英日联合研发六代机发动机，日本具备先进航发的研发实力吗？

2021年12月，英国和日本联合宣布，两国正在研发下一代战斗机的发动机演示样机，并将共同探索更广阔领域的空中作战技术。

根据目前公开的信息，这款新型发动机演示样机的研制工作将在2022年正式启动。其中英国将首先在前期的项目论证规划、数字化设计、制造技术创新方面投入约3000万英镑。目前估计，整个项目的投资额度将达到2亿英镑。

目前英国和日本都有各自的下一代战斗机计划：日本的项目是F-X（非正式名为F-3），英国主导的下一代战机项目为“暴风”。

从项目成立之初至今，各国媒体与官方都不断“吹风”，表示未来“暴风”很可能与法德主导的FCAS项目合并。

按照两国目前的表态，新型发动机演示样机将同时服务于日本的F-X和英国的“暴风”。一些媒体如此评论：考虑到英国航空发动机技术在欧洲诸国内的显著领先优势，即使是未来“暴风”与FCAS合并，新的欧洲未来战斗机依然有很高概率使用英日联合研发的发动机方案。

英国：政治与技术的好处都要占

事实上，为下一代战斗机研发新型发动机样机，仅仅是目前英日先进军事领域合作框架下的一小部分。

仅就战术飞机领域而言，英国与日本的合作涉及到总体设计、各项关键子系统和机载设备、乃至于先进机载武器——比如“JNAAM”（联合新型空对空导弹）项目。

在“遄达”系列发动机上，日本与英国有着长期的合作经验，并承担了相当多的核心结构研制工作。

以新型发动机为代表，英国与日本的广泛合作，建立在地缘政治与航空工业能力两个基础上。

在政治方面，英国国防部长本·华莱士曾直言不讳：

“加强我们在印太地区的伙伴关系，是一项战略优先事项。日本是我们在亚洲最亲密的安全伙伴之一，与日本的合作承诺就是一个典型的例子。”

而在航空工业能力上，英国国防采购大臣杰里米·奎因和罗罗集团业务发展与未来项目总监阿历克斯·芝诺两人的言论也代表了部分英国高层的观点：

“正如我亲眼所见，我们的日本伙伴在技术方面取得了巨大进步，这些技术可以补充我们的先进技能，并有助于确保我们的武装部队处于军事创新的最前沿。”

“在罗罗，我们与日本的合作伙伴建立了长期而宝贵的关系。英国和日本的行业团队带来了互补的技术，这些技术将为两国未来的战斗机提供更为清洁的下一代动力。”

日本：航发能力不可小觑

而日本乐于与英国合作，则出于以下原因：

一方面，由于“和平宪法”的长期限制，日本被禁止出口自研装备，日本自卫队装备数量有限，长期在美式主力装备的“光环”下难以实现突破性的产品整合。

另一方面，在民用航发的研发制造中，日本显然没有实力对通用/施奈克玛、普惠、罗罗等几个西方主流公司主导的垄断秩序发起冲击，只能以分包、合作的形式“委身幕后”。

不过，虽然日本并不具备引导航空发动机市场需求的能力，在整机装配能力方面也不显山露水，但其研制能力不可小觑，这也是英国选择其作为下一代战斗机研发伙伴的原因之一。

概括来说，虽然日本航发产业的整体规划论证、设计能力较弱，但其航发产业链较为齐备，其中材料领域最为突出；制造能力也较强。

航发材料：先进梯队成员

在航空发动机材料上，最核心也最关键的材料，是要耐受极端高温和力学负荷的热端材料。

目前最重要的两类热端材料，一种是传统的镍基高温合金，一种是以碳化硅等高性能纤维进行强化的陶瓷基复合材料。

高温合金制造的涡轮叶片

在单晶镍基合金材料的研发上，日本与美国同处于世界第一梯队，二者交替着不断打破合金材料耐受极端高温的纪录。

其产品也被普遍用于先进航发型号中。如波音787所使用的“遄达”1000发动机，部分涡轮叶片就采用了日本合金材料。

再说到碳化硅纤维材料。目前全球范围内仅有日美两国能实现批量化生产。其中，能够进行碳化硅纤维材料批量化生产，且产能达到百吨级别的，只有日本的碳素公司和宇部兴产株式会社。

复合材料风扇

碳纤维是另一种正在变得越来越重要的材料。新的高性能涡扇发动机普遍需要更轻、更大、形状更特异、力学设计更具针对性的涡扇叶片，这些叶片无法全部使用金属制造，而必须使用碳纤维复合材料。

而在目前的全球高性能碳纤维材料市场，日本东丽、东邦、三菱丽阳三家企业则占据了70%以上的份额。

航发制造工作：核心外包商

如上所言，在“和平宪法”的限制下，日本自研军机以及整机的需求被大大压制，于是日本选择了另一条道路：尽全力参与国际航空产业链的分包工作。

日本很早就拥有F-100和F-110等发动机的许可证生产能力。

这种趋势始于20世纪60年代。到了20世纪80年代初，石川岛播磨重工、三菱重工、川崎重工三家企业联合组建日本航空发动机协会。以此为标志，20世纪80年代，日本开始形成较为成熟的航发分工机制。到2000年之后，日本已经有能力承接世界先进水平发动机的核心部件制造、甚至部分是设计工作。

GEnx发动机中，相当多的核心部件均由日本企业研制。

以波音的民用飞机产品为例，波音767项目中日本承担了15%的工作包，到波音787时达到了35%。

其中，波音787的另一个发动机选项，GE公司的GEnx发动机，日本企业占据了15%以上的工作包份额，其中就包括燃烧室机匣、低压涡轮、高压压气机叶片等核心器件的设计和制造工作。

尤其是在高难度发动机主轴的制造上，日本具备极大的优势：目前3米以上规格的型号，全世界范围内70%以上的市场占有率由石川岛播磨重工获得。

规划设计：薄弱环节

与材料和制造能力相比，对独立完整的航发型号进行论证和设计，则是目前日本航空发动机产业中最薄弱的一环。

从二战时期日本就开始了喷气式航空发动机的独立研制工作。二战后，航空器研制禁令被解除，石川岛播磨，富士重工，富士精机，三菱重工，川崎重工五社联合出资成立日本喷气发动机会社，研制出二战后日本首个、同时也是日本历史上第二个可装机的喷气式发动机J-3，并装配在T1-B和P-2J两型飞机上。但总体来说，在“和平宪法”和各种政治限制下，日本的自研航空发动机型号在数量上很少，加上此次XF9-1一共只有8个，而且大部分都是推力和尺寸较小的型号。

XF9-1验证机

但是在长期的国际分工中，日本逐步获得了很多先进型号的关键部件和结构设计经验（包括高压压气机、低压涡轮、燃烧室等），可以说，其局部性的设计能力积累得较为扎实。

如果假以时日，或者确实能够走完一两个完整型号的设计制造工作，日本很可能在战斗机发动机的总体规划和设计能力方面取得巨大进展，此次与英国的合作也许就是一个很好的“机会”。