AFTI 项目
第一阶段
1982 年 7 月 10 日 AFTI 在沃斯堡首飞，试飞员是 GD 的亚历克斯•V•沃尔夫。在德州卡斯维尔 AFB 结束了工厂试飞后该机被移交给爱德华兹 AFB 开始了为期两年共 275 架次的试飞。第一阶段的试飞主要致力于评估 DFCS 并演示直接平移机动的能力。第一阶段试飞于 1983 年 7 月 30 日结束。
第一阶段试飞中的 AFTIAFTI F-16 第 50 次试飞留念
第二阶段
1984 年 AFTI 开始了第二阶段试飞，最初在翼根安装的是 FLIR 模型，后来换成真家伙。该机还安装了 F-16C 的标准航电以及 AMAS。第二阶段试飞一直持续到 1987 年，AMAS 可使 AFTI 在所有 3 轴以固定迎角进行平移飞行，机鼻可以指向偏离飞行方向最大 6 度的方位。
第二阶段试飞时，在 AFTI 翼根两侧安装了 FLIR 模型 DFCS 给予飞行员更大的自由度进行机动飞行中，通过机鼻指向、直接力平移以及其他非常规手段实现非常规飞行。该机还测试评估了各种单座座舱布局和系统。飞行员试用了各种平视显示和下视显示系统，交互式语音指挥系统，语音合成告警，触摸显示器。该机还试用了空军微型计算机图形应用和交互式通信计划（MAGIC）的产品，该计划致力于研究在三轴态势显示上所用的图案格式。
1987 年 9 月 F-16 AFTI 团队获得了空军协会 1987 年西奥多•冯•卡曼奖——对科学和工程领域中的最杰出成就进行的表彰。
先进研究项目
近距空中支援研究
在接下来的几年里，AFTI 被用于 CAS 任务的研究，其中一些由 NASA 实施。这些研究用于支援拟议中的 A-16 或未来 CAS/BAI 飞机。AFTI 的鸭翼被拆除，并在翼根和机鼻上方的转球中安装了红外传感器。AFTI 稍后升级了 Block 25 F-16C 的机翼和 Block 40 F-16C 的 APG-68 雷达和 LANTIRN 接口。在 1988~1991 年间进行了 5 个阶段的试飞，测试了诸如自动目标数据交接系统这样的低空战场遮断技术（目标数据可从地面站或其他飞机传送到 AFTI），以及“铺路便士”激光指示吊舱，离轴武器发射技术，各种数字式系统。AFTI F-16 还被用于 Talon Sword Bravo 项目，1994 年 5 月 19 日该机首次试射 HARM 导弹，演示了用于压制敌防空火力（SEAD）任务的技术：攻击飞机如何从卫星接收支援飞机的传感器数据，然后对选定的辐射源发起攻击。
CAS 试飞中的 AFTI，拆除了鸭翼，翼根和机鼻上方安装了红外传感器，涂装也由双色迷彩改为“埃及 I”进气口下方还可以挂载 LANTIRN 吊舱
GPWS 和 GCAS 项目
USAF 一直想降低“可控飞行撞地”（CFIT）事故率，CFIT 是军用飞机坠毁的主要原因之一，他们开始研究先进防撞系统。70 年代地面迫近警告系统（GPWS）的引入是一个重大进步，大大降低了 CFIT 事故率。
地面防撞系统（GCAS）的最后一道防线是确定飞行员在被警告后仍然对撞地危险没有做出反应，系统就自动改出。AFTI F-16 被用于 GCAS 的技术发展和演示研究，经过了十年的研究证明了该技术的可行性。
正在进行 Auto-GCAS 试飞的 AFTI AFTI 的先进或自动地面防撞系统（Auto-GCAS）依赖于数字地形数据库和精确的导航输入。该系统比 GPWS 的单纯警告更进一步，可以通过 F-16 的自动驾驶仪进行主动改出。通过雷达高度表的时间关系数据曲线，GCAS 可通过数字地形数据库来确定飞机的位置，当然也可以使用 GPS 或 INS 采集数据。GCAS 的算法结合了来自数字地形数据库的数据和飞机目前的飞行参数，然后制定改出航线并通过自动驾驶仪进行躲避机动。躲避机动是一个 5g 的滚转-机翼改平动作。在 AFTI 测试中，GCAS 只在最小预计离地高度在 15~45 米时才被激活。实际上最小离地高度可设定为任何值，通常选在 45 米，低空扫射时选在 15 米，预留出合理缓冲的高度。
1995 年 AFTI 进行了超过 1,000 次的自动改出测试。1996 年 11 月 AFTI F-16 测试通过确定合适的激活高度确立了 Auto-GCAS 的预警标准，因为曾发生过由于系统触发过于敏感而影响正常飞行的事。
1997 年 1 月 USAF 启动了“把 AFTI 的软件引入生产型硬件”的项目，1998 年一架生产型 Block 25 F-16D 完成了 Auto-GCAS 的测试。
2000 年 AFTI F-16 被 USAF 用于全电操纵的“Power-by-Wire”技术试飞，不再依靠机械或液压装置操纵翼面。2001 年 2 月1 1 日该机进入美国空军博物馆保存
F-16 VISTA / MATV / NF-16D，变稳测试机，多轴推力矢量
历史
MATV 项目的起源
F-16 多轴推力矢量（MATV）项目起源于 GE/GD 联合投资的一个“战隼”推力矢量研究项目。USAF 起初并不支持该项目，所以两家公司找到以色列空军一起合作，后者对自己的 F-16 使用推力矢量技术抱有高度的兴趣。
根据协议条款，以色列空军向两家美国公司提供两架 F-16D 用于改装和试飞。但是 1991 年 USAF 莱特实验室对该项目产生了兴趣，并扮演了积极的角色。1992 年以色列退出该项目。
VISTA 项目
1988 年 GD 获得一份合同，研制变稳飞行模拟测试机（VISTA）。莱特实验室借给 GD 一架 Block 30 F-16D（86-0048）用于改装。分包商 Calspan公司为该机安装了中置操纵杆并集成了变稳飞行所需的计算机，GD 为该机安装了推力矢量喷管。VISTA F-16D 在 1992 年飞行了 5 个架次后，因项目缺乏资金被以可飞状态封存，期间并没有把推力矢量应用在变稳飞行中。
在完成了 MATV 和 PW 发动机试飞任务后，NF-16D 现在又改回了最初的变稳飞行模拟测试机，用于培训美国空军的试飞员 VISTA F-16D 编号被改为 NF-16D，“N”代表特殊测试状态，并且飞机经过了无法复原的重大改装。NF-16D 有两个可变感觉操纵杆。
侧杆安装在右侧控制台上，中杆安装在飞行员两腿间的矮支座上，为此不得不拆除前上方的控制面板，因为 VISTA 是研究机而不是战斗机，所以这些损失是可以被接收的。两个操纵杆既可以测力方式也可以位移方式操纵。
双操纵杆座舱 NF-16D 的脊背中安装了 3 台 Rolm 公司的“鹰”计算机提供变稳功能，使该机在不改变飞机构型及状态的情况下，能大范围地改变飞机的系统特性，从而实现空中模拟其它飞机特性的功能。计算机系统监视飞行员的操纵输入并通过变稳系统（VSS）控制飞机的操纵翼面进行相应的偏转。VSS 可以对称或非对称地控制平尾、襟副翼的偏转，还可控制方向舵和油门。不受 VSS 控制的翼面只有前缘襟翼和减速板。
VISTA 改装还包括换装重型起落架和大容量液压泵，以及 VSS 所需的布线。
MATV 项目
1993 年 7 月开始了 MATV 项目的试飞，为此 NF-16D 的中置操纵杆和变稳计算机被暂时拆除。7 月初该机在沃斯堡完成了 6 次功能性试飞后于 7 月 15 日转场至爱德华兹 AFB，30 日进行了首次推力矢量飞行。MATV 项目研究了在 6,096 米高度以上的矢量推力飞行，1994 年 3 月该项目结束后 NF-16D 又安装上了变稳计算机。1995 年 1 月该机回到沃斯堡，随后被还给 USAF 莱特-帕特森 AFB。MATV 项目共完成了 95 次任务 130 个飞行小时。
F-16/MATV 改装示意图 该项目的目标包括：演示推力矢量在近距离空战中的战术应用，以及在飞行中集成推力矢量控制。该机演示了高达 86 度的稳定迎角，瞬时迎角可高达 180 度。换句话说，就是飞机可以在短时间内逆向飞行。在机头迅速指向威胁方面，推力矢量也带来了巨大的优势，整个过程更迅速且避免了操纵飞机剧烈机动的风险。但是在真实空战中使用大迎角机动只能在最后一搏，此时飞机处于低能量状态，非常脆弱。
F-16/MATV 尾部装有抗尾旋伞
F-16/MATV 在进行可控”眼镜蛇“机动
AVEN
VISTA 的核心是轴对称矢量喷管（AVEN），取代了该机 F110-GE-100 发动机的原喷管。AVEN 通过喷管的偏流部分使超音速喷流改变方向来实现推力矢量，这样可避免压力波动传导入发动机内部导致压气机失速。尾喷管偏流片成环形排列成一圈，通过以 120 度间隔布置的 3 个液压动作器控制偏转，动作器拥有独立的动力单元。
F-16/MATV 的多轴推力矢量喷管 喷管可向任何角度偏转 17 度，产生的轴向和侧向推力通过喷管传导到发动机。AVEN 的优势是可安装在任何具有 F110 发动机和 DFCS 的 F-16 上。
尾喷管的 3 个动作器受控于矢量电子控制（VEC）单元，该单元改进自 F110-GE-129 的全权限数字发动机控制系统。为了平衡 AVEN 喷管、尾旋该出伞和其他硬件所增加的重量，该机的进气口硬点上安装了 318 千克的配重，以保证重心处于 38% 平均气动弦长前，避免推力矢量系统失效后飞机进入深失速。除此之外还有一项保险措施，就是尾部安装的尾旋该出伞，万一进入深度失速后可放伞改出。
F-16/MATV 尾部细节
多向推力矢量项目
NF-16D 还准备安装测试 PW 的多向推力矢量喷管和俯仰/偏航平衡梁式喷管（P/YBBN）构型的 F100-PW-229 发动机。喷管和发动机都是 PW 研制生产的，具有双重冗余故障安全驱动系统。轴对称喷管具有 360 度推力矢量功能，最大偏转角度 20 度，适用于任何型号的 F100 发动机。
安装了 F100-PW-229 发动机的 NF-16D，但最终没有安装 P/YBBN 喷管 原计划 NF-16D 在 1997 年开始为期 6 个月的 PW 推力矢量喷管试飞。但是 PW 推力矢量项目后来被取消。
多向推力矢量喷管和俯仰/偏航平衡梁式喷管（P/YBBN）
F-16 GCAS，地面防撞系统
1998 年一架生产型 Block 25 F-16D 进行了自动地面防撞系统（Auto-GCAS）的测试。该系统证明了使用先进的计算机技术可以显著降低可控飞行撞地（CFIT）的事故率。90 年代初 USAF 平均每年要因 CFIT 损失 4~5 架飞机，而瑞典空军同期的 CFIT 事故率是美国的两倍。GCAS 系统现在可以扭转这种局面了。
用于 Auto-GCAS 试飞的 F-16D Block 25 83-1176 在 AFTI 项目中，USAF、洛马、NASA和瑞典空军联合完成了 Auto-GCAS 的测试，1998 年秋 USAF 改装了一架 Block 25 F-16D。在 25 次试飞中该机进行了超过 350 次的规避测试，例如向地面和山体侧面俯冲。该项目由两个主要目标：
•演示 Auto-GCAS 可以显著降低因飞行员空间定位障碍、丧失态势感知、高过载意识丧失（G-LOC）、不放起落架着陆所造成的事故。
•发现任何 Auto-GCAS 可能妨碍飞行员正常战术任务表现之处。
一次 1 小时演示飞行表明该系统已基本实现以上两个目标，虽然还未足够成熟到能安装在生产型战斗机上，但也已经完成了 95%。
Auto-GCAS 系统可在飞机碰撞前自动拉起飞机
Auto-GCAS 系统的发展历程
2000 年前后，美国空军开发了“预测性防撞地系统”（PGCAS）。该系统为基于音频告警的手动系统。即便如此，CFIT 仍然是 USAF 战斗机坠毁的主要原因，约占战斗机失事数的 25%。如果按照目前的事故率，美国国防部估计，如果为所有的 F-35 都配备 Auto-GCAS 系统，将可能挽救约 70 架 F-35，价值 84 亿美元。如果从整体来说，在未来 25 年，能够挽救 280 架飞机以及 250 名飞行员的生命，总价值约 127 亿美元。
全新的 Auto-GCAS 系统是基于 PGCAS 系统发展而成的，于 1998 年进行试飞，当时预计 2000 年开始进入 USAF 服役。然而当时 PGCAS 尚未完全结束研发，仍在发展更为先进的型号，由于配备 Auto-GCAS 需要 F-16 采用昂贵的新型飞控系统，加之当时 F-16 的任务也逐步转向在中等高度投放精确制导武器，因此很多人都认为配备更先进的防碰撞系统毫无必要。然而从事后统计来看，这样的决定无疑是不明智的，并由此导致了巨大的损失。据美国国防安全监督委员会统计，2000~2009 年，共有 16 架战斗机在原本可以避免的飞行事故中坠毁，造成 13 名飞行员丧生。在 16 架飞机中，15 架装有 PGCAS 系统，而如果当时就配备了类似 Auto-GCAS 的防撞地系统，那么这些事故都是可以避免的。
PGCAS 不能防止由于飞行员迷失方位、遭遇高过载意识丧失（G-LOC）或任务饱和等情况而发生的事故。手动告警系统的问题在于依赖飞行员的人工操作。F-16 就配备了 5 种手动预警系统，但是飞行员有的时候因为讨厌的告警声而对系统警告置之不理。因此，升级系统不能再依靠飞行员对系统报警的人工响应能力，要具备在飞行员不能做出反应的情况下自动执行防碰撞机动的能力。
为响应国防部长办公厅要求减小飞行事故率的要求，新的国防安全监督委员会授命航空安全改进特别特遣队负责降低飞行事故率，目标是将飞行事故率降低 75%。特遣队组建安全技术工作组，并建议采用“自动碰撞规避技术”，美国空军空中作战司令部随后在该计划下启动“飞行员危险降低”项目，完成 Auto-ACAS 系统的研制和试验，为将该系统装备在 F-22 和 F-35 上铺平道路。为 Auto-ACAS 项目研制经费将持续到 2012 年，第三阶段将包括把防撞地系统和空中防撞系统集成到一个 Auto-CAS 系统中，但目前该阶段经费还没有落实。
为实施“飞行员危险降低”项目，空军研究实验室 2007 年成立综合试验组。试验组成员包括洛马、空军飞行试验中心和代顿飞行研究中心。其中代顿飞行研究中心自 2008 年底开始负责 Auto-GCAS 系统的试飞工作；洛马负责 Auto-GCAS 的系统设计、软件开发、系统整合、模拟试验以及 F-16 试验平台（Block 50 F-16D）的改装；空军飞行试验中心则承担工程、试验场、飞行员测试等方面的工作，同时需要建造一个机动任务控制室。
F-16D Block 50 90-0840 在进行 Auto-GCAS 试飞 据洛马 Auto-GCAS 计划项目经理艾德•格里芬透露，在 2000 年时要使 F-16 配备 Auto-GCAS 这样的系统，必须要先花费 5 亿美元改造美国空军 F-16 机群的航电硬件。现在 F-16 的数据传输组件已经在其它改进项目中得到了更新，因此系统可以直接安装在 F-16 上，相对而言效费比更好。
洛马还将负责对数据传输组件的软件进行改动，将防碰撞算法和数字地形高程数据库装入数据传输组件。改动还包括为 DFCS 增加自动防撞地机动控制规则以及系统完整性检测程序。同时为了与数据传输组件和飞行控制计算机可靠连接，飞机的模块化任务计算机也需要进行相应的改进。
决定自动防撞地系统性能的关键还在于数字地形高程数据库的数据精度。在该项目之初，代顿飞行试验中心防碰撞计划项目组首先对各类现有高程数据库的数据精度进行评估，通过对飞行试验地域相对高程的测量，他们发现对于同一地点，现有各个高程数据库的数据存在着显著差异。但幸运的是，他们最终得到了美国航天飞机在 2000 年执行雷达地形学任务时获得的高精度数字地形数据，其分辨率和数据精度都达到自动防撞地系统的要求。
在正式试验前，项目组将数字地形高程数据装入模拟系统，进行了试飞地区模拟飞行试验。自动防撞地系统的飞行试验开始于 2009 年 3 月，最初的 3 次飞行试验为飞行试验的 Block A 阶段．旨在测试机载设备及测试仪表。Block B 阶段开始于 2009 年 5 月．共进行了 16 次飞行试验，旨在检验 Auto-GCAS 系统的初始设计，查找系统存在的缺陷。随后的 Block C/D 阶段开始于 2009 年末，这两个阶段将全面评估系统性能。这之后，整个计划将转交给美国空军 F-16 办公室，Auto-GCAS 系统随后在爱德华兹空军基地进行研发性试飞和作战飞行试验，主要是进行一系列的低空飞行演示。由于作战飞行试验试飞员对于目前的战术飞行的了解更为深入，因此他们对于系统性能及其设备操作界面的意见更具有参考价值。
前空军上校、现任国防安全监督委员会高级飞行安全分析员威尔金斯表示，美国空军最终批准拨款为 Block 40 F-16 及其后批次安装 Auto-GCAS．还计划在 F-22 和 F-35 上加装这一系统。美国空军计划在 2014 年投入使用装有”自动防撞地系统”的 F-16 战斗机．2015 年装备 F-22，F-35 的装备时间定于 2015~2016 年。