世界第三！日本研製出第5代航發曝矢量噴口，不可小看！

摘要：未來研發目標是不加力推力130kN，加力推力200kN，與F-135相當，按照日本人提供的研製時間表，我們發現其驚人的研製推進速度，如果2020年開始進行高空臺測試，甚至可能趕在我國渦扇15上高空飛行臺之前進入高空臺測試階段，而後者的研製時間比XF9-1發動機提前了8年。而核心機是渦扇發動機極其重要的組成部分，包括了發動機系統中溫度最高、壓力最大、轉速最高的組件和系統1壓氣機、燃燒室、高壓渦輪、傳動等，所以，對核心機性能的掌握程度是發動機改型或新發動機研製能否成功的關鍵，而上訴這些零配件和組建恰恰都是日本最擅長的，這裏就是日本人的第二個優勢，那就是材料和材料加工技術。

3月21日，日本媒體首次公開報道了其第五代戰鬥機和發動機技術發展的現狀，據日本防衛省防衛裝備廳透露，石川島播磨重工業公司已完成下一代戰機用XF9-1發動機原型機的製造，目前測試情況非常順利，日本媒體透露XF9-1發動機的研製進度可能遠超過外界對其的基本認知，其交付時間將可能大幅度提前。

2018年6月，石川島播磨重工（IHI）向防衛裝備廳交付了XF9-1發動機原型機，由於採用了第五代單晶等新材料，渦輪前溫度達到1800℃。

隨後該發動機在試車中連續實現不加力推力110kN、加力推力150kN的預定指標，計劃於2020年1月前完成包含高空臺在內的測試試驗。未來研發目標是不加力推力130kN，加力推力200kN，與F-135相當，按照日本人提供的研製時間表，我們發現其驚人的研製推進速度，如果2020年開始進行高空臺測試，甚至可能趕在我國渦扇15上高空飛行臺之前進入高空臺測試階段，而後者的研製時間比XF9-1發動機提前了8年。

更驚人的是，在最近曝光的照片我們可以發現，XF9-1發動機在實驗臺測試時，首次展示了軸對稱矢量噴管的工作情況。

照片中，我們可以發現XF9-1發動機採用了收斂-擴張型軸對稱矢量噴管結構，這個噴管系統由3個均勻分佈的A9矢量噴管組成，日本人這個設計的巧妙之處在於，當噴管處於非矢量狀態時，三個A9矢量噴管同步動作，且其產生的推力與發動機軸線重合；當尾噴管處於矢量狀態時，三個A9矢量噴管異步動作，使發動機尾噴管軸線偏離發動機軸線，從而實現XF9-1發動機噴口的轉向，保證了戰鬥機執行推力矢量的實現。

這個現代化的收斂-擴張型軸對稱矢量噴管與我國渦扇-10某型發動機以及俄羅斯的五代發動機——產品30發動機處於同一水平，完成度相當高，並不像一個試驗品，讓人感到不可思議的是，在此之前，雖然日本展示了XF3-400技術驗證機，但XF9-1這個矢量噴管我們從來都不知道它的存在，顯然日本人長期祕而不宣的進行了祕密研究。

我們知道，二戰以後，日本自主研製的航空發動機型號稀少，只有寥寥幾型，其型號研製經驗與航空強國、大國相比或有不足，但日本的研製經驗和能力一直在增強。

1973年，日本IHI開始研製XF-3發動機作爲T-4教練機的動力，1987年F3發動機正式服役，最大推力爲16.7kN。

隨後，XF-3發動機的改進型XF-3-400技術驗證機進一步將推力增大到33.3kN，並利用XF3-400進行了二維推力矢量技術驗證，使得日本成爲當時少數掌握推力矢量技術的國家。此外，日本在幾年前研製的XF5-1發動機質量爲644千克，不開加力推力爲50kN，不加力推重比爲7.8。與之相比，美國F119雖然最大推重比爲10.7，但不加力推重比只有7.2，XF5-1發動機的一些性能是十分驚人的。

實際上，除去美軍的F-119和F-135發動機之外，目前世界上只有俄羅斯和中國正研製的軍用大推力小涵道比渦扇發動機，這兩個國家的產品30和渦扇15發動機剛剛進入高空飛行臺階段和接近進入高空飛行臺階段。

作爲後來者，日本到底是怎麼做到在發動機領域的“彎道超車”呢？筆者認爲，日本在發動機核心機研究上的紮實投入，成就了日本軍用發動機技術的一個奇蹟。

衆所周知，隨着航空發動機技術的不斷發展，發動機研製難度不斷提高，研製週期也逐漸加長，研製程序也相應複雜。通常發動機的研製週期要比飛機的研製週期長。

早期，每隔10年就出現一代新的發動機，從上世紀70年代的典型數據表明，新一代發動機從概念研究到投入使用約爲15年，而90年代的戰鬥機發動機如F-119和F-135從概念研究到定型經歷了30年以上。如果在飛機研製的同時開始發動機的研製，發動機的研製進度必然滿足不了飛機的要求。

但是通過開展核心機的研製，可以比較好地解決這一矛盾。

因爲核心機可以在不針對具體型號的前提下提前研製，有足夠的時間進行調試、修改和結構完整性的考驗，這樣降低了技術風險，又解決了可靠性、耐久性等問題。

當新的飛機設計要求定下來之後，根據其戰術要求，派生的新發動機研製週期就大大縮短。國外的經驗表明，在一臺成熟的核心機上派生新機，週期只要 5年左右。

而核心機是渦扇發動機極其重要的組成部分，包括了發動機系統中溫度最高、壓力最大、轉速最高的組件和系統1壓氣機、燃燒室、高壓渦輪、傳動等，所以，對核心機性能的掌握程度是發動機改型或新發動機研製能否成功的關鍵，而上訴這些零配件和組建恰恰都是日本最擅長的，這裏就是日本人的第二個優勢，那就是材料和材料加工技術。