战后，日本长期没有在国内生产顶级战斗机发动机。这是日本的一个弱点，人们甚至认为这是不可能实现目标。
       然而，正如第一部分所述，去年由重工制造商IHI向防卫装备厅提供的国产战斗机“XF9-1”在没有加力燃烧室的情况下达到超过11吨的推力，在加力燃烧时超过15吨。它的性能与安装在美国隐形战斗机“F-22”和俄罗斯“Su-57”上的发动机相匹敌。
       特别要指出地，代表燃烧气体温度的“涡轮入口温度”是1800℃以上，这绝对是世界级的成就。为了应对战斗机的隐身，在保持纤细的同时实现了大推力输出。可以说这个结果充分利用了日本专门研究的耐热材料技术。

       为了了解XF9-1的发展阶段，未来发展前景和关于在国内制造喷气式发动机的意义，我们采访了曾在防卫装备厅航空装备研究所工作，并作为发动机技术研究部部长参与了XF9-1的开发工作的高原雄儿先生：

讲述人高原雄儿先生，原防卫装备厅航空研究所发动机技术研究部部长（现任防卫装备厅长官秘书长）

      高原雄儿是国防工程师，工程博士，喷气发动机专家。进入防卫省后他在发动机实验室工作。除负责预算和研究外，还担任很多经理职位，在FSX（下一代支援战斗机，现F-2战斗机）的开发办公室任职三年，后来他还担任BMD（弹道导弹防御）发展部主管，两年前回到XF9-1的开发部门航空装备研究所任职，负责XF9-1的项目管理和技术评审会议。

国内整体的开发能力有所提高

——XF9-1计划在2010年开始，到目前为止是第9年，请问是如何进行开发的？

       首先，我们从发动机的核心机问题入手。核心机由三部分组成：高压压缩机，燃烧室和高压涡轮。它是产生高温高压的“核心”部分。 首先我们仅制造高压压缩机进行测试，仅使用燃烧器进行测试，并仅使用高压涡轮进行测试。
       通过试验各种材料并试验空气流动，我们可以看出这三个组件中的每一个是否都能正常工作。 如果这样可行，那么我会将这三个连接成一个核心机，看看它是否再次运行良好。

XF9-1的1/5模型的核心部分照片。六排蓝色叶片是高压压缩机，银色的上部压扁的“C”字结构是燃烧器，而右侧的红色叶片是高压涡轮。这三者构成了核心机。从照片左侧进入发动机的空气被高压压缩机推入狭窄的间隙，并被送到燃烧室。燃烧的气体膨胀并剧烈地冲击高压涡轮机并高速转动。另外，在高压涡轮和低压涡轮（红色右列）之间可以看到作为不旋转的叶片“定子”。为了追求减小尺寸，减轻重量和提高效率，它似乎希望在未来去掉这一部件。

——要从难关处开始进攻，是吗？

       如果事实证明整个核心机工作正常，我们将继续开发，以便增加核心机的前后部分。风扇连接到高压压缩机的外部，另一个是低压涡轮机连接到高压涡轮机的外部，而加力燃烧室连接到低压涡轮机的外部，各部件逐渐附着。

XF9-1的1/5模型整体照片。开发将从中心的核心机到风扇（蓝色前3排）和低压涡轮（红色后排）两侧扩展。高压压缩机和高压涡轮以及风扇和低压涡轮分别通过相同的轴连接，并且当高低压涡轮旋转时，高压缩机和风扇也同时旋转。

——所以全部都准备好了，就从制造商IHI那里拿到了吧。

是的。 XF9-1于去年6月底完成并交付。然而，在那个阶段，15吨的推力只是“设计上能产生”。我还不知道它是否真的能达到。防卫省将负责测试是否会达到15吨推力。

——产品是否有可能不符合目录规格性能，尽管它已经交付？

       然而技术年年在进步着，例如40年前开发F3-1引擎的时候会说“转数转到70%左右的话，后面我们会负责的。”而20年前开发XF5-1发动机的时候会以“转数如果超过90%就OK，推力稍微弱一点，后面在我们这边会解决”这样的感觉交货。

       但是这次我们的要求更高。我的意思是IHI的技术有所改进，国内整体的能力提高了。我们在设计阶段也提高了识破不合理地方的能力。

      我认为防卫产业到哪都一样，不可能象买车的时候说“如果丰田不好，那就让我们去日产吧”。必须经常跟制造商一来二去的互相提高。

由航空装备研究所开发的一系列原型发动机。

从右至左：XF3-1，XF3-20，XF3-30，XF3-400，XF5-1（全部是实机）。所有这些都是IHI制造的。 XF3-30的批量生产型F3-30安装在T-4教练机上（航空自卫中队的特技飞行表演队“蓝色冲击波”装备飞机）。

最大推力考试当天造访的奇迹

——然后终于要测试XF9-1了，大家觉得怎么样呢？

       交货后大概过了一周，7月9日用干推力（没有没有启动后燃烧器）达到了11吨。说实话，我们出奇的顺利，那天是我的生日，我记得那个日子（笑）。

——一般情况下不会那么顺利吗？

例如，XF5-1是日本第一款有加力燃烧室设计的实用发动机，所以它没有提供预期的推力。当试图以全功率运转时，某处存在共振点，因为转速很高，可能会出现额外的振动。那时，你必须拆卸发动机一次，找出原因。

——那可真是太麻烦了。

通常在测试结束时。放下发动机并将它拆开需要时间。然后将各种数据相比找出有什么不同，并且采取相应措施解决问题。但是当时它（XF9-1）经历了这样一个过程：9吨的推力已经变为10吨，仍然按计划向11吨推进，我想知道XF9-1是否有任何问题。然而出乎意料的是，设计值的推力轻而易举的达到了。

XF9-1正在IHI的瑞穗工厂进行测试。发动机进气口处的喇叭形部件称为“喇叭口”并连接，以最大限度地减少待测发动机的吸入空气阻力，并确定发动机本身的能力。顺便说一句，实际的XF9-1目前正在瑞穗工厂拆解（译注：说明已经完成全部地面台架测试，准备移送下一阶段的高空台测试）。

——然后，我们将使用加力燃烧室进行最大推力测试。这也顺利吗？

       它是在八月份完成的。但是当喷气发动机的温度很高时，推力会降低。如果是热的，空气的密度会很低，并且难以传递推力。
       此外，如果室外温度很高，你将无法投入大量燃料。如果燃烧大量燃料，推力会上升，但如果进气口空气温度很高，它很快就会达到发动机可以承受的上限温度。因此，这种情况除了减少燃料之外别无他途。

—— 在炎热的日子里，你不能获得比设计更多的推力。

       通常喷气发动机就是这样的，并且基本上它通过在温度为15℃时给出多少推力来测量。换句话说，最大推力为15吨意味着“当温度为15°C时可以产生15吨推力”。
      例如，如果温度为40°C，则只能产生约13吨推力。但是温度是15°C的推力是可以根据实际多少吨的推力计算得出的，所以可以说即使是13吨左右也可以说“它实际上是15吨”。
      但是，我们想说“这真的是15吨！”毕竟温度的影响是不同的。……但去年夏天很热。

——天气很热

       但是，测试的预定日期是台风即将来临的那天，当天早上约为20°C。由于漂亮的气温下降，我达到了能够实现推力“真15吨”的愿望，这真的很幸运，我很非常高兴。这是一个奇迹的日子，因为它真的取决于温度和推力（笑）。

XF9-1使用加力燃烧室实现了15吨以上的最大推力。 当喷气发动机以超过声速的速度喷射时，火焰中会出现一种称为“震动钻石”（国内通常称为马赫环）的图案。

引擎越小其实越难

——“真15吨”带来的冲击是怎样的？

       防卫省中，认为在日本也能开发这样发动机的人好象很少，所以包含诸如议员之类的参观者纷纷到来了。

       大家都知道发动机很难，上代的XF5-1是5吨推力，所以觉得要高出3倍的15吨推力是不可能的。但是，对发动机了解的人知道小的发动机其实很难。

——小的话难吗？

       零件必须精密制作，同样的1mm的误差发生了，1mm对发动机尺寸小的一方大哦。

       另外，就算是空气流动，发动机内部也会产生“边界层”这样不良流动层，但是小发动机的话流动比例较厚。小型发动机必须解决这些问题。

       因此，如果小发动机有能够发挥巨大推力的技术，那么您将能够以惊人的方式对大型发动机进行相同的操作。

——原来如此。

       我们到现在为止XF3(推力1.7吨)，XF3-400(推力3.4吨)，XF5-1(推力5吨)，XF-7(推力6吨)，几乎不间断的持续进行喷气发动机的开发。用这些小的发动机持续积累技术是非常重要的，我认为研发它们的专业知识和经验教训是成功的。

       在过去，由于我之前提到的原因，即使在制造XF3时也需要很长时间才能达到最大推力，但是下一代XF3-400可以用70％的时间和精力达到。接下来的XF5-1只需要30％......这样的感觉逐渐增长，与XF3相比，XF9这个时间大约只用了1/10。但推力是XF3的10倍。

防卫装备厅的发动机历史开发年表。它表明我们一直在不断发展。注意，研究期（橙色）和测试期（粉红色）逐渐重叠，并且开发速度增加。

——您计划何时完成开发？

       由于不假设XF9-1将在飞机上飞行，它将在明年3月结束。

      但是有很多事情会继续下去。如果决定未来的战斗机将使用这个引擎，我将专注于那里的工作，但如果还没有决定，我们可以使这个发动机更有效率，等等，我会做进一步的研究。

—— XF9-1目前面临任何问题吗？

       目前，在推进XF9-1测试方面没有遇到任何重大问题。但是，如果将来需要装载飞机，会出现诸如吸入鸟类和冰块时会发生什么等问题，如何严格使用以及磨损情况等挑战问题。
       但是，到目前为止，XF9-1处于技术演示水平，所以在这一点上没有假设。当然我不认为将来不会有任何麻烦，但根据我的经验，如果我这样做了，即使发生了什么事情，它也总是在可以解决的范围。

选择最大推力15t的原因

——当前飞机是由软件控制的，但控制发动机的软件和控制飞机的软件完全不同？

      飞机在发动机和飞控软件之间有一段时间完全不同，用脚调节发动机输出，手动操作方向盘。但现在两者都有联系。可以说我们相互合作。
       与此相关的还有“推力偏转”。这是一种根据您想要飞行的方向改变发动机喷射方向的技术。当XF9-1的开发在下一个财政年度结束时完成时，我们计划开发一个与之相连的推力偏转喷嘴。 IHI还将负责其制造。

是XF9-1的上一代发动机XF5-1的喷嘴部分（实物）。先进的技术验证机X-2上在此基础上安装了三个叶片，并且已经完成了用于控制三维射流喷射方向的飞行测试。

——这个项目开发最困难的部分是什么？

       目前，XF9-1正在取得良好进展，但我认为这也是我们研究和开发的发动机技术积累的结果。它比以前的发动机容易生产。 ......拿钱（要预算）应该是最难的（笑）。
       当然，因为XF9-1比之前的发动机大，所以无法进入我们迄今使用的测试设施。（译著：这里应该指无法在千岁试验场的高空台测试）
       说到测试本身确实很困难。下图中的所有混乱的走线都是测量温度和压力的传感器。把它放在1000多个地方测量它，当它完成测试时，要全部拆下来检查，这个过程重复了一遍又一遍。但这很难说是研究和开发很难（笑）。

这张图上XF9-1上有1000多个测量点，混乱的走线均是为了这些传感器服务

测量技术的进展对XF9-1开发来说也是重要的因素，特别是能够了解正在转动中的发动机内部的情况变得很重要。之前只能暂时关闭并且打开发动机，推测正在转动的情况，但现在像雷达一样通过电波发射温度和压力等测量数据，以点个测量点捕捉发动机内部的状态，即使在转动中也能进行实时测量。

——今后XF9-1会继续增强推力吗？

       今后也许还需要更大的推力，或者说再小一点也未尝不可。这时，缩小推力大的东西比较容易，但是扩大推力小的东西的时候，只是单纯地把形状加大，机械制造上的制约和重量就会变大，所以XF9-1的最大推力是15t这个数字。

       因此，是不是就这样使XF9-1提高推力，取决于将来的战斗机。说不定成为只装载了一个发动机的战斗机，也可能装载二个。另外，可能优先续航距离，也可能优先机动性。但是，无论在什么场合，都可以以XF9-1这个引擎为基础。

通过转移核心部分开发的一个例子。 XF7-10（右）是基于XF5-1（左）的核心机开发的。 XF7-10的量产型发动机F7-10是安装在海上自卫队P-1巡逻机上发动机，它是韩国海军雷达照射事件的主角。

自主开发的意义

——关于国产战斗机引擎的意义，高原先生是怎么想的呢？

       将来日本战斗机制造，那个时候是不是装上国产发动机是更大的判断。但是我们认为，发动机是机械技术的终极产品，所以能在国内好好地完成发动机开发是有意义的。

       世界上只有美国和俄罗斯可以制造15吨级的发动机来运用，关键时刻拥有和美国并驾齐驱的力量是很重要的。

        另外，即使选择了从海外购买发动机制造战斗机，只要有自己制造发动机的能力，那也能成为很大的谈判筹码。能说「如果是那个价格我们自己也做哟」。如果没有技术就只能买，如果想做的话，能做出来是很重要的。

——关于中国的喷气发动机开发，您是怎么看的？

        我不知道确切的观点，但是我听说基础部分尚未解决。

        只是，不知道是不是真的这样。（中国）踏实地制造战斗机并且飞着。毫无疑问每年都在进步。所以这样的观念是不行的吧。

——对于中原先生来说，理想的引擎是什么样的呢？

       很难回答的问题啊……。还是让运用者可以信赖的引擎吗？虽然性能达到了顶峰，但是稍微有点异常，性能就会下降，像这样难以使用的引擎是不行的。

       老实说，因为在日本没研发过实际被运用的战斗机发动机，我认为我不应该对包括我自己在内的技术人员特别满意。

——对于高原先生来说，“喷气发动机制造”是什么？

      毕竟喷气发动机是“工业技术力的集合”哟。能接触到这些最尖端领域是发动机制造的妙趣。

      按每克的单价来说，比喷气发动机还高的工业产品好像只有人造卫星……不，这样说的话最高的是软件吗？因为无论如何重量都是零（笑）。