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最成功的三代機,最激烈的競逐贏家—F-16戰鬥機誕生全過程

世界上有很多種戰鬥機, 但是很難有一種像F-16這樣, 深刻的影響了一個時代, 也許他的性能不算特別出色, 但是他的多用途性, 任務彈性, 可靠性以及高性價比, 都使得他在世界航空領域佔據了一個重要地位。

雷鳥飛行表演隊的F-16戰鬥機

F16”戰隼“戰鬥機是一款著名的第三代戰鬥機, 他由通用公司研發製造, 堪稱是三代機的標杆之一, 其大量生產和眾多的型號, 以及可靠的性能, 都廣受世界的認可, 可謂是戰機界盛開的的一朵奇葩, 不過他的誕生過程相當坎坷。 在上個世紀60年代中期, 冷戰中的美國迫于蘇聯的巨大壓力, 制定了耗資巨大的國防發展計畫。 由於國防開支的增長和政府財政出現赤字, 當時的尼克森政府與國會尋求降低軍事採購成本的方法。

武器裝備都誕生在國家的需求之下, 由於國家出現銀根緊縮的現象, 因此美國空軍開始尋求一種小而廉價的輕型戰鬥機。

這樣, 就可以彌補F-15戰鬥機價格昂、數量縮減帶來的戰力空白。 就此, 五角大樓高管採用了新的競爭理念(先飛後買), 以此鼓勵承包商以更低的成本提供更好的產品。 在國防部副部長大衛·A帕卡德的關注下USAF提出了LWF專案, 1971年1月6日, 美國空軍向9家美國航空廠商頒佈了方案徵求書(RFP)、

海灣戰爭中的F-16, 準備執行任務。 F-16參與了多長現代化局部戰爭, 且表現不凡

LWF專案是發展一種輕型戰鬥機的計畫, 以作為F-15“鷹”戰鬥機的補充。 美國空軍的方案徵求書(RFP)中強調, LWF是一種強調高推重比, 輕量化(起飛重量不超過20000磅), 低成本(飛機價格不超過300萬美元), 易於操作的飛機。

美國希望, 這種輕型飛機的優勢性能區是在空中作戰時跨音速區間內, 擁有良好的暫態機動性, 而不是F-15所採用的高速要求。 與此同時, LWF專案中還特別強調了飛機需要較小的尺寸, 因為在越南戰爭中表明, 小型, 敏捷的米格-17和米格-21在和美國的重型戰鬥機作戰時, 更難以被雷達和人的視覺捕捉到。 新鮮的項目從來都不會被志在發大財的美國航空資本所忽略,

聞到了金錢氣息的美國航空企業紛紛行動。 截止到1972年, 全美共有五家航空公司回應了美國空軍的需求, 並且各自提交了的方案, 這五家企業分別為波音、諾斯羅普、通用動力、淩-特科姆-沃特以及北美航空巨頭洛克希德公司。

波音的LWF設計方案

在這其中, 波音公司還吸取了過去失敗的教訓, 提出了自行研製開發的新機型。 他們全新力推的Model-908-618戰鬥機設計, 採用了單座單發動機設計, 其氣動佈局也採取了常規佈局。 這款飛機最大特點就是輕, 起飛重量僅有16000磅, 因此其推重比高達1.5, 飛機的翼荷載只有每平方英尺66磅。 這在所有的競標方案中, 是紙面性能最好看的一個。

作為提升氣動能力的一個重要組成部分, Model-908-618設計方案還採用了可進一步提升升力的翼身融合的機身與延伸到機體的機身邊條。 只不過, 由於波音公司的技術水準不足以實現採用大邊條與翼身融合Model-908-618設計, 因此, 他們只得採用使用傳統圓筒機身設計的908-909方案, 就此放棄了大邊條與翼身融合這個特別出彩的設計。

洛馬公司的設計方案

另外一個方面,美國的通用動力科研人員在經過深入的論證後確立了LWF使用單發動機。他們的理由則比較簡單,因為他們認為多一台發動機就等於會增加飛機的複雜度和成本。在確定了他們的方案要採取單發設計後,他們的戰鬥機方案使用單進氣道也就成了順理成章的事情,因為在滿足單發動機所需的進氣量清況下多出一組進氣道就會增加不必要的結構重量和成本,因此通用動力的LWF方案幾乎都是機腹進氣。

細心的通用動力在每一個細節上做足了功夫。他們在飛機的垂尾設計中,還仔細的評估了單垂尾與雙垂尾的不同佈局。最終決定採用單垂尾佈局,因為在風洞中的空氣動力學測試結果表明,單垂尾的飛機氣動結構可以改善飛機機翼前緣根伸長的性能。通用在各種機翼設計上進行了多種翼型的研究,在五個競標商中,通用動力是在氣動設計能力上最為出色的。他們分別研究了平直,三角翼,後掠翼和變後掠翼佈局等不同氣動佈局的性能。使用的可變後掠翼因為成本和複雜性而被淘汰,而三角翼由於機動性差而被排除。最終選擇了相對傳統的平直機翼,作為機動性和低阻力之間的最佳折中。翼根也融入機身,進一步提高升力係數。通用動力公司隨後確定了Model401-16B作為其LWF方案。

諾斯羅普的設計方案,及其發展變化

另外一方,北美航空巨頭洛克希德給出的方案則是基於該公司早期與F-5競爭外國市場失敗的F-104的改型CL-1200。此方案與其他四大公司的先進LWF方案面前顯得黯然失色。諾斯羅普的方案則是個奇葩,與其他競爭對手不同,諾斯羅普提交了雙發動機雙垂尾設計的怪胎——P600方案。

P600是源自P530的發展型,而P-530以F-5為基礎的並結合但時前沿先進的機身邊條(LERX)設計來提高大仰角角的性能。諾斯羅普像通用動力公司那樣評估了進氣口設計和垂直尾翼結構,但得出了相反的結論。在發現邊條位置有助於引導空氣進入進氣口並且即使在極端角度也保持良好空氣流量的情況下,諾斯羅普優選側面安裝進氣口。此外,雙尾佈局被認為是有益的,因為在高攻角下機身不會擋住垂尾,因此無需安裝腹鰭。諾斯羅普還將垂尾做了傾斜處理以改善偏航效率並減少雷達散射截面。

單單從外貌上看,P600與P530後期型號並無太多差異,但P-530是一種定位與F-4一樣兼具空對空,空對地的多用途戰機。而LWF輕型戰鬥機則要求研發一種以空中格鬥為主要作戰任務的戰機,他所配備的武器是以機炮和近距空對空導彈為主,因此諾斯羅普對其設計進行了簡化,並在P600機體結構上應用了大量石墨纖維複合材料,使P-600重量下降到P-530的70%以下,以降低重量,增強飛機的空戰能力。

F-16戰鬥機擁有優秀的氣動性能

在發動機方面P-600與P530一樣也採用了兩台發動機的設計——這並非是諾斯羅普不明白單發戰鬥機在重量與成本上的優勢,諾斯羅普也曾向空軍推薦過採用一台F100發動機的P-610方案。但由於諾斯羅普在單發戰鬥機設計方面基礎不足。且由於對普惠的F-100發動機極為陌生。臨時將發動機改為F100需要較長的時間。因此,面對諸多強敵的競爭,諾斯羅普還是決定用更有把握的P-600去競爭LWF。

最後的決定權在美國空軍手中。挑剔的美國空軍認為,波音公司的方案雖然紙面資料好看,特別是他擁有1.5的推重比令人感到十分驚豔。但考慮到波音沒有多少研發超音速戰機的經驗,最終還是決心將其拿下,因此波音的Model908-909方案從第一名掉到第二名。之後空軍又認為Model908-909方案與Model-406-16B設計特性過於類似於是便將第二名的位置讓給了諾斯羅普的P-600方案,因此波音、沃特、洛克希德等公司紛紛競標失敗被淘汰掉。

F-16的原型機,YF-16

幸運的美國通用動力公司和諾斯羅普公司隨後各自獲得了一份價值接近4000萬美元的合同,兩個公司都將製造兩架驗證機。這兩型驗證機被命名為YF-16和YF-17,以進行最後的競逐。1972-1975年之間,美國對兩種飛機的性能進行了反復的評估,兩型驗證機經過多種試飛實驗最後得出的結果是:雖然YF-17空戰推重比略高與YF-16,翼荷載也比YF-16低,但在空軍和戰鬥機飛行員所重視的跨音速和超音速時的加速性,盤旋性能和敏捷性皆不如YF-16。更糟糕的是YF-17航程比YF-16少了整整200公里。且由於機體比YF-16更大且使用雙發結構的緣故,YF-17比YF-16重了3500磅。

最終在1975年美國空軍部長麥克盧卡斯宣佈YF-16為ACF(此時,LWF已經改名為空戰戰鬥機(ACF),以吸引更多的外國客戶)專案的最終獲勝者。如今,這一方案已經成為美國歷史上最成功的噴氣式戰機,F-16歷經數次實戰考驗,在空中擊落了數不清的敵機,同時也摧毀了無數地面目標,成為了當今世界多用途戰鬥機的典範。F-16的4000多架量產機至少銷售給了24個不同國家和地區,成為舉世矚目的航空之星。

F-16的產量巨大,遠銷多個國家

就此放棄了大邊條與翼身融合這個特別出彩的設計。

洛馬公司的設計方案

另外一個方面,美國的通用動力科研人員在經過深入的論證後確立了LWF使用單發動機。他們的理由則比較簡單,因為他們認為多一台發動機就等於會增加飛機的複雜度和成本。在確定了他們的方案要採取單發設計後,他們的戰鬥機方案使用單進氣道也就成了順理成章的事情,因為在滿足單發動機所需的進氣量清況下多出一組進氣道就會增加不必要的結構重量和成本,因此通用動力的LWF方案幾乎都是機腹進氣。

細心的通用動力在每一個細節上做足了功夫。他們在飛機的垂尾設計中,還仔細的評估了單垂尾與雙垂尾的不同佈局。最終決定採用單垂尾佈局,因為在風洞中的空氣動力學測試結果表明,單垂尾的飛機氣動結構可以改善飛機機翼前緣根伸長的性能。通用在各種機翼設計上進行了多種翼型的研究,在五個競標商中,通用動力是在氣動設計能力上最為出色的。他們分別研究了平直,三角翼,後掠翼和變後掠翼佈局等不同氣動佈局的性能。使用的可變後掠翼因為成本和複雜性而被淘汰,而三角翼由於機動性差而被排除。最終選擇了相對傳統的平直機翼,作為機動性和低阻力之間的最佳折中。翼根也融入機身,進一步提高升力係數。通用動力公司隨後確定了Model401-16B作為其LWF方案。

諾斯羅普的設計方案,及其發展變化

另外一方,北美航空巨頭洛克希德給出的方案則是基於該公司早期與F-5競爭外國市場失敗的F-104的改型CL-1200。此方案與其他四大公司的先進LWF方案面前顯得黯然失色。諾斯羅普的方案則是個奇葩,與其他競爭對手不同,諾斯羅普提交了雙發動機雙垂尾設計的怪胎——P600方案。

P600是源自P530的發展型,而P-530以F-5為基礎的並結合但時前沿先進的機身邊條(LERX)設計來提高大仰角角的性能。諾斯羅普像通用動力公司那樣評估了進氣口設計和垂直尾翼結構,但得出了相反的結論。在發現邊條位置有助於引導空氣進入進氣口並且即使在極端角度也保持良好空氣流量的情況下,諾斯羅普優選側面安裝進氣口。此外,雙尾佈局被認為是有益的,因為在高攻角下機身不會擋住垂尾,因此無需安裝腹鰭。諾斯羅普還將垂尾做了傾斜處理以改善偏航效率並減少雷達散射截面。

單單從外貌上看,P600與P530後期型號並無太多差異,但P-530是一種定位與F-4一樣兼具空對空,空對地的多用途戰機。而LWF輕型戰鬥機則要求研發一種以空中格鬥為主要作戰任務的戰機,他所配備的武器是以機炮和近距空對空導彈為主,因此諾斯羅普對其設計進行了簡化,並在P600機體結構上應用了大量石墨纖維複合材料,使P-600重量下降到P-530的70%以下,以降低重量,增強飛機的空戰能力。

F-16戰鬥機擁有優秀的氣動性能

在發動機方面P-600與P530一樣也採用了兩台發動機的設計——這並非是諾斯羅普不明白單發戰鬥機在重量與成本上的優勢,諾斯羅普也曾向空軍推薦過採用一台F100發動機的P-610方案。但由於諾斯羅普在單發戰鬥機設計方面基礎不足。且由於對普惠的F-100發動機極為陌生。臨時將發動機改為F100需要較長的時間。因此,面對諸多強敵的競爭,諾斯羅普還是決定用更有把握的P-600去競爭LWF。

最後的決定權在美國空軍手中。挑剔的美國空軍認為,波音公司的方案雖然紙面資料好看,特別是他擁有1.5的推重比令人感到十分驚豔。但考慮到波音沒有多少研發超音速戰機的經驗,最終還是決心將其拿下,因此波音的Model908-909方案從第一名掉到第二名。之後空軍又認為Model908-909方案與Model-406-16B設計特性過於類似於是便將第二名的位置讓給了諾斯羅普的P-600方案,因此波音、沃特、洛克希德等公司紛紛競標失敗被淘汰掉。

F-16的原型機,YF-16

幸運的美國通用動力公司和諾斯羅普公司隨後各自獲得了一份價值接近4000萬美元的合同,兩個公司都將製造兩架驗證機。這兩型驗證機被命名為YF-16和YF-17,以進行最後的競逐。1972-1975年之間,美國對兩種飛機的性能進行了反復的評估,兩型驗證機經過多種試飛實驗最後得出的結果是:雖然YF-17空戰推重比略高與YF-16,翼荷載也比YF-16低,但在空軍和戰鬥機飛行員所重視的跨音速和超音速時的加速性,盤旋性能和敏捷性皆不如YF-16。更糟糕的是YF-17航程比YF-16少了整整200公里。且由於機體比YF-16更大且使用雙發結構的緣故,YF-17比YF-16重了3500磅。

最終在1975年美國空軍部長麥克盧卡斯宣佈YF-16為ACF(此時,LWF已經改名為空戰戰鬥機(ACF),以吸引更多的外國客戶)專案的最終獲勝者。如今,這一方案已經成為美國歷史上最成功的噴氣式戰機,F-16歷經數次實戰考驗,在空中擊落了數不清的敵機,同時也摧毀了無數地面目標,成為了當今世界多用途戰鬥機的典範。F-16的4000多架量產機至少銷售給了24個不同國家和地區,成為舉世矚目的航空之星。

F-16的產量巨大,遠銷多個國家

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