关键技术给日本,怕日本学会了以后与之竞争。因此美国坚持拒绝转让线控技术源代码,导致整个FS-X计划拖延了二年。最终协议是将FS-X主承包商是日本三菱重工公司,美国通用动力公司(现改为洛克希德公司渥斯堡厂)和日本川崎重工、富士重工为合作厂商。整机由三菱重工组装,并负责机身前段和左主翼;川崎重工负责机身中段、主起落架舱门和腹鳍;富士重工负责机头、进气口段与水平尾翼和垂尾;洛克希德渥斯堡厂负责机身后段和右翼。一架飞机两个主翼竟然在太平洋两岸制造,可谓绝无仅有。日本三菱电机公司负责火控雷达和电子战系统,美国通用电子公司负责发动机。

1991年,FS-X案完成细节设计,92年4月通过审查,同年5月完成试验模型(Mockup Model),评估完成后正式对外公开。94年2月,各公司都完成了工程设计,开始制造一号原型机,上图和下图为原型机在飞行中。

FS-X遇上的另外一个难题是费用问题。1987年度的经费预算是1650亿日圆,到了1994年已用掉了3270亿,几乎是原来的两倍。根源在于拖延签约造成了损失;美国不肯转让关键技术,导致计划有变;研制方式也有大的变化,例如美国通用动力公司提出要履行合同,必须重新建造新的生产线。日本舆论对上述问题大为不满,置疑当初选择F-16和共同研制都是出于节约经费的考虑,最后却落得如此下场。不过预算超支也是近年研制军用飞机的常见问题,加上有美国插一手,日本也只能认命了。

FS-X第一架原型机于1994年初开始组装,1995年1月12日从三菱重工业公司的小牧南工厂出厂,同年10月第一次进行了38分钟的试飞。首飞成功,稳定性、机动性和操纵性均良好。第二架原型机于95年12月13日试飞,第三和第四架原型机分别于96年2月和4月上天,各机首飞均获成功,没有出现大的意外,这是各国战斗机研究较少见的。另外,还有两架原型机用于静态试验,其中结构和疲劳试验达到约6000小时。1996年3月,日本政府决定:FS-X正式投入批量生产,飞机编号正式定为F-2,在1996财年将首批采购11架。这标志着,继F-1之后,在日本研制生产的又一种先进战斗机正式诞生。

最终研制成功的F-2采用了单发、单垂尾、大边条、翼身融合和腹部进气道的总体布局,从外形上看几乎与F-16没有什么区别,两者的尺寸也差别不大,只是F-2的翼展和机长稍大、机高稍小。F-2战斗机以第40/42批生产的F-16C为基础,其中新研制的部分约占50%。按照日本军方的要求,F-2在设计上主要作了如下改动:

机身加长40厘米,以增加机载燃油量;

改变机头形状,以安装新型雷达设备;

加大机翼和尾翼面积,以增大有效载荷和航程,减小翼面载荷;

机翼采用先进的一体成形复合材料技术,也就是说机翼是一整块复合材料构成的,而不是象传统的设计那样由各种骨架和蒙皮构成;机身和机尾也采用了复合材料及较轻的结构设计;

采用更多的随控布局技术,具有更好的稳定性、操纵性和机动性;

换装推力更大的Fl10-GE-129发动机;

换装日本自行研制的先进火控雷达和电子战系统,性能优于美国产品;

采用新的座舱设备和两片式的加固风挡;

能够携带日本生产的AAM-3、AAM-4空空导弹和ASM-1、ASM-2反舰导弹;

在主翼前缘和其它部位使用了吸波材料,提高了隐身能力;

增设减速伞,以减小飞机的着陆距离。

总的来说,在气动外形方面F-2相对F-16改动不大。为了得到更好的机动性,原本在机头两侧会加装一对鸭式前翼,以获得直接升力、直接转向、直接偏移等主动控制能力,这将会是第一种使用主动控制技术的战斗机。但后来由于技术经费原因,这个设计被放弃了。

在制造F-2飞机的机翼时,应用了“共同固化”的先进技术,即在自动调温炉内将复合材料的成型和加工会在一起,一体完成复合材料机翼的制造。采用这一新工艺加工的机翼部件光滑无缝,有利于减小气流干扰和阻力,改善飞机的气动性能。这一技术进步有点象坦克装甲由铆接发展到焊接,再发展到铸造的过程。该机翼展增加不多,但翼面积增加了25%,看来翼根弦长也有所加大,其前缘后掠角和根稍比随之改变。F-2还采用了控制增稳(CA)、放宽静稳定度(BSS)、机动载荷控制(MLC)、非藕合偏航(DY)、直接侧力控制(DSC)、机动增强(ME)和直接升力控制 (DLC)等七种方式的随控布局(CCV)技术,加上日本自行开发的四余度数字式电传操纵系统,从而为提高飞机的操稳性能提供了技术保证。

对于F-2的动力装置,防卫厅先选择了两家美国公司的产品,分别为通用电气公司的F110-GB-129和普惠公司的F100-PW-229发动机,经过对比最后选中了前者,同时1990年13月第50批生产的F-16C飞机也使用了这种发动机。该发动机的全加力推力为131.6千牛(13400公斤力),推重比大于8。若按采购130架飞机计算,加上备用,共约需要200台发动机。一开始美国通用电气公司提供了8台F110-GE-129型发动机供原型机研制使用,以后将转让技术在日本石川岛播磨公司仿制生产。

与F-16相比,F-2的最大变化是在航空电子系统方面。该机采用的很多电子设备都是新研制的,其性能有不少优于F-16飞机上的设备,其中最引人注目的火控雷达。它采用了当今世界上最先进的有源相控阵技术,大约由800个3瓦砷化镑发射接收模块组成。这种雷达的特点是每个天线都可单独发射电磁波进行电子扫描,不需要机械转动天线,搜索范围大,处理速度快,可靠高。美国的F-22战斗机装的就是这种雷达。F-2的雷达由三菱电气公司研制,1991年初已将4部样机交付日本防卫厅技术研究部,以用于地面试验,适应性检查,以及可靠性和电子干扰试验。该雷达对于驱逐舰大小的目标,其作用距离为148至185千米。据介绍,日本生产的F-15J很可能将换装这种雷达。

但近期据日本传媒披露,F-2的有源相控阵雷达出现了一些问题。首先是某些时候探测距离极端缩短,据传目标机已进入视距在雷达上仍无显示;目标突然在屏幕上消失;准备发射导弹时,在跟踪模式下丢失目标。主要原因可能是机头的空速管干扰雷达。

F-2在青森县的三泽基地的第三飞行队装备了19架,正在进行"运用试验"。计划在"运用试验"完成之后进入防空的"实战配备"任务阶段。由于F-2的雷达系统出现问题,第三飞行队将暂时与装备F-4EJ的第八飞行队交接,由后者承担防空战备任务。

F-2的综合电子战系统也由三菱电气公司研制,它包括雷达告警接收机、电子干扰机、箔条曳光弹投放器等,由专用的计算机控制器综合管理。F-2的激光惯性导航系统由日本航空电子公司研制,这种惯导系统有四个传统的两自由度陀螺仪作备份。

在座舱设计中,F-2充分利用了现代技术设计的座舱在某些方面具有相当先进的水平。象美国的F/A-18、中国台湾的IDF以及其它许多改进型的战斗机,尽管它们的座舱内都采用了两三个阴极射线管(CRT)多功能显示器(说白了,就是简单的电视),但其主仪表扳上还要保传统的模拟式仪表作备份,这主要是人们对CRT显示器的可靠性还有疑虑。而F-2飞机采用的是日本岛津公司和横河公司研制的平显仪和大型液晶显示(LCD)多功能显示器,两者都安装在正中间,平显仪在上,显示器在下。平显仪的支座正好起到了遮光罩的作用,即使是在较强的光线条件下,飞行员也能看清ICD显示器上的显示。在平显仪支座下还有两个传统式的多功能显示器。除这些之外再没有什么,可以说几乎去掉了主仪表板上所有的仪表。他们之所以能这样做,主要因为CRT和LCD显示技术的可靠性大为提高,它比传统的模拟式仪表已经超出了好几个数量级,也就是说没有必要拿低可靠性的仪表来为高可靠性的显示器作备份。而LCD又比CRT先进得多。这就是F-2飞机座舱设计的先进之处。但是,在现代的许多飞机(包括刚出现的飞机)上,这种用仪表为显示设备作备份的情况依然存在。由于传统习惯的影响,要想使人们完全改变这一不合理做法,恐怕还需要一段时间。另外,F-2的座舱采用了两片式强型风挡玻璃,其抗鸟撞性能要比F-16采用的单片式风挡好得多,这大概是考虑到日本岛国的特殊环境。

 

按照日本防卫厅的要求,研制F-2战斗机主要是为了打击海上目标,以达到歼敌于海上的目的。这就决定了F-2在武器配备上要以反舰作战为主,在性能上要突出航程和载荷能力,那么该机是否达到了这一要求呢?据介绍,F-2具有携带和使用多种武器装备的能力。如在空对面武器方面,可带ASM-1/ASM-2反舰导弹、340千克(750磅)炸弹、CBU-87集束炸弹,以及RL-4、AU-3A和RL-7火箭发射器,这三种火箭发射器分别可装4枚137毫米火箭、19枚70毫米火箭和7枚7O毫米火箭。此外,F-2还可装备两种型号的CCS-1光学反舰制导炸弹,其中1型重227千克(500磅)、H型重340千克,这种制导炸弹完全可发射后不管。这些装备使得F-2能在远距离精确攻击敌海上和滩头目标。

尽管F-2以对海作战为主,但其空战能力也不弱。它不仅保留了原F-16C飞机上的M61A1型20毫米六管加特林机炮,射速每分钟6000发,最大携弹量511发。还装备了先进的空空导弹,具有较好的近距格斗性能和超视距作战能力。可携带的对空武器有:红外制导的AAM-3和多种型别的AIM-9“响尾蛇”近距导弹、半主动雷达制导的AIM-7“麻雀”中距导弹、以及主动雷达制导的AAM-4先进中距导弹。其中AAM-3和AAM-4为日本研制。AAM-3是在“响尾蛇”的基础上改进而来,据说其寻的头视角比AIM-9L导弹还要广,敏捷性更高,弹头威力更大,弹体前方四片翼鳍根部较细长,很像四支有把柄的鳍,确保了高速机动性。AAM-4与美国的AIM-120先进中距导弹相似,由三菱电气公司研制,1995年10月在太平洋一个小岛上进行过地面发射实验,1996年开始交付日本航空自卫队使用。

F-2战斗机两侧翼下各有6个外接点,机身下1个,总共有外接点13个。在作战中可同时使用11个外接点,比F-16C多两个。从左翼翼尖到右翼翼尖的13个外接点,依次编号为1、2、3、4L、4、5、6、7、8、8R、9、10、11,其中4L和4、8和8R两对外接点在一次使用中只能根据需要各选用一个,1和11号两个翼尖接架现在只能携带近距红外空空导弹。在对诲(地)作战中,3-9号挂架可携带ASM-1、ASM-2反舰导弹,CBU-87、340千克或227千克炸弹,凡可携带CBU-87集束炸弹的桂架均可挂火箭发射器。在对空作战中,除了中间三个挂架外,其余接点均可携带AIM-9、AIM-7或AAM-4近、中距空空导弹,也就是说该机最多可带8枚空空导弹。中间三个接点,5和7号接点各可挂一个2271升副油箱,6号机身接架可挂一个1136升副油箱。

具有良好攻击能力的战斗机的必要条件是本身必须是优秀的武器装载发射平台,可以弹性地携带各式各样的武器。FS-X是以执行空中阻隔作战和陆海近接空中支援作战为主,而应状况需求兼以执行防空作战,其外挂载武器也依上述之用途而可分为:

空中阻隔作战:ASM-1和ASM-2空射反舰导弹、227公斤激光制导炸弹;

近距空中支援作战:227公斤激光炸弹、227公斤普通炸弹、CBU-87/B集束炸弹、JLAU3-A(70毫米)和RL-4(127毫米)火箭发射器;

防空作战:AIM-9L、AAM-3短程空对空飞弹和AlM-7F/M中程空对空飞弹。

为能携带上述的武器,FS-X的两翼及机身中线下,一共有13点可挂载武器。其中STA4-8和STA4L/8R等四点是不能同时挂载的,因此实际可用的只有11点。加挂的副油箱有1136升(300加仑)和2271升(600加仑)两种。1136升副油箱是挂在机身中线下,而2271升的副油箱是挂于主翼下方,这是美国为FS-X所研发的新式大型副油箱。主翼下方的挂架每一点都可以使用三联装挂架挂载3枚227公斤炸弹,大幅增加炸弹携带量。

F-2翼展10.8米(含翼尖导弹发射架时为11.13米),全长15.52米,机高4.96米,这些尺寸也都与F-16差别不大,只有翼面积大得比较多,达34.84平方米,这主要是弦长加大所致。F-2的正常起飞重量12吨,最大起飞重量可达到22.1吨,比F-16C重了近3吨。内部燃油为2602公斤,也比F-16多了的近500公斤。其高空最大平飞速度两者相同,均为M2.0。据介绍,F-2在带四枚反舰导弹、两枚空空导弹和两个副油箱的条件下,按高-低-低-高的模式作战,其作战半径可达到830千米。

防卫厅最初预计F-2总产量为130架。不过国际形势变化,日本面对的威胁减少,再加上严重超支,有一种意见认为应该放弃批量生产F-2。但日本空自的F-104已经退役,F-1也正逐步退役。放弃已投入的三千多亿日圆,改选其他机种取代F-2,会造成更大的浪费;而且从政治和经济角度去考虑,生产F-2不仅给目前日本低迷的相关工业带来了工作机会,也可以使得日军工企业在F-15J战斗机和P-3C反潜飞机结束生产后不致停产,维持必要的生产线。因此防卫厅预计会生产75架F-2。

但是装备F-2也要面对一些新的问题。F-1飞行员可直接在T-2教练机上进行基础训练。F-2则需要更先进的教练机种来达到此目的,因此适当地增加双座型(右图)是有其必要的,所以F-2的数量可能增加至80架左右。除了数量增减外,防卫厅也必须考虑到美国强烈希望加入生产的要求。这一要求相当令人头疼。目前F-2的单价和别的日本先进武器一样,十分惊人。最初在1985年所估计的单价为五十几亿日圆,如今加上约10年的币值变化,一架飞机的价格已接近70亿日圆。如果算上研制经费,单价已达到100亿日圆,而过高的单价将会限制生产架数。而且日本二战后确立的和平宪法禁止日本向外出口武器,而出口是各国军用飞机增加产量、降低单价的有效措施。

F-2集先进性和争议于一身。其先进性有事实作证,不容否认;但日美勾结加斗争的关系又令它多了很多争议,最难听的说法是F-2是又一个美国强暴日本的私生子。和不管怎么说,F-2的成功研制和先进性能还是值得日本军方和军工企业高兴的,也搅活了右派的军国复活梦。据称日本防卫厅已经开始酝酿研制下一代战斗机的问题,即与美国F-22相似的双发重型隐形战斗机。按照传统,日本即使不自行研制,也可以购买到F-22或JSF的生产线。这意味着日本将长时间的在亚太地区保持战斗机质量上的优势,这值得我国各方面多多注意。

随着日本60年代研制的F-1战斗机停产,F-2近距离空中支援战斗机数量将在未来五年内增加一倍。2001年日本执行战备作战任务的F-2战斗机有32架,至2005年这一数量将增加到65架。到2004年航空自卫队执行作战任务飞机的总量将达到377架,但随着27架F-1战斗机的退役,2005年总数会降到365架。此外到2005财年,航空自卫队F-15J/DJ战斗机数量将从203架减至199架,103架F-4EJ中也将有两架退役。为此F-2的生产将缓慢而稳定的进行下去。

2002年4月洛克希德马丁公司签署为日本三菱重工F-2战斗机制造零部件的合同,总额2亿美元。这是洛马得到的第六个F-2生产合同。洛克希德马丁公司将为12架F-2生产后机身、机翼前缘襟翼、外挂物管理系统、80%的左翼盒和其他航空电子部件。制造出的零部件运往日本三菱重工的名古屋小牧南工厂进行装配。以前的5个合同包括为45架飞机生产零部件。截止目前,已有28架F-2战斗机交付日本空军。

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