戰機簡介
F-16是美國通用動力公司為美空軍研製的單發單座輕型戰鬥機,主要用於空戰,也可用於近距空中支援,是美國空軍的主力機種之一。冷戰後,美國空軍對軍機的需求量下降,通用動力公司於1992年12月宣布將F-16的生產線賣給了洛克希德公司。
F-16A技術數據:翼展:9.45米;全長:15.09米;高度:5.09米;空重:7070千克;最大起飛重量:16057千克;內載燃油量:3160千克;最大掛載能力:6800千克;發動機:P&WF100-PW-200型渦輪風扇發動機一具。
發動機推力:11350千克;最大平飛速度:Mach2.0;最大爬升率:15,240米/分鍾;升限:15240米。
最大航程:3890千米;火控雷達:AN/APG-66(V)2A;最大搜索距離:185千米。
導航係統:LN-93型激光陀螺儀;雷達預警係統:AN/ALR-56M型雷達預警係統;電子對抗係統:AN/ALE-47紅外誘餌、幹擾絲撒布器、AN/ALQ-184(v)2型電子對抗吊艙;固定武裝:61A120毫米機關炮;武器掛點:左右翼端各一、翼下各三;機腹掛點一;計九個掛點。
F-16C裝有一台F-100-PW-200(3)型渦扇發動機,加力狀態可達11338公斤。最大時速2120公裏,馬赫數2.0.最大航程3219公裏以上。實用升限15240米以上。
結構特點
F-16戰鬥機選用了邊條翼,空戰襟翼、翼身融合體、放寬靜穩定度、電傳操縱和高過載座艙等新技術來提高飛機的空戰性能。F-16的結構材料80.6%是鋁合金,7.6%是鋼,2.8%是複合材料,1.5%是鈦合金,7.5%為其它材料。
F-16在總體布局上采用了隨控布局中的“放寬靜穩定度”技術。與常規布局相比,機翼向前移動了40.6厘米,從而使氣動力中心前移,在速度為0.9馬赫時靜穩定度略為負值,而在速度為1.2馬赫時為8%。
飛機靠“增穩係統”自動控製舵麵,保持穩定飛行。這樣帶來的好處是減小了尾翼尺寸,降低了結構重量和阻力,改善了飛機的操縱性,同時提高了機動能力。
機翼
F-16采用懸臂式中單翼,平麵幾何形狀為切角三角形。前緣後掠角40°。展弦比約為3.0,相對厚度約為4%,基本翼型是NACA64A-204.機翼前緣有可隨迎角和馬赫數的變化而自動偏轉以改變機翼彎度的前緣襟翼,使飛機在大迎角時仍保持有效的升力。
機翼後緣有全展長的襟副翼,它既可作為一般襟翼來增加升力,又可左右差動進行橫向操縱。從翼根前緣沿機身兩側向前延伸的大後掠角邊條翼可以控製渦流,提高大迎角時的升力,改善操縱性和穩定性,減小機翼麵積。據計算,采用邊條翼比按常規布局的機翼減輕重量222千克。機翼內部結構由梁、肋組成,上下敷以整體板蒙皮。
機身
采用半硬殼式結構。外形短粗,采用翼身融合體形式與機翼連接,使機身與機翼圓滑地結合在一起,從而減小了阻力,提高了升阻比,增加了剛度,增加機身容積9%,並使機體減重258千克。
尾翼
全動式平尾,平麵幾何外形與機翼類似,下反角25°,平尾翼根整流罩後部是開裂式減速板,最大開度60°。立尾較高,安定麵大,大迎角時安定性好,可防尾旋,有全展長的方向舵。
垂直安定麵是多梁多肋鋁合金結構,蒙皮是碳纖維複合材料的。垂尾根部整流罩前邊的背鰭是玻璃纖維的。平尾由碳纖維複合材料的蓋板、鋁蜂窩夾芯、鈦合金的梁及鋼製的前緣組成。腹鰭是普通的鋁合金結構。
動力裝置
早期F-16裝一台普拉特·惠特尼公司的F100-PW-100渦輪風扇發動機,最大推力7400公斤,加力推力11340公斤。從1984年開始,美國空軍要求通用動力公司生產的F-16安裝通用電氣公司的F110-GE-100渦輪風扇發動機,並且要求兩種發動機可以相互替換。
1991年開始生產的F-16C“布洛克-50”換裝了推力為13163公斤的F-100-PW-229和F110-GE-129發動機,采用固定幾何形狀的腹部進氣道,裝有附麵層隔板,其位置適合於在0.8-1.0馬赫的速度範圍內進行空戰。
采用固定式進氣道比采用可調式進氣道節約重量180千克。選擇腹部進氣道是為了在進行機動飛行時,使進氣流所受幹擾最小,並可避免吸入機炮的煙霧。在座艙後部機身上方有空中加油口。機身下的掛架可掛1136升的副油箱,機翼內側掛架可掛1400升副油箱。
座艙
F-16A、F-16C的座艙為單人空調座艙。為改善駕駛員視界采用氣泡式座艙蓋,這種新式的座艙蓋可使駕駛員的上半球視野達360°,一側至另一側為260°,前後為195°,側下方為40°,前下方為15°。
采用道格拉斯公司的IE-2零一零彈射座椅,能在零高度和0~1100公裏/小時的速度範圍內安全彈射。座椅向後傾斜30°,並提高腳蹬位置,這可以使駕駛員在短時間的抗過載能力達到8-9G。
F-16B、F-16D為串列式雙座艙。兩個座艙內裝有全套操縱裝置、顯示裝置、儀表、電子設備及救生係統,可供訓練及作戰使用。第二個座艙的布置與F-16A、F-16C的座艙基本相同,具有所有的係統操縱功能。前後座艙用兩塊透明玻璃板隔開,前後座艙均有良好的視界。
機載設備
早期的F-16A主要設備有:APG一66脈衝多普勒雷達,下視距離37—56公裏,上視距離46—74公裏;AN/ARN-108儀表著陸係統;SKN-2400慣導係統;雷達光電顯示設備;中央大氣數據計算機;飛行控製計算機等。
F-16A裝AN/APG-66脈衝多普勒火控雷達。進行空戰時有四種工作狀態,即仰視搜索和跟蹤,俯視搜索和跟蹤,格鬥自動截獲目標,自動工作。對於雷達反射麵積為5米的目標,APG-66雷達的發現距離,仰視為60—90公裏,俯視為46—65公裏。對於圖—95飛機這樣的大型目標,其最大發現距離可達140公裏左右。
在空對地工作狀態,APG-66雷達有7種工作模式:空對地測距,真實波束地圖測繪,擴展的真實波束地圖測繪,多普勒波速銳化,信標,圖象凍結,對海搜索。而改進型的F-16C采用AN/APG-68火控雷達,這種雷達是由APG-66發展而成的。主要是對三個部件進行了改進,即可編程信號處理機,發射機和低脈衝重複頻率組件。
APG-68的探測距離比APG-66增大40%。這種雷達具有隨要求和武器變化而重編程序、高分辨力地圖測繪、超視距目標識別等能力。它能與“響尾蛇”、“麻雀”、AIM-120等空對空導彈配用。在空對空邊掃描,邊跟蹤狀態時可同時跟蹤10個目標。
在使用航炮時,可先用前置角計算光學顯示和快速熱線顯示模式。在執行對地任務時,有8種工作狀態可選用,即連續計算命中點,連續計算投點,甩投,光電式製導武器投放,掃射,信標,目視地標點和人工方式等。此外,F-16C和F-16A相比,還多了夜間低空導航和瞄準紅外吊艙係統,顯示裝置和計算機也作了改進。
電子係統
進攻性係統:AN/APG-66脈衝多譜勒雷達,其最大搜索距離為185公裏;AN/AAQ-14“藍盾”導航吊艙。“鋪路彭妮”激光追蹤吊艙、“哈姆”瞄準係統吊艙、AN/APX-101敵我識別器。
防禦性係統:AN/ALR-56M威脅告警接收機、AN/ALR-69雷達預警係統、AN/ALE-74雷達預警係統(取代ALR-69);AN/ALQ-119電子幹擾吊艙、AN/ALQ-131電子幹擾吊艙、AN/ALQ-178內部電子幹擾係統和AN/ALQ-184電子幹擾吊艙;AN/ALE-40、AN/ALE-47紅外誘餌、幹擾絲撒布器。
通信係統:AN/ARC-164或AN/ARC-126甚高頻電台,KY-58保密話音通信係統
導航係統:LN-93型激光陀螺儀、AN/APN-132雷達高度表,AN/ARN-108儀表著陸係統,AN/ARN-118塔康係統、AN/AAQ-20“探險者”導航係統、全球定位係統。
武器裝備
F-16飛機裝有1門M61A1型6管航炮,備彈515發,可與雷達和計算機配合計算前置角,有效射程1000米左右。F-16A有9個外接點:左右翼尖各1個,左右機翼下各3個,機身腹部1個。翼尖和機翼外測掛架隻能掛裝“響尾蛇”導彈,翼尖掛架最大承受過載9克,機翼外側掛架過載限製為5.5克。
機翼中掛架可掛裝格鬥導彈或各種空對地武器,機翼內側掛架可掛裝製導炸彈,核彈和常規炸彈,空對地導彈、子母彈箱和火箭彈或1個1400升的副油箱,這2對掛架的最大承受過載均為5.5克。機身腹部掛架可掛炸彈或1個1135升的副油箱。
F-16A的最大外掛載荷為4760公斤,F-16A的主要武器是空戰武器是“響尾蛇”空對空導彈,其型號為AIM-9L,還有一種出口型的編號為AIM-9P-3.AIM-9L的最大射程為7公裏左右,最大過載26—35克,離軸發射角正負30度,有一定購全向攻擊能力,其實戰戰果較好,AIM-9P-3是由AIM-9或AIM-9J改進而成,其性能不如AIM-9L。
和F-16A相比,改進型的F-16C外接點的數量沒有變化,但可掛裝“麻雀”中距空對空導彈。而更加先進的AIM-120先進中距空對空導彈,現已成為F-16C/D的製式武器,F-16A/B並不能裝載。F-16C桂裝“藍盾”短艙後,投放激光製導炸彈時可由本機進行激光照射。新生產的F-16C還可使用空對艦導彈、反雷達導彈、“幼畜”AGM-65空對地導彈等對地攻擊武器。
機上配備一門M-61A1航炮,備彈500發。武器掛點:左右翼端各一個、翼下各三個、機腹一個、計九個掛點。兩翼端掛點可帶紅外製導空空導彈。機腹下掛點可掛1000千克載荷,機翼內側掛點每個可掛1587千克載荷,中翼掛點每個可掛1134千克;兩個外翼掛點和兩翼端掛點每個可掛113千克。
可以攜帶的武器包括:AIM-9“響尾蛇”(2枚)、AIM-120導彈(最多6枚),AGM-65“小牛”空對地導彈(2枚)、AGM-88“哈姆”高速反雷達導彈(2枚)、Mk-82(6枚)、Mk-84(2枚)、CBU-87(4枚)、CBU-89(4枚)、CBU-97(4枚)、CBU-103(4枚)、GBU-10(2枚)、GBU-12(6枚)、GBU-31(4枚)。
研製改進
研製背景
20世紀60年代中期,越南戰爭全麵爆發,美國的第二代戰鬥機F-4等投入實戰。這代飛機的特點是強調高空高速性能和多用途,對機動性能重視不夠。從實戰效果來看,第二代戰鬥機研製並不很成功;甚至可以說走了一段彎路。
這倒並不是說它的技術水平和性能沒有提高,也不是研製工作本身有問題,而是由於對作戰方式的預測與實際情況不符。於是,美國從20世紀60年代中後期就開始考慮研製第三代戰鬥機。
1972年1月,美國空軍正式提出“輕型戰鬥機”研製計劃,目的是驗證在戰鬥機上采用新技術,並沒確定要發展一個投產型號。
1972年4月,美國空軍從向“輕型戰鬥機計劃”投標的五家公司中選定通用動力公司的401和諾斯羅普公司的P-600兩個方案,並簽訂合同由求兩家公司各製造兩架原型機,進行試飛競爭。通用動力公司的401方案軍用編號為YF-16;諾斯羅普公司的P600軍用編號為YF-17.
第三代戰鬥機有以下一些主要設計特點:
有優良的飛行性能,強調中低空跨音速機動性能和遠程作戰能力;
機載電子設備先進,有良好的全天候作戰能力,下視下射能力大為提高;
機載武器毀傷威力強。有相當強的近戰火力,還普遍配備了中遠距全向全高度攔射導彈;
突出空戰能力,但也多兼有良好的對地攻擊能力;
飛機的可靠性和可維護性能好,改進發展潛力大。
F-16在設計製造之初,就采用了不少新的技術,這在當時來說,也是甚為先進的。
這些新的技術主要有:邊條翼。沿前機身裝有大後掠角、前緣銳利的邊條翼,在機翼和機身連接部分提供可控渦流,因而即使在大迎角時也可保持附麵層不分離,提高了升力和安定性。前緣機動襟翼。這種襟冀使機翼翼型有可變彎度,在持續大過載轉彎中能提高升阻比。翼身融合體。
F-16的外形據說是從50多種方案中挑選出來的,特點是機翼機身結合處經過仔細整流,使之平滑過渡,融為一體。主要優點是減小波阻,提高升阻比和跨音速顫振邊界,增強剛度,使飛機具有良好的機動性。並且增大機內容積和減輕飛機重量。
普通座椅向後傾斜12~13度,而F-16采用高過載座艙,其座椅向後傾斜30度,腳蹬提高。這種姿勢能提高飛行員抗過載能力至少0.6~1G,一般均可承受到9G,超過原來允許的7.3克。此外,還可以維持飛行員的視覺功能。電傳操縱係統,主要由信號轉換裝置、飛行控製計算機、電纜和動作裝置組成。
這種操縱係統是將飛行員發出的操縱信號,經過變換器變成電信號,再通過電纜直接傳輸到自主式舵機勸一種係統,優點是結構簡單,體積小,重量輕,易於安裝,維修,改善了飛機操縱品質,提高了操縱係統的可靠性,減輕了飛行演的工作負擔。
采用放寬靜穩定性技術,即放鬆了對靜穩定性的嚴格限製,氣動中心可以很靠近重心,也可以重合,甚至在重心前麵。飛機的靜穩定性則變得極小或不穩定,因而飛機在低速飛行時靜穩定度是負值,飛行時主要靠“增穩係統”自動控製舵麵,保證穩定飛行;在高速飛行時,飛機的靜穩定度才為正值。這樣做的優點是可減小尾翼尺寸,降低結構重量和阻力,改善飛機的操縱性和機動能力。
F-16飛機的尾翼采用複合材料,比采用鋁合金材料的尾翼輕30%。
F-16飛機的座艙它采用氣泡式座艙蓋,飛行員的視界很寬,其上半球的視野達36O度,側向為260度,前後為195度,側下方40度,前下方15度。
飛行員的坐椅能向後傾斜30.這有利於提高飛行員的抗過載能力,據稱其短時間的抗過載能力可達8—9克。為便於飛行員在身體後傾狀態下操縱飛機,F-16采用了前所未有的“側杆”方案,即將駕駛杆裝在坐椅的扶手上。
這樣也提高了在高機動環境下,駕駛員對飛機的控製能力。這使F-16具有結構重量輕,外掛載荷大,對空和對地作戰能力比較好等特點。
由於F-16飛機的氣動布局先進;發動機的推重比高,因而其飛行性能、尤其是機動性能是相當不錯的。F-16的最大飛行速度與大多數第二代戰鬥機差不太多,約在M2左右;但其最大飛行表速大,可達1480公裏/小時。由於F-16飛機的推重比大、翼載荷低,因而機動性能相當好。
F-16在M1.5前的水平增速性能是相當好的。在高度6000米時,從M0.9增速到M1.2僅需19秒鍾,增速到M1.5需48秒鍾。F-16的可用升力係數較大、翼載荷又低,所以瞬時盤旋角速度較大。