F-2單座支援戰鬥機

F-2單座支援戰鬥機

摘要:由於歷史原因,日本軍用技術的發展受到諸多限制。雖然日本依靠按許可證生產美國先進武器裝備的辦法使其武器裝備質量保持較高的水乎,但對外國的依賴卻成為一個重大的缺陷。目前,日本已逐漸向自行研製先進武器裝備方向轉變。在發展航空武器裝備方面最引入矚目的是下一代支援戰鬥戰鬥機F-2的研製。

基本信息

F-2單座支援戰鬥機F-2單座支援戰鬥機
由於歷史原因,日本軍用技術的發展受到諸多限制。雖然日本依靠按許可證生產美國先進武器裝備的辦法使其武器裝備質量保持較高的水乎,但對外國的依賴卻成為一個重大的缺陷。目前,日本已逐漸向自行研製先進武器裝備方向轉變。在發展航空武器裝備方面最引入矚目的是下一代支援戰鬥戰鬥機F-2的研製。

合作研製

作為一個四周環海的島國,確保海上運輸線的安全,防止水面艦艇的進攻是日本國防的一項重大任務。目前擔負這一使命的空中力量主要是F-l戰鬥轟炸機。這種於1977年開始裝備的老式飛機已無法滿足現代戰爭的需要,也已接近使用壽命,發展其後續機型成為日本一項重大而緊迫的課題。
日本於1982年即開始醞釀研製F-1的後續機型。當時日本尚不具備獨立研製先進戰鬥機的能力,特別是航空發動機技術與美國等已開發國家相比存在很大的差距。在美國的干預下,日本於1987年10月決定與美國合作研製下一代支援戰鬥機FS-X。為了促進本國航空的技術的發展,避免合作研製中可能引起的矛盾,日本堅持"以我為主"的方針,規定主承包商必須由日本公司(後選定三菱重工業公司)擔當,研製經費由日本獨立承擔。美國公司經技術轉讓方式參與研製,日本也相應的向美國轉讓FS-X研製中發展的先進技術。

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經過兩年半的協調和準備,三菱公司終於和美國通用動力公司達成協定,於1990年4月正式開始了FS-X的研製。三菱公司與通用動力公司於1991年3月完成設計構想圖,1992年中完成詳細設計,並於1992年6月展出全尺寸木製模型,隨後轉入工程研製階段。三菱公司將6架樣機,其中01和02號樣機分別用於強度和疲勞試驗,1~4號樣機用於飛行試驗,將於1995年開始試飛,1998年完成研製並投產.1999年底開始交付日本航空自衛隊

性能特點

根據研製方案,FS-X將以通用動力公司研製的F-16c為基本平台,對其進行技術改進而成.所以它並不完全是一種全新研製的戰鬥機,而可稱為F-16的發展型,採取這種做法可以減少技術風險,縮短研製周期,節約研製經費。

日本選擇F-16並非偶然。通用動力公司研製的F-16雖然僅是美國空軍高、 低檔搭配政策中的低檔戰鬥機,但由於它採用了邊條翼、空戰襟翼、翼身融合體、放寬靜穩定度、電傳操縱、高過載座艙等先進技術而成為著名的第三代戰機之一.憑藉其較高的性能和較低的格而深受各國空軍的青睞,成為生產量最大的第三代戰鬥機海灣戰爭中F-16的出色表現也證明它確實是一種相當成功的優秀戰鬥機。

FS-X不僅繼承了F-16的優點,且對其進行多項重大技術改進,大量用當代先進航空技術,使其脫胎換骨,為一種具有突出特點的先進戰鬥機。

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改進外形換裝發動機

根據FS-X的作戰需求.三菱公司對F-16c的外形體了多項改進.主要有:重新設計機頭、加大機頭錐體直徑、加長機身、增大翼展、增加機翼面積、減小機翼前緣後掠角等,並換裝了推力大、可靠性高的F110-GE-129渦輪風扇發動機,主要目的是提高中、低空飛行性能,增加作戰半徑。

採用整體成形的全複合材料機翼

儘管現代戰鬥機越來越多地採用複合材料,但採用整體成形的全複合材料機翼卻是FS-X的首創。這有利於減輕結構重量,減少加工工序,這項技術的採用表明日本的複合材料及其加工技術處於世界先進水平,成為日本引以自豪國要求日本轉讓的先進技術之一。
採用日本自行研製的先進航空電子設備
FS-X的航空電子設備完全由日本自行研製,主要包括:有源相控陣雷達、綜合電子戰系統、一體化通信/導航/識別系統,電傳操縱飛行控制系統和彩色液晶顯示裝置等,其綜合水平與美國F-22機當,表明日本的航空電子技術有雄厚的實力。其中機載雷達尤其受到美國重視。日本與美國已經簽署了向美國空軍提供該雷達的契約,這將是日本首次把獨自開發的軍用設備提供給美國.

大量採用隨控布局(CCV)技術

隨控布局技術是指利用飛機上裝置的各種飛行狀態感測器發出的指令信號去操縱機上備控制面的偏轉,使飛機上總的空氣動力置新分布的技術,目的是充分發揮控制系統的全部潛在能力.提高飛機的可操縱性和機動性。日本從七十年代末即開始研究隨控布局技術,並取得了一定的成果。FS-X將在F-16C的基礎上,採用控制增益、放寬靜穩定度機動載荷控超、偏航消除和機動增強等多項隨控布局技術,成為世界上採用該技術最多的戰鬥機。

採取隱身技術措施

提高隱身能力是現代戰鬥機的發展方向之一.FS-X也採取了一些隱身措施,主要是在機翼前緣和發動機進氣口等反射雷達波的主要部位使用雷達吸波材料。此外,FS-X沿用了F-16C的囊身融合體布局.增加了複合材料用量(約占飛機結構置量的18%),也特有利於提高其隱身能力。採取這些措施後,FS-X的雷達反射面積將從F-16C的3平方米左右下降到1平方米左右。

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一專多能 獲益良多

在作戰使用上,FS-X與美國的F-22、法國的"狂風"(Rfate)等在研製戰鬥機有明顯的差別。其主要任務不是奪取制空權,而是攻擊大型海面目標,所以是一種較為典型的戰鬥轟炸機。所使用的裝備武器也與眾不同,其標準武器裝備為l門20毫米機炮、4枚反艦飛彈和2枚近距格鬥空空飛彈(主要用於自衛)。但FS-X又是一種一專多能的戰鬥機,具有執行多種作戰任務(如制空、轟炸遮斷和近距支援等)的潛力.與日本航空自衛隊現役主力戰鬥機F-15J的搭配使用將有效地提高日本的空襲與防空實力,其雙座型還可能發展成專用教練機,以接替T-2高級教練機。
FS-X的詳細性能數據裝有一台美國通用公司生產的F110-GE-129型渦扇發動機,最大加力推力128.9千牛,推重比為7.28。機頭裝有一部三菱公司生產的多功能相控陣火空雷達,最大探測距離180公里,可同時跟蹤10個以上目標。機載武器有1門20毫米六管機炮,13個外掛點,可掛載ASM-1/2空艦飛彈,AIM-9L短距空空飛彈、三菱AAM-3/4短距空空飛彈、AlM-7F/M中距空空飛彈,AIM-120A先進中距空空飛彈、CBU-87B集束炸彈等,總載彈量約7500公斤。由此可見,FS-X將是一種飛行性能好、掛裁能力強、性能較為先進的戰鬥機。但需要指出的是,FS-X雖然在第三代戰鬥機F-l 6C的基礎上作了重大改進,但並未完全具備第四代戰鬥機所應有的超音速巡航、非常規機動和全面隨身等能力.與美國正在研製的第四代戰鬥機F-22相比尚有一定的差距,未必稱得上真正的第四代戰鬥機

滿足國防要求只是日本研製FS-X的目的之一,推進本國航空技術的發展才是日本更重要的目的。通過FS-X的研製,使日本學到了美國的一些先進航空技術,特別是日本較為薄弱的戰鬥機總體設計和航空發動機等技術將有明顯的進步,也使日本擺脫了靠美國許可證仿製戰鬥機的狀況.大大推動了本國航空技術的發展,為在2l世紀初完全具備獨立研製先進戰鬥機的能力奠定了堅實的基礎。

總的來說,在氣動外形方面F-2相對F-16改動不大。為了得到更好的機動性,原本在機頭兩側會加裝一對鴨式前翼,以獲得直接升力、直接轉向、直接偏移等主動控制能力,這將會是第一種使用主動控制技術的戰鬥機。但後來由於技術經費原因,這個設計被放棄了。

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在製造F-2飛機的機翼時,套用了“ 共同固化 ”的先進技術,即在自動調溫爐內將複合材料的成型和加工會在一起,一體完成複合材料機翼的製造。採用這一新工藝加工的機翼部件光滑無縫,有利於減小氣流干擾和阻力,改善飛機的氣動性能。這一技術進步有點象坦克裝甲由鉚接發展到焊接,再發展到鑄造的過程。該機翼展增加不多,但翼面積增加了25%,看來翼根弦長也有所加大,其前緣後掠角和根稍比隨之改變。F-2還採用了控制增穩(CA)、放寬靜穩定度(BSS)、機動載荷控制(MLC)、非藕合偏航(DY)、直接側力控制(DSC)、機動增強(ME)和直接升力控制 (DLC)等七種方式的 隨控布局 (CCV)技術,加上日本自行開發的 四餘度數字式電傳操縱系統 ,從而為提高飛機的操穩性能提供了技術保證。

對於F-2的動力裝置,防衛廳先選擇了兩家美國公司的產品,分別為通用電氣公司的 F110-GB-129 和普惠公司的 F100-PW-229 發動機,經過對比最後選中了前者,同時1990年13月第50批生產的F-16C飛機也使用了這種發動機。該發動機的全加力推力為131.6千牛(13400公斤力),推重比大於8。若按採購130架飛機計算,加上備用,共約需要200台發動機。一開始美國通用電氣公司提供了8台F110-GE-129型發動機供原型機研製使用,以後將轉讓技術在日本石川島播磨公司仿製生產。

與F-16相比,F-2的最大變化是在航空電子系統方面。該機採用的很多電子設備都是新研製的,其性能有不少優於F-16飛機上的設備,其中最引人注目的火控雷達。它採用了當今世界上最先進的 有源相控陣 技術,大約由800個3瓦 砷化鎊 發射接收模組組成。這種雷達的特點是每個天線都可單獨發射電磁波進行電子掃描,不需要機械轉動天線,搜尋範圍大,處理速度快,可靠高。美國的F-22戰鬥機裝的就是這種雷達。F-2的雷達由三菱電氣公司研製,1991年初已將4部樣機交付日本防衛廳技術研究部,以用於地面試驗,適應性檢查,以及可靠性和電子干擾試驗。該雷達對於驅逐艦大小的目標,其作用距離為148至185千米。據介紹,日本生產的F-15J很可能將換裝這種雷達。

但近期據日本傳媒披露,F-2的有源相控陣雷達出現了一些問題。首先是某些時候探測距離極端縮短,據傳目標機已進入視距在雷達上仍無顯示;目標突然在螢幕上消失;準備發射飛彈時,在跟蹤模式下丟失目標。主要原因可能是機頭的空速管幹擾雷達。

F-2在青森縣的三澤基地的第三飛行隊裝備了19架,正在進行"運用試驗"。計畫在"運用試驗"完成之後進入防空的"實戰配備"任務階段。由於F-2的雷達系統出現問題,第三飛行隊將暫時與裝備F-4EJ的第八飛行隊交接,由後者承擔防空戰備任務。

F-2的綜合電子戰系統也由三菱電氣公司研製,它包括雷達告警接收機電子干擾機箔條曳光彈投放器等,由專用的計算機控制器綜合管理。F-2的雷射慣性導航系統由日本航空電子公司研製,這種慣導系統有四個傳統的兩自由度陀螺儀作備份。

座艙設計中,F-2充分利用了現代技術設計的座艙在某些方面具有相當先進的水平。象美國的F/A-18、中國台灣的IDF以及其它許多改進型的戰鬥機,儘管它們的座艙內都採用了兩三個陰極射線管(CRT)多功能顯示器(說白了,就是簡單的電視),但其主儀表扳上還要保傳統的模擬式儀表作備份,這主要是人們對CRT顯示器的可靠性還有疑慮。而F-2飛機採用的是日本島津公司和橫河公司研製的 平顯儀大型液晶顯示 (LCD)多功能顯示器,兩者都安裝在正中間,平顯儀在上,顯

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示器在下。平顯儀的支座正好起到了遮光罩的作用,即使是在較強的光線條件下,飛行員也能看清ICD顯示器上的顯示。在平顯儀支座下還有兩個傳統式的多功能顯示器。除這些之外再沒有什麼,可以說幾乎去掉了主儀錶板上所有的儀表。他們之所以能這樣做,主要因為CRT和LCD顯示技術的可靠性大為提高,它比傳統的模擬式儀表已經超出了好幾個數量級,也就是說沒有必要拿低可靠性的儀表來為高可靠性的顯示器作備份。而LCD又比CRT先進得多。這就是F-2飛機座艙設計的先進之處。但是,在現代的許多飛機(包括剛出現的飛機)上,這種用儀表為顯示設備作備份的情況依然存在。由於傳統習慣的影響,要想使人們完全改變這一不合理做法,恐怕還需要一段時間。另外,F-2的座艙採用了兩片式強型風擋玻璃,其抗鳥撞性能要比F-16採用的單片式風擋好得多,這大概是考慮到日本島國的特殊環境。

套用範圍

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按照日本防衛廳的要求,研製F-2戰鬥機主要是為了打擊海上目標,以達到殲敵於海上的目的。這就決定了F-2在武器配備上要以反艦作戰為主,在性能上要突出航程和載荷能力,那么該機是否達到了這一要求呢?據介紹,F-2具有攜帶和使用多種武器裝備的能力。如在空對面武器方面,可帶 ASM-1/ASM-2 反艦飛彈、340千克(750磅)炸彈、CBU-87集束炸彈,以及RL-4、AU-3A和RL-7火箭發射器,這三種火箭發射器分別可裝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還可裝備兩種型號的 CCS-1 光學反艦制導炸彈,其中1型重227千克(500磅)、H型重340千克,這種制導炸彈完全可發射後不管。這些裝備使得F-2能在遠距離精確攻擊敵海上和灘頭目標。

儘管F-2以對海作戰為主,但其空戰能力也不弱。它不僅保留了原F-16C飛機上的 M61A1 型20毫米六管加特林機炮,射速每分鐘6000發,最大攜彈量511發。還裝備了先進的空空飛彈,具有較好的近距格鬥性能和超視距作戰能力。可攜帶的對空武器有:紅外製導的 AAM-3 和多種型別的 AIM-9 “響尾蛇”近距飛彈、半主動雷達制導的AIM-7“麻雀”中距飛彈、以及主動雷達制導的 AAM-4 先進中距飛彈。其中AAM-3和AAM-4為日本研製。AAM-3是在“響尾蛇”的基礎上改進而來,據說其尋的頭視角比AIM-9L飛彈還要廣,敏捷性更高,彈頭威力更大,彈體前方四片翼鰭根部較細長,很像四支有把柄的鰭,確保了高速機動性。AAM-4與美國的AIM-120先進中距飛彈相似,由三菱電氣公司研製,1995年10月在太平洋一個小島上進行過地面發射實驗,1996年開始交付日本航空自衛隊使用。

F-2戰鬥機兩側翼下各有6個外接點,機身下1個,總共有外接點13個。在作戰中可同時使用11個外接點,比F-16C多兩個。從左翼翼尖到右翼翼尖的13個外接點,依次編號為1、2、3、4L、4、5、6、7、8、8R、9、10、11,其中4L和4、8和8R兩對外接點在一次使用中只能根據需要各選用一個,1和11號兩個翼尖接架現在只能攜帶近距紅外空空飛彈。在對誨(地)作戰中,3-9號掛架可攜帶ASM-1、ASM-2反艦飛彈,CBU-87、340千克或227千克炸彈,凡可攜帶CBU-87集束炸彈的桂架均可掛火箭發射器。在對空作戰中,除了中間三個掛架外,其餘接點均可攜帶AIM-9、AIM-7或AAM-4近、中距空空飛彈,也就是說該機最多可帶8枚空空飛彈。中間三個接點,5和7號接點各可掛一個2271升副油箱,6號機身接架可掛一個1136升副油箱
具有良好攻擊能力的戰鬥機的必要條件是本身必須是優秀的武器裝載發射平台,可以彈性地攜帶各式各樣的武器。FS-X是以執行空中阻隔作戰和陸海近接空中支援作戰為主,而應狀況需求兼以執行防空作戰,其外掛載武器也依上述之用途而可分為:

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·空中阻隔作戰:ASM-1和ASM-2空射反艦飛彈、227公斤雷射制導炸彈
·近距空中支援作戰:227公斤雷射炸彈、227公斤普通炸彈、CBU-87/B集束炸彈、JLAU3-A(70毫米)和RL-4(127毫米)火箭發射器;
·防空作戰:AIM-9L、AAM-3短程空對空飛彈和AlM-7F/M中程空對空飛彈。

為能攜帶上述的武器,FS-X的兩翼及機身中線下,一共有13點可掛載武器。其中STA4-8和STA4L/8R等四點是不能同時掛載的,因此實際可用的只有11點。加掛的副油箱有1136升(300加侖)和2271升(600加侖)兩種。1136升副油箱是掛在機身中線下,而2271升的副油箱是掛於主翼下方,這是美國為FS-X所研發的新式大型副油箱。主翼下方的掛架每一點都可以使用三聯裝掛架掛載3枚227公斤炸彈,大幅增加炸彈攜帶量。

F-2翼展10.8米(含翼尖飛彈發射架時為11.13米),全長15.52,機高4.96米,這些尺寸也都與F-16差別不大,只有翼面積大得比較多,達34.84平方米,這主要是弦長加大所致。F-2的正常起飛重量12噸,最大起飛重量可達到22.1噸,比F-16C重了近3噸。內部燃油為2602公斤,也比F-16多了的近500公斤。其高空最大平飛速度兩者相同,均為M2.0。據介紹,F-2在帶四枚反艦飛彈、兩枚空空飛彈和兩個副油箱的條件下,按高-低-低-高的模式作戰,其作戰半徑可達到830千米

製造生產

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防衛廳最初預計F-2總產量為130架。不過國際形勢變化,日本面對的威脅減少,再加上嚴重超支,有一種意見認為應該放棄批量生產F-2。但日本空自的F-104已經退役,F-1也正逐步退役。放棄已投入的三千多億日圓,改選其他機種取代F-2,會造成更大的浪費;而且從政治和經濟角度去考慮,生產F-2不僅給目前日本低迷的相關工業帶來了工作機會,也可以使得日軍工企業在F-15J戰鬥機P-3C反潛飛機結束生產後不致停產,維持必要的生產線。因此防衛廳預計會生產75架F-2。

但是裝備F-2也要面對一些新的問題。F-1飛行員可直接在T-2教練機上進行基礎訓練。F-2則需要更先進的教練機種來達到此目的,因此適當地增加雙座型是有其必要的,所以F-2的數量可能增加至80架左右。除了數量增減外,防衛廳也必須考慮到美國強烈希望加入生產的要求。這一要求相當令人頭疼。目前F-2的單價和別的日本先進武器一樣,十分驚人。最初在1985年所估計的單價為五十幾億日圓,如今加上約10年的幣值變化,一架飛機的價格已接近70億日圓。如果算上研製經費,單價已達到100億日圓,而過高的單價將會限制生產架數。而且日本二戰後確立的和平憲法禁止日本向外出口武器,而出口是各國軍用飛機增加產量、降低單價的有效措施。

F-2集先進性和爭議於一身。其先進性有事實作證,不容否認;但日美勾結加鬥爭的關係又令它多了很多爭議,最難聽的說法是F-2是又一個美國強暴日本的私生子。和不管怎么說,F-2的成功研製和先進性能還是值得日本軍方和軍工企業高興的,也攪活了右派的軍國復活夢。據稱日本防衛廳已經開始醞釀研製下一代戰鬥機的問題,即與美國F-22相似的雙發重型隱形戰鬥機。按照傳統,日本即使不自行研製,也可以購買到F-22或JSF的生產線。這意味著日本將長時間的在亞太地區保持戰鬥機質量上的優勢,這值得我國各方面多多注意。

隨著日本60年代研製的F-1戰鬥機停產,F-2近距離空中支援戰鬥機數量將在未來五年內增加一倍。2001年日本執行戰備作戰任務的F-2戰鬥機有32架,至2005年這一數量將增加到65架。到2004年航空自衛隊執行作戰任務飛機的總量將達到377架,但隨著27架F-1戰鬥機的退役,2005年總數會降到365架。此外到2005財年,航空自衛隊F-15J/DJ戰鬥機數量將從203架減至199架,103架F-4EJ中也將有兩架退役。為此F-2的生產將緩慢而穩定的進行下去。
2002年4月洛克希德·馬丁公司簽署為日本三菱重工F-2戰鬥機製造零部件的契約,總額2億美元。這是洛·馬得到的第六個F-2生產契約。洛克希德·馬丁公司將為12架F-2生產後機身、機翼前緣襟翼、外掛物管理系統、80%的左翼盒和其他航空電子部件。製造出的零部件運往日本三菱重工的名古屋小牧南工廠進行裝配。以前的5個契約包括為45架飛機生產零部件。截止目前,已有28架F-2戰鬥機交付日本空軍

與F-16的區別

F-2單座支援戰鬥機F-16

F-2單座支援戰鬥機

F-16(上)與F-2(下)對比

F-2採用了單發、單垂尾、大邊條、翼身融合和腹部進氣道的總體布局,從外形上看幾乎與F-16沒有什麼區別,兩者的尺寸也差別不大,只是F-2的翼展和機長稍大、機高稍小。F-2戰鬥機以第40/42批生產的F-16C為基礎,其中新研製的部分約占50%。按照日本軍方的要求,F-2在設計上主要作了如下改動:
·機身加長40厘米,以增加機載燃油量;
·改變機頭形狀,以安裝新型雷達設備;
·加大機翼和尾翼面積,以增大有效載荷和航程,減小翼面載荷;
·機翼採用先進的一體成形複合材料技術,也就是說機翼是一整塊複合材料構成的,而不是象傳統的設計那樣由各種骨架和蒙皮構成;機身和機尾也採用了複合材料及較輕的結構設計;
·採用更多的隨控布局技術,具有更好的穩定性、操縱性和機動性;
·換裝推力更大的Fl10-GE-129發動機
·換裝日本自行研製的先進火控雷達電子戰系統,性能優於美國產品;
·採用新的座艙設備和兩片式的加固風擋;
·能夠攜帶日本生產的AAM-3、AAM-4空空飛彈和ASM-1、ASM-2反艦飛彈
·在主翼前緣和其它部位使用了吸波材料,提高了隱身能力;
·增設減速傘,以減小飛機的著陸距離。

武器
固定武裝:1門M61A1“火神”20毫米6管航炮
外掛點:11個,可攜帶本國的AAM-3、AAM-4、美國的AIM-7、AIM-9、AIM-120空空飛彈或本國的ASM-1、ASM-2反艦飛彈,及火箭彈炸彈等。
動力裝置
1台通用電器公司的F110-GE-129渦扇發動機,最大推力75.6千牛,加力推力為131.2千牛。

尺寸數據

F-2單座支援戰鬥機多角度解析圖
機長:15.52米
機高:4.96米
翼展:11.13米(含翼尖飛彈發射架)
機翼面積:34.84平方米
重量
空重:9.7噸
正常起飛重量:12噸
最大起飛重量:22.1噸
內部燃油:3602千克
最大外掛量:9噸
性能數據
最大平飛速度:M2.0
作戰半徑:830千米(高-低-低-高)

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