據(jù)美國(guó)航空周刊和空間技術(shù)網(wǎng)站2018年11月10日刊文，盡管與空間系統(tǒng)支出相比，日本在民用航空研究方面的投資不算多，但在支持本國(guó)航空航天工業(yè)方面取得了堅(jiān)實(shí)的成果。但航空業(yè)正在發(fā)生變化，日本航空航天局(JAXA)正在研究如何適應(yīng)這種變化。

日本對(duì)現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)的支持仍在繼續(xù)（例如發(fā)動(dòng)機(jī)研究），但JAXA正密切關(guān)注新興領(lǐng)域，如飛機(jī)電氣化、集成仿真、先進(jìn)材料和人工智能，以及這些技術(shù)如何融合，以開(kāi)拓新市場(chǎng)。

JAXA鼓勵(lì)其研究人員探索新領(lǐng)域，希望這將帶來(lái)新技術(shù)。JAXA正在加強(qiáng)數(shù)值模擬、復(fù)合材料和推進(jìn)等方面的基礎(chǔ)研究。JAXA已經(jīng)創(chuàng)建了一個(gè)部門(mén)，負(fù)責(zé)包含航空各個(gè)方面的系統(tǒng)級(jí)研究，JAXA航空創(chuàng)新中心(Aeronautical Innovation Hub Center)正在進(jìn)行排放等領(lǐng)域的多學(xué)科研究。

JAXA的研究如何支持日本工業(yè)界參與國(guó)際項(xiàng)目，最明顯的例子就是發(fā)動(dòng)機(jī)市場(chǎng)。以石川島播磨（IHI）和川崎重工(KHI)為首的公司是通用電氣(GE)、普·惠和羅·羅等公司生產(chǎn)的商用渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的風(fēng)險(xiǎn)分擔(dān)合作伙伴，他們通常參與低壓系統(tǒng)研制。日本為國(guó)際航空發(fā)動(dòng)機(jī)公司（IAE）V2500發(fā)動(dòng)機(jī)提供低壓轉(zhuǎn)子是建立在1970-1980年代在FJR項(xiàng)目下開(kāi)發(fā)的技術(shù)基礎(chǔ)上的。

2015年，JAXA啟動(dòng)了aFJR項(xiàng)目，以期在高效輕質(zhì)風(fēng)扇和低壓渦輪技術(shù)方面更進(jìn)一步。aFJR的目標(biāo)是提高風(fēng)扇空氣動(dòng)力學(xué)效率至少1%，并減少發(fā)動(dòng)機(jī)整體重量約10%。該項(xiàng)目將驗(yàn)證層流風(fēng)扇、碳纖維空心葉片和輕質(zhì)金屬盤(pán)以補(bǔ)償超高涵道發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇直徑的增加，以及耐熱陶瓷基復(fù)合材料(CMC)葉片，以減輕驅(qū)動(dòng)更大風(fēng)扇的低壓渦輪重量。

作為aFJR的后續(xù)，JAXA已經(jīng)啟動(dòng)了En-Core先期項(xiàng)目，以驗(yàn)證高壓部分的技術(shù)。目標(biāo)是通過(guò)擴(kuò)大對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)核心機(jī)的參與，使日本工業(yè)界的市場(chǎng)份額超過(guò)目前的6.6%。En-Core將專注于兩種技術(shù):一種是極低氮氧化物(NOx)排放的貧油燃燒室，另一種是高溫、高效、高壓渦輪。

貧油燃燒室將采用CMC內(nèi)襯以增加耐熱性，減少所需冷卻空氣;采用能夠大大增加與燃料混合空氣量的噴嘴，具有防止結(jié)焦的絕緣設(shè)計(jì);采用燃燒振動(dòng)抑制技術(shù)以減輕由貧油預(yù)混燃燒引起的不穩(wěn)定燃燒。

高壓渦輪將采用CMC定子葉片以減少冷卻空氣和相關(guān)損失,內(nèi)部結(jié)構(gòu)采用翼型剖面以獲得更高的冷卻效果降低所需風(fēng)量,采用減少氣動(dòng)損失的三維機(jī)翼設(shè)計(jì)以及膜冷卻減少熱冷氣流混合區(qū)的損失。

JAXA還啟動(dòng)了DANTE項(xiàng)目，以改進(jìn)設(shè)計(jì)和分析技術(shù)，為國(guó)際聯(lián)合開(kāi)發(fā)低二氧化碳排放的下一代發(fā)動(dòng)機(jī)做準(zhǔn)備。JAXA表示:“我們的目標(biāo)是展示下一代噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的概念，使燃油效率比最新一代發(fā)動(dòng)機(jī)提高2%。”此外，DANTE還將開(kāi)發(fā)小核心超高涵道比發(fā)動(dòng)機(jī)的高性能多級(jí)高壓壓氣機(jī)技術(shù)，目標(biāo)是在穩(wěn)定的工作范圍內(nèi)達(dá)到所要求的氣動(dòng)性能。該項(xiàng)目還將設(shè)計(jì)一個(gè)進(jìn)氣口，以有效抑制下一代發(fā)動(dòng)機(jī)較短短艙的噪音。DANTE項(xiàng)目的第三個(gè)內(nèi)容是推進(jìn)碳纖維多尺度分析和CMC失效模擬技術(shù)，開(kāi)發(fā)用于未來(lái)發(fā)動(dòng)機(jī)的復(fù)合材料旋轉(zhuǎn)部件設(shè)計(jì)所需的疲勞壽命預(yù)測(cè)能力。

JAXA已經(jīng)將目光從燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)轉(zhuǎn)向飛機(jī)電氣化。在2012年至2015年的Feather項(xiàng)目下，該機(jī)構(gòu)使用鋰離子電池和1臺(tái)4冗余度電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的鉆石HK36電動(dòng)滑翔機(jī)進(jìn)行了試飛。該有人駕駛驗(yàn)證機(jī)可以通過(guò)使用螺旋槳和電動(dòng)機(jī)作為再生空氣制動(dòng)系統(tǒng)（regenerative airbrake system）來(lái)控制下降速度。

2019年，在與德國(guó)航空航天中心（DLR）的聯(lián)合項(xiàng)目下，JAXA的多路復(fù)用電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)將在HY4上進(jìn)行飛行測(cè)試。HY4是由DLR所屬的H2Fly公司研發(fā)的氫燃料電動(dòng)飛機(jī)。該聯(lián)合項(xiàng)目旨在演示在真實(shí)飛行環(huán)境中自動(dòng)故障檢測(cè)和功率降級(jí)使用。

在Feather項(xiàng)目之后，JAXA于2015年啟動(dòng)了零排放飛機(jī)（Emission-Free Aircraft）項(xiàng)目。該項(xiàng)目采用分布式渦輪電推進(jìn)提高推進(jìn)效率和邊界層吸入提高空氣動(dòng)力效率的概念，并增加了一個(gè)組合循環(huán)燃料電池/燃?xì)廨啓C(jī)推進(jìn)系統(tǒng)，以提高熱效率，實(shí)現(xiàn)燃料燃燒減少50%以上。

JAXA零排放飛機(jī)項(xiàng)目采用組合循環(huán)燃料電池/燃?xì)鉁u輪推進(jìn)系統(tǒng)可減少排放。

在上述零排放飛行設(shè)計(jì)中，渦輪電推進(jìn)系統(tǒng)中的發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)和其他電氣部件增加了損失。JAXA的想法是用高效、低排放的發(fā)電機(jī)替代渦輪發(fā)電機(jī)，這種發(fā)電機(jī)將固體氧化物燃料電池(SOFC)和燃?xì)廨啓C(jī)結(jié)合在一起。渦輪燃燒噴氣燃料以產(chǎn)生SOFC所需的高溫運(yùn)轉(zhuǎn)溫度，SOFC燃燒氫氣發(fā)電。

從更近期的角度來(lái)看，JAXA在2018年7月份與IHI、KHI、斯巴魯、日立、三菱和日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省合作，發(fā)起了“飛機(jī)電氣化挑戰(zhàn)”(Eclair)聯(lián)盟。成立該組織有兩個(gè)目的，一是開(kāi)發(fā)電力推進(jìn)技術(shù)以大幅減少二氧化碳排放，二是刺激航空業(yè)的增長(zhǎng)。

Eclair的目標(biāo)是在短期至中期實(shí)現(xiàn)小型飛機(jī)電氣化，遠(yuǎn)期實(shí)現(xiàn)客機(jī)電氣化，并計(jì)劃在2018-2024年開(kāi)發(fā)對(duì)兩種飛機(jī)都至關(guān)重要的技術(shù)。Eclair聯(lián)盟將從實(shí)現(xiàn)未來(lái)電動(dòng)飛機(jī)的共同愿景開(kāi)始，以指導(dǎo)技術(shù)開(kāi)發(fā)。Eclair將于2018年12月舉行一個(gè)公眾論壇來(lái)推廣該計(jì)劃。

日本航空工業(yè)潛在的國(guó)際合作另一個(gè)領(lǐng)域是超聲速民用運(yùn)輸。為了這個(gè)目標(biāo)，JAXA已經(jīng)提出了1個(gè)36-50人的小型超聲速客機(jī)概念。該機(jī)巡航速度為1.6馬赫，航程超過(guò)3500海里。但業(yè)界希望在此過(guò)程中發(fā)展起來(lái)的技術(shù)將使工業(yè)界能夠首先開(kāi)發(fā)超音速噴氣公務(wù)機(jī)。

日本的超聲速運(yùn)輸研究領(lǐng)域包括減少超音速運(yùn)輸機(jī)的聲爆、起飛和著陸噪音、阻力和重量。2015年，亞尺度靜音超聲速概念模型在瑞典進(jìn)行了高空拋放測(cè)試，驗(yàn)證了JAXA的低聲爆設(shè)計(jì)理念。JAXA將繼續(xù)研究超聲速自然層流機(jī)翼以減少阻力，以及可變發(fā)動(dòng)機(jī)噴嘴以減少機(jī)場(chǎng)噪音。

JAXA已經(jīng)通過(guò)國(guó)際合作開(kāi)展了靜音超聲速飛機(jī)研究

日本的超聲速研究為制定民用超聲速飛機(jī)機(jī)場(chǎng)噪聲和聲爆認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)的國(guó)際努力提供了數(shù)據(jù)。為此，JAXA于2017年與法國(guó)的Onera和德國(guó)的DLR簽署了一份為期三年的協(xié)議，三方將合作進(jìn)行聲爆研究。此外，JAXA已經(jīng)與美國(guó)國(guó)家航空航天局(NASA)合作，Onera也是，而歐洲正與俄羅斯合作。

JAXA的亞聲速研究包括Fquroh項(xiàng)目。在這個(gè)項(xiàng)目中，JAXA對(duì)起落架和后緣襟翼降噪裝置進(jìn)行了飛行測(cè)試，以減少進(jìn)近噪聲。Fquroh項(xiàng)目的最后一部分是評(píng)估三菱MRJ上的起落架、襟翼和前緣縫翼的聲學(xué)處理措施，目前正在等待測(cè)試飛機(jī)的投入使用，預(yù)計(jì)將在2020年MRJ獲得認(rèn)證后可用。

盡管日本是民用直升機(jī)的最大市場(chǎng)之一，但軍用直升機(jī)在日本航空業(yè)出口中所占比例很大。JAXA支持直升機(jī)工業(yè)的研究計(jì)劃集中在醫(yī)療運(yùn)輸、災(zāi)難響應(yīng)和海上救援的高速旋翼飛機(jī)上。目標(biāo)概念機(jī)是時(shí)速500公里的復(fù)合式直升機(jī)，該機(jī)能夠在15分鐘內(nèi)覆蓋100公里(60英里)半徑，或在2小時(shí)內(nèi)到達(dá)國(guó)內(nèi)任何地方。

JAXA開(kāi)發(fā)高速旋翼機(jī)瞄準(zhǔn)醫(yī)務(wù)運(yùn)輸和災(zāi)害應(yīng)對(duì)市場(chǎng)

該設(shè)計(jì)有一個(gè)高前進(jìn)比單主旋翼，帶翼尖電動(dòng)涵道螺旋槳的低阻機(jī)翼（提供反扭矩），低阻增壓機(jī)身和用于高速前飛的推進(jìn)螺旋槳。JAXA表示，這種結(jié)構(gòu)避免了對(duì)高速飛行發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力的過(guò)度需求，也避免了共軸轉(zhuǎn)子的復(fù)雜性和阻力增加，而且比機(jī)翼翼梢推進(jìn)螺旋槳更安全。這項(xiàng)為期四年的工作將于2018-2022年在縮比模型測(cè)試中達(dá)到定點(diǎn)。