F-16是一种采用常规布局的单发陆基型第三代战斗机,设计于上世纪60年代末至70年代初,由
通用的固定翼军用飞机部门为美国空军研发,该部门(含F-16生产线)在1993年被洛克希德·马丁公司收购。
F-16诞生自美国空军的“轻型战斗机计划”(Lightweight Fighter program),因此在美俄等部分国家通常被定义为轻型战斗机。由于该机批生产型号的尺寸和重量级别不断加大,已经明显超过
F-5战斗机、米格-21等传统轻型战斗机,有时也会被归类于中型战斗机、或被泛称为轻中型战斗机。
F-16最初的定位较低,仅被设计用于昼间的视距内格斗用途。在持续不断的后续改进过程中,该机逐渐演变为具有完备多用途能力的全天候战机;可以在各种气候环境下执行包括超视距空战、对地攻击、压制/摧毁敌方防空系统、侦察等各种任务。2024年5月,
美国空军部长弗兰克·肯德尔乘坐由人工智能控制的F-16战斗机(或称X-62A、VISTA),在爱德华兹空军基地与另一架有人驾驶的F-16战斗机一同飞行一小时。
美国空军赋予F-16的官方绰号是“战”(Fighting Falcon),但
美国军队飞行员通常称其为“蛇”(Viper)。F-16是目前世界上生产和出口数量最大,装备国家和地区数量最多的战斗机。该机截止2017年总产量超过4600架,装备国家和地区超过25个,至今仍有超过3000架保持服役状态。
发展历程
F-16最初是
越南战争催生的项目,其原型机YF-16的设计思路受越南战争经验教训的影响极大;但在后期的发展过程中,又受美国内外政治和技术因素影响,使其在项目定位和机体平台设计上都出现了大幅度的转变。大体上,F-16家族的总体发展,经历了以下几个阶段:
“高级昼间战斗机”ADF计划概念探索阶段
两次世界大战和
朝鲜战争中都形成了一个普遍规律,飞得更高更快的飞机,在战场上更具有生存和攻击能力优势。再加上50年代后机载雷达和
空空导弹的高速发展,美苏在内的各国均认为未来的主要空战形式,会是在高空高速条件下发生的
超视距空战,50-60年代普遍出现的无机炮战机,就是这种思潮的直接结果。
但
越南战争中,初步发展成熟的地对空导弹大量投入使用,对高空活动的飞机形成了致命的威胁,完全改变了战场规则。战斗机必须频繁的在低空活动,以借助地形遮蔽、地面杂波的掩护,有效躲避雷达和导弹的探测和射击;加上敌我识别能力不足、导弹发射条件苛刻等一系列因素限制,使得空战大量在中低空、亚/跨
音速状态、视距内爆发,并普遍发展为反复纠缠相互咬尾的空中格斗。
实战环境与设计预想的巨大差异,早期机载设备武器的不成熟,使美军战机在越南战场上遭受了大量损失,并催生了新一代战斗机的研发需求;而这些需求中,有相当一部分是自相矛盾的。比如配备大型高性能机载雷达和中远程导弹,不可避免会迫使战斗机变得庞大沉重、而且制造缓慢价格昂贵;这种矛盾在今天依然存在,在60年代尤其尖锐突出。在
越南战争前期,搭载复杂武器设备的重型战机难以发挥优势的情况下,战场一线更需要价格较低、战时生产快捷迅速、飞机性能特点聚焦于视距内格斗的型号。这就要求战斗机机载设备简单,结构轻巧,武器系统以机炮和格斗导弹为主。在越南战争高昂军事开支带来的财政压力下,
美国空军新一代战斗机的规划方向,在1965年初步确定为高低档飞机的搭配使用。
高档飞机具备完整的高空高速、全天候
超视距作战能力,并拥有更大的作战半径;在当时只有双发重型战斗机平台才能满足这一要求,概念探索项目被命名为F-X,最终发展成果为
F-15战斗机。而低档飞机则专注于昼间的视距内格斗作战,概念探索项目命名为“高级昼间战斗机”ADF,这个项目最终发展成果为F-16。
“轻型战斗机”LWF概念探索阶段
由于与F-X计划天然存在预算争夺等冲突,
美国空军中高层在前期对于ADF项目普遍很抵触,导致ADF计划在1969年前基本处于搁置状态,随后两个因素改变了这一局面。 首先是
越南战争上持续性的装备和人员损失,给美国施加了越来越大的政治和财政压力,同时基层战斗机飞行员意见的重要性也在不断上升。其次是空战理论的归纳总结发展到了全新的阶段,资深战斗机飞行员对于空战的理解,在实现与工程数学的深度结合后,形成了量化的评价标准体系,并能反过来有效指导新型飞机的总体性能规划。
在1965-1969年间,以约翰·博伊德少校为首的“
战斗机黑手党”群体,一直在总结分析
朝鲜和越南战场上的空战案例,寻找空战优势的性能规律;在数学家托马斯·克里斯蒂的协助下,形成了著名的“能量机动理论”,能够通过图表一目了然的展现一种战斗机的飞行性能优劣势区域所在。能量机动理论在1969年的提出,使ADF项目得以从一个模糊的初步概念,进一步完善为清晰明确的总体性能要求,该项目随后被更名为F-XX。
美国国防部在1969年针对能量机动理论进行了资助,并将基于该理论进行战斗机概念设计的任务分包给了
通用动力公司和诺斯罗普公司。
在ADF/F-XX的基础上,
美国空军在1971年宣布了“
轻型战斗机”(LWF)项目。在这一阶段,LWF的目标依然是研发一种纯粹的廉价制空战斗机,仅用于昼间的视距内格斗,没有复杂的雷达和导航等机载设备,也不具备对地攻击能力,只有最基本的空对空电子设备;一切设计目标,都是为了让战斗机更轻、更小、拥有更好的持续机动能力。LWF项目由5家公司参与竞标。但真正具备竞争力的公司,只有前期就深度参与ADF/F-XX项目的通用动力和诺斯罗普公司。这两家公司的方案进入了正式选型阶段,并获得了对应的预算制造原型机进行试飞竞争;其中通用公司获得了3800万美元,诺斯罗普获得了4000万美元。
YF-16原型机试飞竞争/”空战战斗机”ACF阶段
通用动力公司以其401方案作为基础,研制出了YF-16原型机;而诺斯罗普公司则以其P600方案为基础,研制出了YF-17原型机。在1972-1975年的对比试飞中,YF-16展现出了显著的性能优势。1975年1月13日,美国空军正式宣布YF-16赢得竞争,但该机需要加装包括多功能雷达和全天候导航系统在内的机载设备,从昼间
空中优势战斗机改进为全天候多功能战斗机。这是因为在1972-1975的试飞竞争过程中,LWF项目定位发生了非常大的变化,被整合到了“空战战斗机”(ACF)项目中,同时还牵涉到了欧洲多个国家组成的“多国战斗机项目组”(MFPG)。
首先是
越南战争末期,战场形势已经出现了显著变化。机载雷达和
导弹在技术上的迅速成熟,使先进战斗机能较为可靠的在远处发现贴近地表的下方目标,并实施迎头射击;战场优势开始明显倾向于具备完善雷达和中距导弹的飞机。这使YF-16如果仍按照最初的昼间格斗战斗机方向发展,在未来战场上将失去生存和作战优势。而以当时机载设备和武器的进步速度判断,在F-16这一较小的机体上集成复杂作战功能,是可以实现的。
其次,尽管在名义上LWF项目只是低端机型,但YF-16、
YF-17战斗机在试飞中展示出来的空战潜力,已经对
F-15战斗机主力制空机型的定位形成了严重冲击。最后,欧洲多个国家当时也在寻求新一代战斗机,YF-16、YF-17在试飞中的表现对它们产生了很大的吸引力。这些国家向美国表示,它们将考虑采购LFW项目中的获胜型号,作为本国的下一代主力装备,但前提是美国本国也批量装备该机型。
F-16批产持续改进阶段
在这种情况下,
美国空军不得不较大幅度的调整F-16的定位和作战功能设计,为其装备完整的
火控雷达等机载设备,强化机体结构,添加对地攻击能力,使其成为一种多用途的战斗机。对于美国空军,F-16从纯制空战斗机的单一定位型号,变成了攻击能力优先、但保留良好制空能力的双重定位型号。在实际使用中,以F-15负责制空为主、F-16负责对地攻击为主,较好的协调了轻重机型的采购和运用矛盾。而对于美国以外的用户,通常国土面积和总体国力有限,更倾向于仅装备一种战斗机平台作为主力型号,执行各种不同的作战任务。这种外贸需求,同样也在逼迫F-16向多功能化的方向发展。
从原型机YF-16到最早的装备型号F-16A,F-16出现了显著的增大和增重现象;机身加长了3.05米,翼面积从25平米提高到27平米,质量也增加了25%。类似的改进不断出现在F-16A之后的型号中,
F-16V空重达到9207公斤,最大起飞重量达到21772公斤,已属于典型的
中型战斗机。
总体而言,在战场环境变化、技术基础不断发展、美国内外各方利益的妥协权衡下,F-16从早期的轻型昼间格斗战斗机,逐步演变为中型全天候多用途战斗机。较新批次型号、或是经过深度现代化改进的后期F-16,其作战方式主要优先考虑利用通讯指挥网络、雷达等
传感器、电子战设备获取目标信息,并发起视距外、防区外的远程打击;而作为设计初衷的昼间视距内格斗空战,已经变成了最后的
战术选择。
主要改型
由于生产时间长、产量大,F-16的批次改进非常复杂,形成了大量的亚型和不同版本;特别是部分早期型号的机体,在后期实施重大技术升级后,作战功能和
性能指标反而超过部分中晚期型号的现象普遍存在。截至到2023年初,F-16大体上经历了3个系列,7个主要批次的改进,核心航电设备的发展至少经历了5次大幅度的改进。
一般而言,字母型号后缀(A/B/C/D/E/F/I/V)代表重大机体结构改进,批次(Block)号后缀代表机体结构和航电设备的较小幅度改进。此外,批次号后也存在字母编号后缀代表不同改进阶段,例如Block15Y。一些重要的改进项目,也会被被加入型号后缀中,比如中期寿命升级(MLU)。
F-16 A/B
F-16 A/B是F-16的早期批生产型号,大多数在70-80年代完成生产。A为单座基本型,B为双座战斗教练机改型。F-16 A/B主要包括以下批次:Block 1/5/10/15/20。
Block 1/5/10
Block 1/5/10三个批次是F-16家族最基本的型号,产量分别为94、197、312架,批次间差异较小,主要是针对批量服役后暴露的问题进行修正改进,主要改善可靠性、维护性、保障性、安全性。1982年后,大多数Block 1/5均升级到Block 10标准。
Block 15
Block 15在1981年开始交付,总产量983架,机体进行了显著改进。水平尾翼面积加大;9G过载状态允许的飞行重量从10206kg增大到11113Kg;环控系统制冷量加大,允许更大的雷达功率;进气道前下部增加2个吊舱挂点;增强外挂点,允许6个挂点可以挂载
AIM-7麻雀导弹中距
导弹;升级电子对抗和座舱显示控制设备;最大起飞重量从14968Kg增大至16057Kg。
Block 20
Block 20是中国台湾地区装备的特殊批次,产量150架。90年代F-16生产已全面转向C/D型,但中国台湾地区只获得A/B型采购许可;最终Block 20以A/B Block 15机体、OCU/MLU改进项目的
发动机和航电武器为基础,整合了C/D型Block 50/52批次的机翼和垂直尾翼。
F-16 A/B在发展过程中,较为重要改进项目有如下几个:
OCU项目
作战能力升级(OCU)项目,1988年开始交付。改进包括发动机升级为
普惠公司的F100-PW-220,最大起飞重量增大到17010Kg,可加装AN/ALQ-131电子对抗吊舱,平视显示器升级,整合
AGM-119反舰导弹等。
防空战斗机(F-16 ADF)项目,用户为
美国空军;与OCU同期实施,改装数量272架。该项目重点在于强化基于超视距探测和拦射能力的拦截作战能力,对战机的雷达、
电子战飞机、
敌我识别、通讯等系统进行了改进升级,预备了增加AIM-120导弹的中段修正指令发射能力。
MLU项目
F-16 A/B MLU项目,也称为F-16 AM/BM。F-16A/B的中期寿命升级(MLU)涉及范围非常广,包括美国、
丹麦、
荷兰、
比利时、
挪威、
葡萄牙、
巴基斯坦、
约旦等国的飞机,截止2013年6月,至少有449架飞机参与了升级。这些飞机的机载设备和武器不尽相同,而且分为多个批次构型实施,至少经历了M1-M7共计7个阶段发展。
在MLU项目中,F-16 A/B首先要进行结构完整性检查,甄选出仍有改进价值的机体进行检修、以及5000飞行小时延寿。随后这些飞机将参照F-16 C/D的设计,以新的模块化任务计算机为核心,更换各类机载设备、整合新型吊舱和武器、新型
发动机,实现作战效能的显著提升。比如APG-66(V2)雷达的信号数据处理机升级,就使F-16 A/B MLU获得了边扫描边跟踪模式,可以同时跟踪10个目标,在挂载方案支持的情况下,可以使用AIM-120先进中距导弹同时攻击6个目标。
F-16 C/D
F-16 C/D是基于“多阶段改进计划”(MSIP)发展的F-16 A/B改进型,从1980年2月开始实施;C型为单座机,D型为双座机,包括Block 25、30/32、40/42、50/52多个批次。总体而言,这一计划的目的,是使F-16具备
超视距空战、精确对地攻击、昼夜全天候执行作战任务的能力。相关的改进分为三个阶段,第一阶段改进以MLU项目的形式,引入了F-16 A/B Block15的升级工作。第二阶段是机体和航电系统全面升级的Block 25批次,第三阶段则从Block 40/42开始,一直延伸到Block 50/52。
Block 25
Block25是F-16 C/D的基线构型,1982年12月首飞,1984年7月开始交付。该机最大起飞重量增加,9G过载下的最大飞行重量增加,
发电机功率提高50%,环控制冷功率提高33%,任务数据传输设备升级,雷达升级为AN/AGP-68,垂尾根部预留AN/ALQ-165(V)
干扰机安装空间,座舱升级为以多功能显示器为核心的玻璃化座舱,整合AIM-120中距导弹和AGM-65D
空对地导弹等新型武器。
Block 30/32
Block30/32两个批次从1985年12月开始对外出口,1987年12月向
美国空军交付。这两个批次的主要差异在于选装的升级
发动机不同,Block30引入了通用公司的F110-GE-100发动机,Block32则继续使用普惠的F100发动机系列,但型号升级为推力更大的F100-PW-220。Block 40/42、50/52、70/72命名延续此规律,较小数字对应通用发动机,较大数字对应普惠发动机。
除发动机外,Block30/32的机体改进包括模块化的进气口,可以在低速下适应进气流量更大的通用发动机;以及计算机容量、通讯设备、
雷达告警系统、
火控系统等机载设备的设计调整和功能升级,并整合了AGM-45
反辐射导弹等武器的发射能力。序列号86-0048的一架F-16D block30被改装为空中变稳定性模拟试验机(F-16 VISTA),该机后来又被改造为多轴推力矢量技术验证机(F-16 MATV)。
Block 40/42
Block40/42是F-16 C/D系列中最重要的批次升级项目,1988年12月开始交付,非正式编号F-16CG/DG。由于夜间作战能力的大幅度强化,也被称为“夜隼”(Night Falcon)。在机体改进上,电传飞控系统升级为数字化系统,大幅度强化机身和起落架,改进前缘机动襟翼,9G过载下最大飞行重量增加到12928公斤,最大起飞重量增大到19187公斤。引入加压呼吸系统,强化飞行员耐受高过载机动的能力。
在机载设备和武器上,该批次飞机对任务计算机、雷达、电子战系统、定位导航系统、
人机交互显示设备均进行了不同幅度的升级。座舱内外照明可以兼容
夜视镜,改进型的数据
调制解调器可以传递数字化的瞄准信息。Block40/42最重要的作战能力突破,来自于整合红外夜间低空导航和瞄准吊舱(LANTIRN)。在该吊舱的支持下,F-16可以实现自动/手动的地形跟随飞行,具备昼夜识别目标能力,能自动连续发射
AGM-65小牛导弹导弹攻击多个地面目标,能够实施精确的空对地激光测距、并自动投放激光制导炸弹。
Block 50/52
Block50/52是以敌方防空系统为主要目标,执行防空压制/摧毁作战的强化版F-16 C/D,即所谓的“野鼠”机型,非正式编号F-16 CJ/DJ。但其预想作战功能的完全实现,则历经了Block 50/50、50A/52A、50B/C等几个批次后,最终在1993年5月7日交付的50D/52D上才得以达成。
Block50/52换装推力进一步强化的通用F110-GE-129或者普惠F100-PW-229
发动机,对电台、雷达、
雷达告警系统进行了升级;加装哈姆航电/发射装置接口计算机(ALIC),整合挂载AN/ASQ-213哈姆瞄准系统(HTS)吊舱能力,扩大数据传输设备容量,升级显示和导航系统,能够完整利用AGM-88哈姆导弹的多种工作方式和全部性能。部分出口型Block50/52的双座型号上,添加了凸起的脊背设计,以提供0.85立方米的空间,用以安装额外的电子设备和其它特殊装置。
CCIP项目
“通用构型实现计划”(CCIP)是F-16 C/D系列在2000年后最重要的改进项目。该项目针对Block40/42/50/52批次的飞机进行升级,换装通用化的硬件和软件;提升性能和优化后勤维护工作。该计划同样分为多个阶段和构型实施,目前已知的构型编号已达到M6。该计划的内容包括换装新型的模块化任务计算机,
火控雷达,多功能信息分发系统,实现对以AN/AAQ-33“狙击手”为代表多种先进导航/侦察/瞄准吊舱的挂载,配备JHMCS头盔显示/瞄准系统,整合AIM-9X
格斗导弹、杰达姆精确制导炸弹、AMG-158防区外武器、
小直径炸弹小直径炸弹等新型武器。
F-16C/D发展型
F-16 在C/D型的发展过程中,完成了向中型全天候多用途战斗机的转化;更晚期推出的几种新型号,都是基于Block 50/52的C/D发展型,但是机体平台上实施了进一步的显著强化。
Block 50+/52+
Block 50+/52+是Block50/52的改进出口型号,主要强化远程攻击能力,最大起飞重量增大到21772Kg,2002年10月31日开始交付,截止2009年12月,订单超过252架。除了机载设备升级外,最显著的特征是机身两侧、翼根上方可以加装容量1703升的
保形油箱,翼下内侧可以挂载2271升的重型副油箱。此外双座型的后座进行了改进,可以通过开关切换为
航空武器系统军官模式,专注于执行对地攻击任务。
Block 60
Block60也被称为F-16E/F,E型为单座机,F型为双座机,共计80架,2004年7月开始交付。该机是
阿拉伯联合酋长国定购的Block 50/52强化版,换装F110-GE-132发动机,推力显著增强,最大起飞重量增大到22680公斤。该机换装了基于
PowerPC处理器的新型任务计算机、基于
C++的任务软件,在航电架构上引入了高速光纤网络,换装了三台多功能彩色显示器,
火控雷达升级为AN/APG-80
有源相控阵雷达。为方便与阿联酋已有的幻影2000-9战斗机协同使用,安装了
法国泰雷兹集团的加密通讯和数据链系统。
此外,F-16IN“超级蝰蛇”是洛克希德·马丁公司推出的外销方案,针对
印度的中型多功能战斗机采办计划。该机方案基于F-16E/F,但通讯和数据链等系统计划按照印度军方要求定制。
F-16I
F-16I是
以色列定购的双座攻击型号,数量102架,2004年2月开始交付,配装F100-PW-229发动机。该机由Block52+发展而来,主要特点是换装了大量以色列本国研制的机载设备,具备挂载使用以色列吊舱和武器的能力
Block 70/72
Block70/72也被称为
F-16V,是近年推出的最新改进批次,目前已有多个国家和地区批量采购。该项目最早源于
美国军队的F-16 C/D的升级计划,但由于经费问题一度接近夭折,后由中国台湾地区投资并推进完成。Block70采用通用F110-GE-129D发动机,Block 72采用惠普F100-PW-220EEP(EEP:性能增强套件)发动机。该机的机身结构经过重新优化,飞行寿命达到12000小时。
Block70/72最重要的改进在于,航电系统再次进行了从模块化任务计算机到综合化构架的全面升级。其AN/APG-83
有源相控阵雷达,是基于
F-22战斗机/35雷达技术的衍生产品,在内部集成了电子战功能;集成红外搜索跟踪功能;座舱显示器系统经过重新设计,增添了新的高
分辨率基座显示器。Block70/72的电传飞控系统采用了新的飞控计算机,升级自动驾驶仪,并整合了“自动地面防撞系统”(Auto GCAS),可强制阻止战斗机在可控状态下撞击地面,该系统2016年底开始在
美国军队服役,目前正在多个国家地区的F-16机群中推广改进。
其它衍生型号
除上述批量生产装备的型号外,F-16还有多种改型方案和试验机改型。比如
F-16XL战斗机纵深打击战斗机/超声速减阻试验机,F-16ES双座远程截击机,QF-16无人靶机、“先进战斗机技术综合”(AFTI)验证机、“低可观测轴对称喷管”(LOAN)验证机等。
服役情况
F-16从70年代开始批量生产并出口多个国家,包括
荷兰、比利时、
土耳其、韩国等多个国家获得了生产授权。此外有部分机型在设计上源于F-16,或者受F-16影响极大;包括日本F-2战斗机、中国台湾地区
IDF战斗机等。
截止2011年,全球F-16累计战斗起飞超过16万次,武器投射超过20万次。在F-16的作战任务中,其对地攻击任务数量远远超过制空任务;比如1981年6月7日,
以色列远距离奔袭
伊拉克首都
巴格达附近的穆塔兹核反应堆。该机首次获得空战战果在1981年4月28日,由以色列空军击落1架叙利亚的米-8直升机;首次击落战斗机在1981年7月4日,以色列击落1架叙利亚的米格-21战斗机。1982年叙利亚战争中,以色列宣称F-16击落了44架敌机。在后续的各地战争中,F-16击落了包括
米格-29战斗机在内的大量飞机;目前唯一被公开承认的空战损失,是1996年
希腊和土耳其的爱琴海冲突中,
土耳其空军一架F-16D被希腊的幻影2000发射“魔术”
导弹击落。其余的F-16战损,均是由防空导弹等因素所致。
2024年4月上旬至19日,F-16战机参与了美菲两国空军 “雷霆对抗-
菲律宾24-1”(Cope Thunder-Philippines 2024,CT PH 24-1)双边战斗机训练演习。
2024年5月13日,
丹麦首相表示,丹麦提供的首批5架美国制造的F-16战斗机将在6月抵达
乌克兰。5月24日,第一批乌克兰飞行员已经在
美国完成了F-16战斗机相关培训,但美国方面并没有透露完成培训的具体人数。此前有消息称,乌克兰计划从
挪威、丹麦、
荷兰和
比利时接收60多架F-16战斗机。6月3日,荷兰国防大臣
卡伊莎·奥隆格伦在新加坡接受美国媒体采访时称,荷兰允许乌克兰通过其输送的F-16战机越境打击
俄罗斯境内目标。
基本设计
在
美国空军在1972年颁布的主要战术技术要求中,F-16需要满足以下标准:升限18000米;最大飞行速度Ma2.0;在9000米高度,从Ma0.9加速到M1.5耗时不超过1分钟;12000米高度、Ma1.5时,能完成过载3-4G盘旋。为了满足相关要求,F-16总体气动外形设计的主要优化区间,放在了高亚
音速和跨声速区域上。
除特别指明外,下列描述主要针对F-16 C。
机体平台总体外形与结构布局特点
F-16在第三代战斗机中首次引入了大后掠、薄前缘的边条翼设计。边条翼能前移飞机的气动焦点,使飞机更倾向于不稳定;诱发气流分离并形成在机翼上方形成强烈的脱体漩涡,从而大大改善机翼的
升力表现;同时改善机体的截面积分布,在整体上减小跨
超音速阻力。
F-16采用了翼身融合设计,使机翼和机身结合处更为强壮;在显著减小跨超声速阻力的同时,改善了结构强度和
刚度,扩大了9%的机身容积,减轻了258公斤的机体重量。F-16机翼面积相对较小,这是由于设计思路侧重于牺牲一定的瞬间盘旋性能,以强化持续盘旋能力。
F-16的水平尾翼安置在后机身两侧的尾梁上。尾梁设计有效减小了后机身的截面积,并使平尾可以获得更长的控制力臂;结合静不稳定设计,F-16可以通过更小、更轻的平尾实现较强的控制效果,显著减轻了重量和阻力。依靠这些
综合设计,F-16在进行稳定盘旋时,亚声速区域可用升力增加2%,Ma0.9时增加4-8%,Ma1.2时增加8-15%。
前机身
F-16的机身为半硬壳设计,前机身段范围从
雷达罩的根部开始,延伸到座舱后部,一共有24个框。上部为设备舱(第1-4框和第4-5框之间)和座舱,腹部为进气道前段和起落架舱,座舱后部是前机身整体油箱。机鼻较为扁平,在压缩截面积减小跨
超音速阻力的同时,下表面也为进气道起到预压缩气流的作用,改善进气效率。F-16由于机载雷达布置在扁平机鼻内,天线尺寸和外形会受到影响,对俯仰方向上的探测能力有一定程度削弱。从前机身两侧延伸至主翼的
边条翼,可以在机翼上方形成脱体漩涡气流,大幅度改善飞机的飞行性。F-16使用单个皮托式进气道,以获得最轻的结构和阻力。由于不可调节,该进气道在飞行高度和速度上的最佳效率区间要比可调进气道狭窄;但借助前机身的综合优化设计,F-16在跨声速区域的动力效率依然较高,足以满足
美国军方的要求。
座舱
F-16采用了波音公司的ACES II弹射座椅,带有30°的较大后倾;一方面能压缩座舱高度,匹配扁平化的前机身设计;另一方面能为飞行员提供幅度1G以上的抗荷能力增强,强化飞行员的高机动飞行能力。代价是飞行员难以使用传统的大行程中置布局驾驶杆,只能使用基于电传飞控系统的侧置驾驶杆。
F-16的座舱盖为聚碳酸酯材料制成的气泡式舱盖,其风挡与座舱盖的前段为整体式设计,向后上方打开。单座或者前座驾驶员拥有全向视野,正前方下视角度达到15度,侧下方达到40度;双座型的后座驾驶员前向视野较为一般,但可以满足教练任务需求。
F-16的双座机型中,后座舱均具备完整的飞行操纵能力。第50+/52+批次F-16D和F-16F/I等型号为了优化攻击任务性能,对后舱进行了针对改进;可以通过切换开关,实现后座功能定义在“武器系统军官”和“飞行教官”之间的转变。由于空间占用和重量阻力增大,双座机型的航程小于单座机型。F-16B的内部燃油较F-16A要少17%。
中机身
F-16的中机身段范围从座舱后端开始,延伸至后机身尾梁的前端;由于要承受机翼和主起落架的苛刻受力,中机身是F-16机体中最为坚固的结构部分。中机身结构有8个框,其中4个加强框用于连接机翼。中机身的前段分为上下两部分,上部是炮舱和弹舱,下部为进气道;中机身的中段是进气道的后段;中机身的后段则是
发动机舱的前段。此外,中机身还包括了背部带有硬式空中受油口的整体油箱、腹部的主起落架舱。
后机身
F-16的后机身范围主要是发动机舱,从机身与机翼交点框站位开始,直到尾梁末端。后机身以两侧尾梁为核心的主承力结构,实现对水平尾翼和发动机的安装固定;尾梁前端是整体式油箱,后端是开裂式减速板,减速板最大展开角度为60°。F-16后机身背部带有为垂尾根部前缘整流罩。腹部的前段安装有两块腹鳍,腹鳍中间有着陆拦阻钩装置;腹部的后段采用了大开口设计,以最大程度方便发动机的拆装维护工作。后机身一共有10个框,其中3个加强框连接垂尾支架。
机翼
F-16采用了中单翼布局的切尖
三角翼飞机设计,前缘后掠40°,展弦比约为3.0(也有报道为3.2);采用NACA624A-204翼型,相对厚度约为4%。机翼采用多梁结构,通过机加工的铝合金接头与机身相连,上下蒙皮均为整体壁板。F-16机翼前缘布置有全翼展的机动襟翼,采用单块式铝合金蜂窝夹层结构,通过5组链作动器驱动。机翼后缘未设计独立的襟翼和
副翼,而是出于减重和简化设计等考虑,采用了大展长的一体式襟副翼,左右襟副翼可以互换。
尾翼
F-16采用了直轴全动式水平尾翼,翼面形状为中等后掠的切尖梯形平面,带有25°下反角;左右平尾可以互换,通过钛合金转轴支持在后机身尾梁上。F-16的垂直尾翼采用了大后掠梯形设计,由固定式背鳍和全展长的
方向舵组成。垂尾根部结构同时作为设备舱使用,用于安装部分电子战相关设备。
起落装置
F-16的起落架采用前三点布局,均为单轮设计,由带有防滑装置的电传系统提供刹车控制。
前起落架为支柱式结构,布置在
进气口后方,具有转弯操纵能力;
机轮在旋转90度后,收起于进气道下部的前起落架舱内。
主起落架为机身构架式结构,向前收起于机身内。
F-16的起落架设计着眼于减轻重量和阻力,特别是保障单发机身表面不出现明显的凸起、不导致显著截面积增加;导致其布局形式在
轮距、耐冲击极限上,均难以满足
舰载机要求,这是YF-16后来在舰载机竞争中输给
YF-17战斗机的关键因素之一。 F-16在腹鳍之间布置有着陆拦阻钩装置,以配合陆基应急拦阻系统使用;其原理与航母拦阻系统相同,但对机体结构的冲击要小得多。在部分出口的F-16上,垂尾根部添加了
阻力伞,多见于对刹车系统成本较为敏感、或是冬季跑道结冰现象较为严重的国家。
飞行控制系统
F-16采用三轴四余度的全权限电传飞控系统,早期批次为模拟式,中后期均为数字式。驾驶杆布置在座舱右侧控制台,采用力敏设计;YF-16驾驶杆采用固定式设计,批生产型号根据飞行员反馈进行了修改,增加了6毫米的活动行程。
F-16的俯仰控制通过水平尾翼完成,横滚控制通过平尾的差动和襟副翼完成。襟副翼最大偏转速度达到52°每秒。前缘机动襟翼随迎角和马赫数自动调节,滑行和巡航状态自动上偏2°,起飞和进场时下偏15°,亚跨
音速区间进行高机动时,最大下偏可达25°。机身尾端的减速板最大开启60°。
F-16飞控系统除了提供增稳控制、机动载荷控制等基础功能外,还可以通过与雷达、导航系统、
插件吊舱交联,实现地形跟随、强制防止撞地等复杂功能;但受限于机体批次、设备配置等因素,不同F-16之间差异较大。
机载设备系统
机电系统
F-16采用了两套工作压力20.7MPa的独立液压系统,最大流量161升每分钟。电源系统主要包括1台60kVA的主
发电机、1台10kVA的
辅助发电机,1个17Ah的
蓄电池;此外有4个免维护密封式电池,负责为电传飞控系统提供短时间的应急电力。F-16装备了
霍尼韦尔提供的紧急动力装置,在动力系统故障的情况下,可以自动启动应急液压泵和1台5kVA的应急发电机,为飞机提供液压动力和电力。F-16具有自启动能力,由1台
汉胜公司的喷气燃料起动机实现。其环控系统采用数字化电子控制,提供
座舱增压、空调、设备冷却功能,最大制冷能力为12kW。
航电系统
F-16采用联合式航电系统,装备1台任务计算机,并通过2条美军标1553B数据
总线在子系统/设备间建立互联。
F-16通讯系统包括AN/ARC-164超高频电台在内的多种电台、KY-58加密装置、先进干扰消除器等;部分机型安装有MD-1295/A改进型数据调制解调器、自动瞄准传递系统(ATHS)、多功能信息分发系统(MIDS)等。这些提供多用于F-16执行近距离空中支援任务时的空地协同和多机协同,可以在地面/飞机、飞机/飞机之间,建立起直接的目标/任务数据自动交换。
F-16主要的任务
传感器包括AN/APG-68(V)多功能雷达、AN/ALR-69或AN/ALR-56M
雷达告警系统,以及各类导航/瞄准吊舱,比如AN/AAQ-28莱特宁侦察/瞄准吊舱。
美国空军通常较少在F-16上使用内置电子干扰设备,通常喜欢使用诺斯罗普·格鲁曼公司的AN/ALQ-131、或者
雷神公司的AN/ALQ-184电子干扰吊舱;但部分出口型F-16选择了内置干扰设备,比如诺·格公司的AN/ALQ-165(V)或者
英国BAE系统公司的AN/ALQ-178(V)干扰机。敌我识别装置通常为AN/APX-101或者AN/APX-109+,或者AN/APX-113。
其它的系统设备主要包括
INS,比如诺·格公司的LN-93;
仪表着陆系统,比如罗克韦尔·科林斯的AN/ARN-108;AN/ARN-118塔康系统,全球定位系统,
无线电高度表,中央大气数据计算机和外挂管理系统等。在
人机交互显示上,F-16装有折射光学平视显示器或者
衍射光学平视显示器,以及两台多功能下视显示器。
配套武器
F-16左侧边条翼内安装有1门M61A1型20mm转管
航空机炮,备弹量511发。全机外挂点9个,机腹中线1个,翼下6个,
翼尖2个;此外进气道下部有2个吊舱挂点,用于安装LANTIRN等吊舱。
F-16在对空武器上,视装备国家不同,可以使用
AIM-9响尾蛇导弹、阿斯拉姆、伊尔伊斯特、怪蛇等多种
格斗导弹;以及
AIM-7麻雀导弹、AIM-120、德比等中距导弹。F-16在对地对海武器上,视装备国家不同,可以使用AMG-158、AGM-84H等防区外导弹,AGM-88
反辐射导弹,AMG-84、AGM-119
反舰导弹、
AGM-65小牛导弹空地导弹、AGM-154或者
GBU-15模式制导滑翔炸弹15制导滑翔炸弹、
宝石路或杰达姆系列
制导炸弹、GUB-39小口径炸弹等。部分F-16具备投放B-61系列核弹的能力。
动力装置
F-16 A/B装1台F100-PW-200
涡扇发动机,加力推力为105.9KN。F-16 C/D的早期型号安装F100-PW-220(加力推力111.2KN)或F110-GE-100发动机(加力推力122.3KN);1991年后,开始换装加力推力为129.4KN的F100-PW-229,或者加力推力为142KN的F110-GE-229A,或者加力推力为144.6KN的F110-GE-132发动机。
F-16的机内油箱包括机翼整体油箱和5个机身油箱,总容量3986L;双座型由于后座占用机内空间,容量下降到3297L。机腹中线可挂载1136升容量
副油箱,翼下内侧挂点可以挂载1400L或者2271L容量副油箱。保形油箱容量1703L,阻力较低,仅有机腹中线副油箱的12%。座舱后方的机身背部设有受油口。
结构材料与制造工艺
该机是历史上第一种实际采用耐久性和损伤容限设计准则的战斗机,在机身结构寿命和可靠性、维护性上均实现了巨大突破,其机体寿命目前已经达到8000小时以上。F-16的成本控制主要体现在结构材料应用上,铝合金的比例非常高,钛合金与
复合材料的比例较低。比如其早期的批生产型号中,铝合金比例达到83.2%,钛合金为5.2%,钢为1.3%,复合材料仅有2.7%,其余为其他材料。同期的
F-15战斗机,铝合金仅占34.4%,钛合金材料占比达到26.1%。
典型技术数据(F-16C Block50)
外形尺寸
机长: 15.03m
机高: 5.09m
翼展:
包含翼尖导弹 10.00m
机翼展弦比: 3.2
机翼面积: 27.87㎡
襟副翼总面积: 2.91㎡
前缘襟翼总面积: 3.41㎡
平尾展长: 5.58m
平尾面积: 5.92㎡
主轮距: 2.36m
前后轮距: 4.00m
重量与空重
空重:
净构型: 9017Kg
最大燃油重量:
机身内部: 3228KG
3个副油箱(1136L x1、2271 x2),安装保形油箱:5880Kg
最大起飞重量:21772Kg
飞行性能
最大平飞速度:
高空: Ma2.0
低空: 1480km/h
加速时间:(高度1524m,Ma0.4-1.0),21s
最大爬升率:330m/s
起飞滑跑距离:396-530m
着陆滑跑距离:670-810m
转场航程:
3个副油箱(1136L x1、2271L x2),安装
保形油箱:3981km
3个副油箱(1136L x1、2271L x2),无保形油箱:4472km
限制过载:+9G
作战半径
典型制空作战:
不安装保形油箱,带1136L x1 + 1402L x2副油箱,带AIM-120 x2 +
AIM-9响尾蛇导弹 x2导弹,副油箱用完后抛弃,1759km
典型对地攻击作战:
安装保形油箱,带907kg炸弹 x 2、AIM-9导弹x2,不抛弃副油箱,采用“高-低-低-高”飞行剖面时;挂载1136L x1 + 2271L x2副油箱的作战半径为1361km,挂载1136L x1 + 1402L x2副油箱的作战半径为1565km
主要事故
2023年9月21日上午8时20分许,
韩国空军第20战斗飞行团所属的一架KF-16战机,在忠清南道瑞山基地起飞执行任务时坠毁。1名飞行员紧急逃生,事故未造成其他人员伤亡。
2023年12月11日,一架美军F-16战斗机在黄海坠毁。这架F-16从位于
首尔特别市以南178公里的群山空军基地起飞后坠毁,飞行员紧急逃生后已获救。
2024年1月,一架
驻韩美军F-16战机在韩国
全罗北道群山稷岛附近坠落。据有关人士称,战机坠毁在海上,一名飞行员在弹射逃生后获救。
2024年8月29日,
乌克兰武装部队总参谋部发布公告称,确认一架F-16战机于8月26日坠毁,飞行员死亡。这是乌军接收其盟友提供的F-16战机并投入使用后的首个坠毁案例。该战机是在与防空部队执行拦截
俄罗斯联邦武装力量空中目标任务的过程中失联。一名
美国官员表示,坠机原因是飞行员操作失误,而非被俄军击中。
相关事件
美空军部长试乘AI控制战机
2024年5月3日,美联社报道了
美国空军部长弗兰克·肯德尔在爱德华兹空军基地试乘了由
人工智能(AI)而不是美军飞行员控制的战斗机。这架由人工智能控制的F-16战斗机被称为X-62A,也被称为可变稳定性
飞行模拟器测试飞机(VISTA),这架飞机搭载着肯德尔,以每小时550英里(约合885公里)以上的速度进行快速飞行动作,并与另一架有人驾驶的F-16战斗机几乎紧贴着飞行,两架飞机在距离对方1000英尺(约合300米)的范围内飞行,不断转动和盘旋,试图迫使对方进入易受攻击的位置。肯德尔在降落后接受采访时说:“没有人工智能是一种安全风险。在这个时间点上,我们必须拥有它。”此外肯德尔称,在飞行过程中看到了足够多的东西,相信这个仍在学习中的AI有能力决定是否在战争中发射弹药。
援助乌克兰
2024年5月13日,
丹麦首相表示,丹麦提供的首批5架美国制造的F-16战斗机将在6月抵达
乌克兰。5月24日,第一批乌克兰飞行员已经在美国完成了F-16战斗机相关培训,但
美国方面并没有透露完成培训的具体人数。此前有消息称,乌克兰计划从
挪威、丹麦、
荷兰和
比利时接收60多架F-16战斗机。6月3日,荷兰国防大臣
卡伊莎·奥隆格伦在
新加坡接受
美国媒体采访时称,荷兰允许乌克兰通过其输送的F-16战机越境打击
俄罗斯境内目标。6月9日,俄罗斯福列斯公司承诺为
俄罗斯联邦武装力量击落第一架西方计划向
乌克兰援助的F-16战斗机提供1500万
俄罗斯卢布(约合122万元人民币)的悬赏奖金。7月10日,
安东尼·布林肯表示,首批F-16战机已经开始从
丹麦和荷兰运往乌克兰。7月16日,俄罗斯国防部援引
俄罗斯石油巨头
福列斯公司负责人伊利亚·波塔宁 (Ilya Potanin) 6月9日的表态,为第一个击落乌克兰武装部队F-16战斗机的俄罗斯军人提供奖金。7月31日,立陶宛外长表示,首批F-16战斗机已经运抵乌克兰,其中包括
荷兰运送的6架。8月4日,
乌克兰总统弗拉基米尔·泽连斯基在社交媒体发文证实,由其他国家援助的F-16战机已运抵
乌克兰并投入使用。泽连斯基称,乌克兰飞行员已开始使用F-16战机参战。8月27日,乌克兰总统泽连斯基表示,乌克兰接收的F-16战机在执行飞行任务,并且在
俄罗斯的大规模空袭中击落了来袭
导弹。对此,
美国《
福布斯》网站认为,这是“乌克兰F-16战机首次取得空战胜利”。当地时间11月19日,
丹麦首相
梅特·弗雷泽里克森在联合新闻发布会上表示,丹麦已向
乌克兰交付了6架F-16战斗机,随后会根据计划分两批交付剩余的F-16战斗机,共计19架。当地时间12月7日,丹麦为乌克兰提供的第二批F-16战机已经抵达乌克兰。
拦截中俄战斗机
2024年7月24日,中俄轰炸机编队进行的第八次联合空中战略巡航进入美国
阿拉斯加州防空识别区。北美防空司令部下令起飞多架战斗机进行监视和拦截。
美国空军的两架F-16和两架F-35A战斗机,加拿大空军的两架CF-18战斗机参与了拦截行动。“动力”网站认为,这次出动的F-16本质上都属于单发多任务战斗机,强调对地攻击性能,最大飞行速度、爬升率和雷达探测范围都无法与
F-15战斗机和
F-22战斗机相提并论,不是执行拦截人物的理想机型。
俄官员称击落乌方战机
当地时间2024年12月26日,
俄罗斯新地区一体化协调委员会联合主席罗戈夫称,一架
乌克兰方面的F-16战机在准备向
扎波罗热市地区发动导弹袭击时被击落。