7、F-16戰鬥機
F-16是少見的革命性設計:翼身融合體、放寬氣動靜不穩定性、線控操縱(儘管早期的F-16還是模擬線控)、機腹進氣道、氣泡式座艙蓋、傾斜式座椅、側桿操縱。這些技術對後來的戰鬥機設計的影響太大了,以至於今天要找一架F-16之後問世而不受F-16任何影響的戰鬥機難之又難。翼身融合體既增加機身有效容積(=增加機內載油量),又平順機翼機身結合部的氣流分佈(=減小阻力,增加升力),還增加翼根厚度(=改善結構連接條件,減輕重量),甚至對隱身有一定改善,實在是一舉多得。早先的飛機都是氣動穩定的,也就是重心在升力中心的前面,所以機頭上仰,升力增加,使機頭回壓;機頭下俯,升力下降,使機頭回仰。但是速度增加,升力中心後移,導致機頭下俯,需要壓平尾來配平,引起配平阻力。放寬氣動靜不穩定性後,重心和氣動升力中心可以按中速巡航條件設計,至少在巡航狀態不再需要配平,大大減小巡航阻力。同時由於“正常狀態”下飛機基本處於平衡狀態,用較小的氣動控制力也可以實現較大的機動動作,減小氣動控制翼面面積和重量。但是低速飛行時氣動不穩定,必須用快速自動調節平尾來控制飛行姿態。高速時,升力中心後移,又是氣動穩定的了,沒有問題。沒有計算機控制的線控操縱,放寬氣動靜不穩定性不能實現,還沒有飛出不穩定區就早已顛三倒四了。 F-16是第一個在量產型飛機上實現放寬氣動靜不穩定性的。線控操縱在F-16之前就 有了,加拿大的流產的Avro Arrow就是線控操縱的。但早期的線控操縱只是把機械連桿操縱信號用電線傳送,F-16首次在線控中增加了stability augmentation的功能,也就是對飛行員的控制動作加以“過濾”,將飛行動作局限在不超過飛行穩定性或機體強度極限的範圍,達到“無憂慮”操縱。機腹進氣道是又一個神來之筆。戰鬥機爬高時,先是機頭上仰,但機體運動方向依然向前,像前行中昂首怒立的的眼鏡蛇一樣,然後才過渡到向上爬升。高速水平盤旋不是靠垂尾轉舵,而是先橫滾,機身基本側傾到垂直角度,再拉大仰角(官名叫攻角angle of attack,指飛機縱軸線和前進方向的夾角) ,作水平“爬升”,達成盤旋。所以戰鬥機的高仰角性能對機動性至關重要。問題是,高仰角時,氣流和進氣道成一個角度,弄不好,發動機就要“斷氣”熄火。整個F-16就像圍繞著發動機設計的一樣,座艙只是在發動機前上方的延伸體,而這個延伸體在高仰角時恰好把前方氣流“兜”住,理順了,機腹進氣道再一口吞進去,到發動機前端時,氣流分佈相對均勻,氣就順多了,發動機可以保證正常工作。機腹進氣道不光起整流壓縮作用,還縮短進氣道長度,減小進氣壓力損失,減輕結構重量。座艙在前面說到的延伸體上,所以高高在上,正好改善飛行員的視界。高點座艙由F-15開始,F-16達到極致,以後成為現代戰鬥機的標準佈置。
F-16的沒有框架的整體式座艙蓋是很多戰鬥機力圖模仿的,其理想的視野是沒說的,但是除了F-22,沒有第二家,原因主要是成本和重量。要保證沒有光學變形,耐鳥撞,耐氣流沖擊,在飛行員彈射逃生時破裂得乾脆利落,是挺難的。傾斜式座椅的用意是減小高負載時血液下流引起飛行員黑視的影響。理論上講,平躺最好,血液最多從前腦流到後腦,比從頭腦流到腳跟要強得多。但是實驗表明,角度要到60度以上才開始真正起作用,而這麼斜躺著,前方視野基本沒有,不實用。F-16的30度到底有多少作用,並沒有公論。不過這麼一躺,傳統的中置操縱桿用起來就不方便了,只好改到側置。好在用線控了,操縱桿的位移量用不著太大,側桿不再受“拉不開”的局限。側桿還可空出兩腿之間的位置,可以佈置一個顯示器。不過側桿的優越性至今仍有爭論。左撇子用起來不方便;戰時右手受傷了,左手無法接替操縱;如果線控壞了,用機械備份操縱,仍然受到位移量的限制;兩腿中間的位置是空出來了,但右手的位置被佔用了。F-18還是中置,EF2000也是(英國人說中置是where the God intends it to be),就連以色列流產的幼獅(Lavi)也是。都說殲-10和幼獅有點血緣關係,不知道殲-10是中桿還是側桿?F-16原本是美國空軍高低搭配的低端,但其卓越的性能使其在許多中等國家的空軍裡擔當起全能的腳色,難怪F-16是F-4之後產量最大的美國戰鬥機。