【摩托车发动机100】先进材料工艺积累的落后动力：日本XF9大推力发动机

最近，日本在F-3隐形战斗机项目的辅助动力系统XF9的核心机于2017年7月交付，而在此基础上开发的原型在一年内完成组装，2018年下半年正式开始地面测试。可以看出，XF9的初期进展仍然非常顺利。(威廉莎士比亚，Northern Exposure(美国电视))。

日本F3隐形战斗机虚拟图

据研发方面石川岛播种重工业介绍，XF-9涡扇发动机的军用推力和加力推力分别达到了105kN和150kN的水平，乍一看比我国的太行发动机强得多，但这只是地面的试验数据，航空发动机的地面推力远远大于空气稀薄的高空。例如，Wafan-15在2012年传来的地面测试最多。

XF9引擎非常精确

那么XF9的前景怎么样？这主要取决于日本在开发Aeroengine方面的优势和劣势，理解这一点就可以对XF9做出大致轮廓。

日本航空发动机开发的优点主要体现在材料和工艺两个方面。

先看材料。众所周知，日本在高科技材料领域有很高的造诣，航空发动机最核心的单晶材料也不例外。单晶材料不存在“晶界”引起的晶格缺陷，该材料制成的涡轮叶片不仅能提供优异的力学性能，还能在极端高温使用环境下保证寿命。日本已经成功开发了第五代团结顶叶，F119只是第三代，如果将其应用于发动机涡轮叶片制造，将大大提高发动机的性能。石川岛广播公司表示，由于日本采用了全世界引以为傲的材料技术，XF9-1原型保证了在涡轮前温度1800度的情况下稳定运行。比F119高出100度，这个数据有夸张的成分，但日本在这方面不容小觑。(威廉莎士比亚，《北方专家》)。

神户钢铁造假事件大大损害了日本的“工艺精神”形象，但汽车的商业部件与XF9的涡轮叶片完全不同。

还有工艺。日本的优势不仅体现在各种高科技材料的研发上，还体现在树脂基复合材料的成型、碳纤维复合材料的布置等这些材料的企业化生产制造过程中。日本都有很深的积累。(约翰f肯尼迪，《美国电视剧》，《艺术》)日本卓越的精密加工能力也在涡轮叶片的气膜冷却结构制造中具有独特的优势。

碳纤维复合材料已在民航客机上得到广泛应用

综上所述，日本在材料和工艺上的优势非常明显，但相比之下，它在航发开发上也有很大的劣势，主要表现在以下四个方面。

一个是设计。日本自行研制喷气航空的成功经验非常不足。得益于身心的XF5引擎以陶瓷为基础的复合材料。漩涡前温度高达1800 k，但推力只有5吨左右。这完全是设计能力下降的问题，而且这种发动机仍然处于实验状态。此外，日本开发的几种航母都是10吨以下的中小推力发动机。从只有中美俄三国成功开发的大推力发动机来看，中小推力和大推力之间存在着不可逾越的差距。像英国这样古老的航空发动机强国也没有自己的大推力发动机。更不用说日本了。(英国)阿尔伯特爱因斯坦。

日本只开发了几个中小型推力航空发动机

XF9发动机长4.8米，与F119相似，如图所示，很可能采用相同的361结构，但进气口直径达到1米，反映了日本。

依靠加大涵道比增加流量来达到推力指标的设计风格

二是日本的风洞、高空台、飞行台等试验设备欠缺。日本用于汽车、摩托车和高铁设计的低速风洞虽然很发达，但用于航空航天飞行研究的高速风洞却没有多少，无法提供高性能战机研究所需的大规模风洞群。因此，心神的风洞试验只能不惜泄露机密去法国做，可以设想，但凡日本有合格的风洞，也不会出此下策。

日本汽车风洞发达

三是整合能力，由于缺乏完备的本土风洞群及航空发动机型号的技术积累，日本航空发动机在设计及整合能力上有较大的缺陷。这也与日本的民族性格有关，从近现代历史可以发现，其一贯长于战术而短于战略，这种惯性思维对日本武器装备的研发也有很大影响。

四是外部环境。日本作为曾经发动侵略战争的二战战败国，被禁止超出自卫需要的大规模武器装备的生产和实验。另外，日本航空发动机的研制还受到美国驻军的严密监督，XF-9涡扇发动机自立项之初就将自身定位于第四代航发，这已经超出了美国的许可范围。

驻日美军可以对日本军工项目进行严密监督

另外，XF9从完成样机制造到批量生产还有漫长的成熟期，这是客观规律所决定的。如普惠F100发动机于1969完成首台原型机，1974年装备F15，做了十一年的机库皇后，直至1985年，到了F100-PW-220的阶段，才总算达到了成功的标准。太行发动机更是曲折，1992年完成首台原型机，2005年定型投产，直至最近几年才得以大量用于单发战机歼10。此外，经典航空发动机无一不是由几十台试验发动机通过成千上万的试验小时堆出来的。XF9有如此高的涡轮前温度，寿命和可靠性方面很难有理想表现，这意味着它需要更多的发动机进行试验。

航空发动机需要海量的试验

总而言之，即使通过加大涵道比和提高涡轮前温度，牺牲高速性能和寿命，日本的XF9最多也就能达到三代大推力涡扇发动机的水平，即使成功，也是用先进材料和工艺堆出来的一种总体性能落后的发动机。

但需要特别引起注意的是，XF9还采用了成熟度相当高的轴对称矢量喷管，还一下子拿出了现成的核心机，这些成果没有二三十年的努力是出不来的，可见日本大推航发的相关技术已经进行了长期秘而不宣的预先研究，从中可发现日本的蓄谋已久的狼子野心，必须永远警惕。