曾被誉为“世界最成功的战斗机”——F-16战隼

来源: MOGUGUI     SERE

美国轻中型第四代战斗机

通用动力F-16战隼,是一种美国单引擎超音速多功能战斗机,最初由通用动力公司为美国空军(USAF)开发,它被设计为空中优势日间战斗机,用以辅助美国空军主力战机F-15形成高低配置,后来演变成一架成功的全天候多功能飞机,在战机世代上归类于第四代战斗机。自1976年批准生产以来,已经制造了4600多架飞机。虽然不再被美国空军购买,但仍在为出口客户制造改型版本。

1993年,General Dynamics(通用动力)将其飞机制造业务出售给Lockheed(洛克希德公司),Lockheed在1995年与Martin Marietta(马丁·玛丽埃塔)合并后,成为Lockheed Martin(洛克希德·马丁)的一部分。

F-16的原始设计来自越战经验,强调视距内缠斗能力,采用了部分首次投入于量产机的技术:整合了RSS及电传操纵的控制系统,也是美国首款有能力进行9G过载机动的喷射战斗机。尽管F-16的官方名称是“战隼”,但飞行员以1978年的电视剧《太空堡垒卡拉狄加》中登场的毒蛇星际战斗机之名,为其取了“毒蛇”(Viper)的绰号,而Viper目前也成为原厂采用的官方名称。

战隼的主要特点包括具有良好能见度的无框气泡式座舱罩(A Frameless Bubble Canopy ),侧面安装的控制杆,便于操纵时轻松控制,从垂直倾斜30度的弹射座椅,以减少G力对飞行员的影响,以及首次使用松弛的静态稳定性/电传飞行控制系统(A Relaxed Static Stability / Fly-by-Wire Flight Control System),这有助于使其成为一架敏捷的飞机。F-16还有一个内部M61火神机炮和11个挂载点。

除了在美国空军(U.S. Air Force)、空军预备役司令部(Air Force Reserve Command)和空军国民警卫队(Air National Guard)服役外,该飞机还被美国空军雷鸟空中演示队(U.S. Air Force Thunderbirds Aerial Demonstration Team)、美国空战司令部F-16毒蛇演示队(U.S. Air Combat Command F-16 Viper Demonstration Team)使用,以及作为美国海军的敌对/侵略飞机。F-16还被采购到其他25个国家的空军服役。截至2015年,它是世界上服役数最多的固定翼飞机。

发展历史

轻型战斗机项目

美国越战的经验表明,需要空中优势战斗机和更好的空对空训练的战斗机飞行员。根据John Boyd(约翰·博伊德)上校在朝鲜战争中的经验和20世纪60年代初担任战斗机战术教练的经历,他与数学家Thomas Christie(托马斯·克里斯蒂)一起开发了能量机动理论,以模拟战斗机的作战性能。John Boyd的工作要求一种小型、轻型的飞机,它可以以尽可能小的能量损失进行机动,并且还增加了推重比。在20世纪60年代末,John Boyd聚集了一群志同道合的创新者,他们后来被称为“战斗机黑手党”。1969年,他们争取到了国防部为General Dynamics(通用动力公司)和Northrop(诺斯罗普)公司的资助,以研究基于该理论的设计概念。

空军F-X的支持者反对这一概念,因为他们将其视为对F-15计划的威胁,但美国空军的领导层明白,其预算不允许其购买足够的F-15飞机来满足其所有任务。先进地日间战斗机概念,更名为F-XX,在具有改革思想的国防部副部长David Packard(戴维·帕卡德)的领导下获得了民间政治支持,他赞成竞争原型的想法。因此,1971年5月,空军原型研究小组(Air Force Prototype Study Group)成立,John Boyd是关键成员,其六个提案中的两个将获得资助,其中一项就是轻型战斗机(Lightweight Fighter,LWF)。在1972年1月6日发出的提案请求要求研发配备一架20,000磅(9100公斤)级空对空中日间战斗机,具有良好的转弯速率、加速度和射程,并针对0.6-1.6马赫速度和30,000-40,000英尺(9100-12,000米)高度的战斗进行优化。这是美国空军研究预测未来大多数空战将发生的地区。预计生产版本的平均飞行成本为300万美元。这个生产计划是假设的,因为美国空军没有确定的计划来采购获胜者。

五家公司做出了回应,1972年,空军工作人员选择了General Dynamics的Model 401和Northrop的P-600作为后续原型开发和测试阶段。General Dynamics和Northrop分别获得了价值3790万美元和3980万美元的合同,分别用于生产YF-16和YF-17,两架原型机的首次飞行计划于1974年初进行。为了克服空军等级制度中的阻力,战斗机黑手党和其他LWF支持者成功倡导在高成本/低成本部队组合中互补战斗机的想法。“高/低组合”将使美国空军能够负担得起足够的战斗机来满足其整体战斗机部队结构要求。到原型起飞时,这种组合获得了广泛接受,定义了LWF和F-15之间的关系。

YF-16是由Robert H. Widmer领导的通用动力工程师团队开发的。第一架YF-16在1973年12月13日推出。1974年2月2日,它在加利福尼亚州爱德华兹空军基地的空军飞行测试中心(Air Force Flight Test Center at Edwards AFB)进行了90分钟的首次飞行。它在1974年1月20日的一次高速滑行试验中出现了一次意外。在加速时,滚转控制振荡导致左舷翼尖导弹的一个尾翼和右舷稳定器刮到地面,然后飞机开始转向离开跑道。试飞员Phil Oestricher(菲尔·奥斯特里奇)决定起飞,以避免可能发生的坠机风险,六分钟后安全着陆。轻微的损坏很快得到了修复,正式的首次飞行按时进行。YF-16的第一次超音速飞行在1974年2月5日完成,第二架YF-16原型机在1974年5月9日首飞。随后,Northrop公司的YF-17原型机分别于1974年6月9日进行了首次飞行和8月21日的飞行。在飞行期间,YF-16完成了330架次,总飞行时间为417小时;YF-17飞行了288架次,总飞行时间为345小时。

▲1974年6月9日首飞的YF-17

空战战斗机竞赛

随着兴趣的增加使LWF成为一个严肃的收购计划。北约盟国比利时、丹麦、荷兰和挪威正在寻求替换他们的F-104G星际战斗轰炸机(F-104G Starfighter Fighter-Bombers)。1974年初,他们与美国达成协议,如果美国空军订购LWF赢家,他们也会考虑订购它。美国空军也需要替换其F-105“雷公”(F-105 Thunderchief)和F-4“幻影II”战斗轰炸机(F-4 Phantom II Fighter-Bomber)。美国国会在空军和海军的战斗机采购中寻求更大的通用性,并于1974年8月将海军资金转向新的海军空战战斗机项目,该项目将是LWF的海军战斗轰炸机改型。北约四个盟国组成了多国战斗机计划小组(Multinational Fighter Program Group,MFPG),并敦促美国在1974年12月之前作出决定;因此,美国空军加速了测试。
为了反映这种采购新型战斗轰炸机的严肃意图,1974年4月,美国国防部长James R. Schlesinger(詹姆斯·施莱辛格)宣布,LWF项目被纳入新的空战战斗机(Air Combat Fighter,ACF)竞赛。ACF不是一种纯粹的战斗机,而是多用途战斗机,Schlesinger明确表示,任何ACF订单都将是对F-15的补充,F-15消除了对LWF的反对。ACF还提高了General Dynamics和Northrop的赌注,因为它引入了竞争对手,这些竞争对手意图获得当时被吹捧为“世纪军火交易”的合同。这些是Dassault-Breguet(达索)提出的Mirage(幻影) F1M-53,英法两国的SEPECAT Jaguar,和拟议的Saab 37E “Eurofighter”(欧洲战斗机)。美国海军在这个阶段也开始以舰载战斗攻击试验机计划为名寻求一款低成本机种,以便辅助F-14雄猫这种价格不菲的舰载战斗机。Northrop提供了P-530 Cobra(眼镜蛇),类似于YF-17。Jaguar和Cobra在早期被MFPG抛弃,只剩下两个欧洲和两个美国的候选对象。1974年9月11日,美国空军确认计划订购获胜的ACF设计,装备5个战术战斗机联队。虽然计算机模拟模型预测了一场势均力敌的竞争,但YF-16证明了从一个动作到下一个动作的速度要快得多,并且是驾驶两架飞机的飞行员的一致选择。

1975年1月13日,空军部长John L. McLucas宣布YF-16成为ACF竞赛的获胜者。给出的主要原因是YF-16的运营成本更低,航程更远,机动性能“明显优于”YF-17,特别是在超音速下。与YF-17不同,YF-16的另一个优势是它使用了Pratt & Whitney(普惠公司)的F100涡扇发动机,与F-15使用的动力装置相同;这种通用性将降低两个项目的发动机成本。McLucas部长宣布,美国空军计划订购至少650架,可能多达1400架生产型F -16。在1975年5月2日的海军空战战斗机竞赛中,海军选择以YF-17作为McDonnell Douglas(麦道)F/A-18大黄蜂的基础。它的发动机设计亦符合海军舰载机的较高可靠性要求。这对海洋上空的作战是必要的,因为海军舰载机在海洋中只能有航母作为基地。若采用单发动机的战斗机,一旦发动机故障,战机很难保证生存。所以强调要以双发动机保证可靠性,而美国空军主要在陆地上空作战,没有如此要求。这架飞机也提供给北约组织的成员。在1975年巴黎航空展中首次对国际展示时,表演了8G的持续旋转。MFPG的成员国允许通过名为“和平十字军”(Peace Crusade)的海外军售计划购买348架,并将数个部件生产分包给他们,在荷兰及比利时完成总装。

生  产

空战机动仪表吊舱和一个中线油箱(容量为300美制加仑或1100升)美国空军最初订购了15架全尺寸开发(FSD)飞机(11架单座型和4架双座型)用于飞行试验项目,后来减少到8架(6架F-16A单座型和2架F-16B双座型)。YF-16的设计被修改为生产型F-16。机身加长10.6英寸(0.269米),AN/APG-66雷达安装了一个更大的机头天线罩,机翼面积从280平方英尺(26平方米)增加到300平方英尺(28平方米),尾翼高度降低,腹鳍扩大,增加了两个额外的储存站,单门取代了原来的前轮双门。通过这些改进,F-16的重量比YF-16增加了25%。

FSD F -16由通用动力公司于1975年末在德克萨斯州沃斯堡(Fort Worth, Texas)的美国空军第4工厂制造;第一架F-16A于1976年10月20日下线,12月8日首飞。最初的双座模型在1977年8月8日实现了首次飞行。最初生产标准的F-16A在1978年8月7日首飞,1979年1月6日被美国空军接受。该机于1980年10月1日在犹他州希尔空军基地(Hill AFB)进入美国空军作战服役,隶属于第34战术战斗机中队,第388战术战斗机联队。

F-16在1980年7月21日被命名为“Fighting Falcon(战隼)”。它的飞行员和机组人员经常使用“Viper”这个名字,因为它被认为与蝰蛇(Viper Snake)以及电视节目《太空堡垒卡拉狄加》(Battlestar Galactica)中虚构的殖民蝰蛇星际战斗机相似,该节目是在F-16服役时播出。

1975年6月7日,四个欧洲伙伴,现在称为European Participation Group(欧洲合作与联合组织),在巴黎航空展上签署了348架飞机的合同。这一数字在European Participation Air Forces(EPAF)中被分配为比利时116架,丹麦58架,荷兰102架,挪威72架。两条欧洲生产线,一条在荷兰福克(Fokker)的Schiphol-Oost工厂,另一条在SABCA在比利时的Gosselies工厂,将分别生产了184和164台。挪威的Kongsberg Vaapenfabrikk和丹麦的Terma A/S也为EPAF飞机制造零件和组件。欧洲联合生产于1977年7月1日在福克工厂正式启动。从1977年11月开始,福克生产的部件被送往沃斯堡进行机身组装,然后于1978年2月15日运回欧洲,在比利时工厂进行EPAF飞机的最终组装;1979年1月开始向比利时空军交付。荷兰皇家空军的第一架飞机于1979年6月交付。1980年,第一架飞机由SABCA交付给挪威皇家空军,由福克交付给丹麦皇家空军。

20世纪80年代末和90年代,土耳其航空航天工业公司(TAI,Turkish Aerospace Industries)在土耳其空军许可下在Ankara(安卡拉)的一条生产线上生产了232架Block 30/40/50 F -16。TAI还在1990年代中期为埃及生产了46架Block 40,从2010年起生产了30架Block 50。

Block:这里指“批次”,比如:Block 30,3代表第三批,0是客户代号。

韩国航空航天(航宇)工业为KF-16项目开辟了生产线,从20世纪90年代中期到21世纪10年代共生产了140架Block 52。如果India(印度)选择F-16IN作为其中型多用途战斗机(Medium Multi-Role Combat Aircraft,MMRCA)采购,那么第六个F-16生产线将在印度建成。2013年5月,Lockheed Martin(洛克希德·马丁)公司表示,目前有足够的订单将F-16生产到2017年。

改进和升级

在生产过程中,增加了俯仰控制,以避免在大攻角时出现深度失速情况。失速问题在开发过程中被提出,但最初被忽略了。兰利研究中心(Langley Research Center)对YF-16进行的模型测试揭示了一个潜在的问题,但没有其他实验室能够复制它。YF-16的飞行试验不足以暴露这个问题;后来在FSD飞机上的飞行测试表明了一个真正的问题。作为回应,在1981年Block 15飞机上,每个水平稳定器的面积增加了25%,后来在早期的飞机上进行了改装。此外,在控制台的显著位置还设置了一个手动控制开关,用于禁用水平稳定器飞行限制器,使飞行员能够重新控制水平稳定器(否则飞行限制器会锁定)并恢复。除了减少深度失速的风险,更大的水平尾翼也提高了稳定性,允许更快的起飞旋转。

在20世纪80年代,多国阶段改进计划(Multinational Staged Improvement Program,MSIP)被用于发展F-16的能力,在技术开发期间降低风险,并确保飞机的价值。该项目分三个阶段对F-16进行升级。与传统的独立升级计划相比,MSIP过程允许以更低的成本和更低的风险快速引入新功能。2012年,美国空军拨款28亿美元(2022年约35.5亿美元)升级350架F -16,同时等待F-35进入服役。一个关键的升级是自动地面避免碰撞系统(auto-GCAS ,Ground Collision Avoidance System ),以减少控制飞行进入地形的情况。机载电源和冷却能力限制了升级的范围,这通常涉及增加更多耗电的航空电子设备。

Lockheed赢得了许多升级外国运营商F -16战斗机的合同。BAE系统公司还提供各种F-16升级,收到来自韩国、阿曼、土耳其和美国空军国民警卫队的订单;BAE在2014年11月因价格违约而失去了韩国的合同。2012年,美国空军将总升级合同分配给洛克希德·马丁公司。升级包括雷神公司的中心显示单元,它用一个数字显示取代了几个模拟飞行仪器。

2013年,封存预算的削减使人们对美国空军完成战斗航空电子设备程序扩展套件(Combat Avionics Programmed Extension Suite,CAPES)的能力产生了怀疑,CAPES是次要项目的一部分。空战司令部的Mike Hostage将军表示,如果他只有钱用于延长服役寿命计划(Service Life Extension Program,SLEP)或CAPES,他将资助SLEP以保持飞机飞行。Lockheed Martin公司对CAPES计划取消的回应是为外国用户提供固定价格的升级包。CAPES并不包括在五角大楼2015年的预算申请中。洛克希德公司表示,与F-35的一些共同元素将降低雷达的单位成本。2014年,美国空军发布了一个信息请求(RFI,Request For Information)针对300架F-16 C/D进行了SLEP。

忠实僚机计划

美国在2017年4月10日完成了F-16有人机与人工智能无人机协同对地作战的忠实僚机计划。测试中,由一架实验型F-16无人机作为僚机,一开始先跟有人的队长机编队飞行,接着被队长机指派进行对地攻击,攻击任务完成后,再回到队长机身边。这些功能与洛克希德马丁的自动防撞系统相关联,以确保F-16有人机与无人机之间的安全与协调。此外,这架F-16无人机在空对地的作战任务部分,必须在无人类即时指示的状态下,自主对环境中动态改变的威胁状况作出各种反应。

忠实僚机计划的下一步可能就是要挑战更高难度的空战缠斗,在这个领域,F-16等有人战斗机本来设计最终还是要考量人类抗G力的生理极限,空战的飞行技巧有限度,然而给AI开飞机,飞行动作可以更为极端,这样一来,可能也会有非常高的存活率,然而,人工智能对于视觉辨识、视距内、红外线讯号解读、视距外的雷达讯号的解读等等,都会是更复杂的考验,如果未来这方面也开发成功的话,将意味着未来单单一个飞行员,一次出航,将会拥有更多的攻击能量(有人机加上无人机的弹药总和)。

长期改进计划

由于美国空军早已放弃其曾经计划的“全隐身作战部队概念”,并且F-35的采购进度比原先预期的要慢很多,因此提到传统战机的效能已成为当务之急。所以,美国空军将在未来几十年继续依赖F-16,如果它们要尽可能地发挥实用性和生存能力,那么他们就需要尽可能地隐身。而F-16受益于一项名为“Have Glass”的长期改进计划,通过处理、升级,尤其是表面涂层和边缘处理应用于现有设计,以降低其雷达横截面(Radar Cross Section, RCS)。第一阶段,“Have Glass I 油漆方案”,包括在金色驾驶舱顶蓬上添加氧化铟锡层。而第二阶段,“Have Glass II 油漆方案”主要应用于F-16 CM /DM Block 50/52 野鼬机型。据估计,这种最初的Have Glass I/II 阶段可将F-16的雷达横截面降低至15%,有些自美国空军的F-16开始采用新的单色调背心式配色方案,类似应用于F-35的配色方案,新的单色油漆方案标志着与F-16长期相关的双色调灰色方案的背离。

生产迁址

为了给新F-35闪电II战斗机的组装腾出更多空间,Lockheed Martin公司将F-16的生产从德克萨斯州沃斯堡(Fort Worth, Texas)转移到了南卡罗来纳州格林维尔(Greenville, South Carolina)的工厂。Lockheed公司于2017年11月14日从沃斯堡(Fort Worth)向伊拉克空军(Iraqi Air Force)交付了最后一架F-16,结束了在那里40年的F-16生产。该公司于2019年恢复生产,但工程和现代化工作仍将留在沃斯堡(Fort Worth)。订单的缺口使得在搬迁过程中停止生产成为可能;在完成最后一次Iraqi采购订单后,该公司正在谈判将在Greenville生产的F-16出售给Bahrain(巴林)。该合同于2018年6月签署,首批飞机于2023年从Greenville下线。

设  计

F-16插装嵌入式加农炮的是比较早期的飞机有四个前置通风口,一个格栅和四个后置通风口,而后来的飞机只有两个后置通风口。

F-16是单引擎、高机动性、超音速、多用途战术战斗机。它比它的前代小得多,也轻得多,但使用了先进的空气动力学和航空电子设备,包括首次使用松弛静态稳定/电传飞行控制系统(Relaxed Static Stability / Fly-by-Wire,RSS/FBW),以实现增强的机动性能。高敏捷度的F-16是第一架专门为拉动9-G机动而建造的战斗机,最大速度可以达到2马赫以上。创新包括一个无框的气泡罩,以提高能见度,一个侧面安装的控制杆,以及一个倾斜的座位,以减少重力对飞行员的影响。它在左翼根部装备了一门内部M61火神机炮,并有多个位置用于安装各种导弹、炸弹和吊舱。它的推重比大于1,为爬升和垂直加速提供动力。

F-16的设计成本相对较低,而且比上一代战斗机更容易维护。机身由大约80%的航空级铝合金,8%的钢,3%的复合材料和1.5%的钛制成。前缘襟翼、稳定翼和腹鳍采用粘合铝蜂窝结构和石墨环氧复合涂层。润滑点、燃油管路连接和可更换模块的数量明显低于之前的战斗机;80%的检修面板无需支架即可进入。进气口的位置在机头的后方,但是足够向前以尽量减少气流损失,减少空气动力阻力。

虽然LWF计划要求结构寿命为4,000飞行小时,能够在80%的内部燃料下实现7.33 G过载机动;GD的工程师们决定将F-16的机身寿命设计为8000小时,并在全内部燃料下进行9G机动。当飞机的任务从单纯的空对空战斗转变为多用途作战时,这被证明是有利的。操作用途的变化和额外的系统增加了重量,需要多种结构加固方案。

常规配置

F-16有一个裁剪的三角翼,包括机翼-机身混合和前机身涡流控制边条;固定几何形状的下悬式进气口(带分流板),用于单涡轮风扇喷气发动机;一种传统的三平面尾翼(三面舵)布置,具有全动水平“稳定器”尾翼(稳尾板尾翼);机翼后缘后部机身下方的一对腹鳍;以及三点式起落架配置,其中后部可收回、可操纵的前起落架在进气道唇缘后面短距离处展开。在驾驶舱的单件式“气泡罩”后面有一个吊杆式空中加油容器。分体式襟翼减速器位于翼身整流罩的后端,尾钩安装在机身下方。方向舵下方的整流罩通常装有电子对抗设备或减速伞。后来的F-16型号在机身的“脊柱”上有一个长长的背向整流罩,用来容纳额外的设备或燃料。

20世纪60年代的空气动力学研究表明,“涡流升力”现象可以通过高度后掠的机翼配置来利用前缘涡流从细长的升力表面流出来达到更高的攻角。由于F-16正在进行高战斗敏捷性的优化,GD的设计师选择了一种细长的裁剪三角翼,前缘后掠角为40°,后缘为直翼。为了提高机动性,选择了采用NACA 64A-204翼型的可变弧度机翼;通过连接到调节飞行包线的数字飞行控制系统的前缘和后缘襟副翼来调节弧度。

F-16有一个适度的机翼载荷,通过机身升力减少负荷。涡流升力效应是通过前缘延伸来增加的,也就是所谓的条纹。条纹作为额外的短三角翼,三角形的翅膀从机翼根部(与机身的连接处)运行到机身前端的某个位置。随着迎角的增加,与机身和机翼根部混合在一起的条纹会产生高速涡流,并附着在机翼顶部,从而产生额外的升力,并允许更大的迎角而不会失速。条纹允许更小、更低展弦比的机翼,在降低重量的同时增加滚转速率和定向稳定性。更深的翼根也增加了结构强度和内部燃料体积。

武器装备

早期的F -16可以装备多达六枚AIM-9 Sidewinder 热追踪短程空对空导弹(AAM),通过在每个翼尖上使用轨道发射器,以及在武器组合中使用雷达制导的AIM-7 Sparrow medium-range AAM。最近的版本支持AIM-120 AMRAAM,美国飞机经常将该导弹安装在翼尖上以减少机翼颤振。飞机可以携带各种其他AAM,各种空对地导弹,火箭或炸弹;电子对抗(ECM,Electronic Counter Measures)、导航、瞄准或武器吊舱;还有9个挂载点上的油箱——6个在机翼下面,2个在翼尖,1个在机身下面。机身下另外两个位置可用于传感器或雷达吊舱。F-16携带一门20毫米(0.787英寸)M61A1 Vulcan 机炮,安装在驾驶舱左侧的机身内部。

设计特色

电传飞控

F-16的飞机与飞行员的控制层面之间没有直接的连线。反之,他的控制输入都是转换为对电脑(F-16C/D有四部电脑,三部电脑执行作业,一部为备份电脑)的数位输入,然后解译为最佳的控制变动来实行这些指令,这就称为电传操纵系统。它有更快的反应速度,更有效率,当它自动地利用所有控制层面,能够消除不想要的副作用像是侧滑(Sideslip),可以产生更平顺的飞行,因为电脑可以比人类对于外部的状况做出更快的回应。更重要的,与飞行指令结合起来,电脑可以在天生就不稳定的飞机,透过不断的调整控制层面,来保持稳定的飞行。因此尽管F-16是负稳定,但仍使F-16可以飞行。而为减少因电脑故障所产生的错误,F-16在一般时间仅启动3部电脑进行飞控计算作业,第四部为备份电脑,并在飞控程式中建立一套表决系统,当某一部电脑所计算的结果与另两部电脑不同时,表决系统就立即启动,跳过并关闭计算结果不同的电脑,同时命令第四部备用电脑启动,以确保操控安全性。

YF-16是世界上第一架在设计上采取空气动力上不稳定的飞机。他的重心位于全机空气动力中心的后方,在飞行时会有机头向上的倾向,而不是如大部分传统飞机一样向下。水平飞行时需要由水平安定面让机尾上扬而非向下,因此水平安定面产生的是正向的升力。由于水平安定面与机翼都是产生正向升力,机翼面积、重量、以及阻力也就减少。飞机时时刻刻是保持在俯仰轴失控的边缘。这种倾向会被电传操纵系统撷取和校正,校正的频率快到飞行员或是外部的观察者也无法知道发生任何事情。

为了应对偏离受控飞行的趋势,避免飞行员需要不断的修剪输入,F-16有一个四倍(四通道)线控飞行(FBW)飞行控制系统(FLCS)。飞行控制计算机(FLCC)接受来自操纵杆和方向舵控制的飞行员输入,并以在不造成控制损失的情况下产生预期结果的方式操纵控制表面。FLCC每秒对飞机的飞行姿态进行数千次测量,以自动应对与飞行员设置的飞行路径的偏差。FLCC进一步纳入了基于姿态、空速和攻角(AOA)/g的三个主轴运动限制器;这些可以防止控制表面诱发不稳定,如滑倒或打滑,或诱发失速的高AOA。限制器还防止了会施加超过9g负载的机动。

飞行测试显示,在AOA高速和低速时“攻击”多个限制器可能导致AOA远远超过25°限制,俗称“离开”;这会导致深度失速;在50°至60°的AOA处接近自由落体,无论是直立还是倒置。虽然AOA非常高,但飞机的姿态稳定,但控制表面无效。音高限制器将稳定器锁定在试图恢复的极端俯仰或俯仰或俯仰下。这可以被覆盖,这样飞行员就可以通过俯仰控制“摇晃”鼻子来恢复。

与YF-16不同,YF-17具有液压控制作为FBW的备份,通用动力公司采取了创新步骤,消除了从控制杆和舵踏板到飞行控制表面的机械连接。F-16完全依赖其电气系统来传递飞行命令,而不是传统的机械连接控制,这导致了早期“电动喷气式飞机”的绰号和飞行员之间的格言,如“你不驾驶F-16;它驾驶你飞行。”四倍设计允许飞行控制响应的“优雅退化”,因为一个通道的丢失使FLCS成为一个“三联”系统。FLCC最初是A/B变体的模拟系统,但已被从F-16C/D Block 40开始的数字计算机系统所取代。F-16的控制装置对静电或静电放电(ESD)和闪电敏感。高达70-80%的C/D型号的电子产品容易受到ESD的影响。

F-16是一架单引擎多重任务战术飞机,配备有内建的M61火神机炮,可装备空对空导弹。如果需要的话F-16也可以执行地面支援任务。对于这种任务,F-16能配备多种的导弹或炸弹。

从一开始,F-16是想成为经济的”Workhorse”,可以执行数种不同型态的任务以及维持日夜不停的准备。他比先前的那些飞机更简单和轻便,但是使用先进的航空动力学和航空电子系统【包含第一次使用的电传操纵(Fly by wire,FBW),赢得”电子喷射机”的称号】来维持良好效能。

负稳定

F-16是第一架有意设计为略微空气动力学不稳定的量产战斗机,也称为松弛静态稳定性(RSS,Relaxed Static Stability),以减少阻力并提高机动性。大多数飞机被设计为具有正静态稳定性,如果飞行员松开控制装置,这会促使飞机恢复直线和水平飞行姿态。这降低了机动性,因为必须克服固有的稳定性,并增加了一种被称为配平阻力的阻力形式。具有负稳定性的飞机旨在增强其稳定性特性,同时增加升力并减少阻力,从而大大提高其机动性。在1马赫时,由于空气动力学变化,F-16获得了正稳定性。

一架负稳定(Negative stability)的飞机在缺少控制讯号输入下,将无法维持稳定的飞行状态。一般飞机多半是正稳定,换句话说即使在没有控制下也会恢复稳定飞行的状态。然而,正稳定会压抑运动性,因为恢复稳定与飞机运动之间是相互冲突的,所以一架负稳定的飞机的运动性会较高。随着电传操纵系统的运用,使得一架负稳定飞机可以保持稳定的飞行,它的不稳定度则由飞控电脑不断的检查,这就是所谓随控布局飞机。

人体工学与座舱视野

F-16的头盔瞄准器及抬头显示器

F-16的驾驶舱,为飞行员配有夜视镜以备观察领空的客机或飞行物体。飞行员乘坐在机身的高处,在他们座舱罩的视线看不到之后有维生舱。这个机舱和泡状座舱罩能够给飞行员很理想的视野,是在空对空战斗时不可或缺的特色,泡状座舱罩采用无框衍设计,不像一般有框衍座舱罩会影响飞行员视野。坐椅是30度的斜躺,而不是一般的13度,可以辅助飞行员对抗G力。飞行控制杆是安装在右手边上,而非传统的在两腿之间,用来辅助在高G值时候转弯。特别要注意的是传统装备的控制杆的飞机飞行员必须要换手控制,以便他们可以在座舱罩上拉或推来对抗G力。此外,在飞行员的视野里有全像显示的设备(抬头显示器)来显示重要的资讯。

作战经历

约  旦

2014年6月“伊斯兰国”崛起后,约旦空军曾多次派遣F-16参与对伊斯兰国的军事打击,在2014年12月24日一次轰炸“伊斯兰国”武装在叙利亚城市拉卡附近据点的行动中,约旦皇家空军中尉飞行员米那·萨菲·优素福·卡萨斯贝所驾驶的F-16在拉卡省飞行时被热追踪导弹击中,跳伞降落在幼发拉底河里,被“伊斯兰国”士兵俘虏,并于2015年1月3日被伊斯兰国活活烧死,事后该国在网上发放处决片段。

埃  及

2015年2月16日,埃及空军派出六架F-16,空袭“伊斯兰国”位于利比亚的训练营地,以报复该组织杀害21名埃及人质。次空袭中,64名伊斯兰国成员当场被炸死。

美  国

波斯湾战争时,美军的F-16除了用以确保制空权,还负有对地攻击的任务。F-16除了传统炸弹外,也担负投掷的小牛导弹甚至是反辐射导弹的任务,而后两者导弹重创了伊拉克的重装甲部队和雷达站,美伊战争时,美军的F-16攻击了部分伊拉克的海军雷达站和重要军事设施。

1999年5月2日,时任美国空军中队长的戈德费因(后升为上将参谋长)在科索沃战争期间率领F-16C野鼬机群低空飞行执行防空压制任务,遭埋伏的南斯拉夫联盟共和国部队发射SA-6防空导弹,导弹近炸破片破坏引擎,戈德费因选择弹射逃生,美国空军闻讯后派出美国空军空降搜救组搭乘MH-53直升机将其救回,后来改编为电影冲出封锁线。而遭击落的F-16C座舱罩、垂直尾翼残骸在塞尔维亚首都贝尔格莱德的航空博物馆展出。

2023年10月27日,美军派出两架F-16,炸毁位于叙利亚与伊拉克一处、属于伊朗革命卫队及关联组织的军火库,以反制伊朗对驻叙、伊两国美方人员的攻击。

以色列

1981年4月28日,以色列空军(IAF)F16在贝卡谷地上空对一架叙利亚米-8直升机实施机炮打击,这是F16的实战首秀,该直升机证实被F16机炮击落。

1981年6月7日的“巴比伦行动”当中,以军利用8架F-16,一共投下16枚炸弹,炸毁已竣工但尚未运转的伊拉克奥斯拉克核反应堆。

在1982年贝卡谷地空战,以军利用90架F-16及F-15,击落80多架叙利亚军机,并几乎摧毁所有防空导弹阵地。

在以阿冲突中,以色列的5架F-16和3架A-4袭击了叙利亚的军需工厂,且以响尾蛇导弹和麻雀导弹重创了叙利亚空军的MiG-25、Su-25,而以色列完全没有一架损失。之后几次交手,以色列的战斗机仅仅损失了不到二十架,而以色列的F-16A的损失率更是仅有两架(包含一架紧急迫降失败,飞行员弹射出来获救)。

2018年2月,以色列一架F-16被叙利亚政府装备的俄系防空武器击落。

2023年10月,在哈马斯对以色列发动攻击后,以军F-16I战斗机随即向加沙地区目标,投下JDAM滑翔炸弹进行反击。

巴基斯坦

于苏阿战争期间,巴基斯坦空军曾最少十次使用F-16,击落前苏联及苏占阿富汗多架Mi-8直升机、Su-22、MiG-23战机及An-26运输机 。

2019年2月26日印巴克什米尔冲突中,印度空军官员宣称:“使用MiG-21击落了巴基斯坦空军的1架F-16,其残骸坠毁于巴控克什米尔,并且声称丢失了另一架米格-21,其飞行员在巴基斯坦被俘虏”。而巴基斯坦军方官员声称:“巴基斯坦空军使用JF-17击落了2架印军战机,其中一架MiG-21坠毁于巴控克什米尔并俘虏了飞行员,另一架为Su-30MKI,其残骸坠于印控克什米尔,但没有在对峙期间使用过任何一架F-16战斗机”。随后印度声称自家Su-30没有巴方被击落,并展示了发现于印控克什米尔的AIM-120先进中程空对空导弹弹体残骸,而F-16是巴基斯坦库存中唯一可以发射此类导弹的飞机。随后在巴基斯坦官方的战役纪念碑中的资讯可得知,印军战机确实是由F-16击落。原因应该是巴空军的F-16是美国以反恐的名义出售的,不被允许用于克什米尔地区,巴方因担心被美方制裁而谎报为由JF-17击落。

土耳其

由于土耳其与希腊存在领土争议,两国空军常在爱琴海上空相遇,有时不免会发生冲突。1996年10月8日,土耳其空军2架F-16D战斗机进入爱琴海上空希腊领空,希腊空军起飞2架幻影2000拦截,其中一架幻影2000发射了一枚MICA-2格斗导弹击落了一架F-16D,另一架F-16D撤走,起初土耳其空军谎称机械故障导致坠机,直到2012才正式承认被击落。2006年,希腊空军的1架F-16与土耳其空军的1架F-16,在爱琴海上空缠斗时发生碰撞事故 。2018年4月12日,希腊空军一架幻影2000在与土耳其空军F-16低空缠斗时,失控坠海。

2015年11月24日,土耳其空军F-16C击落1架疑似入侵其领空之俄罗斯空军Su-24战斗轰炸机,两位飞行员弹射逃生,其中一个驾驶员被叙利亚反政府派击毙,另一名获救。

2020年3月1日,土耳其空军F-16C战斗机击落2架叙利亚空军的Su-24战斗轰炸机。3月3日击落1架叙利亚空军的L-39教练机。

2020年9月29日,在纳戈尔诺-卡拉巴赫冲突中,土耳其空军的F-16战斗机击落一架亚美尼亚空军苏-25攻击机。

数  据

乘  员

1人(A型/C型/E型)

2人(B型/D型/F型)

首  飞

1974年1月20日(突发情况意外起飞)1974年2月2日(正式首飞)

服  役

1978年8月17日

生  产

美国:通用动力公司/洛克希德马丁

土耳其:土耳其航空航天工业(授权生产)

荷兰:福克(授权生产)

比利时:SABCA(授权生产)

丹麦:Terma A/S(授权生产)

挪威:孔斯堡国防与航太及其他(授权生产)

韩国:韩国航太工业公司(授权生产)

产  量

4,604架(截至2018年6月)

单位造价

F-16A/B:1,460万美元(1998年)

F-16C/D:1,880万美元(1998年)

F-16E/F:2,690万美元(2005年)

F-16C/D Block 70:1亿2,180万美元(2020年)

主要用户

美国空军/以色列空军/土耳其空军/埃及空军/荷兰皇家空军/大韩民国空军/希腊空军/比利时空军

技术数据

长度:49英尺5英寸(15.06米)

翼展:32英尺8英寸(9.96米)

高度:16英尺(4.9米)

翼面积:300 sq ft(27.87 m2)

空重:18,900磅(8,570千克)

正常起飞重量:26,500磅(12,000千克)

最大起飞重量:42,300磅(19,200千克)

引  擎

F-16A/B:

批次 1/5/10/15:普惠 F100-PW-200涡轮扇引擎

军用推力14,670磅力(64.9千牛),最大推力23,830磅力(106.0千牛)

批次 15OCU/20:普惠 F100-PW-220涡轮扇引擎

军用推力14,590磅力(64.9千牛),最大推力23,770磅力(105.7千牛)

F-16C/D:

批次 25/32/42:普惠 F100-PW-220E涡轮扇引擎

军用推力14,590磅力(64.9千牛),最大推力23,770磅力(105.7千牛)

批次 30/40:通用电气 F110-GE-100涡轮扇引擎

军用推力17,155磅力(76.3千牛),最大推力28,984磅力(128.9千牛)

批次 50:通用电气 F110-GE-129涡轮扇引擎

军用推力17,155磅力(76.3千牛),最大推力29,588磅力(131.5千牛)

批次 52/72:普惠 F100-PW-229涡轮扇引擎

军用推力17,000磅力(75.6千牛),最大推力29,160磅力(129.6千牛)

批次 70:通用电气 F110-GE-132涡轮扇引擎

军用推力19,000磅力(84.5千牛),最大推力32,500磅力(144.6千牛)

F-16E/F:

批次 60:通用电气 F110-GE-132涡轮扇引擎

军用推力19,000磅力(84.5千牛),最大推力32,500磅力(144.6千牛)

最大燃油量

3,200千克(7,000磅)

性能数据

最大速度:

2.05马赫 (1,353英里/时;2,178公里/时)(高空)高度40,000英尺时(12,190米)

1.2马赫 (921英里/时;1,482公里/时)(海平面)

巡航速度:0.95马赫

爬升率:1200英尺/秒

实用升限:A/B/C/D 型: 19,800米(65,000英尺),E 型:15,000米(50,000英尺)

最大航程:

C型:转场航程3,100海英里(内载燃油及携带保型油箱与三个外挂副油箱),超过2,277海英里(内载燃油及三个外挂副油箱)

E型:3,000海英里(携带保型油箱与三个外挂副油箱),2,400海英里(携带副油箱)

作战半径

295海里(339英里,546公里)无空中加油, 作战半径900公里有空中加油,4枚1,000磅炸弹酬载,航线高-低-高设计

翼负荷:

431千克/平方米

推重比:

1.24(C型block 50,内载燃油50%状态)

最大过载:

9.0 G

武器装备

机  炮

1门M61A2火神式20毫米机炮(备弹511发)

火  箭

4x LAU-61/LAU-68火箭荚舱(每个含19x/7x Hydra 70毫米火箭弹或APKWS II导引火箭)

4x LAU-5003火箭荚舱(每个含19x CRV7 70毫米火箭弹)

4x LAU-10火箭荚舱(每个含4x 127毫米祖尼火箭)

导  弹

空对空导弹:AIM-7“麻雀”中程空对空导弹、AIM-120“AMRAAM”先进中程空对空导弹、AIM-9响尾蛇短程空对空导弹、巨蟒四型导弹、巨蟒五型导弹

空对地导弹:AGM-65小牛导弹、AGM-88导弹、AGM-158联合空对地距外导弹

反舰导弹:AGM-84鱼叉反舰导弹、AGM-119企鹅反舰导弹

炸  弹

六个翼下挂点、一个机身中线挂点,总外挂可达17,000磅(7,700千克)、Mk 80系列低阻力自由落体航空炸弹、“JDAM”联合直接攻击弹药、GBU-39小直径炸弹、AGM-154联合战区外武器、B-61战术核子弹、B83核弹

其  他

AN/APG-68雷达,在美国空军F-16C/D Block 40/42和50/52上被AN/APG-83 AESA雷达取代

AN/ALR-56M雷达警告接收器,美国空军F-16C/D Block 40/42和50/52被AN/ALR-69A(V)取代

AN/ALQ-213电子战套件,在美国空军F-16C/D 40/42和50/52上被AN/ALQ-257取代

反制系统

AN/ALE-47反制洒布器

造  价

F-16A/B:1,460万美金

F-16C/D:1,880万美金(1998)

F-16E/F:2,690万美元(2005年)

F-16的优异性能与相对低廉的价格是其在外销市场成功的原因,亦是第四代战机中产量最高的机种,累计已生产超过4,600多架。尽管来自美军的订单已生产完毕,但外销市场仍促使其持续量产至今。强劲的销量也为F-16的后续升级带来利多,进而在服役多年后依然发展出如F-16E/F、F-16V标准等达到四代半战机性能的机型。