一架隸屬於美國空軍第13戰鬥機中隊(英语:13th Fighter Squadron)的F-16C。攝於內華達州奈利斯空軍基地的測試場上空。 | |
類型 | 多用途第四代戰機 |
生產公司 | 通用動力公司 洛克希德馬丁 |
首次飛行 | 1974年1月20日(YF-16非正式引擎調校機場繞圈測飛)1974年2月2日(正式官方公開發表) |
使用狀態 | 現役 |
主要用戶 | 美國空軍 |
其它用戶 | 其他25國(如下介紹) |
生產數量 | 4,500架以上 |
單位造價 | F-16A/B:1,460萬美金 F-16C/D:1,880萬美金(1998)[1] |
衍生機型 | F-16XL F-16 VISTA 三菱F-2 |
F-16戰隼(英语:F-16 Fighting Falcon)是由通用動力公司(現為洛克希德馬丁)所研製。原先設計為一款輕型戰鬥機,輔助美國空軍主流派心目中的主力戰機F-15,形成高低配置,後來演化為成功的多功能飛機。在战机世代上为第四代战机(美国标准为第三代战机)。
F-16戰隼的優異的性能是他在外銷市場成功的原因,現在於26個國家服役中。它是現役西方戰鬥機當中產量最大也可能是最重要的機種,已經製造超過4,500架。儘管美國空軍的訂單已經生產完畢,但是仍然繼續為外銷而生產。
据悉,戰隼的原始設計針對越戰的經驗並且強調視距內的纏鬥能力,許多設計像是第一次集中在這架飛機上,包括:側置操縱桿、傾斜座椅以及線傳飛控系統。也是美国第一种有能力进行9G过载机动的战斗机。F-16的官方名稱是「戰隼」,但飞行员以1970年代的電視劇《星際大爭霸》(Battlestar Galactica)中出現的毒蛇星際戰鬥機(Viper Starfighter)之名,為其取了「毒蛇」(Viper)的綽號。[2]
F-16的誕生始自於1974年美國國防部提出的一份性能要求書。由於F-4在越戰時的空戰表現不佳,特別是在近距離纏鬥的情況下,因而催生出F-15。有一群相當有影響力的人自稱為戰機黑手黨,其中包括系統分析師皮爾·史百瑞(Pierre Sprey),試飛員查理·邁爾斯(Charles E. Meyers)和飛行教官約翰·包伊得(John Boyd)等人,認為F-15的研發方向並不正確。他們批評F-15的體型太大而且成本太高。戰機黑手黨主張應該要研發一種具備極高運動能力的輕型戰鬥機,同時採購成本低廉,能夠大量部署。這些特性也就成為1971年開始進行的輕型戰鬥機計畫(英语:Lightweight Fighter program)(LWF)。
輕型戰鬥機以敏捷性為最高原則,其規格為一架標準空戰重量為20,000英磅(9,100公斤)的設計,這個重量僅有F-15的一半。此外非常強調低成本,小體型,航程遠,以及運動性,包含迴轉率和加速率,但是不必追求高速。這架飛機的最佳操作環境是在低於1.6馬赫和40,000英尺(12,000米)以下的高度。兩家公司在概念設計階段脫穎而出:通用動力的YF-16與諾斯羅普公司的YF-17眼鏡蛇式。
輕型戰鬥機計畫在美國空軍當中遭遇非常大的反對聲浪,主要原因在於它會成為與美國空軍最主要的F-15戰鬥機互打擂台的計畫。為了減少阻力,這個計畫更名為空戰戰鬥機(Air Combat Fighter,ACF)計畫。美国空军需要一种比较便宜的轻型近戰战斗机对抗冷战对手苏联在数量上的优势,与昂贵難以大量生產的F-15形成高低档次配合。在此同時,比利時、丹麥、荷蘭、挪威4個國家在尋找替代F-104星式戰鬥機的新一代戰鬥機,他們共同組成「多國戰鬥機計畫組」(Multinational Fighter Program Group,MFPG)以尋找適當的候選機種。參與空戰戰鬥機計畫競標的兩架原型機都被他們列入考慮,同時在名單上的還有法國達梭的幻象F1與瑞典SAAB的維京戰鬥機。美國海軍在這個階段也開始以艦載戰鬥攻擊試驗機(英语:VFAX)(VFAX)計畫為名尋求一款低成本機種,以便輔助F-14雄猫這种和F-15一樣價格不菲的艦載戰鬥機。美國國會指示美國海軍必須與空軍的空戰戰鬥機計畫選擇同一個機種。當艦載戰鬥攻擊試驗機逐漸演變為一款多用途的飛機時,這項需求也被加入空戰戰鬥機的設計規範當中,以避開與F-15計畫的正面衝突,而且华约方面优势的装甲集群也需要加强对地攻击能力。这是与战机黑手党的梦想相违背。
在1975年1月13日,美國空軍在空中戰鬥機的競賽中選擇了YF-16,因為它提供更好的效能,而且承諾可以以較便宜的成本製造和維護。它也是用和F-15一樣的F100引擎,而F-16的支持者相信這會幫助他們的計畫。另外也有政治的考量,想要在F-111项目結束後,還能保持與通用動力公司的生意。美國海軍選擇了YF-17的設計發展為F/A-18,因為它的双发动机设计符合海军舰载机的较高可靠性要求。这对海洋上空的作战是必需的。(海军航艦舰载机在海洋中只有航艦作为基地。采用单发动机的战斗机,一旦发动机故障。战机很难保证生存。所以强调要以双发动机保证可靠性。美国空军主要在陆地上空作战,没有如此要求。)
這架飛機也提供給北約組織的成員,且在1975年巴黎航空展中首次對國際展示,並表演了8G的持續旋轉。MFPG的成員國允許購買348架,并将數個部件生产分包給他們,在比利時完成總裝。
美國在 2017 年 4 月 10 日,完成了 F-16 有人機與 AI 無人機協同對地作戰的忠實僚機計畫,測試中,由一架實驗型 F-16 無人機作為僚機,一開始先跟有人的長機編隊飛行,接著被長機指揮去進行對地攻擊,攻擊任務完成以後,再回到長機身邊。這些功能與洛克希德馬丁的自動防撞系統相關聯,以確保 F-16有人機與無人機之間的安全與協調。此外,這架 F-16 無人機在空對地的作戰任務部份,必須在無人類即時指示的狀態下,自主對環境中動態改變的威脅狀況作出各種反應。
忠實僚機計畫的下一步可能就是要挑戰更高難度的空戰纏鬥(dog fight),在這個領域,F-16 等有人戰鬥機本來設計最終還是要考量人類抗 G 力的生理極限,空戰的飛行技巧有限度,然而給 AI 開飛機,飛行動作可以更為極端,這樣一來,可能也會有非常高的存活率,然而,AI 對於視覺辨識(視距內)、紅外線訊號解讀、視距外的雷達訊號的解讀等等,都會是更複雜的考驗,如果未來這方面也開發成功的話,將意味著未來單單一個飛行員,一次出航,將會擁有更多的攻擊能量(有人機加上無人機的彈藥總和)。
第一代F-16有兩個次型:A(單座)和B(雙座)。F-16首次試飛是在1976年12月,1979年月給首次移交第388戰術戰鬥機聯隊(英语:388th Fighter Wing)(388th Tactical Fighter Wing)服役。在同一個月份,比利時空軍也收到他們訂購的第一架F-16。F-16是第一個同時被佈署在國內和海外的美國戰機。B型主要擔負訓練任務,以加大的座艙來容納第二名飛行員,同時也減少燃料和航電未來成長的空間。一般而言學生都是坐在前方的駕駛艙。
在1980年代,F-16A/B被改善航電與發動機的F-16C/D取代。F-16在他的生產歷史中持續的升級。批次(Block)的改變反應了重大的升級,下面會有介紹。F-16(F-16A第10批次)的機身空重從15,600磅成長到(F-16C第50批次)的19,200磅。
F-16很快的受到許多國家的注目,並且成為購買戰機的首選之一,而F-16也外銷到中東、歐洲、亞洲的美國盟邦,故有「國際戰鬥機」之稱。由於數量龐大,F-16參加過眾多的衝突,大部分都是在中東地區。在1981年,8架以色列F-16A參與了代號巴比倫行動的一場作戰任務,摧毀伊拉克位於巴格達近郊的奧斯拉克(Osirak)核子反應爐。在之後的幾年,在入侵黎巴嫩時,以色列的F-16與敘利亞戰機在眾多場合中交戰只有被擊落一架的紀錄(根據以色列單方面的資料)。F-16在之後也用於攻擊在黎巴嫩的地面目標。在1991年的海灣戰爭中,聯軍的F-16也參與了攻擊伊拉克的任務。
後來因為九一一事件爆發,美國小布希政權為了對付基地組織與其勾結的阿富汗塔利班政權,開始發動在阿富汗的軍事行動;而美國的F-16則被派遣到阿富汗、巴基斯坦、吉爾吉斯、塔吉克與烏茲別克等國的據點。
美國空軍現役的F-16主要是第40/42和50/52批次的F-16C。而第25和30/32批次的飛機已經被移轉到美國空中國民警卫队的旗下各單位。
F-16預計將由具匿蹤科技以及垂直起降功能的F-35聯合打擊戰機(JSF)所取代。
F-16是一架單引擎,多重任務戰術飛機,配備有內建的M61火神式機砲,可裝備空對空飛彈。如果需要的話F-16也可以執行地面支援任務。對於這種任務,他能配備多種的飛彈或者炸彈。
從一開始,F-16是想成為經濟的"workhorse",可以執行數種不同型態的任務以及維持日夜不停的準備。他比先前的那些飛機更簡單和輕便,但是使用先進的航空動力學和航空電子系統(包含第一次使用的線傳飛控(Fly by wire,FBW),贏得"電子噴射機"的稱號)來維持良好效能。
飛行員乘坐在機身的高處,在他們座艙罩的視線看不到之後有維生艙。這個機艙和泡狀座艙罩能夠給飛行員很理想的視野,是在空對空戰鬥時不可或缺的特色,泡狀座艙罩採用無框衍設計,不像一般有框衍座艙罩會影響飛行員視野。坐椅是30度的斜躺,而不是一般的13度,可以輔助飛行員對抗G力。飛行控制桿是安装在右手邊上,而非傳統的在兩腿之間,用來輔助在高G值時候轉彎。特別要注意的是傳統裝備的控制桿的飛機飛行員必須要換手控制,以便他們可以在座艙罩上拉或推來對抗G力。此外,在飛行員的視野裡有全像顯示的設備(抬頭顯示器)來顯示重要的資訊。
F-16的飛機與飛行員的控制層面之間沒有直接的連線。反之,他的控制輸入都是轉換為對電腦(F-16有四部電腦,三部電腦執行作業,一部為備份電腦)的數位輸入,然後解譯為最佳的控制變動來實行這些指令。這就稱為線傳飛控系統。它有更快的反應速度,更有效率(當它自動地利用所有控制層面,能夠消除不想要的副作用像是側滑(英语:Slip (aerodynamics))(slideslip),可以產生更平順的飛行,因為電腦可以比人類對於外部的狀況做出更快的回應。更重要的,與飛行指令結合起來,電腦可以在天生就不穩定的飛機,透過不斷的調整控制層面,來保持穩定的飛行。因此儘管F-16是負穩定,但仍使F-16可以飛行。而為減少因電腦故障所產生的錯誤,F-16在一般時間僅啟動3部電腦進行飛控計算作業,第四部為備份電腦,並在飛控程式中建立一套表決系統,當某一部電腦所計算的結果與另兩部電腦不同時,表決系統就立即啟動,跳過並關閉計算結果不同的電腦,同時命令第四部備用電腦啟動,以確保操控安全性。
一架負穩定(Negative stability)的飛機在缺少控制訊號輸入下,將無法維持穩定的飛行狀態。一般飛機多半是正穩定,換句話說即使在沒有控制下也會恢復穩定飛行的狀態。然而,正穩定會壓抑運動性,因為恢复穩定與飛機運動之間是相互衝突的,所以一架負穩定的飛機的運動性會較高。隨著線傳飛控系統的運用,使得一架負穩定飛機可以保持穩定的飛行,他的不穩定度則由飛控電腦不斷的檢查,這就是所謂隨控佈局飛機。
YF-16是世界上第一架在設計上採取空氣動力上不穩定的飛機。他的重心位於全機空氣動力中心的後方,在飛行時會有機頭向上的傾向,而不是如大部分傳統飛機一樣向下。水平飛行時需要由水平安定面讓機尾上揚而非向下,因此水平安定面產生的是正向的升力。由於水平安定面與機翼都是產生正向升力,機翼面積、重量、以及阻力也就減少。飛機時時刻刻是保持在俯仰軸失控的邊緣。這種傾向會被線傳飛控系統擷取和校正,校正的頻率快到飛行員或是外部的觀察者也無法知道發生任何事情。
F-16是美國第四代戰機的單引擎的輕型戰鬥機,並且戰績不遜於美國雙引擎的F-15。與法國的幻象2000、蘇俄的MiG-29、Su-27揚名於20世紀晚期。
在以阿衝突中,以色列的5架F-16和3架A-4襲擊了敘利亞的軍需工廠,且以響尾蛇飛彈和麻雀飛彈重創了敘利亞空軍的MiG-25、Su-25,而以色列完全沒有一架損失。之後幾次交手,以色列的戰鬥機僅僅損失了不到廿架,而以色列的F-16A的損失率更是僅有兩架(包含一架迫降(英语:Emergency landing)失敗,飛行員彈射出來獲救)。
波斯灣戰爭時,美軍的F-16除了用以確保制空權,還負有對地攻擊的任務。美軍的魚叉飛彈、小牛飛彈甚至是反輻射飛彈,而後兩者飛彈重創了伊拉克的重裝甲部隊和雷達站,美伊戰爭時,從土耳其基地起飛的F-16攻擊了部分伊拉克的海軍雷達站和重要軍事設施。
2014年10月底,俄羅斯空軍的Su-27、Tu-95等突然躍過波蘭入侵歐洲空域,還有空中加油機隨行。葡萄牙、挪威的F-16升空尾隨後自行離開,外界輿論這是對北約的挑釁。
2015年11月24日,土耳其空軍F16C擊落1架疑似入侵其領空之俄羅斯空軍Su-24MK,兩位飛行員彈射逃生,落地前其中一個駕駛員被敘利亞反政府派擊斃,另一名獲救。
2018年2月以色列一架F-16被敘利亞政府裝備的俄系防空武器擊落。[3]
截至2016年F-16共發生超過650起的機身全毀事故,[4]約三成狀況下飛行員死亡。
F-16各主要改良型是以按照順序的批次數字作代表,這些編號包含所有單雙座的F-16。「多國階段性改良計畫」(Multinational Staged Improvement Program,MSIP)準備逐步將現役的F-16提升到一個共通標準配備上。
F-16 A/B初期配備西屋電子所開發的AN/APG-66雷達(英语:AN/APG-66)都卜勒脈衝雷達(英语:Pulse-Doppler radar)與普惠F100-PW-200渦輪風扇發動機,軍用推力為14,670磅(64.9 kN),加上後燃器的最大推力為23,830磅(106.0 kN)。美國空軍分別採購了674架F-16A和121架F-16B,於1985年3月全數遞交完畢。
2005年以前遞交或者是訂購:
其他空軍:2401
生產總數:4,426
單位成本:
中華民國空軍使用美國系統的飛機許多年,自1970年代F-16進入美國空軍服役之後,在每年的美華軍售會議上,皆出現向美國要求採購F-16的提案。在卡特政府執政時期提出的F-16/79計畫針對的潛在使用國家之一就是中華民國,但因《817公報》的限制,美國多次否決F-16的出售許可。
到了1980年代後期,當時中華民國空軍現役F-104戰機因為接近壽命終期,妥善率偏低,除了嚴重影響空防任務之外,也造成多起墜機意外和飛行員的折損。1989年5月,時任參謀總長郝柏村訪問法國之後,達梭公司同意出售幻象2000-5戰鬥機60架,中華民國空軍方面並且保留後續60架戰機的採購選擇權,一般相信,這個出售案給予美國政府某種程度的衝擊。1992年前美國總統老布希在尋求連任的過程當中突然宣布同意出售中華民國150架F-16戰機,包括120架F-16A與30架F-16B,總金額達到60億美金。這個採購計畫命名為「和平鳳凰」。
雖然當時通用動力公司在德州的生產線已經是以F-16C/D為主,而且這也是中華民國空軍的首選,然而通過批准出售的是以批次15OCU的後期型的機身為基礎,搭配當時歐洲四國正在進行中的中期壽命升級(MLU)計畫的航電設備,以及普惠公司的F100-PW-220發動機,成為新的批次20 F-16。
21世紀,陳水扁政府為了使國軍有效取代服役有三十餘年的F-5戰鬥機,多次向美方爭取購入F-16C/D型以提升國軍戰力,但美國基於北韓問題與反恐議題需要中國支持與中國廣大經貿市場以及諸多原因而推遲軍售F-16C/D給台灣。
2011年9月22日,美國政府同意馬政府最新對臺軍售案,全面提升F-16A/B Block 20 戰機性能。包括換裝主動電子掃描陣列雷達、聯合頭盔瞄準系統、AIM-9X響尾蛇空對空飛彈、AN/ALQ-213電子戰管理系統、聯合直接攻擊彈藥、Have Glass II 電磁波吸附塗層,以及計畫研究換裝F100-PW-229 EEP發動機。而美國部分參議員與眾議員則希望歐巴馬當局批准F-16C/D對台軍售案,一方面可以滿足中華民國的要求,二方面可以讓即將關閉的F-16生產線延長一段時間,解決美國嚴重的失業率;後來就美國官方的說法,美方並未排除日後售台F-16C/D的可能性,此一說法就是先將國軍F-16A/B增強某種程度的戰力,儘量達到平衡解放軍威脅的程度。
2012年10月洛馬公司贏得美國政府價值18.5億美元的合約,為臺灣145架F-16A/B戰鬥機升級航電系統。洛馬公司稱,升級包括安裝主動電子掃描陣列雷達,嵌入式全球定位系統,升級電子戰和其他航電系統[18]。在雷達來源部分,中華民國空軍決定交由洛馬選擇與美軍同樣的雷達款式,2013年8月1日,洛克希德馬丁宣布由诺斯洛普·格鲁门的AN/APG-83雷達(Scalable Agile Beam Radar,縮寫SABR,可變敏捷波束雷達[19])贏得競標[20],升級工程除了前2架在美國實施外,大部分改裝業務由漢翔工業在台灣進行,預定2016年至2021年完成作業[21]。
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