F-3是日本引進美國技術製造的單發隱身的戰鬥機。在日美雙方最終確定的F-3設計方案中，基本保持了YF-23的氣動外形，如大根梢比梯形主機翼、集平尾和垂尾功能於一身的V 型尾翼(分別向左右傾料45°)、S型進氣道、槽溝形尾噴管等。由於F-3是YF-23的日本縮小版，所以在一些細部上有較大區別。如F-3為單發，槽溝形尾噴管只有一個;邊條較大、翼身融合程度更好;機身下兩側進氣道與機身緊密貼合;V型尾翼形狀為梯形等。總體來說，F-3比YF-23的結構更緊湊、隱身效果更好。與F-35相比，F-3的隱身優勢就更明顯。
基本介紹
- 中文名稱：F-3戰鬥機
- 英文名稱：F-3
- 國家：日本
- 類型：第四代戰鬥機
發展沿革,總體評價,四代機俱樂部,美國,日本,韓國,印度,
發展沿革
F-3是日本研發的單發隱身的戰鬥機， “心神”先進技術驗證機起飛重量約為8噸，所裝備的兩台日本國產XF5-1渦輪風扇發動機總推力能夠達到10噸，飛機起飛推重比為1.25。採用了新型靈巧蒙皮的“心神”還將進一步降低重量。除了靈巧蒙皮之外，“心神”還將要驗證實現IFPC能力的矢量噴口.多功能主動相控陣雷達以及類似於F一35的綜合光電搜尋瞄準系統。如果一切順利的話，全狀態“心神”驗證機將於2014年進行首飛。
日本防衛廳技術研究部於2006年11月9日展出的先進技術驗證機日前被正式命名為“心神”，並正式進行了公開。同時航空自衛隊也表示，航空自衛隊已經注意到了未來空戰環境需要新一代戰鬥機具備所謂的“F3”能力。即“首先發現(First Look)”、“首先攻擊(First Shoot)”和“首先摧毀(First Kill)”，而新的“心神”先進技術驗證機正是瞄準這一目標而進行設計的。日本防衛廳技術研究本部認為。下一代戰鬥機首先必須具備的自然是隱身性。而高機動性也是取得空戰勝利的必備條件。然而這兩項性能對於飛機外形的要求是矛盾的，簡單說隱身性要求飛機外形更趨於稜角——將雷達回波儘可能集中在有限的方向，而高機動性則要求飛機外形更趨於圓滑——避免空氣從機身表面分離。而“心神”的開發正是為了研究如何調和這兩個性能帶來的設計上的矛盾，同時讓新一代戰鬥機同時兼備這兩個贏得空戰的必備性能。
雖然這兩項性能在設計上互相牽制糾纏，但是“心神”驗證機的這兩個部分設計是分別由兩個部門進行的。其中高機動性的研究工作由日本防衛廳技術研究本部第3技術開發室完成，該項研究在2000年就已經開始，按計畫將於2008年末結束；而隱身性方面的研究則由“心神”項目的主要契約單位——三菱重工承擔。
三菱重工為了實現飛機的低可探測性能，因此在外形設計上參考了目前唯一投入服役的標準四代機F-22，採用了並列雙發雙垂尾正常布局。
根據上一代隱身理論，飛機的主要輪廓線和機身開口接縫線應該相互平行，以儘可能將雷達回波集中在有限的方向上，使得敵方只能在特定方向探測到自己。F-22正是在這一理論成熟的時候誕生的“心神”也參考了這些，採用了帶附面隔層道的carret進氣口。鑒於F一35的鼓包式進氣口早已經進行過試驗，而“心神”仍舊在進氣口內側設計有附面層隔道。很顯然是為超聲速飛行性能考慮的。其他諸如梯形主翼.外傾式梯形雙垂尾等均與F一22如出一轍。這個外形也令很多人在看到“心神”第一眼後會認為這不過是繼“猛禽斯基”後的“倭猛禽”罷了。平尾的輪廓倒還算有意思，前緣與主翼前緣相垂直，而折線形後緣外側與前緣平行，內側則與主翼後緣平行。不但保證了足夠的氣動效率，提高了隱身性，同時還擴大了機背通訊天線及其他天線的工作範圍。不過這一設計也不是“心神”首創。
“心神”在氣動外形上與F一22的最大區別主要在於類似F-1 6的氣動側板，這一將主翼和平尾有機結合成一體的氣動側板有效提高了飛機的控制效率，同時後端與平尾相接，使得控制效率進一步提高。這種結合了F-16和F-35各自特點的氣動側板雖然在很多國家的方案中並不鮮見，但是將其付諸於實施的還只有“心神”。 F-22還有一個設計亮點，就是在進氣口端上部外側各有一個三角形的突起，這個突起上表面與機身連成一體，下表面則於進氣口有一個折角。這個設計非常巧妙，極好地保證了飛機的隱身性以及進氣口的要求，同時起到了邊條/前翼的作用，能夠在大迎角狀態產生渦流提高主翼升力。而“心神”並沒有採用這一設計，而是直接在進氣口外側伸展出邊條，然後與氣動側板相接。這種結構簡潔，而且與F-22的設計相比，“心神”的設計保證了飛機機身對面積律的要求，結合其進氣口採用附面層隔道設計，說明“心神”非常強調跨聲速/超聲速特性。
不過“心神”的設計有一點必須特別注意，就是在主翼前緣襟翼內側有一個非常有意思的“閉合鋸齒”設計。肉眼平視非常難以注意到這個結構，該設計也算巧妙而有意思。這一設計類似於米格-23主翼前緣的鋸齒結構，起到類似於翼刀的作用，用於控制失速氣流的擴展，能夠提高飛機的可控迎角範圍。很多飛機都採用了這一設計，但是此設計的最大缺點就是其獨特的凹口會大幅增加飛機迎風面的雷達反射面積，這對於現代戰鬥機來說是非常致命的。而“心神”為了獲得更高的機動性、更大的可控迎角範圍，因此毅然採用了鋸齒設計，而與常規鋸齒不同的是，“心神”的鋸齒前端向內收攏與機身相接，整體形成了一個閉合的鋸齒結構，擋住了前向雷達波直接進入鋸齒內，這一設計目前還是只見於“心神”，不過這一設計是否真的能提高隱身性，以及氣動效率具體如何，還有待進一步試驗。
三菱重工除了要進行低可探測性機體形狀設計的研究外，還要進行IFPC技術的開發。IFPC是指綜合飛行/推進控制(Integrated FIight Pro—pulsion Contr01)技術，主要用於在飛機通過氣動操縱面無法控制飛機姿態的失速範圍內，通過對推力的控制來操縱飛機的控制技術。不僅如此，為了使整個系統性能最優和穩定性最好，就必須對各個部分綜合控制，即一體化控制。對於進氣道、 發動機及噴管的綜合控制稱為航空推進系統綜合控制，簡稱cs；對於飛機與推進系統綜合控制稱為飛行/推進系統綜合控制，簡稱IFPC。通過IFPC的實現，飛控、推進等系統也將演進成為一種一體化的、智慧型的、綜合了各種飛機控制能力並與指揮、控制、感測、導航、攻擊等系統高度綜合的飛機。同時，在整個飛行包線內最大限度地滿足飛行任務的要求，以滿足推力管理，提高燃油效率和飛機的機動性，有效地處理飛機與推進系統之間耦合影響及減輕駕駛員負擔等項要求，從而使系統達到整體性能最佳化。作為IFPC的一個重要組成環節，“心神”採用了推力矢量噴管。而該噴管區別於蘇一37的圓截面三維推力矢量噴管和F-22的矩形截面低可探測二維矢量噴管，而是類似於美德合作的X一31所具有的三片折流板矢量操縱方式，比較特別的是“心神”的矢量折流板帶有鋸齒，有可能是為了降低雷達探測性而設計的。
毫無疑問，X一31項目是目前有人戰鬥機最強機動性的代表，這一項目誕生於1986年6月，美國和當時的聯邦德國政府簽訂了一份關於聯合進行“增強戰鬥機機動性”(EFM)計畫研究的諒解備忘錄，該計畫由美國國防部高級研究計畫局牽頭，聯邦德國國防部的技術計畫部門以技術合作的方式參與該計畫，為該計畫的發展研究機就是X一31“增強戰鬥機機動性”驗證機，該機主要用來研究提高近距空戰格鬥能力的方法。而X一31最具特點的就是折流板矢量噴口，3塊碳一碳導流葉片繞發動機圓周對稱配置，每枚導流葉片的受高溫區都包敷著碳化矽面層，且均由單獨的作動裝置驅動。通過偏轉導流葉片來提供俯仰和偏航所需的控制力。最大偏轉角度為35度，折流板矢量噴管不像二維和三維推力矢量噴管那樣包覆住噴流，因而在大多數情況下最大只能將氣流方向改變15度，而在某些低能量狀態以及發動機尾噴口面積較小的情況下氣流改變還達不到15度。而且折流板推力矢量控制方式的缺點是相當明顯的，首先它的導流葉片在同時偏轉一定角度以上可能發生相互碰撞，因而必須在控制軟體中做適當的設定，這會導致該機推力矢量的控制律和與飛行控制系統的結合相當複雜；其次是導流葉片本身的使用能力問題，X-31的折流板內偏5度僅僅10秒後就必須外轉10度冷卻15秒才能再次使用.最後是折流瓣式偏折噴口的固有缺點——推力損失問題，X一31A在導流葉片的偏轉角度超過10度時推力開始明顯損失，偏轉至25度時推力將損失700千克力左右。
不過儘管推力矢量控制方式有種種缺點，但是“心神”仍IEl決定採用這一矢量控制技術，一方面是結構簡單，不用面臨開發額外的且日本從未接觸過的結構複雜的俄式三維矢量噴口，同時也不像F-22的二維矢量噴口那樣不能對偏航方向作控制；另一方面，折流板技術是美國的現成技術，即使是雙發動機同時採用折流板也在F/A一18 HARV上進行過驗證，而X-31所驗證的技術本來就是用於移植的，因此在結構設計以及控制軟體上，日本都可以直接從其盟友美國身上獲取。畢竟日本要試驗研究的是控制技術而不是結構製造技術。對於日本來說，製造一個機器並不困難，不必因此浪費時間而導致“心神”計畫的拖後。
除此之外，三菱重工還要同時展開“靈巧蒙皮(Smart Skin)”的試製。靈巧蒙皮主要是指用於機身製造的一種重量輕且強度高的新型複合材料。這種全新材料的試驗工作計畫將於2011年完成。
在目前已經投入部隊服役或正在進行試驗的新一代戰鬥機中，多為類似於蘇--35/37一般強調高機動性，或如F一22一樣側重隱身性的飛機。而日本則希望自己新一代的純國產戰鬥機能夠藉助低可探測性外形和IFPC成為領先於世界的新一代萬能戰鬥機。
總體評價
所謂“隱形戰鬥機”，是指雷達一般探測不到的戰鬥機。隱形戰鬥機行蹤詭秘，機身通過結構或者塗料技術，使戰機能輕而易舉地從雷達眼皮底下逃之夭夭。早在第二次世界大戰中，美國便開始使用隱形技術來減少飛機被敵方雷達發現的可能。
隱形戰鬥機在現代戰爭中發揮著重要的作用。例如，在1991年的海灣戰爭中，美軍派出了42架F－117A隱形戰鬥機，出動1300餘架次，投彈約2000噸，在僅占2%架次的戰鬥中卻攻擊了40%的重要戰略目標，自身沒有受到任何損失。隨著材料技術和更新的技術的出現，隱形戰鬥機的隱形能力會越來越強，在未來戰爭中的作用也會日益凸現。
四代機俱樂部
預計到2017年前後，日、韓、印等國幾乎會同時裝備新一代隱形戰機。
美國
F-22是美國新一代戰機，具備躲避雷達探測和超音速巡航等多種能力，2005年投入現役。戰機價格昂貴，單機造價超過1.4億美元。
F－35“閃電II”聯合打擊戰鬥機有“世界戰鬥機”之稱，是美軍精心打造的新一代戰機，強隱形、超音速、多用途是它的主要特點。美國國防部主導這一項目的研發，英國、荷蘭、加拿大、澳大利亞等8個國家也出資參與，F－35因此成為美國軍用航空史上最龐大的研發項目之一。
眾多高新技術在F-35上匯聚，使F-35掛上“世界最先進”的光環。F-35的電光瞄準系統（EOTS）是一個高性能的、輕型多功能系統。它包括一個第3代凝視型前視紅外（FLIR）。這個FLIR可以在更遠的距離上對目標進行精確的探測和識別。EOTS還具有高解析度成像、自動跟蹤、紅外搜尋和跟蹤、雷射指示；測距和雷射點跟蹤功能。
F-35的武器艙能適應內部掛載的各種武器，同時方便軍械人員能輕而易舉地裝掛。試掛的武器有聯合防區外武器、聯合直接攻擊彈藥、雷射制導炸彈和AIM-120先進中距空對空飛彈。
F-35還將掛載新的武器，可能在機內攜帶兩枚微型聯合防空區外發射空地飛彈，每個機艙各一個，也可能掛載小型攻擊性巡航飛彈（SMACM）。它將具備在各種天氣情況下打擊移動目標的能力，每枚價格相當於微型聯合空對面防區外飛彈（JASSM）的20%。小型尋的攻擊性巡航飛彈的射程是250海里左右。F-35能夠運載8個小型尋的攻擊性巡航飛彈。
當有些未來戰機已考慮不要航炮的時候，美國防部卻為F-35增加第3種炮彈即PGU-25；U高爆燃燒彈藥（HEI），用於攻擊空中目標。另兩種炮彈是PGU-23；U訓練彈和PGU-20；U空對地攻擊用彈藥。F-35裝備的航空機炮是現役GAU-12式25毫米航空機炮的改進型，由通用動力公司研製。
F-35將成為美軍以對地攻擊為主的多用途戰鬥機，具有全天時、全天候地攻擊陸海空任何目標的能力。在未來的戰場上，F-35將與F-22“猛禽”戰鬥機聯手，當F-22清除了敵方戰機以及地空飛彈的威脅後，F-35將攜載飛彈對分散的地面目標實施全天候精確打擊。F-35具有隱形能力，可隱形突防，作戰半徑為1000-1300公里。
日本
F-35靠不住 無奈重啟“心神”
日本三菱重工3月28日組裝的這架試驗機名為“心神”，是一架純國產戰機，屬於日本防衛省的研發項目，由日本多家軍工企業共同研製，研究成本約392億日元（約合4.82億美元）。
據國外媒體披露，“心神”戰機使用了3-D矢量推進、光飛行控制系統、主動電子掃描陣列雷達、電子戰設備、微波武器等多項高端技術，能夠有效對敵方實施打擊。日本航空自衛隊稱，“心神”將在未來空戰中賦予日本空軍“F3”能力，即“首先發現（First Look）”、“首先攻擊（First Shoot）”和“首先摧毀（First Kill）”。
據悉，“心神”試驗機起飛重量約為8噸，所裝備的兩台日本國產發動機總推力能夠達到10噸。如果進展順利的話，試驗機將在2014年下半年完成，於2015年開始試飛。而隱形戰機的研發工作預計會在2017年3月底前結束。
近年來，隨著周邊國家空中力量的快速發展，日本加速了戰機換代步伐，軍方、政界一直對美國F-22“猛禽”戰鬥機情有獨鐘，希望能夠擁有這款號稱“世界最強”的新一代戰機。然而，美國以保密為由拒絕了日本的要求。無奈之下，日本將目光轉向同樣具備隱形功能的第五代F-35“閃電II”聯合打擊戰鬥機。然而，F-35的研發進程一波三折，成本不斷攀升，美國暗示會提價並無法按期交貨，日本政府不得不另闢蹊徑，重啟自己的“心神”計畫。
韓國
韓國加速採購步伐 牽手印尼研發隱形機
天安艦事件和朝鮮炮轟延坪島事件後，韓國加速了採購先進隱形戰鬥機的步伐。2012年1月30日，韓國在首爾舉行採購招標說明會，打算投入8.29萬億韓元（約合74億美元），在2021年之前訂購60架具有隱形功能的第五代戰機，用於替代老化的F-4和F-5戰鬥機。韓國國防部採購局說，這一代號為“F－XIII”的採購項目旨在借高性能戰機幫助韓國建立“積極威懾”，應對朝鮮半島局勢。按照韓方官員的說法，投標最後期限為今年6月中旬。韓方將於7月審議競標企業遞交的申請，隨後測試競標產品，7月至9月與企業談判，預計10月宣布最終中標方。
此外，2010年7月15日，韓國和印尼就聯合研製具備隱形能力的“四代半”戰鬥機簽署了一份合作備忘錄。按照雙方協定，新機的性能將超越韓國空軍現役的KF-16，同時配備更為先進的航電設備和雷達系統。據悉，這一被命名為KF-X項目的研究計畫將耗資約41億美元。根據韓印達成的協定，印尼將承擔20%的投資，韓國承擔60%，其餘部分的資金將來自私營和國有公司（也包括第三國企業）。
據介紹，KF-X的性能應超越法國的“陣風”和歐洲的“颱風”戰機，僅略遜於美國的F-22和F-35。在新機投入批量生產後，印尼空軍將採購50架，而韓國空軍將採購40-60架。韓國、印尼兩國計畫在2020年之前生產5架具備隱形能力的原型機，用於相關測試，雙方將從這些原型機中挑選出最符合各自空軍需求的機型。據韓方估計，KF-X戰機量產後有望總共出口300至500架，每架戰機的售價約為500億韓元（約合4400萬美元）。
印度
印度依靠俄羅斯推T-50
埋頭研發中型隱形機
2011年8月，俄羅斯在莫斯科航展上首次公開展示了該國第一款超音速隱形戰鬥機T-50。T-50屬於俄羅斯第五代戰機，印度方面參與了該機型的研發。當年10月，印度空軍參謀長布朗上將在接受媒體採訪時宣布，印度空軍將從2017年起裝備與俄羅斯聯合研製的第五代戰鬥機。布朗指出，印度空軍將總共採購214架第五代戰鬥機，其中166架為單座型，48架為雙座型。雙座型戰機將全部在印度斯坦航空公司的車間內進行組裝。
除了與俄羅斯聯合研發新型戰鬥機，印度航空發展局2010年11月曾透露，印度政府已經投入20億美元研發國產戰鬥機“先進中型戰鬥機”（AMCA）。AMCA將是一種雙發隱形戰鬥機，將廣泛採用隱形技術，以對付敵方雷達的探測，將是世界第一種中型隱形戰鬥機，其重量只有20噸左右。該機有望於2017年前進行第一次試飛。
