本文原载于《兵器》杂志2004年11月刊。本次转载时经重新二次内容完善及编辑、补充部分插图和整理,以与同好共同分享。个人认为《兵器》杂志是一本专业、客观的军事杂志,推荐持续订阅,丰富自身的军事知识。转载其上的一些年代比较久远的文章主要是想让读者以另一种比较独特的视角审视曾经的事物和观点。
本合集前一部分请点击:能量机动传奇(8)——F-16“战隼”发展史②


续上期:上期中讲述了F-16从构思到成型的过程,本期将介绍F-16-些鲜为人知的特点和衍生机型。
驾驶“电飞机”
总的来说,飞F-16并不难,也没有太大的风险性。不过在F-16装备的早期,大批已经习惯了机械操纵系统的飞行员对电传操纵的F-16感到十分别扭。由于电传操纵系统的独有特性,F-16在飞行员中得了个”电飞机”的雅号。

飞行员驾驶机械操纵的飞机时,气动操纵面的位移是和飞行员扳动操纵杆时的位移成正比的。在不同的速度下同样的操纵杆位移会造成不同的操纵效果。F-16的操纵杆是力感应式的,也就是说飞机检测的是飞行员施加在操纵杆上的力量而非造成的位移。计算机控制使得无论飞机的速度如何,同样的力量产生的过载或滚转率都是一样的,因此F-16飞行员不需要记住不同速度下的操纵特性,但对于已经习惯了操纵随速度而变化的换装飞行员来说就会感到有些不适应。
F-16的飞行控制系统有迎角、过载和滚转限制。计算机会根据飞机的当前状况自行判断飞行员的操纵力量是否合适。因此,飞惯了其他机种的飞行员有时会认为F-16人为限制了飞机性能,但实际上这些限制对保证安全飞行是十分必要的。F-16的操纵响应非常灵敏,只要飞行员稍微一动操纵杆,飞机立刻就有反应,而其他飞机的飞行员经常会下意识地轻微摆动操纵杆,以确认飞机仍可操纵。

由于F-16的座舱盖没有第二代战斗机上都有的风挡加强框,飞行员经常会失去速度感。二代飞机在飞行过程中会因为气流冲击加强框而产生一定的噪音,而且噪音强度是随飞机速度变化的。对于飞行员来说,噪音可以作为飞机速度的参考。F-16的座舱噪音很小,几乎到了很难听见的程度,飞行员不看仪表就难以掌握飞机的速度。

F-16的座椅向后倾斜达30°之多。尽管飞行员的背脊可以尽量贴着座椅,但头却必须保持直立状态。相对于座椅不那么后倾的飞机,F-16飞行员要保持这种“低头”的姿势,脖子就要费力一些了。
平视显示器会使得飞行员在飞行F-16时更为轻松容易。平显的聚焦是设定在无穷远处的,飞行员在观察外面的世界时也能看清平显上的读数。平显在飞行员进行比较精密的操作时尤其有用,因为他无须把视线收回到座舱仪表上、调整眼睛的聚焦来看清数字。不过早期F-16配备的平显视场有限,飞行员有时需要稍微调整一下观察角度才能看到所有的信息。

随着F-16普遍替代二代机和配备电传操纵教练机的大量出现,新培养的F-16飞行员也不再有不适应的感觉。相反,他们觉得F-16飞行非常舒适,而对其他机种较传统的操纵方式则感到难以接受。
服役的“战隼”家族
1975年6月美国空军和欧洲4国(比利时、丹麦、荷兰、挪威)联合宣布将购买348架F-16A/B型作为新一代的战斗轰炸机,新机将在美国和欧洲的3条总装线上同时生产。1978年8月在美国得克萨斯州沃斯堡制造的第一架生产型F-16首飞。同年12月欧洲生产的首架F-16试飞成功。1979年1月首批F-16交付驻犹他州希尔空军基地的第388战术战斗机联队。随后欧洲4国和以色列也开始接收F-16。美国国防部为F-16起的官方绰号是“战隼”(Fighting Falcon),但在美军飞行员和航空专家当中习惯将其称为"毒蛇"(Viper)。

为了面对华约国家的军备竞赛和冷战后第三世界国家国防力量的发展,F-16在20多年的服役期内得到了不断的升级改进。美国空军在发动机、航电、雷达等方面的积极改进使得F-16具备强大的对地攻击能力,但也付出了机动性步步下降、重量节节上升的代价。除去原型机、全尺寸发展机和部分试验机种,美国空军先后装备了F-16A/B/C/D等4种主要改型,其中又有批次1~52等十几个小型号。虽然由于近年专心发展F-22和F-35,美国空军没有在新的F-16改型上投注精力,但在国外客户的投资下还是出口了直追三代半水平的批次60飞机。
F-16A/B是最早出现的型号,A型是单座机,B型是双座机。都装备普惠公司的F100发动机和韦斯汀豪斯公司的APG-66系列雷达。根据生产批次的不同,A/B型往下又细分为批次1、批次5、批次10、批次15等小型号。各个生产批次虽大同小异,但多少都有一些改进。批次1是最早的一批订货,供应美国及其4个欧洲盟国。批次1飞机的最大特征是十分醒目的黑色雷达罩。


批次5将黑色雷达罩换成灰色,供应了一批给以色列。批次10本身和前两批飞机的差别不大,而批次1和批次5都在1982~1984年间升级为批次10的配置。这几批飞机都采用F100-PW-200发动机。

批次15是最后一种A/B型号,采用了推力增大的F100-PW-220和-220E型发动机。为提高大迎角下的操纵稳定性,批次15飞机的垂直尾翼有所加大,这是其区别于早期型号的最大外部特征。批次15还配有具备简易的边扫边跟能力(TWS)的改进型APG-66雷达。20世纪80年代后期有一部分批次15飞机被改进成专用的空防战斗机(ADF)以填补北美大陆空防力量的不足。这些空防型是美国自用的F-16当中唯一具有发射“麻雀”半主动拦射导弹能力的。

为适应80年代后期视距外作战的趋势,美国升级了另外一部分批次15飞机的雷达、火控和计算能力,称为批次15战力升级型(OCU)。为使盟国的F-16A/B型获得近似后期C/D型号的能力,美国又推出了“中期寿命改进”(MLU)计划。这项计划在延长飞机寿命的同时,还给客户许多升级选项,包括改装APG-66(V2A)雷达、新的任务计算机、广角平视显示器、新敌我识别器(IFF)等。

F-16北次15战力升级型(0CU)的座舱仪表板
值得一提的是,美国卖给台湾空军的F-16A/B型被赋予批次20的编号。实际上批次20是按OCU标准配置的全新批次15机体。批次20与批次15OCU的最大区别是敌我识别器和自卫电子干扰吊舱等部分电子战装备和北约内部标准有所不同。

F-16C/D型是80年代中期以后出现的,C型为单座机,D型为双座机。同A/B型类似,C/D型也有相当多的批次小型号。C/D型从外形上看与A/B型差别不大,但在发动机和航电装置方面都有较大的改进,机体结构也有所加强。为改变普惠公司在美国战斗机发动机上的一家独大局面,美国空军制定了“通用发动机舱”标准。新的规格要求各厂家的发动机应有相似的性能和尺寸,这样一来同样的飞机可以配备不同厂家的发动机。从批次30/32起,F-16C/D型只需安装一些配件就可换用普惠公司的F100和通用电气的F110两种发动机。不过在实践当中往往同一部队的飞机都采用同样的发动机。

C/D型配备了新的APG-68雷达。该雷达在探测距离、功能模式、反电子干扰等方面都比APG-66早期型号有所增强。C/D型采用了新的“玻璃座舱”,除升级平视显示器以外,还增添了多功能下视显示器。经过这些改进,F-16C/D型获得了更好的视距外(BVR)作战能力和夜间/精确打击能力,当然飞机也变得更加臃肿笨重,不复见当年的轻巧灵敏。

F-16C批次25战力升级型(0CU)的座舱仪表板
批次25是第一批C/D型,于1984年投产,原本配备普惠F100-PW-200发动机,后改进为-220E型。批次30/32是随后的一批C/D型,其中批次30配备通用电气F110发动机,而批次32配备普惠F100发动机。F110的推力稍大,要求的进气量较大,相应的进气道口也比较大。两个批号的飞机在其他方面则完全相同。

批次30/32的进气道还特别涂敷了雷达吸波材料(RAM)以削减雷达反射截面积(RCS)。部分批次30/32飞机于1987年春开始还具备发射AM-120先进中程空空导弹(AMRAAM)的能力。
批次40/42的区分同批次30/32一致,即批次40装通用电气发动机,批次42装普惠发动机。此后的批次50/52也是类似的区分方法。批次40/42是首批拥有完整夜间攻击能力的F-16。兰丁(LANTIRN)吊舱、GPS/INS导航系统和APG-68V(5)雷达使得这批F-16几乎可以在任何天候出动依靠地形起伏的掩护精确打击敌方地面目标。美国空军原打算赋予批次40/42夜攻型F-16以CG/DG的编号,但最后遭国会反对而作罢。


F-16D批次40战斗机的座舱仪表板,左为前舱,右为后舱。

批次50/52也称为CJ/DJ型,是目前正在生产的F-16批号,也是美国空军自己装备的最后一批F-16。这批飞机配备的F100-PW-229和F110-GE-129发动机,都有129千牛的推力。批次50/52的航电设备有了进一步的改进,除配备APG-68V(5)雷达外还有新的快速导航定位系统、雷达告警接收机、敌我识别器等。新的数字电子技术也使这批F-16具有更强大的数据运算和交换能力。

目前,美国空军的批次50/52飞机都具备发射联合直接攻击*药弹**(JDAM)、AIM-120和联合防区外投射*器武**(JSOW)等最新*器武**的能力。此外,大部分双座型的50D/52D飞机具有发射高速反辐射导弹(HARM)的能力,可执行反雷达的“野鼬鼠”任务。

批次60是目前最新的F-16型号,由阿拉伯联合酋长国投资发展订货因此被赋予了F-16U的编号。批次60的最大外部特征是脊背上两个巨大的保型油箱,使飞机作战半径大大增加。虽然美国空军并不装备这批飞机,但批次60上仍装备了相当数量的先进设备,如最新的F110-GE-132发动机、APG-80主动相控阵天线(AESA)雷达和先进的电子战设备。可以说,欧洲三代半战斗机的航电配备也不过如此。

总的来看,除去少数专用的空防型号外,F-16在美国空军手中基本上是"运泥巴的”(Mud mover,即对地攻击机)。与敌机空战的任务多半是由F-15承担,F-16只是偶尔有一些战绩。在第一次海湾战争中,美国空军*官高**为了阻止不必要的空战,甚至警告F-16的飞行员:“谁打下一架敌机我就把他送回国去!”。
不过墙内开花墙外香,其他国家装备的F-16却创下了骄人的战绩,不负当年“战机*手党黑**”的期望。贝卡谷地之战,以色列国防军空*用军**F-16击落了大批的叙利亚飞机。事后苏联空军教官在米格-23的飞行手册上明确警告其飞行员不得与F-16进行格斗,因为F-16在很多时候的转弯和加速性能都超出米格-23,与其格斗是十分不明智的。北约空军的F-16在科索沃上空击落南联盟的米格-29,也说明经过MLU升级的F-16比未经升级的苏联三代战机有着一定的优势。

虽然更先进的三代半、四代战斗机开始浮出水面,但配备了先进航电设备和发动机的F-16仍然可以满足未来很长一段时间内战场的需要。较为廉价的二手F-16更是蠢蠢欲动,意图占领轻型机更新换代市场。可以预料,在将来一二十年内F-16仍然会在许多国家的空军中占据重要地位。
天折的实验机
有一小部分F-16实用型号由于政治原因未能得到用户的青睐,成为夭折的机种。其中最出名的两种是F-16/79和F-16XL。
1977年时任美国总统的卡特宣布美国将不再出口与本国装备性能相当的飞机。从此降低性能的F-16/79应运而生。这种飞机用J79涡喷发动机换下了标准的F100涡扇发动机。尽管J79是F-4时代的优秀发动机,但这一时代早已结束。换装了J79发动机的F-16缺少推力,性能根本无法同标准型F-16相提并论。更有甚者,在F-16/79上还装了重量将近1吨的发动机防热护罩。如此巨大的重量代价恐怕不仅仅是为了防热,而有人为降低飞机性能的嫌疑。尽管这种F-16价钱便宜又符合出口标准,但由于性能差劲而根本无人问津。


1980年卡特总统*翻推**了自己以前作出的决定,允许标准型F-16出口。F-16/79计划由此偃旗息鼓。通用动力公司自掏腰包研发、制造和试飞F-16/79,到头来却一无所获。
F-16XL是通用动力公司于20世纪80年代初参加美国空军一项先进战术战斗机竞争的产物,也是利用超音速客机的发展成果而研制的一种“超级F-16”。这种飞机采用巨大的箭形机翼,机翼面积比标准F-16大了一倍有余。同时,机身也加长了1.42米。F-16XL的编号正是由英文“eXtraLarge”(意为超大号)得来。

采用巨大箭形机翼的F-16XL验证机
XL型的性能较标准型更为优秀。箭形机翼使飞机具备更好的高速和低空性能、更灵敏的俯仰和滚转能力。飞机在机动中可以维持30°迎角,这在当时的飞机中是很罕见的。XL型的外挂能力也十分惊人。它在机翼和机身下有17个挂架、29个外挂点,可携带两倍于标准F-16的*药弹**起飞,而起飞长度仅为标准型的2/3。拜其箭形机翼所赐,F-16XL即使在满载下仍然有比较小的阻力。可以说,F-16XL是一架十分理想的对地攻击机,而且比它的竞争对手F-15E更出色、更便宜。

巨大的机翼是f-16XL获得大航程和大载弹量的关键
令人遗憾的是,美国空军为了维持F-15的生产线,宁可选择较差的F-15E。F-16XL与胜利失之交臂,最后为美国航空航天局(NASA)承担试验任务。虽然在向阿联酋推销时箭形机翼方案旧事重提,但最后并未成为现实。
由于F-16有着优良的性能和电传操纵系统,少数F-16被改造为新技术的试验平台。有的新技术纯粹是基础研究,有的则后来在服役型号的飞机上得到了应用。
随控布局飞机(CCV)、先进战斗机技术集成(AFTI)、空中变稳实验机/多轴矢量推力(VISTA/MATV)等试验机对一系列先进航空技术进行了研究。
CCV是用YF-16的第一架原型机改造的,主要变化是在进气口下方增添了一对可以操纵的垂直小翼。CCV用于解耦飞行控制的研究。解耦飞行技术使飞机可以任意改变某个轴向上的姿态而不会影响其他轴向。例如CCV飞机可以在没有侧滑的情况下转弯。解耦飞行对于精密对地攻击尤其有用。它能使飞行员瞄准目标的难度大大降低。

F-16 随控布局飞机(CCV)
AFTI则是CCV的继续,它也配备了一对垂直小翼——直接从CCV飞机上拆下来的。AFTI的试验项目较多,除了对地攻击的飞行控制研究以外还试验了座舱语音控制和头盔瞄准具等新技术。不过受当时的软硬件条件限制,语音识别效果并不好,而且飞行员在大过载下也很难有力气发出语音命令。AFTl后期还进行了近地警告系统(GPWS)和撞地回避系统(GCAS)的研究。这两项研究成果后来发展成自动化的防撞地系统,并在批生产型F一16上得到了应用。
VISTA/MATV是在同一架飞机上进行不同的研究计划。两个计划有所交叉。VISTA是在飞机飞控系统中插入新的控制计算机,以不同的控制率来模拟其他飞机的飞行特性。印度就曾经借用VISTA飞机验证了LCA的控制率。MATV计划是将飞机装上轴对称矢量喷管,以进行矢量推力的研究。经过MATV改装的F-16拥有一些独特的性能,可在机动中维持86°的迎角,甚至可在短时间朝机尾方向飞行。

F-16 VISTA验证机
F-16/101是为试验F110发动机而改装的飞机。101是指F110的原形机编号F101XDFE。该机证明了F-16装备F110发动机是可行的。F-16C/D型号由此可以配备F100和F110两种型号的发动机。

YF-16的第一架原型机除了被改选成CCV外,还被改装成F-16/101验证机(左),以试验F110发动机。
结语
F-16,这型由能量机动理论发展而来的轻型战斗机,以“战机*手党黑**”少数几个人的大胆设想和执著追求起源,又赶上了“高低搭配”思想和西方国家空军汰旧换新的机会,一举由无足轻重的试验机型变成了产量最高的第三代战斗机。F-16所采用的一系列新技术,今天不但成为第三代战斗机的事实标准,而且还在影响着新一代飞机的发展。尽管F-16在美国空军手上没有如“战机*手党黑**”所愿承担空战任务,但却以优秀的性能和在世界各地创下的出色战绩赢得了优秀战斗机的不朽声名。(待续)


【下期预告】前几期介绍了F-15和F-16两种著名战斗机的发展史,并对能量机动理论作了深入浅出的分析。从下期开始,我们将进入空战的历史,看看能量规律究竟怎样在空战中发挥作用。请看能量空战专辑的最后一部分“荣耀与力量”。


