2019-08-08 14:36:16
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心神 - F-3战斗机 免费编辑 修改义项名

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F-3是日本引进美国技术制造的单发隐身的战斗机。在日美双方最终确定的F-3设计方案中,基本保持了YF-23的气动外形,如大根梢比梯形主机翼、集平尾和垂尾功能于一身的V 型尾翼(分别向左右倾料45°)、S型进气道、槽沟形尾喷管等。由于F-3是YF-23的日本缩小版,所以在一些细部上有较大区别。如F-3为单发,槽沟形尾喷管只有一个;边条较大、翼身融合程度更好;机身下两侧进气道与机身紧密贴合;V型尾翼形状为梯形等。总体来说,F-3比YF-23的结构更紧凑、隐身效果更好。与F-35相比,F-3的隐身优势就更明显。

基本信息

  • 中文名

    F-3战斗机

  • 英文名称

    F-3

  • 国家

    日本

  • 类型

    第四代战斗机

折叠 编辑本段 发展沿革

F-3是日本研发的单发隐身的战斗机, "心神"先进技术验证机起飞重量约为8吨,所装备的两台日本国产XF5-1涡轮风扇发动机总推力能够达到10吨,飞机起飞推重比为1.25。采用了新型灵巧蒙皮的"心神"还将进一步降低重量。除了灵巧蒙皮之外,"心神"还将要验证实现IFPC能力的矢量喷口.多功能主动相控阵雷达以及类似于F一35的综合光电搜索瞄准系统。如果一切顺利的话,全状态"心神"验证机将于2014年进行首飞。

日本防卫厅技术研究部于2006年11月9日展出的先进技术验证机日前被正式命名为"心神",并正式进行了公开。同时航空自卫队也表示,航空自卫队已经注意到了未来空战环境需要新一代战斗机具备所谓的"F3"能力。即"首先发现(First Look)"、"首先攻击(First Shoot)"和"首先摧毁(First Kill)",而新的"心神"先进技术验证机正是瞄准这一目标而进行设计的。日本防卫厅技术研究本部认为。下一代战斗机首先必须具备的自然是隐身性。而高机动性也是取得空战胜利的必备条件。然而这两项性能对于飞机外形的要求是矛盾的,简单说隐身性要求飞机外形更趋于棱角--将雷达回波尽可能集中在有限的方向,而高机动性则要求飞机外形更趋于圆滑--避免空气从机身表面分离。而"心神"的开发正是为了研究如何调和这两个性能带来的设计上的矛盾,同时让新一代战斗机同时兼备这两个赢得空战的必备性能。

虽然这两项性能在设计上互相牵制纠缠,但是"心神"验证机的这两个部分设计是分别由两个部门进行的。其中高机动性的研究工作由日本防卫厅技术研究本部第3技术开发室完成,该项研究在2000年就已经开始,按计划将于2008年末结束;而隐身性方面的研究则由"心神"项目的主要合同单位--三菱重工承担。

三菱重工为了实现飞机的低可探测性能,因此在外形设计上参考了目前唯一投入服役的标准四代机F-22,采用了并列双发双垂尾正常布局。

根据上一代隐身理论,飞机的主要轮廓线和机身开口接缝线应该相互平行,以尽可能将雷达回波集中在有限的方向上,使得敌方只能在特定方向探测到自己。F-22正是在这一理论成熟的时候诞生的"心神"也参考了这些,采用了带附面隔层道的carret进气口。鉴于F一35的鼓包式进气口早已经进行过试验,而"心神"仍旧在进气口内侧设计有附面层隔道。很显然是为超声速飞行性能考虑的。其他诸如梯形主翼.外倾式梯形双垂尾等均与F一22如出一辙。这个外形也令很多人在看到"心神"第一眼后会认为这不过是继"猛禽斯基"后的"倭猛禽"罢了。平尾的轮廓倒还算有意思,前缘与主翼前缘相垂直,而折线形后缘外侧与前缘平行,内侧则与主翼后缘平行。不但保证了足够的气动效率,提高了隐身性,同时还扩大了机背通讯天线及其他天线的工作范围。不过这一设计也不是"心神"首创。

"心神"在气动外形上与F一22的最大区别主要在于类似F-1 6的气动侧板,这一将主翼和平尾有机结合成一体的气动侧板有效提高了飞机的控制效率,同时后端与平尾相接,使得控制效率进一步提高。这种结合了F-16和F-35各自特点的气动侧板虽然在很多国家的方案中并不鲜见,但是将其付诸于实施的还只有"心神"。 F-22还有一个设计亮点,就是在进气口端上部外侧各有一个三角形的突起,这个突起上表面与机身连成一体,下表面则于进气口有一个折角。这个设计非常巧妙,极好地保证了飞机的隐身性以及进气口的要求,同时起到了边条/前翼的作用,能够在大迎角状态产生涡流提高主翼升力。而"心神"并没有采用这一设计,而是直接在进气口外侧伸展出边条,然后与气动侧板相接。这种结构简洁,而且与F-22的设计相比,"心神"的设计保证了飞机机身对面积律的要求,结合其进气口采用附面层隔道设计,说明"心神"非常强调跨声速/超声速特性。

不过"心神"的设计有一点必须特别注意,就是在主翼前缘襟翼内侧有一个非常有意思的"闭合锯齿"设计。肉眼平视非常难以注意到这个结构,该设计也算巧妙而有意思。这一设计类似于米格-23主翼前缘的锯齿结构,起到类似于翼刀的作用,用于控制失速气流的扩展,能够提高飞机的可控迎角范围。很多飞机都采用了这一设计,但是此设计的最大缺点就是其独特的凹口会大幅增加飞机迎风面的雷达反射面积,这对于现代战斗机来说是非常致命的。而"心神"为了获得更高的机动性、更大的可控迎角范围,因此毅然采用了锯齿设计,而与常规锯齿不同的是,"心神"的锯齿前端向内收拢与机身相接,整体形成了一个闭合的锯齿结构,挡住了前向雷达波直接进入锯齿内,这一设计目前还是只见于"心神",不过这一设计是否真的能提高隐身性,以及气动效率具体如何,还有待进一步试验。

三菱重工除了要进行低可探测性机体形状设计的研究外,还要进行IFPC技术的开发。IFPC是指综合飞行/推进控制(Integrated FIight Pro-pulsion Contr01)技术,主要用于在飞机通过气动操纵面无法控制飞机姿态的失速范围内,通过对推力的控制来操纵飞机的控制技术。不仅如此,为了使整个系统性能最优和稳定性最好,就必须对各个部分综合控制,即一体化控制。对于进气道、 发动机及喷管的综合控制称为航空推进系统综合控制,简称cs;对于飞机与推进系统综合控制称为飞行/推进系统综合控制,简称IFPC。通过IFPC的实现,飞控、推进等系统也将演进成为一种一体化的、智能的、综合了各种飞机控制能力并与指挥、控制、传感、导航、攻击等系统高度综合的飞机。同时,在整个飞行包线内最大限度地满足飞行任务的要求,以满足推力管理,提高燃油效率和飞机的机动性,有效地处理飞机与推进系统之间耦合影响及减轻驾驶员负担等项要求,从而使系统达到整体性能优化。作为IFPC的一个重要组成环节,"心神"采用了推力矢量喷管。而该喷管区别于苏一37的圆截面三维推力矢量喷管和F-22的矩形截面低可探测二维矢量喷管,而是类似于美德合作的X一31所具有的三片折流板矢量操纵方式,比较特别的是"心神"的矢量折流板带有锯齿,有可能是为了降低雷达探测性而设计的。

毫无疑问,X一31项目是目前有人战斗机最强机动性的代表,这一项目诞生于1986年6月,美国和当时的联邦德国政府签订了一份关于联合进行"增强战斗机机动性"(EFM)计划研究的谅解备忘录,该计划由美国国防部高级研究计划局牵头,联邦德国国防部的技术计划部门以技术合作的方式参与该计划,为该计划的发展研究机就是X一31"增强战斗机机动性"验证机,该机主要用来研究提高近距空战格斗能力的方法。而X一31最具特点的就是折流板矢量喷口,3块碳一碳导流叶片绕发动机圆周对称配置,每枚导流叶片的受高温区都包敷着碳化硅面层,且均由单独的作动装置驱动。通过偏转导流叶片来提供俯仰和偏航所需的控制力。最大偏转角度为35度,折流板矢量喷管不像二维和三维推力矢量喷管那样包覆住喷流,因而在大多数情况下最大只能将气流方向改变15度,而在某些低能量状态以及发动机尾喷口面积较小的情况下气流改变还达不到15度。而且折流板推力矢量控制方式的缺点是相当明显的,首先它的导流叶片在同时偏转一定角度以上可能发生相互碰撞,因而必须在控制软件中做适当的设置,这会导致该机推力矢量的控制律和与飞行控制系统的结合相当复杂;其次是导流叶片本身的使用能力问题,X-31的折流板内偏5度仅仅10秒后就必须外转10度冷却15秒才能再次使用.最后是折流瓣式偏折喷口的固有缺点--推力损失问题,X一31A在导流叶片的偏转角度超过10度时推力开始明显损失,偏转至25度时推力将损失700千克力左右。

不过尽管推力矢量控制方式有种种缺点,但是"心神"仍IEl决定采用这一矢量控制技术,一方面是结构简单,不用面临开发额外的且日本从未接触过的结构复杂的俄式三维矢量喷口,同时也不像F-22的二维矢量喷口那样不能对偏航方向作控制;另一方面,折流板技术是美国的现成技术,即使是双发动机同时采用折流板也在F/A一18 HARV上进行过验证,而X-31所验证的技术本来就是用于移植的,因此在结构设计以及控制软件上,日本都可以直接从其盟友美国身上获取。毕竟日本要试验研究的是控制技术而不是结构制造技术。对于日本来说,制造一个机器并不困难,不必因此浪费时间而导致"心神"计划的拖后。

除此之外,三菱重工还要同时展开"灵巧蒙皮(Smart Skin)"的试制。灵巧蒙皮主要是指用于机身制造的一种重量轻且强度高的新型复合材料。这种全新材料的试验工作计划将于2011年完成。

在目前已经投入部队服役或正在进行试验的新一代战斗机中,多为类似于苏--35/37一般强调高机动性,或如F一22一样侧重隐身性的飞机。而日本则希望自己新一代的纯国产战斗机能够借助低可探测性外形和IFPC成为领先于世界的新一代万能战斗机。

折叠 编辑本段 总体评价

所谓"隐形战斗机",是指雷达一般探测不到的战斗机。隐形战斗机行踪诡秘,机身通过结构或者涂料技术,使战机能轻而易举地从雷达眼皮底下逃之夭夭。早在第二次世界大战中,美国便开始使用隐形技术来减少飞机被敌方雷达发现的可能。

隐形战斗机在现代战争中发挥着重要的作用。例如,在1991年的海湾战争中,美军派出了42架F-117A隐形战斗机,出动1300余架次,投弹约2000吨,在仅占2%架次的战斗中却攻击了40%的重要战略目标,自身没有受到任何损失。随着材料技术和更新的技术的出现,隐形战斗机的隐形能力会越来越强,在未来战争中的作用也会日益凸现。

折叠 编辑本段 四代机俱乐部

预计到2017年前后,日、韩、印等国几乎会同时装备新一代隐形战机。

折叠 美国

F-22是美国新一代战机,具备躲避雷达探测和超音速巡航等多种能力,2005年投入现役。战机价格昂贵,单机造价超过1.4亿美元。

F-35"闪电II"联合打击战斗机有"世界战斗机"之称,是美军精心打造的新一代战机,强隐形、超音速、多用途是它的主要特点。美国国防部主导这一项目的研发,英国、荷兰、加拿大、澳大利亚等8个国家也出资参与,F-35因此成为美国军用航空史上最庞大的研发项目之一。

众多高新技术在F-35上汇聚,使F-35挂上"世界最先进"的光环。F-35的电光瞄准系统(EOTS)是一个高性能的、轻型多功能系统。它包括一个第3代凝视型前视红外(FLIR)。这个FLIR可以在更远的距离上对目标进行精确的探测和识别。EOTS还具有高分辨率成像、自动跟踪、红外搜索和跟踪、激光指示;测距和激光点跟踪功能。

F-35的武器舱能适应内部挂载的各种武器,同时方便军械人员能轻而易举地装挂。试挂的武器有联合防区外武器、联合直接攻击弹药、激光制导炸弹和AIM-120先进中距空对空导弹。

F-35还将挂载新的武器,可能在机内携带两枚微型联合防空区外发射空地导弹,每个机舱各一个,也可能挂载小型攻击性巡航导弹(SMACM)。它将具备在各种天气情况下打击移动目标的能力,每枚价格相当于微型联合空对面防区外导弹(JASSM)的20%。小型寻的攻击性巡航导弹的射程是250海里左右。F-35能够运载8个小型寻的攻击性巡航导弹。

当有些未来战机已考虑不要航炮的时候,美国防部却为F-35增加第3种炮弹即PGU-25;U高爆燃烧弹药(HEI),用于攻击空中目标。另两种炮弹是PGU-23;U训练弹和PGU-20;U空对地攻击用弹药。F-35装备的航空机炮是现役GAU-12式25毫米航空机炮的改进型,由通用动力公司研制。

F-35将成为美军以对地攻击为主的多用途战斗机,具有全天时、全天候地攻击陆海空任何目标的能力。在未来的战场上,F-35将与F-22"猛禽"战斗机联手,当F-22清除了敌方战机以及地空导弹的威胁后,F-35将携载导弹对分散的地面目标实施全天候精确打击。F-35具有隐形能力,可隐形突防,作战半径为1000-1300公里。

折叠 日本

F-35靠不住 无奈重启"心神"

日本三菱重工3月28日组装的这架试验机名为"心神",是一架纯国产战机,属于日本防卫省的研发项目,由日本多家军工企业共同研制,研究成本约392亿日元(约合4.82亿美元)。

据国外媒体披露,"心神"战机使用了3-D矢量推进、光飞行控制系统、主动电子扫描阵列雷达、电子战设备、微波武器等多项高端技术,能够有效对敌方实施打击。日本航空自卫队称,"心神"将在未来空战中赋予日本空军"F3"能力,即"首先发现(First Look)"、"首先攻击(First Shoot)"和"首先摧毁(First Kill)"。

据悉,"心神"试验机起飞重量约为8吨,所装备的两台日本国产发动机总推力能够达到10吨。如果进展顺利的话,试验机将在2014年下半年完成,于2015年开始试飞。而隐形战机的研发工作预计会在2017年3月底前结束。

近年来,随着周边国家空中力量的快速发展,日本加速了战机换代步伐,军方、政界一直对美国F-22"猛禽"战斗机情有独钟,希望能够拥有这款号称"世界最强"的新一代战机。然而,美国以保密为由拒绝了日本的要求。无奈之下,日本将目光转向同样具备隐形功能的第五代F-35"闪电II"联合打击战斗机。然而,F-35的研发进程一波三折,成本不断攀升,美国暗示会提价并无法按期交货,日本政府不得不另辟蹊径,重启自己的"心神"计划。

折叠 韩国

韩国加速采购步伐 牵手印尼研发隐形机

天安舰事件和朝鲜炮轰延坪岛事件后,韩国加速了采购先进隐形战斗机的步伐。2012年1月30日,韩国在首尔举行采购招标说明会,打算投入8.29万亿韩元(约合74亿美元),在2021年之前订购60架具有隐形功能的第五代战机,用于替代老化的F-4和F-5战斗机。韩国国防部采购局说,这一代号为"F-XIII"的采购项目旨在借高性能战机帮助韩国建立"积极威慑",应对朝鲜半岛局势。按照韩方官员的说法,投标最后期限为今年6月中旬。韩方将于7月审议竞标企业递交的申请,随后测试竞标产品,7月至9月与企业谈判,预计10月宣布最终中标方。

此外,2010年7月15日,韩国和印尼就联合研制具备隐形能力的"四代半"战斗机签署了一份合作备忘录。按照双方协议,新机的性能将超越韩国空军现役的KF-16,同时配备更为先进的航电设备和雷达系统。据悉,这一被命名为KF-X项目的研究计划将耗资约41亿美元。根据韩印达成的协议,印尼将承担20%的投资,韩国承担60%,其余部分的资金将来自私营和国有公司(也包括第三国企业)。

据介绍,KF-X的性能应超越法国的"阵风"和欧洲的"台风"战机,仅略逊于美国的F-22和F-35。在新机投入批量生产后,印尼空军将采购50架,而韩国空军将采购40-60架。韩国、印尼两国计划在2020年之前生产5架具备隐形能力的原型机,用于相关测试,双方将从这些原型机中挑选出最符合各自空军需求的机型。据韩方估计,KF-X战机量产后有望总共出口300至500架,每架战机的售价约为500亿韩元(约合4400万美元)。

折叠 印度

印度依靠俄罗斯推T-50

埋头研发中型隐形机

2011年8月,俄罗斯在莫斯科航展上首次公开展示了该国第一款超音速隐形战斗机T-50。T-50属于俄罗斯第五代战机,印度方面参与了该机型的研发。当年10月,印度空军参谋长布朗上将在接受媒体采访时宣布,印度空军将从2017年起准备与俄罗斯联合研制的第五代战斗机。布朗指出,印度空军将总共采购214架第五代战斗机,其中166架为单座型,48架为双座型。双座型战机将全部在印度斯坦航空公司的车间内进行组装。

除了与俄罗斯联合研发新型战斗机,印度航空发展局2010年11月曾透露,印度政府已经投入20亿美元研发国产战斗机"先进中型战斗机"(AMCA)。AMCA将是一种双发隐形战斗机,将广泛采用隐形技术,以对付敌方雷达的探测,将是世界第一种中型隐形战斗机,其重量只有20吨左右。该机有望于2017年前进行第一次试飞。

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