晨枫

升级为日本防务省的国家项目老话说，心神不定，输得干净。对于日本来说，心神指三菱重工的ATD-X技术验证机，新近正式命名为X-2，也就是说，从公司项目转为防卫省技术研究本部（现防卫装备厅，简称TRDI）的国家项目。近代日本画坛巨匠横山大观把富士山叫做日本的“心神”，据说将“心神”用于战斗机名字包含了“日本之魂”的意思。1月28日，“心神”在位于名古屋的三菱重工小牧南工厂首次正式向公众公开，预计将在4月份开始进行包括实机雷达反射面积（简称RCS）测试在内的试验。“心神”可能不止是技术验证机，如果一切顺利，最快可在2018年投产，作为三菱重工F-2的下一代自研战斗机。

东施版F-22

ATD-X为单座、双发、双垂尾、中单翼设计，采用两侧进气口，在外观上像缩小的F-22，但只是“像”而已。ATD-X采用外倾双垂尾，这可能更多的是出于隐身的考虑，避免侧向的垂直面，而不是出于机动性的考虑。但ATD-X的两台发动机喷口采用三片式推力转向，应该是出于机动性的考虑。超机动和高机动没有明确的界限，一般认为超机动更加强调过失速和超声速机动性，传统的气动控制在这两个情况下都力有不逮，推力转向更加有效。三片式矢量推力在美国的洛克韦尔X-31上首先使用过，虽然重量轻但效果有限。因为三片式喷流转向不是密封的，在导流片大幅度偏转迫使喷气流转向时，部分喷流的能量从巨大的缝隙流散，不能形成偏转的推力。但换一个角度考虑，三片对喷口形成一定的遮挡，有一定的红外隐身作用，倒也不是一无是处。

机动性不是光靠推力转向就能实现的，还需要良好的基本气动设计。在这里，ATD-X采用了少见的单片式襟副翼。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，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、最大限度增升，又不能在高速飞行中做横滚动作时用足差动动作，难怪在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ATD-X这样做的优点。

机动性的关键还是在于足够的过载，在9q过载机动中需要产生9倍于飞机重量的作用力。增加翼面积、降低翼载、提高推重比是常见的提高机动性手段。ATD-X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/A-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。ATD-X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，产生涡升力的作用不会很强，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强多少。

F-22的设计理念已经不是高深不可莫测的奥秘了，尖锐侧脊和大傾斜进气道外侧对涡升力和隐身的作用不难理解，但要在工程设计上做好，而不是形成不可控的涡流和不利气动交互作用，需要很深的气动设计功力，连大型风洞都没有的日本缺乏这样的功力，只有象征性地粉饰一点貌似F-22的特征。

ATD-X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ATD-X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。

ATD-X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。

两侧进气使得中机身翼身融合的设计有所简化，没有F-16那样的机翼前缘与机体融合的难题。但ATD-X像F-22一样，双发在后机身紧密并排，從宽间距的进气口到窄间距的喷口之间有一个横向的收缩。因此像F-16一样，将翼身融合体隆起的“双肩”向后延伸，上表面还是圆滑展开过渡，下表面则随着进气道到发动机和喷口的收缩而逐渐“长”出侧板，只有平面到圆柱的直接对接，看不出有任何隐身考虑。ATD-X对隐身有所考虑，但基本气动设计水平不超过40年前的F-16，与F-22是东施与西施的差别。

ATD-X采用两台石川岛播磨XF5-1涡扇发动机，单台军推49千牛，加力推力没有透露，比照军推相近的法国斯奈克玛M88的话，估计在75千牛级。ATD-X最大速度要达到M2.25，超巡速度要达到M1.82，超过F-22的M1.6，相当可观。ATD-X没有采用隐身更好的蚌壳式进气口，而是采用加菜特进气口，再次与F-22相似，但唇口后倾角度明显较小。F-22的加菜特进气口采用三维斜切，上下唇口后掠，侧壁唇口前倾，侧壁外倾。这些角度不仅符合隐身要求的边缘对齐原则，还符合进气口激波系的要求。在超声速飞行时，激波锋面成为进气的减速机制，将超声速来流减速到亚声速。理想激波锋面应该正好覆盖进气口，既消除激波锋面与进气口边缘之间的漏气，也避免激波锋面进入进气口对内壁结构造成的损害。ATD-X的超巡速度比F-22还高，进气口的斜切角度理应更大，但侧壁唇口反而接近垂直，侧壁外倾也几乎消失，设计难度相应大大降低，但设计水平比F-5E高不了多少。说到边缘对齐，ATD-X的主要舱盖（如起落架舱盖）采用奇怪的平直前缘和锯齿形后缘。锯齿形后缘应该是出于隐身考虑，但为什么同一舱盖的前缘缺乏隐身考虑，很难理解。

ATD-X是技术验证机，但要验证什么技术是个谜。技术验证机有两大类，一类不以最终发展成生产型为目的，纯粹是技术验证的，美国NASA的X系列飞机是这方面的例子，如突破声障的X-15、研究推力转向的X-31等。另一类是为生产型探路的，F-35在验证试飞时的X-32和X-35属于这一类，F-22在验证试飞时的YF-22和YF-23也属于这类。但ATD-X很奇特，两者都不是。ATD-X主要验证的是隐身和机动性，但三片式的推力转向明显没有实用价值，而且TRDI也声明了未来打算采用轴对称推力转向。在基本气动方面，ATD-X没有显著超过F一16/F-2的水平。在隐身方面，ATD-X达不到F-22和F-35的水平，到处充满了貌合神离、半心半意设计。

但作为受控技术风险的准生产型飞机，由于ATD-X尺寸较小，XF5-1涡扇发动机的推力或许足够达到M2.25的最高速度和M1.82的巡航速度，但缺乏必要的载弹量和载油量，将毫无航程可言。有说法由ATD-X发展而来的F-3将取代F-2，但F-2的起飞重量几乎两倍于ATD-X，很难想象后者具有相近的任务能力。

用心神钓鱼

不过ATD-X上也采用了一些新颖技术，比如光传飞控，不仅数据率比电传飞控更高，而且不怕电磁脉冲攻击，在核大战环境或者电磁脉冲弹的攻击下生存力更高。ATD-X还采用自重组飞控。传统飞控中，萝卜和坑是有固定对应的。即使襟翼、副翼可以反串，具体工况下的具体作用依然是确定的。自重组飞控可以在战损情况下，自动启用其他气动控制面补偿损坏的气动控制面。这虽然不能完全恢复原功能，但至少能保证基本控制。比如说，左侧襟翼损坏了，用左侧副翼补偿。在着陆时不能完全补偿原来左侧襟翼的作用，但依然可以放下一半，起到一定的襟翼作用。如果垂尾方向舵损坏，可以用两侧发动机的差动推力补偿。自重组飞控的复杂之处不在于硬件，而在于软件和飞控律，ATD-X最多能提供一个架构，但应用到另一架具体飞机的时候，需要重新设定和调试。

日本的技术路线是放弃整体研制能力，而是专注于某些关键技术。这是钓鱼，目的是诱使美国同意日本加入合作研发，日本不仅愿意出资，而且以技术入股。不过日本的单项先进技术对美国或许有用，但不是美国不可或缺的，也不是没有替代技术的。在ATD-X即将首飞的时候，三菱正好开始第一架F-35的组装，这充分说明了日本的处境：日本既缺乏研制完整而且真正适合日本要求的第五代战斗机的决心，也缺乏相应的技术能力。ATD-X既没有多少先进技术可以演示，也不具备足够的生产价值。ATD-X只是一个姿态，试图刺激美国放松出口限制，或者邀请日本加入联合研制。美国会上钩吗？

责任编辑：王鑫邦