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F16“战隼”轻型战斗机,美军主力轻型战斗机。1972年1月,美国空军正式提出“轻型战斗机”研制计划,目的是验证在战斗机上采用新技术,并没打算真的搞一个投产型号。四个月后,就从五家参加投标的公司中选定通用动力公司的401和诺斯罗普公司的P600两个方案,并签订合同要求两家公司各制造两架原型机,进行试飞竞争。通用动力公司的401方案军用编号为YF16;诺斯罗普公司的P600军用编号为YF17,原型机制成后,经过一年时间的竞争试飞。
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74年4月,美国政府决定从中选择一种继续发展,使之成为实用的轻型战斗机,与重型战斗机F15搭配使用,以弥补由于后者复杂昂贵而造成的购置数量不足,后来人们称此为“高低配置”。这一决定是美国空军原本没有预料到的,因此F16的出现可以说是有些偶然因素。75年1月,美国空军宣布通用动力公司的YF16中选,这就是F16战斗机的由来。而YF17虽然败阵,但是在后来的海军“高低配置”选择中,却又击败了F16,成为了后来的F/A18战斗机(主要的一个原因是海军认为单发动机的F16安全性不够,不足以应付严格的航母起降要求)。
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第一架YF16原型机于73年12月出厂,74年2月首次试飞。F16生产型于1976年12月首飞,1978年底开始交付部队使用。现已成为美国空军的主力战机之一。国外用户包括比利时、丹麦、荷兰、挪威、以色列、埃及、希腊、土耳其、巴基斯坦、南韩、泰国、新加坡等国家,而中国台湾省也有订购。难怪F16有“国际战斗机”之誉。
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F16的外型据说是从50多种方案中挑选出来的,采用悬臂式的中单翼,平面几何形状为切角三角形。前缘有随迎角和飞行速度的变化而自动下偏以改变机翼弯度的襟翼,采用这种设计可使飞机在大迎角是仍保持有效的升力系数,从而提高飞机的机动能力。后缘有全展长的襟副翼,既可象普通襟翼那样起增加升力的作用,又可以左右差动进行横向操纵。翼根前缘是大后掠角边条,可改善大迎角时的气动性能,同时可减轻飞机的结构重量。F16的外形相当漂亮,很有明星风范,也成为了美军“雷鸟”表演队的专用机。
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参加海湾战争的F16战斗机还进行了“准隐身改造”,座舱盖、风挡镀了薄金属膜,翼面前缘、进气口等部位涂有反雷达涂层,使得F16雷达反射面积减到了1平方米。F16存在的主要问题是,作为低档配置,它的空战能力与专门的空中优势战斗机无法相比,不断的改进又着重于对地攻击方面;尤其在对地攻击非常强调的航程方面,有了不少改进,但是采用的方法如加装保形油箱却增加了自重,进一步减弱了空战能力。因此要用好F16,必须依靠强大空中优势战斗机部队去夺取制空权,然后能放手大干,这也是台湾空军所面对的一个难以解决的问题。
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F16A技术数据
翼展:9.45m
全长:15.09m
高度:5.09m
空重:7,070kg
最大起飞重量:16,057kg
内载燃油量:3,160kg(4,060L)
最大挂载能力:6,800kg
发动机:P&WF100-PW-200型涡轮风扇发动机一具,
发动机推力:11,350kg
最大平飞速度:Mach2.0
最大爬升率:15,240m/min
升限:15,240m(46,250ft)
最大航程:3,890km
电子系统:
火控雷达:WestinghouseAN/APG-66(V)2A
最大搜索距离:185km(100nm)
导航系统:LittonLN-93型激光陀螺仪
电子战系统:
雷达预警系统(RWS):LittonAN/ALR-56M型雷达预警系统
电子对抗系统(ECM):AN/ALE-47红外诱饵、干扰丝撒布器、RaytheonAN/ALQ-184(v)2型电子对抗吊舱
武器系统:
固定武装:GEM61A120mm机关炮
武器挂点:左右翼端各一、翼下各三;机腹挂点一;计九个挂点
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F-16在美国军事装备历史上具有相当重要的地位。F-16是与经过与YF-17的竞争,战胜对手而赢得美军轻型战斗机计划(LightWeightFighter,LWF)的合同。在计划中,YF-16与YF-17各一架原型机进行了各种对比验证,确定优胜方后才进入正式型号的研制生产。而在以往,美军方在合约签订之后,就会批出款项,支付研究生产费用。但在随后的实际研制过程中,预算很可能超支、交货日期可能推迟、原型机达不到军方要求或者不符合不断变化的作战需求。这时候军方就不得不追加款项或者忍痛放弃项目。例如YB-70、F-111等的研制,都有这种情况。而LWF计划中,参与的各个厂商或各个厂商组成的集团将先获得了一份金额相对较小、仅制造极少量原型机的合同。这一合同被称为概念实验(what-ifconcept)与批次管理。这一合同将产生互相竞争的数架原型机,进行大量充分的对比试验,例如基本飞行性能、发动机性能等试验。最后决出优胜的一种,美军方就会将大额的正式型号研制合同批给优胜方。这时候上述原型机均具有相当的水平,且已经经过充分验证,美军就可以放心给钱了。而所谓批次管理,就是在整个研制过程中,各种先进技术、装备是在大量的研制试验过程中,逐步添加到原型机上的,且常常生产多架原型机供不同试验使用。例如F-16代表性的电传操纵系统、武器系统、火控雷达系统等都是这样逐步加上去的,F-16的各种不同改型也是在这一指导思想下逐渐出现的。美军随后出现的各种战斗机均采用了上述方式,如YF-22和YF-23的竞争、JSF等。
对比起苏联、中国的军用飞机研制体系和机制,美国这一方式可以确保最终研制成功的正式型号有较高的技术水平,且可以避免因为某家公司的不足或者失误影响整个计划。且多家公司相互竞争,可以迫使各个公司发挥最大的潜力、运用最好的技术。但弊端是一个公司在原型机研制阶段必须投入大量财力人力,如果竞争失败,这家公司就会失去未来一二十年军方的大额合同,这样这家公司很可能要倒闭。当然美军方能够这样做也是因为美国商业经济发达,各大飞机公司均有雄厚的技术和资金实力。为此美军方往往在批合同给优胜方时,会将部分份额分给失败的一方,以确保失败方都能得到生存的机会。尽管如此,战后美国进行军用飞机研制开发的公司还是越来越少,二战及五六十年代许多赫赫有名的公司(或公司的军用飞机研制部门)先后消亡被更大的公司兼并,例如仙童(Fairchild,代表机型A-10)、北美(A-5攻击机)、格鲁曼(F-4U)等。
F-16也见证了美国近几十年战斗机研制生产的历程。1955年全美有22条生产线生产海空军各种战斗机,目前已减少为3条:沃斯堡(F-16)、圣路易斯(F-15,F/A-18)、马瑞塔(F-22);最初生产一架F-16,需要276天工时,目前只需要215天。F-16外销业绩非常成功,出口到18个国家地区。F-16战绩也相当好,在100多天的海湾战争期间执行了13500次飞行任务,妥善率高达95.2%。
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F-16也见证了美国近几十年战斗机研制生产的历程。1955年全美有22条生产线生产海空军各种战斗机,目前已减少为3条:沃斯堡(F-16)、圣路易斯(F-15,F/A-18)、马瑞塔(F-22);最初生产一架F-16,需要276天工时,目前只需要215天。F-16外销业绩非常成功,出口到18个国家地区。F-16战绩也相当好,在100多天的海湾战争期间执行了13500次飞行任务,妥善率高达95.2%。
F-16A/B是第一种正式生产型。F-16A是单座,F-16B是双座,两型基本上相同。早期的F-16装备了全面的电子设备,包括威斯汀豪斯AN/APG66脉冲多普勒雷达、UHF/VHF通讯设备、塔康导套航系统、AN/ALR-69雷达告警接收机、GEC马可尼公司的平视显示仪、中央大气数据计算机。发动机是普惠公司的F100-PW-200,最大推力12500磅,最大推力13500磅,加力推力23,830磅。F-16A/B装备有标准ACESII弹射座椅。
F-16A/BBlock1在外形上比较特别,使用了黑色的雷达罩与机首预警天线整流罩(上图)。Block5及其后各型的雷达罩就改为灰色了。第一架Block1在79年1月6日交付犹他州希尔空军基地388联队,第一架外销的F-16则在同年2月交付比利时空军。此后部分欧洲盟国陆续获得了F-16,并进行了改进。下图为BLOCK15基础上升级的MLU型。
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F-16Block5 F-16ABlock1的黑色雷达罩十分显眼,在近距格斗中是致命缺点。Block5更换为灰色雷达罩,这成为以后型号的标准配备。Block5生产了197架,以后管升级到Block10的标准。Block5也有进气道下方的UHF天线和较小的水平尾翼。与Block1的细小差别是增强了可靠性
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F-16Block15 :1981年11月,美军启动了“多国阶段改进计划”(MSIP),这一计划产生了Block15。Block15换装了F100-PW-220/E发动机,在进气口下沿增加两个加固点;为了平衡,平尾也增大了30%,使得飞行稳定性有所增加,降低了失速速度,提高了高攻角飞行的稳定性。Block15的AN/APG-66雷达在空战模式中拥有边跟踪边扫描的能力,另外还装备了加大的平视显示仪,采用了陀螺惯性导航仪、AN/ALR-69雷达告警器、HaveQuickI加密UHF电台。可发射AIM-7“麻雀”空空导弹和AIM-9P4先进近距空空导弹。结构加强以多挂454千克外挂。座舱空调的改进使飞行更为舒适。从1982到1996年,Block15型开设了三条生产线,生产了983架,最后一架交付Block15的第11个买主:泰国。美国空军的Block15在1987~1993年间均改进为Block15OCU。
出口到巴基斯坦的Block15曾击落了8架苏联或阿富汗的飞机。但后来因为美国制裁巴发展核武器,扣留了多架巴方已付款购买的F-16/OCU型。直到最近美国才同意逐步归还已付的款项。在台湾求购F-16的过程里,还曾传闻美国欲将库存在亚利桑那州基地的Block15卖给台湾。Block15共有49种小改良构型,比较重要的是“多国多阶段性能改进计划”(MultinationalStagedimprovementProgram,MSIP),该计划对F-16A/B进行机体结构与内部装配线的更改。
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F-16Block15OCU :1987年末,214架Block15开始被改进成Block15OCU(操作可靠性升级),换装了更可靠的F100-PW-220发动机。机体结构进行加固,改装了F-16C/D上的更大的平视显示仪,可发射挪威研制的“企鹅”空舰导弹(右图,美军编号AGM-119)和AIM-120AMRAAM先进中距空空导弹。电子设备方面增加了雷达高度计、大视角平视显示仪、AN/APX-101敌我识别器、AN/ALE-40箔条/曳光弹发射装置、AN/ALQ-131电子战吊舱,增强了机载计算机速度和储存容量。上述改进使得最大空重增大到17,010kg。88年1月首架Block15OCU交付使用,目前所有Block15都已经改成Block15OCU规格。
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F-16Block20: 直至目前,美国向台湾出售了150架Block15OCU,这些飞机都经过了MLU(中寿命改进)标准改进,因此被赋予新的编号Block20。目前只有台湾在使用Block20。下图为台湾空军的F-16及机库。
Block20采用了Block15的机身、C/DBlock50/52的主翼和垂直尾翼,发动机采用A/BBlock15OC与C/DBlock30/40所使用的F100-PW-220。Block20的载弹量有所提高,低空低速高攻角状态下的偏航稳定性得到改善。由于发动机推力加大,机身自重减小,因此Block20的格斗性能大有提高。美国空军认为Block20加上更先进的电子设备后,空战能力要比C/DBlock30/40更好。
Block20的机载设备也有较大改进,火控雷达为AN/APG-66(V3),大视角平视显示仪与C/D相同,座舱彩色多功能显示屏甚至比C/DBlock50/52还要先进。AN/APG-66(V3)雷达的多目标处理能力非常突出,对地测绘和地形跟踪能力也很优秀,能制导AIM-7M中程空空导弹,但尚不具备制导AIM-120的能力。新型的模块化机载任务计算机升级潜力好,计算速度快。以台湾空军使用的Block20为例,其任务计算机使用64位CPU以及60MB的扩充内存,每秒可运算150百万次(对于PC上述指标当然很一般,但是对于军用计算机来说已经非常先进了)。美国空军的360架F-16A/B和700架F-16C/D要到2000年才开始换装这一级别的电脑。下图为Block20。
2001年后,随着美国向台湾出售AIM-120导弹,Block20批次的改进也在紧张进行。尽管AIM-120暂时不会交付台湾空军,机载火控设备的改进已启动。首先将火控计算机升级到新标准,首次具备了使用AIM-120导弹的能力,并可使用AIM-9X等新型武器。这样Block20批次实际上已经达到了美军现役F-16战斗机的水平。
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F-16A/BMLU :91年开始的F-16A/BMLU计划的全称是“F-16中期性能改进计划”,由美国、挪威、比利时、丹麦、荷兰五国共同执行,台湾也曾出资研制相关软件。下面两幅图即MLU照片,尾翼上涂有参与研制的各国的国旗(当然“中华民国”不在其内)。这一计划目的是改进上述五国的F-16A/BBlock10/15/OCU,以适应21世纪的作战要求。美国在92年退出了该计划,但购买了223套MLU计划中研制的新型机载计算机,改装到美国本身的F-16C/DBlock50/52上。欧洲四国空军则从93年1月以后,陆续订购了共360套MLU改进组件。
因为被改进为MLU的F-16均服役了10年左右,出于安全考虑,首先进行了机身结构探伤,确定隔框是否有裂纹。探伤合格的飞机被重新组装,更换内部管线。最重要的改进是电子设备,改装了APN/APG-66(V2)雷达、使用新的模块化计算机、APG-111(V1)敌我识别系统、大视角平视显示仪、两个10cm×10cm彩色液晶显示器、侧杆操控系统、数字地图、GPS卫星定位系统等。F-16MLU的性能勉强达到了F-16C/D早期批次的水平。台湾购买的F-16则是按MLU标准进行生产的全新飞机,因此也可以称为F-16MLU。
MLU换装了AN/APG-66(V2A)火控雷达,具有发射AIM-120B的能力。该型座舱使用2台四色彩色显示器取代原来的单色阴极射线显示器(CRT)。为适应北欧多山崎岖的地形,加装了微波自动降落系统。在荷兰空军的一架F-16BMLU上还试验了汉尼威尔公司的“LookandShoot”头盔显示系统。F-16MLU达到了F-16C/DBlock40/50的水平,部分电子设备要更先进些。
1998年,MLU计划进入实机改装阶段。之前四国与美国空军各自改装了一架原型机。1997年9月,丹麦与美国空军的原型机在爱德华空军基地进行试飞。丹麦的原型机在同年12月成功地试射了一枚AIM-120先进中距空空导弹。当时MLU计划中的任务计算机使用M1版本的软件,而M2版本的软件预计2000年能更换完毕。M2版本的装备又分M2.1/2.2/2.3三个阶段:M2.1版本已在98年7月升级完毕,新功能包括能使用LANTIRN吊舱(示意图见下图)和自动目标管理系统;M2.2版本的新功能包括发射和制导AIM-120B、改进的机炮瞄准显示、IDM数据链;M2.3版本将在2003年完成,可能包括增大AN/APG-66(V2)的空地探测距离、Linkl6数据链、联合头盔显示系统,以及使用JDAM、JSOW、WCMD等火力圈外精准制导武器的能力。M3版本的软件系统正在研究中,分为M3与M3+两种,总预算约1亿美元。其中M3是给欧洲四国使用、M3+则由美国空军使用,后者预计2003年9月在爱德华空军基地开始试验。M4/M4+软体升级计划正交由美国国防部进行预算评估。
2003年9月,波兰国防部(MND)宣布将从2008年起,为其F-16选用美国古德里奇公司的DB-110机载侦察系统。该购买合同包括7套配有数据记录器和任务控制系统的DB-110系统、实时数据链和两个地面站,其中一个地面站将是可移动的。地面站将可以从波兰计划于2006~2007年购买的无人机等其他侦察系统获得相关信息。波兰空军和防空部队安装该系统是DB-110传感器首次用于F-16。此前,该系统已经被集成到英国皇家空军“狂风”的机载侦察吊舱中,以及日本海上自卫队的P-3C海上巡逻机上。古德里奇光学和空间系统部官员透露了有关美国新型吊舱的细节,据说DB-110系统将安装在与战区机载侦察系统类似的吊舱里,以降低成本和风险。古德里奇公司获得的合同是与波兰花费35亿美元购买的48架F-16C/D多任务战机相关的7项合同之一。波兰空军和防空部队在8月与洛克希德·马丁公司签署了购买增程型精确攻击导航和瞄准吊舱的合同,该合同同时消除了对购买拉法尔武器开发局与诺斯罗普·格鲁门公司联合开发的Litening吊舱的猜测。空军同时还决定从数据链方案公司购买5套多任务信息分发系统轻型终端以及相关软件。波兰F-16项目的首套终端将于2004年年中交付到洛·马公司。波兰还希望购买两套LINK-16地面站。波兰国防部要求国产的指挥控制系统与LINK-16进行综合。
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F-16C/DBLOCK25: Block25是F-16C最初的生产批次。1984年,首架Block25交付,试飞后其飞行控制软件进行了改进。美军共装备了244架Block25。Block25垂尾根部原计划加装威斯汀豪斯公司的AN/ALQ-165ASPJ电子干扰装置,但ASPJ计划备受争议,90年1月空军放弃了该计划,所以这一装置也没装上F-16。Bolck25使用F100-PW-200发动机,后来改为F100-PW-220E。佛罗里达麦克迪尔空军基地的第56战术战斗机联队第61中队是美本土第一个装备F-16C的单位,88年10月形成作战能力。
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F-16CBlock30/32 :1990年11月26日,美军希望用一种先进的战斗攻击机取代速度慢、机动性差、火控设备落后的A-10攻击机。为此美军计划改装400架F-16C/DBlock30/32,换装相应设备以适应近距空中支援(CAS)和战场空中遮断(BAI)任务。这一计划即A-16计划。计划换装的设备包括一个全球卫星定位系统(GPS),数字地形系统(DTS),系统加固,模块任务计算机,和自动目标管制系统(ATHS)。下图为Block30,再下图则是涂有适合近距支援任务用途的褐色迷彩的Block32。
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F/A-16A和F/A-16C: 88年11月,纽约国民警卫队第174战术战斗机联队采用F-16A/BBlock10换装了原有的A-10A“雷电II”被替换,成为第一个使用F-16进行近距空中支援的部队。在海湾战争中,该联队的24架F-16A/B飞机在机腹挂架挂载通用电气公司的GPU-5/A“铺路爪”机炮吊舱,作为对地攻击用途。该吊舱内装有一门GAU-13/A30mm4管加特林炮,该炮是A-10A使用的GAU-8/A30mm7管炮的派生型,吊舱内携带353发弹药。左图为一架涂有适合近距空中支援用途的绿色迷彩的该型飞机高速掠过。高速美军计划如上述F/A-16效果理想,则开始组建大规模的F/A-16C攻击机部队。
但是,这批飞机在沙漠风暴行动表现不佳,主要表现在以下方面:由于先天的设计是针对中低空空战任务,且机体轻,F-16的低空低速性能不象A-10那样稳定,无法进行精确的瞄准;F-16飞行速度快,有时候对于对地攻击任务来说太快了,飞行员瞄准和攻击目标的时间太短;威力远远超过F-16原有的20mm炮的30mm机炮开火时,其后坐力会使得飞机难以控制;飞行和火力控制软件不适应对地攻击任务。
在实战中,F/A-16的飞行员因为无法精确瞄准,只能进行概率瞄准,利用炮弹的散布来“覆盖”目标区域,但这种方法在对单个地面目标进行攻击时效果很差。最后这些F/A-16被迫卸下GAU-5/A机炮吊舱,改装集束炸弹,这样攻击效果还好一些。海湾战争后这些战斗机被改回了原始的设计。
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F-16Block60/62: F-16下一个批次是Block60/62,但是尚未进行生产。Block60的武器系统将得到全面、大幅改进,其性能接近三代半的欧洲“台风”和法国“阵风”战斗机,价格则明显低于后两者。该批次的翼身结合处将安装两个容积各为1900升的保形油箱,作战半径较现役F-16增加三分之一。改装新一代APG-78相控阵火控雷达,全面优于第三代战斗机装备的火控雷达。其对空模式具备边搜索、边跟踪能力。对地模式包括搜索和跟踪地面各类目标,并具有地形跟踪和防撞功能。还将装备新型电子对抗系统。在60/62上,一套功能类似LANTIRN的红外激光导航制导系统将被固定的安装在机身内,传感器镜头安置在风挡前,减小了雷达反射面积。座舱采用3台大型彩色多功能显示器。新的GE或普惠IPE等先进发动机的推力将提高15%。为改善机动性能,将使用面积增大25%的主翼和平尾。该批次空重约9160千克,机内油3155千克,最大重量22680千克,发动机最大推力为142千牛。
60/62将会是外表变动最大的F-16改型,目前已经得到阿联酋的订单(下图有蓝白色徽章者)。但出于商业利益的考虑,洛克西德·马丁公司更加希望优先销售Block50/52。鉴于阿方的坚持,洛克希德·马丁公司在1998年5月与阿联酋军方签定协议,向其出售90架Block60,2002到2004年交付。
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