通用动力公司F-16战隼的半个世纪漫长演变史

系统技术交流 2024-09-09 11:08:14

洛克希德·马丁公司将庆祝其 F-16 计划惊人历史中的一个重要周年纪念日:为美国空军 (USAF) 开发的原型机首飞 50 周年。

毫不夸张地说,YF-16 于 1974 年 1 月 20 日在加利福尼亚州爱德华兹空军基地的首次亮相代表了今天飞行最广泛的战斗机的一个计划外和坎坷的开始,正如试飞员菲尔·奥斯特里彻在 2012 年的一次采访中回忆的那样。这款单引擎喷气式飞机由通用动力公司开发,旨在满足美国空军对轻型战斗机 (LWF) 的广泛需求。这借鉴了越南战争的教训,当时其飞机在与米高扬-古列维奇更敏捷的 MiG-15 的近距离战斗中表现不佳。

通用动力公司选择了普拉特&惠特尼F100发动机 - 一个已经在美国空军的麦克唐纳-道格拉斯F-15上使用的动力装置 - 作为其候选人。

资料来源:洛克希德·马丁公司

通用动力公司在德克萨斯州沃思堡开发和制造了 F-16 战斗机

同样追求 LWF 要求的还有诺斯罗普,拥有双引擎和双尾 YF-17。两家公司都生产了一对原型机,根据美国空军的合同,每架价值接近 4000 万美元。

在我们 1974 年 2 月 7 日的期刊中回顾了通用动力公司的设计——当时我们还发布了我们的第一张这种类型的剖面图——Flight 写道 LWF 流程:“[投标]公司负全部责任,无需满足详细的军事规格”。

洛克希德公司说,凭借这种自由发挥,YF-16 的设计师“结合了许多从未在作战战斗机中使用过的先进技术”。“混合的翼体、可变外倾角翼和前体条纹提供了额外的升力和控制。电传操纵飞行控制提高了响应时间,并用更轻、更小的电子系统取代了沉重的液压机械系统。

资料来源:洛克希德·马丁公司

驾驶舱配置针对高 g 混战进行了优化,包括 30° 座椅靠背角度

“侧面安装的油门和油门杆、平视显示器、30° 座椅靠背角度、手动控制和气泡座舱盖提高了飞行员的 g 容忍度和态势感知能力。YF-16 是第一个将所有这些整合到可生产设计中的产品。

气泡视觉

谈到使用气泡座舱盖,它可以让飞行员在上半球获得 360° 的视野,Flight 的报告指出:“这种类型的座舱盖存在很大的超音速阻力惩罚,但通用动力公司指出,战斗中的能见度是必需的,到目前为止,大部分混战都是以低于 1 马赫的速度进行的。

经过短暂的飞行测试活动,美国空军于 1975 年 1 月选择 F-16 作为其正式空战战斗机要求的获胜者。它的决定是由“Hi-Lo”操作概念驱动的,该概念将与更大、更昂贵的 F-15 合作使用该类型。

洛克希德公司对美国空军和美国国防部所谓的“轻量级战斗机黑手党”组织的愿景表示欢迎,该组织“偏爱简单而小型的战斗机设计,这些设计可以比潜在对手更快地改变方向和速度——这些设计更难检测,而且生产、操作和维护成本低廉”。

来源:FlightGlobal

Flight 的 YF-16 剖面图,在正式亮相后发布

在选择确认后,Flight 的报道指出,一些支持双引擎解决方案的各方(包括美国海军 (USN))强烈反对,并表示:“该决定忽视了近几个月来为确保所选飞机对已知和预期的海外客户尽可能具有吸引力而做出的艰苦努力。

这种担忧被证明是没有根据的,尽管被击败的 YF-17 将演变成同样非常成功的 F-18,于 1978 年 11 月首飞。该机型由麦克唐纳·道格拉斯 (McDonnell Douglas) 和后来的波音公司生产,出售给美国海军和美国海军陆战队,以及出口客户澳大利亚、加拿大、芬兰、科威特、马来西亚、西班牙和瑞士。目前的 F/A-18E/F 超级大黄蜂的生产将于 2025 年结束。在做出选择后,美国空军资助通用动力公司开始研究八架全尺寸开发 (FSD) 飞机,这些飞机的特点是重大但主要是内部设计变化。

“YF-16 验证了飞机基本设计的空气动力学、推进和操控质量。解决了主要的设计问题后,工程师们专注于 FSD 飞机的内部细节,例如电气系统、液压和航空电子设备,“Lockheed 说。

“量产 F-16 的演变成为增加和改进功能与保持原始设计优化性能之间的平衡行为。”

变化意味着战斗机的长度增加了 13 英寸,并且它的机头“略微下垂以容纳西屋 APG-66 多模雷达”。

资料来源:洛克希德·马丁公司

全尺寸开发资产(图片右侧)获得了扩大的控制面和空对地武器

“为了满足对更大的空对地 [武器] 有效载荷的需求,机翼和尾翼表面被扩大以承受额外的重量,”洛克希德说。机翼面积从 26 平方米增加到 27.8 平方米(300 平方英尺),水平尾翼和腹鳍增加了约 15%,襟副翼和减速器增加了约 10%。

机身也得到了加强,可以在其机翼下额外添加两个挂点,将其总数增加到九个。它的伞盖得到了改进,可以承受 1.8 公斤(3.9 磅)的鸟以 350kt 的速度撞击。

这些增强功能结合起来,意味着该战斗机将能够在满载内部燃料的情况下实现无与伦比的 9g 性能。

为美国空军制造的第一架量产 F-16A 于 1976 年 12 月首飞,其第一批作战示例于 1979 年 1 月抵达犹他州的希尔空军基地。该服务正式将该型号命名为 Fighting Falcon,尽管它也被广泛昵称为 Viper。

欧洲合作伙伴比利时、丹麦、荷兰和挪威空军也订购了 348 架此类飞机,他们的飞机将在比利时和荷兰组装。

功能更新

从 1981 年开始,多用途能力紧随其后,当时最大起飞重量 (MTOW) 为 17,000 公斤的增强型 C/D 模型实现了初始运行能力。该型号由 F100 或 GE Aerospace F110 提供动力,美国空军于 1989 年宣布作为 Block 40/42 版本服役,并于 1994 年宣布为 Block 50/52 服役。

美国空军指出,在 1991 年的沙漠风暴行动期间,其 F-16 战斗机的飞行架次“比任何其他飞机都多”,并打击了“机场、军事生产设施、飞毛腿导弹基地和各种其他目标”。该地区还为其服役的 F-16 提供了第一次空对空杀伤:在随后的南方守望行动中,伊拉克空军一架使用雷神 AIM-120 AMRAAM 的 MiG-25 成功进入“禁飞”区交战。

不久之后,洛克希德公司于 1993 年收购了通用动力公司的战术军用飞机业务,包括 F-16 在德克萨斯州的沃思堡总装线。它长到一英里长,现在是洛克希德公司 F-35 隐形战斗机的完工地。该站点的最后一架 F-16 交付是在 2017 年,该飞机将用于伊拉克空军服役。

来源:FlightGlobal

2003 年,我们标志着阿拉伯联合酋长国推出了带有剖面海报处理的 Block 60 F-16E/F

2023 年,位于南卡罗来纳州格林维尔的新生产工厂完成了第一批发货。

截至 12 月中旬,已建造了约 4,591 架 F-16,全球机队已记录超过 1300 万架次和 1950 万飞行小时。洛克希德公司指出,在该计划的整个生命周期中,通过各种模块、模型和国家特定的改编,已经生产了大约 140 个版本。

如今,F-16 在 25 个国家/地区处于前线使用,斯洛伐克和保加利亚将紧随其后,乌克兰将于 2024 年开始部署至少 61 架 F-35 示例,F-35 买家比利时、丹麦、荷兰和挪威将从剩余库存中转移。部分为了支持即将转移到基辅的设备,洛克希德公司于 2023 年底在罗马尼亚的 Fetesti 空军基地建立了一个新的欧洲 F-16 训练中心。

Cirium (睿思誉) 机队数据显示,目前现役 F-16 库存共有 2,852 架军用飞机(见下表),另有 327 架记录在内。

资料来源:美国空军

活跃的全球库存超过 2,850 架,其中美国空军有 948 架

主要运营商美国空军已逐步将其现役 F-16 机队减少到略低于四位数大关:截至 12 月中旬,约有 948 架投入使用。该军种的前线 C/D 机龄在 18 至 41 岁之间,而其机队总数还包括 62 架由波音改装成 QF-16 目标无人机的 A/C 模型示例,以及 Thunderbirds 特技飞行表演团队使用的示例。

美国空军背后的三个主要用户是土耳其 (243)、以色列 (224) 和埃及 (218) 的空军。其他值得注意的用户包括阿拉伯联合酋长国,该国在先进的 Block 78 标准中飞行了 60 个 E/F 型号示例,该标准引入了该类型的有源电子扫描阵列 (AESA) 雷达。

非军事用户

与此同时,美国对手培训提供商 Top Aces 已成为第一家使用此类 F-16 的运营商,有 10 架 N 注册的样机(9 架 A 和 1 架 B)正在使用,机龄长达 43 年。

资料来源:Kyler Noe/Top Aces

美国对手培训提供商 Top Aces 飞行 10 架 N 注册的 Vipers

其他非军事用户被列为 Lockheed,有两个,一个例子是 Calspan、Israel Aerospace Industries 和 NASA。

在发动机选择方面,Cirium 的比例相当平均:在目前飞行的所有 F-16 中,53% 由 F100 提供动力,而其余使用 F110。

到 2023 年 12 月,洛克希德公司已经移交了三架采用 F-16 最新 Block 70 标准的格林维尔制造的飞机。最初用于支持美国的飞行员培训,其中包括巴林 16 个示例中的前两个和斯洛伐克订购的 14 个示例中的一个。

资料来源:美国空军

巴林皇家空军率先接收了格林维尔制造的 Block 70,其次是斯洛伐克

Block 70/72 标准嵌入的新功能包括诺斯罗普·格鲁曼公司的 APG-83 AESA 雷达,以及“先进的航空电子设备、具有新安全功能的现代化驾驶舱、先进的武器、保形油箱 [CFT]、性能改进的发动机以及 12,000 小时的延长结构使用寿命”——相当于至少 40 年的运行使用。

MTOW 也爬升至近 21,800 公斤,发动机推力为 29,000 磅(129 千牛)级。

洛克希德指出,CFT - 将内部燃料容量增加了近 1,360 公斤 - 提供了更长的航程,“而不会牺牲喷气式飞机的空气动力学性能”。

该公司还指出,自 2014 年底推出以来,其自动地面防撞系统已挽救了 13 名美国空军人员的生命。

“目前有 125 架 F-16 用于 5 个国家/地区积压生产,”洛克希德说:其其他客户是保加利亚(8 架)、摩洛哥(24 架)和中国台湾(66 架)。迄今为止,增强版的大多数买家都选择了 GE 的 F110 发动机:只有摩洛哥的车型会配备 F100。

保加利亚计划再增加 8 架喷气式飞机的采购,约旦打算购买 12 架。而在 2023 年,菲律宾成为另一个潜在的未来客户,需要十几架先进的战斗机。

Lockheed 指出,其目前的生产活动由全球大约 470 家供应商提供支持,“主要部件在 8 个国家/地区生产”。

交付将至少持续到本十年末,但该公司此前曾表示,预计将在 “欧洲、亚洲和非洲 ”获得更多订单。机会包括印度空军的要求,为此,洛克希德公司将提供一架重新贴牌的 F-21,如果被选中,将在该国生产。

“我们利用新兴技术来提高 F-16 的性能,以用于未来的生产以及升级和现代化活动,”该飞机制造商说。报告指出,希腊、韩国和台湾——总共飞行了 460 架飞机——以及另一家未公开的运营商正在用 APG-83 雷达、高分辨率中央基座显示器和替代模块化任务计算机更新他们的机队。

通用动力公司(现为洛克希德马丁公司)F-16 战隼是军用航空界的传奇。自 1974 年首飞以来,F-16 经过半个世纪的不断发展,经受住了时间的考验,已成为创新和适应性的象征。

F-16 被设计为一种多功能多用途战斗机,已在许多国家的空军服役(稍后会详细介绍)。当我们深入研究其漫长的演变时,我们见证了这架飞机的非凡旅程,它不仅经受住了不断变化的战争形势的挑战,而且还经受住了时间的考验。

偶像的诞生

F-16 的旅程始于 1970 年代初。1972 年 1 月,美国空军发出了轻型战斗机 (LWF) 原型的招标书 (RFP)。除了通用动力公司,RFP 还给了其他八家公司:波音、仙童、格鲁曼、Ling-Temco-Vought、洛克希德、麦克唐纳、北美罗克韦尔和诺斯罗普。

在这九家制造商中,波音、通用动力、Ling-Temco-Vought、洛克希德和诺斯罗普提交了对 RFP 的回应。同年 4 月,通用动力公司赢得了其单引擎 YF-16 的合同,而诺斯罗普公司则获得了开发其双引擎 YF-17 原型机的合同。

意外的非官方首飞

1974 年 1 月 20 日,YF-16 首次飞行——尽管是无意的。在高速滑行测试期间的滚动振荡导致翼尖刮擦地面,促使飞行员起飞以挽救飞机。接下来的一个月,这架喷气式飞机在加利福尼亚州爱德华兹空军基地完成了首次正式飞行。

一年后,YF-16 被选中而不是 YF-17 获得空战战斗机合同。预计将为美国生产 650 架飞机,为欧洲空军生产 350 架飞机。1976 年 10 月,通用动力公司在德克萨斯州沃思堡推出了其第一架 F-16A。这个变体配备了西屋APG-66雷达和普拉特&惠特尼F100-PW-200发动机。

1979 年,美国空军部署了 F-16,以色列空军于次年宣布其第一个 F-16 中队投入使用。

多年来的演变

在过去 50 年中,保持对 F-16 变体的领先地位并非易事。然而,由于对 F-16 的修改通常以组为单位集体实施,通常称为块,以便于沿生产线进行跟踪,因此该过程得到了简化。每次为 F-16 引入新的生产配置时,其块号都会增加。

F-16A 是指单座版本,而 F-16B 是双座版本。1984 年,F-16C 完成了首飞,配备了新的西屋 AN/APG-88 雷达,该雷达提供更高的射程、更好的分辨率和更多种类的操作模式。从 F-16A/B 到 F-16C/D 的演变始于 Block 25,使战斗机能够携带新型武器以及改进的技术。从 Block 60 开始,从 F-15C/D 到 F-16E/F 的过渡开始了。2003 年,洛克希德完成了阿拉伯联合酋长国 F-16E/F 的首飞,该飞机拥有诺斯罗普·格鲁曼 APG-80 敏捷波束雷达和猎鹰边缘电子战系统。此外,其改进的 GE-132 发动机提供了更大的推力,与基本的 F-16 相比,补偿了更高的重量和有效载荷。

2012 年 2 月,在新加坡航展上,洛克希德公司推出了其 F-16V 升级版。这种最新配置采用 Northrop APG-83 可扩展敏捷波束雷达。

世界各地的空军都在操作 F-16

Flying Falcon 的主要运营商当然是美国空军。它的三个北约伙伴——也称为欧洲参与国政府 (EPG)——即比利时、丹麦和荷兰也被认为是该飞机的主要运营商。挪威以前是 F-16 计划的 EPG 国家之一,但截至 2022 年已退役所有 F-16,取而代之的是 F-35 闪电 II。

随着喷气式飞机能力的发展,美国国防部的外国军事销售合同的销售也有所发展。因此,世界各地的许多其他空军都购买了 F-16,包括希腊、葡萄牙、罗马尼亚、土耳其、巴林、埃及、约旦、摩洛哥、印度尼西亚、巴基斯坦、韩国、台湾、泰国、智利和委内瑞拉。

Flying Falcon 的未来

随着 F-16V 的推出,战隼的发展没有放缓的迹象。现代化的航空电子设备、增强的雷达能力和持续改进确保 F-16 在 21 世纪仍然是一支强大的力量。

通用动力 F-16 战隼战斗机半个多世纪的旅程证明了其持久的设计和适应性。从最初的轻型战斗机到现在的尖端多用途飞机,F-16 已经证明了它在充满活力的军用航空领域的勇气。随着不断发展,Fighting Falcon 仍然是创新和韧性的象征,是天空中真正的标志。

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评论列表
  • 2024-09-09 21:00

    F-16是战斗机黑手党游说通用搞出来的,主旨思想是能量机动原则,早期的A只挂两个格斗弹,专门用于近距格斗。只是国际买家要求多用途,这货也有改进潜力,后来的机型越改越重,美国空军的F-16主要任务已经演变成了对地攻击,因此美空军放弃了对机群的升级,改为直接购买肥电。