X-2 (航空機・日本)

概要

将来の国産戦闘機に適用できる先進的な要素技術を実証するために開発されたステルス研究機である。X-2はアメリカのXプレーンと同様の実験機であり、ステルス技術の研究・開発を通じてノウハウを蓄積することを目的としている。その性格上、平均的な現世代の戦闘機と比べて機体は大幅に小型で、運用寿命も数百時間と短い。また、エンジン1基あたりの推力も現代の作戦機用途としては小さく、機体にも武器の搭載能力はない。本機および今回のプロジェクトで得た技術を元にして2030年代にステルス戦闘機が実用化される予定だが、それはまた別のプロジェクト（#将来戦闘機開発計画）になり、X-2自体が正式採用され、量産・武装・実戦配備されるといったことはない。
防衛省は「将来の戦闘機に関する研究開発ビジョン」において、コンセプトモデルとして第5世代ジェット戦闘機のさらに次世代となるi3 FIGHTERを提唱し、F-2戦闘機の後継に国産戦闘機を用いることを選択肢の一つとしている。防衛省は、将来の国産戦闘機を実現するにあたり先進軍事技術を研究開発する必要性があると提言しており、本機の開発はその研究開発の一部の要素技術を実証する役割を担う。平成27年度概算要求では「F-2の退役時期までに、開発を選択肢として考慮できるよう、国内において戦闘機関連技術の蓄積・高度化を図る」ものとしている。
本機の開発においては、実物大模型のRCS試験や5分の1縮小サイズ無人モデルの飛行テストの後に、2009年（平成21年）度から実機の開発が、2012年（平成24年）3月28日から愛知県飛島村の三菱重工業・飛島工場で実機の組み立てが開始され、2016年（平成28年）1月28日に実機の報道公開と型式発表が行われた。同年2月11日に初の地上走行試験を行った。4月22日8時47分に県営名古屋空港から初飛行し、9時13分航空自衛隊岐阜基地に着陸した。上昇、下降、旋回などの基本特性、操縦性などの試験結果は良好であった。その後、機体を防衛装備庁に引き渡し、2017年（平成29年）10月30日まで計32回の飛行試験を行いステルス性や機動性を検証した。

開発経緯

米・露・中といった、軍事における先進諸国の主力戦闘機の開発と配備は、ステルス性と高運動性能を備えた第5世代戦闘機に移っている。これまでにF-117攻撃機やB-2戦略爆撃機といったステルス機を開発し運用してきたアメリカでは、本格的な第5世代機であるF-22戦闘機を実戦配備し、F-35戦闘機の飛行試験もしている。またロシアではSu-57を開発中であり、戦闘機開発能力を持つその他の国でも第5世代機に関する研究が行われている。
このような状況を受け、日本も将来の国産戦闘機開発を視野に入れた要素技術の研究開発に着手しており、それらの技術を実証するために飛行試験用の実証機を製作する事になった。実証機の開発により、航空自衛隊の防空用レーダーなどにステルス機が実際どのように映るかを独自に解明し、高度な探知能力とステルス性と運動性を持つ将来国産戦闘機の実現を目指すものである。
第5世代戦闘機では多方向からの多様な脅威に対処する能力が必要となっており、従来より性能向上したレーダーや赤外線センサーなどの電子機器が搭載されるが、機内容積の制約上、搭載する電子機器は大きさ、消費電力、冷却能力が制約される。デジタル技術の発達速度は今後も維持されると期待され、例えば米国製のF-22やF-35といった機体では、将来実現される技術の発展に伴って容易に搭載機器の性能向上が行えるようにモジュール方式で搭載されており、日本でも様々な研究試作が行われている。

機体

本機は双発機であり、低RCS（Radar Cross Section、レーダー反射断面積）を実現するために、機体側面にチャイン（ストレーキ）を持ち、2つの垂直尾翼を外傾させ、機体表面は電波を吸収するセラミックや炭化ケイ素の新複合材料で覆われている。ただしキャノピー表面を除き機体表面にステルスコーティングは施されていない。
主翼と尾翼は富士重工業が、制御機器はナブテスコが、電波吸収剤は宇部興産が製造した。複雑に屈曲させたエンジンの吸気ダクトなどもあいまって、RCSは数十キロ先のカブトムシ程度とされる。
機体サイズは約14mとなる見通しであるが、本機がF-22の全長18.92mに対して大幅に小型なのは、本機があくまで「研究実証機」であり、離陸重量約8トンの実証エンジンを搭載することに加え、このエンジン出力に見合った機体規模で十分だからである。本機では開発費を抑えるため、T-4の座席とキャノピー（当初はF-1戦闘機用のキャノピー）およびT-2の主脚と前脚を流用している。
技術研究本部（技本）はRCS研究の一環として、実物大RCS試験模型を三菱重工で制作し、2005年（平成17年）にフランス国防装備庁の電波暗室に持ち込んで電波反射特性の試験を行った。この試験において、実物大RCS試験模型はレーダー画面において中型の鳥より小さく、昆虫よりは大きく分析表示されるだけのステルス性を確保した。この実物大RCS試験模型の写真は、2006年5月に技本ホームページ（外部リンク参照）に掲載され、初めて本機の姿が披露された。なお、この試験は当初アメリカ空軍の施設にて行う予定であったが、アメリカ側の許可が下りなかった。このため止むを得ずフランス国防装備庁へ依頼したという経緯がある。
2006年春には実物大RCS模型を5分の1に縮小した無人モデル（炭素繊維強化プラスチック製・全長3m・全幅2m・重量45kgと推定される）が初飛行した。この機体は4機製作されており、飛行実験は北海道大樹町の多目的航空公園で2007年11月まで計40回行われ、遠隔操作や自律飛行などの実証検証が行われた。この飛翔実験で得られたデータは技本で解析され、X-2の実機開発に利用されていると推測される。
2006年11月9日・10日には東京都内において、平成18年度研究発表会が開催され、本機の32分の1スケール模型と「心神」の通称が発表された。マスメディアへの露出では、まず『航空ファン』2007年2月号が本機の特集記事を掲載し、次いで2007年8月11日付の中日新聞朝刊も1面トップ記事にて本機に関する報道を行った。テレビでは8月24日のFNNスーパーニュースが独占報道として、機体・エンジン・推力偏向装置・縮小模型をテレビ初公開した。5分の1縮小サイズ無人モデルの飛行実験は2007年（平成19年）9月11日に報道陣に公開された。
X-2は総額394億円をかける計画である。2009年（平成21年）度から2014年（平成26年）度まで研究試作を行い、2010年（平成22年）度から2016年（平成28年）度までに試験を実施し、X-2の開発を完了する予定である。当初、X-2の本開発は2008年（平成20年）度から開始する予定であったが予算計上は認められなかった。同年度予算では「高運動ステルス機技術のシステムインテグレーションの研究」として、概算要求の半額以下である70億400万円のみが認められ、2008年（平成20年）度から2010年（平成22年）度まで研究が行われた。翌年の2009年（平成21年）度防衛予算で本開発用の85億円の予算が認められた。そこで技本は「先進技術実証機（高運動ステルス機）」の名目で本開発を開始した。開発2年目の2010年（平成22年）度予算では228億円が認められている。
2013年9月11日、先進技術実証機（当時）の試験支援で米国空軍省と「先進技術実証機の試験準備支援（国外）」として1億1368万1520円の契約を結んだことが報道された。

アビオニクス

X-2の実機開発に先立ち、技本技術開発官 (航空機担当) 付第3開発室は「高運動飛行制御システムの研究試作」を開始した。この研究は2000年（平成12年）度から2008年（平成20年）度まで行われ、三菱重工が主契約者に選ばれた。この研究の内容は、優れた運動性能を備えるとともに、レーダーに探知されにくい戦闘機の飛行制御等に関するものである。またこの研究では、ステルス性を高めるための低RCSな機体形状設計技術、通常の戦闘機では飛行不能な失速領域でも機体を制御し、高運動性を得るIFPC技術などの研究を行った。
操縦系はフライ・バイ・ワイヤだが、前縁フラップ駆動系統にはフライ・バイ・ライトを採用している。

コックピット

コックピットは、2基の多機能ディスプレイとヘッドアップディスプレイで構成される。座席とキャノピーは川崎重工業が製造したT-4からの流用だが、キャノピーは電波の反射を防ぐためITOでコーティングされた。

エンジン

搭載エンジンは実証エンジンXF5-1である。本エンジンは技本がIHIを主契約企業として実施した「実証エンジンの研究」によって開発されたものである。
XF5-1はアフターバーナーを備えたターボファン方式のジェットエンジンであり、推力重量比8程度、2基搭載時に推力合計約10t程度を発揮し、将来の国産戦闘機開発に繋げるものとしてF3エンジンの経験を基に開発された。
1995年（平成7年）度から1999年（平成11年）度まで5回に分け、147億円の予算のもと、開発契約を結んで開発が開始された。研究試作期間は1995年（平成7年）度から2000年（平成12年）度までである。また所内試験期間は1997年（平成9年）から2008年（平成20年）度まで行われ、燃焼器などの性能の高さを証明して開発を終了した。技本へは1998年（平成10年）6月に初号機を納入、2001年（平成13年）3月までに計4基が引き渡された。XF5-1の研究成果の一部は、P-1用F7-10エンジンへ移転している。
XF5-1に設置される推力偏向機構とレーダーブロッカー等は、三菱重工を主契約者とした「高運動飛行制御システムの研究試作」によって開発されたものである。高運動飛行制御システムは、通常の戦闘機では制御不可能な失速領域においても機動制御を維持し、かつ高運動性を確保するもので、XF5-1の噴射口に3枚の推力偏向パドルを取り付けている。この研究試作は2000年（平成12年）度から2007年（平成19年）度まで、所内試験は2002年（平成14年）度から2008年（平成20年）度まで行われ開発を終了した。この開発スケジュールの中で、2003年（平成15年）度に試作品が製作され、2007年（平成19年）3月9日の完成審査において技本により妥当の判断が下された。同年秋より浜松基地の航空自衛隊第1術科学校にて試験が行われた。

初飛行予定の移り変わり

2015年（平成27年）1月6日、当初の2014年（平成26年）度内の本機の初飛行予定を、2015年4月以降に先送りすることが報道された。原因はエンジンの出力を制御するためのレバーの位置を認識する装置が正常に作動せずソフトウェアの改修が必要になったこと、空中でエンジンが止まったときに自動で再始動させる「オート・スプールダウン再始動機能」を新たに装備する変更が加えられたことに起因するとされている。防衛省は試験飛行延期による長期的なスケジュールへの影響はないとしている。さらに同年2月15日には初飛行が8月に先送りされることが報道され、10月には初飛行が2016年1月以降に先送りされることが報道された。
2016年4月22日初飛行した。

開発方針

2014年時点では、X-2の試験結果を踏まえて、2018年（平成30年）度頃に政府により次期戦闘機の開発を国産で行うか国際共同開発で行うかが決定され、2030年代の実用化を目指すとされていたが、2017年11月にロイターにより「防衛省内でF-2の後継機をどんな戦闘機にすべきか意見集約ができていない」として、2018年夏までとされていた開発決定が先送りされる可能性が報じられ、2018年3月には朝日新聞により、次期戦闘機は莫大な予算や国産開発のリスクの観点から国産ではなく国際共同開発で行うことが検討されていると報じられた。また次期戦闘機の開発計画は、2018年末に策定される2019年から2023年までの中期防衛力整備計画で決定される予定であると報じられた。2018年7月時点ではロッキード・マーティンが提案するF-22にF-35のアビオニクスを搭載した機体、ボーイングが提案するF-15をベースとした機体、BAEシステムズが提案するユーロファイター タイフーンをベースとした機体があり、この中でもロッキード・マーティンの案が本命とされた。
2018年12月18日、閣議により新たな防衛計画の大綱と中期防衛力整備計画が決定され、中期防の中で「将来戦闘機について、戦闘機（F-2）の退役時期までに、将来のネットワーク化した戦闘の中核となる役割を果たすことが可能な戦闘機を取得する。そのために必要な研究を推進するとともに、国際協力を視野に、我が国主導の開発に早期に着手する。」と明記され、国際協力の可能性も含めた日本主導の戦闘機開発が決定した。
2019年3月3日の日本経済新聞によると、2020年夏までに将来戦闘機の要求性能や協力国を決定し、2021年度に開発着手し、2030年度頃に初飛行、2035年度末（2036年3月末）の部隊配備を目指すとされている。

機体

防衛省技術研究本部は将来戦闘機の3次元デジタルモックアップ（DMU）を作成して初歩的な概念設計を行っている。
2011年（平成23年）度から2013年（平成25年）度までに設計された3機のデジタルモックアップの概要は公開されており、平成23年度の23DMUは中距離空対空ミサイルを並列配置して内装化し、曲がりダクトで前方RCSを低減させており、24DMUでは中距離空対空ミサイルを2本づつ縦列配置、ストレートダクトでありながらレーダブロッカを配置して前方RCSの低減に配慮しつつ機体を扁平形状にして23DMUより側方RCS低減を重視している。25DMUはミサイルを並列配置に戻し、水平尾翼を下方に傾斜させ、行動半径の拡大と内装ミサイル数の増加を狙って24DMUから機体を大型化させている。26DMU以降のデジタルモックアップは非公開となっている。
2014年（平成26年）度から2018年（平成30年）度まで「機体構造軽量化技術の研究」を行い、機体部位の一体化・ファスナレス構造関連技術、ヒートシールド技術、高効率・高精度構造解析技術に関する研究を行った。

センサー

将来の国産戦闘機には、機体に張り付ける薄いレーダーであるスマートスキンセンサーが採用される予定である。これに関して、1998年（平成10年）度から2003年（平成15年）度まで「コンフォーマル・レーダ・システムの研究」が行われた。この研究成果を基に2006年（平成18年）度から2010年（平成22年）度まで、軽量・高強度な新複合材の胴体構造への適用に関する「将来小型航空機への適用技術に関する研究（スマートスキン機体構造の研究試作）」が行われた。
機首に装備するセンサーの開発研究においては、2002年（平成14年）度から2010年（平成22年）度まで「多機能（スマート）RFセンサの研究」が行われた。さらにこれを発展させてIRST機能を付加した「先進統合センサ・システムに関する研究」が2010年（平成22年）度から2016年（平成28年）度まで行われた。レドームについては2015年（平成27年）度から2019年（平成31年）度にかけて「ステルス戦闘機用レドームに関する研究（複雑形状・電波特性に優れたレドームの研究）」が実施された。
敵ミサイルや航空機からの電波を妨害するためのESMを開発するにあたって、シミュレーションが必要であることから、2013年度（平成25年度）から2018年度（平成30年度）まで「先進RFシミュレーションの研究」が行われた。

アビオニクス

レーダーや赤外線センサー等の複数異種センサの動作制御と情報の統合処理、これに関わるマンマシンインタフェースには、技本が三菱電機を主契約者として2002年（平成14年）から実施された「将来アビオニクスシステム研究試作」が反映される。研究試作は2002年（平成14年）から2010年（平成22年）にかけて行われ、2005年（平成17年）から2011年（平成23年）まで防衛技術研究所の所内試験を実施した。
コックピットは海人社『世界の艦船』2007年5月号の航空装備研究所の紹介記事において、「将来の航空機用マンマシンインターフェースを戦術環境で評価できるパイロットインザループ・シミュレータ」という「コックピット評価装置」のイメージが掲載されており、母体になると見られている。特徴としてはF-35と同様に大型液晶ディスプレイが採用されており、同じくヘッドマウントディスプレイの採用を前提に開発しているためかHUDを装備していない。これに関連して「将来HMDシステムに関する研究」を実施予定である。研究予定のHMDはアイトラックやカラー表示ができることを特徴とし、従来のHMDより広視野角かつ軽量であることを目指している。これについては、27年度予算においては認められなかった。
2015年度（平成27年）から2019年度（令和元年度）まで、従来使用されてきたアクチュエータを電動モーターで代替し重量と整備性の改善を目的とする「電動アクチュエーション技術の研究」を行う。
2012年（平成24年）度から「戦闘機用統合火器管制技術の研究」を開始した。この研究は、航空機に搭載した秘匿高速データリンクを介し、離隔した僚機のセンサーや火器、地上レーダーと連接するものである。特徴はF-35でも実用化されていない対ステルス機戦闘能力の向上を目指すもので、この連携により射撃機会と射撃効率の増大を果たし、将来の数的劣勢下における対ステルス機戦闘に勝利することを目指す。この「戦闘機用統合火器管制システム」は2012年（平成24年）より2016年（平成28年）までの計画で研究試作が行われ、 2015年（平成27年）から2017年（平成29年）まで所内試験が行われた。
将来アビオニクスの性能向上により発熱量の増大が見込まれるため、2016年（平成28年）度から2020年（令和2年）度まで「将来戦闘機用小型熱移送システムの研究」を行い、戦闘機用べーパーサイクルシステム冷却に関する研究を行う。

エンジン

XF5-1の開発成果を基に、X-2の次の段階である「次世代の小型航空機」用エンジンの実現を目指して、2010年（平成22年）度から2015年（平成27年）度まで「次世代エンジン主要構成要素の研究」を行い、エンジンコア部（高温化燃焼器、高温化高圧タービン、軽量圧縮機）の研究を行った。
2013年（平成25年）度から2017年（平成29年）度まで実施された「戦闘機用エンジン要素の研究」でエンジンコア部に加えてファンと低圧タービンの研究を行い、2017年 (平成29年) 6月には「戦闘機用エンジン要素（その2）の研究試作 (コアエンジン)」の成果物として、コアエンジンの試作品がIHIから防衛装備庁に納入された。
2015年（平成27年）度からは「戦闘機用エンジンシステムの研究（スリムで高推力な戦闘機用エンジンシステムの研究）」が始められ、2018年 (平成30年) 6月にはコアエンジンにファン・低圧タービン・アフターバーナーを統合した、軸長4.8m、入口直径1m、アフターバーナー推力15トン以上、アフターバーナー非作動時推力11トン、高圧タービン平均入口温度1,800℃級のプロトタイプエンジンXF9-1がIHIから防衛装備庁に納入された。XF9-1は2019年度末まで試験が行われる予定である。
2016年（平成28年）度から2020年（令和2年）度まで「推力偏向ノズルの研究」を行い、XF9-1の推力を20度変更させることができるノズルの研究を行う。
これらの成果を元に最終的に2025年度以降に推力15トン級以上の「次世代ハイパワー・スリムエンジン」の実現を目指す予定である。

ウェポンシステム

2010年（平成22年）度から2015年度（平成27年）度まで「ウェポン内装化空力技術の研究」が行われ、母機のウェポンベイからウェポンを射出するときの空力特性を縮尺模型と風洞を使って研究した。これに続いて2013年度（平成25年度）から2017年度（平成29年度）まで「ウェポンリリース・ステルス化の研究」が行われ、ウェポンベイランチャーの研究が行われた。