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凶猛的“战隼”:美国F-16战斗机
2018-1-7 23:43:00           作者: 武器大集锦

F-16战斗机(英文:F-16FightingFalcon,战隼),是美国通用动力公司为美空军研制的单发单座轻型战斗机,主要用于空战,也可用于近距空中支援,还于1982年被美国雷鸟飞行表演队选为表演用机,与F-15战斗机搭配曾是美国空军主力战斗机之一,1993年通用动力将航空业务出售给洛克希德,在此之后F-16战斗机称为洛克希德F-16。

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F-16是世界上最成功的战斗机之一,从1976年开始批量生产到现在共有近4600架F-16诞生,单凭F-16的生产量即可超过绝大多数国家空军总航空器数量的总和,外销近30个国家和地区;从1981年贝卡谷地空战至今F-16几乎参与了历次大规模战争,其优异的性能也经受住了实战考验。

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在设计上F-16针对越南战争空战经验大幅度优化视距内格斗性能,是美国第一种能够进行9G(88m/s2)过载机动的战斗机,也是美国首先采用线传飞控、人体工程学座舱的战斗机之一。从F-16A/B型Block15批次开始F-16进行多用途化改进,具备了夜战能力和发射空地导弹、反舰导弹等对面打击能力,成为多用途战斗机。

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F-16于20世纪70年代开始研发。1974年1月20日,原型机进行了首飞,1978年末,F-16开始装备美国空军。1992年12月,通用动力公司宣布将F-16的生产线卖给了洛克希德公司。2005年3月,美军正式接受最后一架全新生产的F-16战斗机,此后洛克希德公司新生产的F-16将全部用于外销。

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F-16是单发单座轻型战斗机,属于第三代战斗机。F-16在战后美国军用飞机中是改型较多的一种,F-16原本是美国通用动力公司研制的低成本、单座轻型战斗机,第1种行产型于1979年1月进入现役。几经改进,前后有A、B、C、D、E、I、N、R、XL、ADF和AFTI/F-16、F-16/J79、NF-16D等13种型种,有些型别的最大起飞重量已近20吨。

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凶猛的“战隼”:美国F-16战斗机

研制背景

20世纪60年代中期,越南战争全面爆发,美国的第二代战斗机F-4等投入实战。这代飞机的特点是强调高空高速性能和多用途,对机动性能重视不够。从实战效果来看,第二代战斗机研制并不很成功;甚至可以说走了一段弯路。这倒并不是说它的技术水平和性能没有提高,也不是研制工作本身有问题,而是由于对作战方式的预测与实际情况不符。在战斗机黑手党的推动和实际需求下,美国从60年代中后期就开始考虑研制第三代战斗机。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,并没确定要发展一个投产型号。1972年4月,美国空军从向“轻型战斗机计划”投标的五家公司中选定通用动力公司的401和诺斯罗普公司的P-600两个方案,并签订合同由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YF-16;诺斯罗普公司的P600军用编号为YF-17。

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YF-16原型机

1975年,美国空军第一种第三代战斗机F-15服役。这是一种研制得很成功的飞机,与上一代战斗机相比,不仅性能水平有台阶性的提高,而且作战效能明显增强,在实战中战果累累。F-15在空战中已取得96:0的好成绩。但是这种飞机的价格较昂贵,即使是美国也难于承担购置大量F-15飞机的费用。美国空军为了解决经费与所需战斗机数量之间的矛盾,提出了“高低搭配”的原则,即数量较少的高性能飞机与数量较多、性能和价格较低的飞机配合使用。F-16飞机就成为这种“低档飞机”的候选对象。

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F-15战斗机

1972年4月,美国选中了通用动力公司和诺斯罗普公司的方案,并签订合同要这两家公司各研制两架原型机进行试飞竞争。通用动力公司方案的军用编号为YF-16,诺斯罗普公司方案的军用编号为YF-17。1974年4月,美国政府决定从YF-16和17两种原型机中选择一种投人生产,与F-15飞机搭配使用,即充当“高低搭配”中的低档飞机。1975年1月,美国空军宣布YF-16中选,正式确定飞机的军用编号为F-16(落选的YF-17峰回路转,被美国海军看上,这就有了后来的F-18“大黄蜂”)。

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F/A-18“超级大黄蜂”式战斗机

第一架YF-16原型机于1973年12月出厂,1974年2月首次试飞。试验型飞机于1976年12月首飞,1978年底开始交付美国空军部队使用。F-16成为当时美国空军的主力机种之一,美军共订购了1859架。且向向多个国家出口,国外用户有比利时、丹麦、荷兰、娜威等四国,以及以色列、埃及、希腊、土耳其、巴基斯坦、南朝鲜、泰国、印尼、新加坡、巴林和委内瑞拉等。前四国还与美国合作生产。外国用户订购总数超过千架,所以F—16有"国际战斗机"之誉。

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1992年,美国前总统布什在准备连任竞选期间突然宣布将出售150架F-16战斗机给台湾。美方顾及中国方面的反应压力,坚决不肯出售台湾当局相当中意的对地攻击能力强大的F-16C/D战斗机。最后经过磋商,双方以F-16A/BBlock20达成协议,并在1992年11月签约,分别采购120架单座F-16A战斗机及30架双座F-16B战斗机,并附带600枚AIM-7M“麻雀”半主动中距空空导弹及900枚AIM-9M“响尾蛇”近距格斗导弹。

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F-16是一种“低档配置”的轻型战斗机,其机体结构限制了其性能的提高。F-16采用机体较小巧的单发布局,比起双发战斗机自然大大减少了采购和维护的费用,但在实际使用中的可靠性随之降低.而且单发布局限制了F-16增大航程、载重、机动性能的改进潜力。因此,F-16的改进一般集中于电子设备和武器系统方面。由于F-16的先进性能、多样化的作战能力、充分的改进余地,美国空军计划在21世纪的头25年内继续使用和改进F-16战斗机。

凶猛的“战隼”:美国F-16战斗机

外形结构

F-16战斗机选用了边条翼,空战襟翼、翼身融合体、放宽静稳定度、电传操纵和高过载座舱等新技术来提高飞机的空战性能。F-16在总体布局上采用了随控布局中的“放宽静稳定度”技术,即放松了对静稳定性的严格限制,与常规布局相比,机翼向前移动了40.6厘米,从而使气动力中心前移,气动中心可以很靠近重心,也可以重合,甚至在重心前面。飞机的静稳定性变得极小或不稳定,因而飞机在低速飞行时静稳定度是负值,在速度为0.9马赫时静稳定度略为负值;在高速飞行时,飞机的静稳定度才为正值。速度为1.2马赫时为8%。飞机靠“增稳系统”自动控制舵面,保持稳定飞行。这样带来的好处是减小了尾翼尺寸,降低了结构重量和阻力,改善了飞机的操纵性,同时提高了机动能力。

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机翼

F-16采用悬臂式中单翼,平面几何形状为切角三角形。前缘后掠角40°。展弦比约为3.0,相对厚度约为4%,基本翼型是NACA64A-204。机翼前缘有可随迎角和马赫数的变化而自动偏转以改变机翼弯度的前缘襟翼,使飞机在大迎角时仍保持有效的升力。机翼后缘有全展长的襟副翼,它既可作为一般襟翼来增加升力,又可左右差动进行横向操纵。从翼根前缘沿机身两侧向前延伸的大后掠角边条翼可以控制涡流,提高大迎角时的升力,改善操纵性和稳定性,减小机翼面积。据计算,采用边条翼比按常规布局的机翼减轻重量222千克。机翼内部结构由梁、肋组成,上下敷以整体板蒙皮。

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机身

采用半硬壳式结构。外形短粗,采用翼身融合体形式与机翼连接,使机身与机翼圆滑地结合在一起,从而减小了阻力,提高了升阻比,增加了刚度,增加机身容积9%,并使机体减重258千克。也对减小雷达反射面积很有好处。尾部有全动式平尾,平面形状与机翼相似,翼根整流罩后部是开裂式减速板。垂尾较高,安定面大,后缘是全翼展的方向舵。腹部有两块面积较大的安定翼面。起落架为可收放的前三点式。座舱盖为气泡形的,飞行员视野很好,内装零-零弹射座椅。控制系统采用四余度电传操纵技术,主要由信号转换装置、飞行控制计算机、电缆和动作装置组成。

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动力装置

早期F-16装一台普拉特·惠特尼公司的F100-PW-100涡轮风扇发动机,无加力推力72.5千牛,加力推力111.1千牛。从1984年开始,美国空军要求通用动力公司生产的F-16安装通用电气公司无加力推力为73.6千牛,加力推力为128.9千牛的F110-GE-100涡轮风扇发动机,并且要求两种发动机可以相互替换。1991年开始生产的F-16Cblock50换装了无加力推力为75.6千牛,加力推力为129.6千牛的F-100-PW-229和F110-GE-129发动机。采用固定几何形状的腹部进气道,装有附面层隔板,其位置适合于在0.8-1.0马赫的速度范围内进行空战。采用固定式进气道比采用可调式进气道节约重量180千克。选择腹部进气道是为了在进行机动飞行时,使进气流所受干扰最小,并可避免吸入机炮的烟雾。在座舱后部机身上方有空中加油口。机身下的挂架可挂1136升的副油箱,机翼内侧挂架可挂1400升副油箱。

武装系统

F—16飞机装有1门M61A1"火神"20mm航炮,备弹511发(F-16Cblock50/52),可与雷达和计算机配合计算前置角,有效射程1000米左右。

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F—16A有9个外挂架:左右翼尖各1个,左右机翼下各3个,机身腹部1个。翼尖和机翼外测挂架只能挂装“响尾蛇”导弹,翼尖挂架最大承受过载9g,机翼外侧挂架过载限制为5.5g。机翼中挂架可挂装格斗导弹或各种空对地武器,机翼内侧挂架可挂装制导炸弹,核弹和常规炸弹,空对地导弹、子母弹箱和火箭弹或1个1400升的副油箱,这2对挂架的最大承受过载均为5.5g。机身腹部挂架可挂炸弹或1个1135升的副油箱。

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机动性能

F—16飞机的气动布局先进;发动机的推重比高,因而其飞行性能、尤其是机动性能是相当不错的。F—16的最大飞行速度与大多数第二代战斗机差不太多,约在M2左右;但其最大飞行表速大,可达1480公里/小时。由于F—16飞机的推重比大、翼载荷低,因而机动性能相当好。F—16在M1.5前的水平增速性能是相当好的。在高度6000米时,从M0.9增速到M1.2仅需19秒钟,增速到M1.5需48秒钟。F—16的可用升力系数较大、翼载荷又低,所以瞬时盘旋角速度较大。超低空低速飞行时,其瞬时盘旋角速度可达25.5度/秒。稳定盘旋性能也较好,在飞行速度为M0.7时,其盘旋半径仅为650米。当飞行高度超过11000米、特别是进行超音速飞行时,其盘旋性能下降较为明显。

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F—16的升限并不很高,约18000米左右。在海平面,最大爬升率为305米/秒左右;在6000米高度,爬升率为183米/秒;高度为9000米时,其爬升率仍达120米/秒。当速度超过M1.5、高度大于11000米时,爬升性能下降较快。F—16飞机的气动性能较好、机内载油系数较高、发动机的耗油率较低,因而飞机的航程较大。其不带副油箱的航程为1825公里,外接3个副油箱时的最大转场航程为3800公里左右。执行截击任务时的作战半径可超过900公里;空中巡逻时的作战半径为700公里左右;执行对地攻击任务时,根据外接和飞行剖面的不同,其作战半径为440—1400公里左右。

凶猛的“战隼”:美国F-16战斗机

上图为蔡英文视察台湾空军F16部队

未来展望

随着第四代战斗机的研发和投入使用,F-16这种轻型三代机开始走下坡路。尽管F-16仍在不断升级和改进,许多国家仍计划逐渐淘汰F-16战斗机,取而代之的则是美制四代机F-35。此外F-16的性能不安定,并对恶劣作战环境的适应能力也很弱。随着服役时间的增加,各种零部件老化,加上飞行员操作不当等原因,使得F-16的坠机事件也层出不穷。而F-35研制的最终目的就是替代F-16,F-16最终将走向淘汰。

责任编辑: 蔚 蓝 文章来源:
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