“蝰蛇”的秘密——洛克希德F-16“战隼”战斗机

万磁王

作者：Armstrong
来自空翼

一 起源

LWF 轻型战斗机项目
西方规模最大的战斗机项目
　　通用动力/洛克希德•马丁 F-16“战隼”是二十世纪航空史上最伟大的战斗机之一，从最初的实验性轻型战斗机一直演进到现在的全天候战斗机和精确打击攻击机。F-16 在全球曾分布有五条独立的生产线，是西方规模最大的战斗机项目，F-16 的生产数量已超过 4,500 架，现仍在继续生产。
　　F-16 的诞生并不是一帆风顺，经历了多项研究和诸多概念，例如“先进白天战斗机”（ADF）和“轻型战斗机”等，下文将一一讲述。

比利时空军 F-16A BLU 单机飞行表演

万磁王

高性能战斗机研究：F-X 和 ADF
　　早在 1965 年初，美国空军（USAF）就开始制定新一代高性能战斗机的研究计划，其中包括重型截击机/空优战斗机（F-X）和轻型先进白天战斗机（ADF）。F-X 是 18,144 千克（40,000 磅重量级别的战斗机，安装有先进雷达和远程雷达制导空空导弹。ADF 是 11,340 千克（25,000 磅）级别的轻型战斗机，具备优秀的推重比和翼载，总体性能至少比米格-21 提高 25% 以上。实际上，正如朝鲜战争催生出洛克希德 F-104A“星际战机”一样，ADF 的性能指标正是 USAF 吸取了越南空战的教训后而制定的。
　　1967 年苏联展示了 2.8 马赫的米格-25“狐蝠”，震惊了美国国防部分析师，促使 USAF 重新规划战斗机发展计划。这次优先发展重型的 F-X，首要考虑就是高性能。F-X 最终发展成为麦道 F-15“鹰”，具备先进雷达和远程导弹的双发战斗机，而 ADF 计划则暂时被搁置。

GD 参加 F-X 竞争的可变翼方案

　　通用动力公司（GD）在1968年参加 F-X 竞标的同时也在自行进行轻型战斗机的研究。1968 年 8 月 GD 在 F-X 竞争中失利后把精力集中在单发战斗机研究上，推出了 Model 404 方案。

GD 在这一时期提出的轻型战斗机单双发方案

Model 404 的艺术效果图

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F-XX
　　ADF 在约翰•博伊德少校和皮埃尔•斯佩里的关照下幸存了下来。博伊德是名前战斗机教官，而斯佩里在助理国防部长办公室担任系统分析师，这两位都不喜欢现有的 F-X，他们崇尚简单的设计。60 年代末他们提出一个重 11,340 千克的 F-XX 概念，这种专用空优战斗机具备高续航能力、仅安装最基本的电子设备和近距空空导弹。在后续研究 F-XX 的重量进一步减至 7,711 千克。F-XX 招致空军内部的强烈反对，因为有人认为该项目会威胁到 F-X，但五角大楼同意 F-XX 继续进行低级别研究，可作为 F-X 遭遇拖延或严重技术问题时的备选。

约翰•博伊德少校

　　1969 年五角大楼颁布一份备忘录，内容是鉴于空军和海军的两种重型战斗机研制成本节节盘升，建议两军都采购 F-XX 来取代 F-15 和 F-14。当然两军都强烈抵制，并在压力下加快了 F-14 和 F-15 的研制进度。

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概念推进
　　 60 年代国防部长罗伯特•麦克纳马拉批准了总体打包采购体制，一种飞机可以在没有竞争的情况下，甚至在没有首飞前就投产。一些争议相当大的飞机在该体制下问世，例如洛克希德公司的 C-5A“银河”和 GD 的 F-111。这两种飞机在研发过程中问题不断，项目进度大大拖延，成本大幅超支。国防部副部长大卫•A•帕卡德是原型机竞争体制的大力提倡者，他认为多承包商参加的竞争机制可以遏制新武器研制成本不断上升的趋势。

肯尼迪总统和国防部长麦克纳马拉

　　空军部长罗伯特•C•西曼斯在原型机竞争体制下制定了一套基本游戏规则，限制初始投资规模，原型机必须要满足最低限度的原始性能指标和军用规格后才能获得后续资金。1971 年博伊德调到空军原型机研究小组工作，得以在竞争试飞体制下来推进 F-XX 计划。

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Tailor-Mate 计划
　　1969 年 GD 和 NASA 合作进行了 Tailor-Mate 计划，对进气口的布局和抗失速特性进行了研究，GD 根据研究成果为 Model 404 选择了机腹进气布局。Tailor-Mate 计划发现机腹进气可以最大限度地降低大迎角状态下气流对发动机的影响，在 25 度迎角时进气口的本地气流迎角仅有 10 度，相比之下两侧进气口此时的本地气流迎角达 35 度。

Tailor-Mate 计划对两侧进气与机腹进气进行了评估，确定了 Model 404 机腹进气布局的优势地位

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　　GD 先从类似 F-8“十字军”那样的下颌进气口开始研究，然后出于减重目的把进气口不断后移，最终停在了前起落架之前。当然机腹进气口也存在缺点，比如容易吸入跑道异物（FOD），对地勤人员也很危险。但机腹进气口可避免吸入机炮烟雾的问题，并且因前起落架在进气口后方也避免了因前轮导致的 FOD 问题。为了降低复杂性、重量和成本，Model 404 的进气口为固定式。

GD 先从类似 F-8“十字军”那样的下颌进气口开始研究，然后出于减重目的把进气口不断后移，最终停在了前起落架之前

双垂尾上单翼的 Model 404 方案，此时机身两侧还未出现边条

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　　此外 GD 还对翼身融合、自动襟翼和缝翼，以及其他相关技术进行了研究。同时还研究了单双发布局，结果显示单发设计进入战斗的重量能比双发轻 20%，可以在作战中维持更好的转弯速度和加速性，并且 GD 通过广泛的调查发现单双发之间的事故率并没有明显区别。

Model 404 双发方案

　　70 年末 GD 正式开始了轻型战斗机的预研，恰逢此时 USAF 启动了轻型战斗机（LWF）项目。GD 将重心集中在单座单发布局上，在翼尖挂载两枚“响尾蛇”，内置一门机炮，推出了 Model 785 和 Model 401F 这两个基本方案。

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Model 785
　　Model 785 是一个很简单且研制风险较低的方案，具有传统的非融合翼身设计，单垂尾和机腹进气口。785 还派生出了双垂尾的 Model 786。

仍旧是上单翼的 Model 785 方案，看起来就像是把进气口后移的 A-7

修改后的 Model 785，具有曲线边缘机翼，平尾位置提升，与垂尾一起安装在尾撑上，类似 F-4”鬼怪“

双垂尾的 Model 786

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Model 401F
　　401F 是双垂尾翼身融合设计，也采用机腹进气布局。但是 401F 在风洞测试中在中度迎角到高迎角时出现了严重的方向稳定性问题，这是因为从前机身分离的气流和机身边缘产生的涡流对垂尾产生了不利影响。GD 试图钝化前机身两侧的外形以推迟涡流的形成，但 NASA 兰利中心的空气动力学专家却建议 GD 把前机身两侧进一步压扁形成边条以增强涡流，这可以主导并稳定大迎角时的分离气流。Model 401F 经过了多次的演进，其中 F-0、F-1、F-2、F-3 和 F-4 都是双垂尾布局，具有不同的边条、机翼外形、以及其他一些细微改动。401FS 改为两侧进气，早期的 401FS 都采用“D”形进气口，后来改为方形进气口并进行了吹风实验。401FS系列（-0、1、2、3）看起来更像是对比参照而不是严肃的方案，因为 Tailor-Mate 计划早已确立机腹进气布局的优势地位。404F-5 有了突破性进展，该方案结合了 F401F-2 的前机身和单垂尾化的 785 后机身。接下来的 401F-10 迈出了向 YF-16 迈进的重要一步，401F-10A 出现了后来 YF-16 上用于安装平尾的后机身尾撑，401F-16开 始具备了 YF-16 的基本特点。

Model 401F-0 基准方案，俯视图很像现在的 F-35

Model 401F-2，改为直边翼尖

Model 401F-2 单垂尾型

Model 401F-3，所有翼面都为直线边缘

Model 401F-4 增加了平尾力臂

Model 401F-5，取消了尾撑，前机身增加了鸭翼

Model 401F-5A，又回到了后机身尾撑式样

Model 401F-54，又取消了鸭翼

Model 401F-10，前机身两侧形成边条

万磁王

Model 401F-10A，后机身恢复了尾撑

Model 401F-10A 三面图，已经大体接近 YF-16 的外形

临门一脚：Model 401F-16B

Model 401F-16B 四视图

作为对比的两侧进气方案：Model 401FS

很像单发 F-15 的 Model 401FS-3

确定了 Model 401F 的机腹进气布局后，GD 又对进气口的外形和结构进行了大量的研究

其中也包括了各种高速进气口，右下角的进气口外形和歼-10 的很相似

YF-16 最终的进气口设计