全面解读：日本“心神”到底神不神？性能究竟几何？

2016年4月22日，日本首架国产隐形战机“X-2”即“心神”首次试飞。自此，日本成为了继美国、俄罗斯和中国之后第4个开发出国产隐形战斗机的国家。自从心神首飞以来，在网络上从来就没有停止过对这款战机的讨论，对其性能更是褒贬不一。那么，“心神”应用了那些先进技术？有什么优势和弱点呢？

小巧玲珑的日本心神战机

“X-2”是日本防卫装备厅委托三菱重工研发的，直观上看，心神甚至比F16轻型战斗机还小。心神战机的体积为何这么小，源自其本身并非作为战斗机来使用的，不具备实战能力，其作用是一款“先进技术验证机”，不考虑武器搭载，注重的是气动布局和结构方面的验证，是为日本未来准备研发的F3战机作技术铺垫的，整个方案基于低雷达反射截面的原则，因此参考了美国的F-22和F-35飞机的倾斜式机身侧壁，倾斜垂尾，大量使用复合材料。因此尺寸和重量远小于F-22和F-35，更不能和我国的歼20比了。

一、心神应用了哪些先进技术

1、机身设计。机身采用了能吸收电波的陶瓷和碳化硅系复合材料，此材料世界范围内只有日本能开发，还使用了“灵巧蒙皮”技术，将雷达天线和飞机蒙皮有机结合起来。整体流线相当的简洁、流畅自然。不仅在机身各平面的过渡上找不到处理不良的地方，而且在后机身的面积分布和收缩过渡上处理的也不错。

2、锡合金层机舱盖。在第五代战机的座舱镀膜上美国采用的是铟锡系材料，中国可能采用的是金系材料，而日本采用的是锡系合金材料，看来是有别于中美的技术。

3、先进感知系统。“心神”使用了综合射频管理系统，分布于机身各个关键位置的传感器能够及时准确发现目标，配合头盔上的显示系统，智能化操作程度高，极大地提高了飞机的近距格斗能力。

4、光传操纵技术。由日本率先开发成功并运用到P-1反潜机上的这一技术，将取代目前国际通用的电传操纵系统，这将使其机动性能更加优秀，在反应速度上，光传操纵系统比电传操纵系统要快得多，而且准确率更胜一筹。

5、相控阵雷达。日本是相控阵雷达技术最早应用在战机上的国家，加上分布式感知系统的助阵，将让其“首先发现”能力更突出。

二、乍看高大上，细节很不堪

从历史上看，日本人设计武器有个特点，就是斤斤计较，不留余地，一位追求高性能和所谓的匠人精神，但用在五代机上可谓精明过了头。二战中的‘零’式战斗机就是典型，“零”式战斗机的速度、机动性和航程曾经在战争初期使得太平洋美军一筹莫展。但致命的是：结构强度严重不足，大过载机动可能自己就散架了，因此飞控在220英里/小时以上速度会非常沉重，要避免飞行员过度操纵；高速俯冲时发动机汽化器会被燃油淹没，造成发动机停车；螺旋桨的反扭力强劲，造成向左横滚容易，向右横滚艰难；缺乏自封油箱和装甲，被击中后生存力很差。在后来的战斗中，美国飞行员已经熟谙“零”式的缺点，采用针对性战术，取得很大的战果。在战争后期，美国航空技术的进步加上日本飞行员的素质下降使得“马里亚纳猎火鸡”成为千古奇谈。

如今，我们细看心神战机的设计，还是有零式的影子在作怪，猛一看很高大上，细看就是问题一大堆，细节上一塌糊涂。

1、发动机的问题

“心神”采用的XF-5发动机推力5000千克，推重比7.8，号称涡轮前温度1600摄氏度。而中国L-15教练机使用的AI-222发动机，也以比XF-5低得多的温度（1200摄氏度）就实现了7.6以上的推重比，“高机动性”显然是奢谈，而机动性是四代机的标准之一。“心神”的XF5-1发动机，如果非要应用到未来的四代战斗机上，最终会带来相当大的悲剧，放大发动机在现代已经被无数次验证是错误的思路，美国X-31A验证机就是典型例证，在放大后，推力损失加倍，操控复杂等等缺点都会一一出现。

2、复合材料、机身强度

机体结构材料上使用了陶瓷和碳化硅系复合材料，这一创举确实证明了日本在复合材料技术上在世界上的地位，可整机大面积使用复合材料，并且还是结构件，不免让人担心机体强度的问题，很容易让人联想到零式战机的悲剧。而事实上，三菱重工开发的MRJ支线客机号称是全世界复合材料比例最高的商用飞机，高达68%，但是在研制过程中因为种种问题最后直接降到6%，首飞成功后很快又宣布因为机翼强度不足将重新进行大改。可以想象，对于机动性、机身强度的要求更高战斗机来说，相信也好不哪里去。

3、不伦不类的座舱盖

从心神的座舱盖弧度、框架细节方面，其与1988年服役的日本T-4中级教练机的座舱盖十分相似。T-4的座舱盖是从左边侧面开启，而厂房内的“心神”也是如此。这种半球形水泡式的座舱盖在三代机上用的较多，其上鼓弧度明显，对雷达的散射截面很大，不利于隐身。因此，F-22、F-35、歼-20、T50等五代机，都摒弃这种座舱盖，采取类似削尖三角形的造型。

4、机翼非一体化整体成型。

“心神”并未采用主翼与机身一体化整体成型技术，机翼还是独立安装到机身上，明显落后于采取整体成型技术的F-35和歼-31，而且，隐身性能又打了折扣。

5、单片式襟副翼的问题

“心神”采用了少见的单片式襟副翼（F-22使用的两段式襟副翼）。襟翼和副翼通常是分开的，但在现代飞控控制下，两者的作用可以互相客串。外侧的副翼通常差动动作，产生横滚力矩；内侧的襟翼通常联动动作，产生额外升力，用于缩短起飞着陆距离，或者产生额外压力，在接地后确保可靠的着陆滑跑而不会再飘飞。但在高速飞行时，用副翼控制横滚会对机翼产生过度力矩，容易造成气动反转(机翼弹性在副翼作用下发生扭转，产生与副翼动作相反方向的形变，造成实际横滚力矩与飞行员控制意图相反的后果)，或者对机翼结构造成损坏，因此常改用襟翼控制横滚。在起飞、着陆时，副翼也可以部分放下以辅佐襟翼作用，增加额外升力，只要保留足够动作余量用作横滚控制就可以了，反正起飞着陆阶段的横滚基本为小幅度姿态调整，而不是大幅度的真正横滚，并不需要太大的横滚力矩。但单片式襟副翼没法区分襟翼和副翼的作用，既不能在起飞着陆时完全放下、最大限度实现增升，又不能在高速飞行中做横滚动作时用足差动作，难怪在现代战斗机设计中很少见到这样的做法，除了减少作动机构重量外，看不出“心神”这样做的优点在哪里。

6、机动性的问题

机动性的关键还是在于足够的升力，“心神”的重量、翼展与中巴合作的FC-1“枭龙”战斗机相近，翼载估计也相近，换句话说，作为第五代战斗机并不出色。另一方面，利用涡升力增升、提高机动性已经成为现代战斗机的典型特征。F-18用大边条产生涡升力，欧洲“两风”用全动鸭翼主动控制涡升力，F-22用菱形截面机头的尖锐侧脊、大倾角的进气道侧面和进气道外缘的窄边条形成涡升力，苏霍伊T-50用可动边条主动控制涡升力，歼-20则是高度复杂的用钻石形截面机头的尖锐侧脊、全动鸭翼、大倾角的进气道侧面和进气道外缘的边条产生涡升力。“心神”的机头倒是也有一点侧脊，但与F-22或者歼-20相比，更像捏了一圈饺子边的圆形截面，侧脊只是意思意思而已，产生涡升力的作用很弱，隐身效果也只是象征性的。ATD-X的小边条和F-22相近，但F-22的进气道外侧高度倾斜，强化了小边条的作用，与机头的菱形截面和尖锐侧脊交互作用之后，产生强烈的涡升力。ATD-X则没有这样的作用，接近垂直的进气道外侧对小边条没有强化作用，小边条产生涡升力的能力不会比第一代尝试边条概念的F-5E战机强很多。

对比其他的五代机，我们发现“心神”的机头侧脊不够尖锐，边条作用很小，F-22的侧脊尖锐得多，边条作用很强，歼-20不仅有尖锐的侧脊，还有全动鸭翼增强涡升力，苏霍伊T-50则用可动边条形成强大的涡升力。连大型风洞都没有的日本也只有象征性地粉饰一点貌似F-22的特征。

7、气动布局还是30年前的水平

“心神”的气动水平还可以从双垂尾看出来，这依然是传统的大型安定面加后缘活动面，与F-22一样。F-22当然不是落后的设计，但这是30年前的设计了，F-35的设计也在20年前冻结了。中国歼-20、俄罗斯苏霍伊T-50已经采用全动垂尾，大大减小垂尾面积和重量，比歼-20、T-50更后首飞的“心神”还延续重量、RCS都大的传统设计就落后于时代了，但对于缺乏气动和飞控功力的日本来说，倒也不乏为识时务的做法。

8、机身两侧的宽厚侧板

“心神”还有一个有趣的特征：沿机身两侧有宽厚的侧板，与F-16很相像。换句话说，机翼位置靠前，而不是像F-22那样机翼位置靠后。F-16是最早采用翼身融合体的，机翼圆滑地融入机体上表面，机翼前缘与机体之间则是精妙的三维圆滑过渡，但这给机翼后缘到机尾的后机身侧面处理带来了难题。F-16的解决办法是将翼身融合体的“双肩”向后延伸，形成侧板，平尾的安装点在侧板侧面，而不是直接安装在机体上。侧板实际上相当于增加了后体的翼面积，有利于升力中心后移，适度降低静不稳定性。F-22用大大靠后的机翼位置达到同样的目的，但在气动上优美得多。F-16是第一代静不稳定的战斗机，增加了机动性，降低了巡航速度的配平阻力。但这还是电传飞控的早期，侧板提供的靠后的升力贡献降低了飞控的难度，侧板尾端有可以下垂的扰流板，用于在大迎角飞行时提供额外的低头力矩，帮助恢复正常平飞。近似矩形体的侧板与圆柱体的机体之间只有简单对接，没有特别的过渡。30多年后的ATD-X也是一样，采用了简单侧板设计。.

另外，在数次的试飞中，还发现“心神”的发动机尾喷叶片和大部分飞机的叶片不同，是看起来炸开了一般，这种是日本研发的导流片式矢量叶片，是没有解决矢量技术，作出的一款伪矢量结构。这一结构优势就是技术难度低，好实现，缺点则一大堆，首先是无法达到真正的所谓”矢量“，只能一定程度上拥有矢量喷管的效果，另一个，这个结构非常破坏隐身性，也会损失动力，几乎无法用于实践。“心神”本来就小，还使用双发，按说不存在动力问题，但是由于没有解决发动机问题，日本只能采用这样的方案。

9、折流板矢量喷口

“心神”上的另一个老黄历是那两个折流板矢量喷口，分别利用三个折流叶片偏转飞机尾部气流来实现矢量机动，看上去挺高大上的，其实美俄中三国都曾经玩过，然后这三国最后都不约而同的放弃了这一方案，转而采用二元矢量喷管或轴对称矢量喷管。这套方案的好处就在于它几乎可以不对发动机进行什么改装，往外壳上一套，再加上一套独立的操作系统就可以实现矢量机动。这是明摆着只求有没有，不管好不好的套路。

三、对于日本五代机的其他疑问：“心神”到底想做到什么呢？

“心神”其实距离蜕变为真正的五代战机还十分遥远，虽然日本现在雄心勃勃的研发F3战斗机，实际上并不容易。日本装备的F2战斗机虽然是自己研发的，实际上只是F16战机的拉皮版。美国的第五代战斗机F35，从立项到现在服役经历了多年，而且这还是资金充足，技术先进的美国。

纵观日本，的确有很扎实的工业体系，可缺很多关键性的东西，但完整的航空工业早已被美国阉割。研发隐身战机需要的大型超音速风洞、微波暗室、超级电脑。拿超音速风动来说，日本国内目前最大的超音速风洞只是三菱的那座0.6x0.6米超音速风洞。和美俄中的那些两米级超音速相比只能算玩具。同样的战机吹风试验，两米级的风洞的效率是0.6级风洞的十倍以上。两米级风洞做一年的试验，换三菱那个小玩具够做上十几年的。亚洲前30名的大型风洞中，至少25个都在中国大陆。

目前日本也没有能容纳整架战机的大型微波暗室，所以ATD－X的CRS测试要运到法国去做。心神的研制应该是一来维持本国研发技术，二来近年来国际形势确实迫切需要日本淘汰F-15J，既然美国人不卖F-22，更不可能指望毛子的T-50，F35是唯一的选择，但是价格太昂贵，也就只能这样了，先从技术验证机做起，有总比没有的强吧！毕竟不能和人家差的越来越远不是，尤其是中国已经有了两款五代机，这最是让日本不能接受的。但是，不能不说，日本在一些技术上却是牛逼，但是整体上还缺东少西，这是硬伤。