2016年4月22日上午,日本首架自主研制的“心神”隐形试验机,代号X-2(以下简称X-2),编号001,在爱知县名古屋机场起飞。首飞约25分钟后,在日本航空自卫队岐阜基地着陆。

X-2试验机首飞

  2000年启动预研的X-2,原名ATD-X,是Advanced Technological Demonstrator-X Project的缩写,意为先进技术验证机项目X。是日本第四代战斗机的核心探索性项目。今天,就让我们来看看,世界第四个四代机研制国家的首飞机型,有什么看点。

看点一、气动设计的隐身性

  X-2采用菱形机头,进气道外侧内倾,梯形机翼、外倾垂尾。进气道、机翼前缘、水平尾翼前后缘设计成两组相互平行的线条,这符合飞机几何隐形设计中的边缘平行原则——“edge alignment”。 因为入射雷达波在飞机表面爬行,爬行波遇到飞机边缘的几何不连续处,就会向外辐射电磁波,即边缘散射。这增大了飞机的雷达反射面积RCS,形成RCS峰值方向。如果各组翼面的边缘平行,雷达波的反射方向就很少(最少的钻石型设计只有4个),反射范围很窄,有利于隐形控制。

  特别的,X-2没有腹鳍,这会进一步减少RCS提高隐身性。仅就这一点而言,比较双腹鳍的歼-20要好。当然,X-2的垂尾按比例看,似乎比歼-20要大,所以总体上X-2也未必占优。况且,歼-20采用双腹鳍设计的初衷,一方面,是在超音速飞行时能够增大航向稳定性;另一方面,在大迎角机动飞行时,垂尾被主翼的气流遮蔽,操纵效用下降。而处于“干净”的下洗气流流场中的腹鳍,能够有效弥补垂尾的不足,提高航向稳定性,防止飞机侧滑而进入尾旋,从而保待了大迎角下的机动能力和操纵品质。所以,X-2的大迎角机动性未必能胜过歼-20。

X-2的气动布局设计借鉴了F-22的很多元素

  看细节,X-2也有几个隐身设计的缺陷:

1 进气道与机身

  首先,进气道内侧与机身之间有明显的缝隙,这对隐身是很不利的设计。

X-2进气道与机身之间有缝隙

2 进气道布局

  X-2的进气道,采用固定唇口,整体呈近似菱形,靠近机身是圆角,靠近外侧偏锐角,进气口内道向上弯曲到达发动机,避免雷达直接照射压气机叶片形成镜面反射。但这样的设计进气气流量不大,对超音速和大迎角的适应性稍弱。对比之下,歼-20采用的DSI进气道,无附面层隔道,无放气旁路系统,无机械运动部件,既可以减少RCS,也有利于改善跨音速和中低速性能。因此从总体上,X-2进气道的其隐身效果和进气性能比歼-20并不占优。

X-2的进气道设计

进气道上拱导致机背隆起,不仅能形成S外形,还能在机腹布置弹舱

X-2的进气口外形

3 座舱位置

歼-20的单座座舱

  从图上初步判断,X-2的机头高耸,比歼-20偏高。这也许是因为X-2是双座的原因,为了保证后座视野提高了座舱位置,但对隐身就不利了。

  总体而言,X-2的气动设计在隐身上中规中矩,没有大的突破,与歼-20相比没有足够的亮点。

为了降低成本,X-2使用了很多现成部件,如T-4教练机的座舱盖和T-2教练机的起落架,这也就是为什么X-2是双座座舱盖的原因

看点二、动力

  在四代机的4S中,超机动性和超音速巡航都要靠发动机,因此我们来看看X-2的推力系统:2台XF5-1发动机。

  XF5-1涡扇发动机,三级风扇,六级压气机,单级高低压涡轮。重量622公斤,加力推力超过5000公斤,推重比8.3。采用FEDAC全权限数字式发动机控制。1900K涡轮前温度绝对让人惊艳,足见日本发动机材料的先进。相比之下,AL—31F涡轮前温度只有1665K,WS10A也只达到了1750-1800K。这是XF5-1的一大亮点。

XF5-1结构图