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【转载】F-16XL——对地攻击能力最强的F-16  

2012-12-19 10:56:15|  分类: 【╰☆Military】 |  标签: |举报 |字号 订阅

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早在1974年,生产型F-16A/B全尺寸发展工作刚结束,通用动力公司就着手F-16后继机的研制工作。其目的要搞一种既能满足空军增强对地攻击的要求,又要保持F-16原有的优异的空战能力,并在结构和设备上保持最大的通用性的派生型。

    经论证后通用动力提出改进重点是:在挂外部副油箱的情况下,增加有效载荷和航程;通过提高突防速度、减小雷达特征面积、增加携带空地武器时的机动性提高生存性;改善包括大迎角飞行条件下的操纵品质和乘座品质,以及改善可靠性和维修性。

    从1975年开始,通用动力和NASA共同对149种不同布局进行了长达3600小时的风洞试验、经反复筛选后选中了用无尾三角箭形机翼的布局。试验表明,这种机翼的布局最好地保持了F-16原有的亚音速性能,提供了进一步改进超音速和低速大迎角性能的余地,并更好地兼顾了总体性能,增加了机内油箱的容积,机翼下提供了更多的外挂点。箭形机翼布局既有较好的持续机动能力,又有突出的大速度升阻比和巡航效益。

F-16XL——对地攻击能力最强的F-16 - yofuze - 现在进行事 的博客

试飞中的F-16XL。

    在此基础上公司又针对增强对地攻击任务进行了细化设计、通过精细的弯扭和后缘反弯度度设计改善亚音速升阻比和横侧航向稳定性。由于通用动力预计该方案的增益将十分可观,于是向空军提出改装先进技术验证机,即F-16XL计划。在该计划中,通用动力自行投资了0.49亿美元用于对机体进行改装设计和改装工作,其飞行计划由美国空军资助。

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F-16XL与AFTI F-16(左2)及F-16A的“全家福”。

    1983年3月,公司从空军租借了两架F-16开始进行改装。其中一架(75-0749)装为装一台F100-PW200发动机的单座型F-16XL-1,另一架(75-0747)则是装一台F110-GE-100发动机的双座型F-16XL-2。

    结构上的主要更动包括:将基本型的机身在主起落架前后分别加长了76和66厘米,去掉平尾、用一个面积为61平方米的石墨-聚酰胺复合材料蒙皮和铝支撑结构的变弯曲箭形机翼代替原常规机翼,并取消了后机身腹鳍;垂尾根部安装了F-16出口型才有的减速伞,另外还加强了起落架,使承载能力从16吨提高到22吨;加强了方向舵、使其铰链力矩承载能力提高了50%;全机总重从13吨增加至22吨,内油增加了约2.5吨。

   F-16XL的主飞行控制系统仍沿用了F-16A的全模拟电传操纵系统。但针对操纵翼面的变动作了相应修改,例如俯仰操纵由两侧机翼后缘的襟副翼和副翼偏转实现,F-16XL上也装有与F-16A/B类似的迎角限制器,但迎角限制范围在低速时扩展至29度,在M>0.9时为26度。飞机的滚转由副翼和襟副翼非对称偏转控制,偏航操纵由方向舵实现,并用副翼偏转进行滚转协调。F-16XL还用外侧前缘襟翼和减速板作辅助飞行操纵。和F-16A/B一样,F-16XL的飞控系统在严重失速下可手动俯仰超控、并增装了自动俯仰超控系统专用于飞行试验。它可向飞控计算机输入一个俯仰摇摆指令以打破深度失速条件。

    飞行验证计划由通用动力公司和空军联合试验组实施、开始于1982年7月,历时约3年。在试验的最后阶段还将XL-2的进气道改为大口进气道以提高空气流量,使F110-GE-100发动机得以充分利用,提高了推重比。

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F-16XL具有强大的外挂能力。

    主要结果归纳如下,除特别说明外,都是指F-16XL-1的数据。

    外挂

    F-16XL利用机翼的大弦长安排了半埋式的保形挂架,飞行结果表明比常规挂架大大减小了阻力和提高了速度,挂12枚MK-82炸弹的阻力和F-16A携挂 6枚同样炸弹时基本相同,而都挂6枚相同炸弹时前者阻力可小66%,当F-16XL加挂4枚先进中程空空导弹保形挂架的阻力比常规挂架小70%、保形外挂对加速性影响尤为突出。

    在加挂对地攻击武器时,F-16XL的加速性明显优于F-16A。在加挂空空武器时尽管F-16XL的剩余功率略小于F-16A,但还是基本相同、保形挂架还大大提高了低空突防速度。F-16XL在携挂2个副油箱、6枚MK-82炸弹、4枚AMRAAM导弹和2枚AIM-9L导弹时,在军用推力下与相同条件下的F-16A相比,速度可增架120公里/小时。

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F-16XL与F-16A。

    燃油/航程

    提高战斗机的航程可通过减小单位耗油率、提高升阻比,增加飞行速度和载油量来实现、F-16XL的低阻气动外形和较大的内部燃油容积很有利于燃油/航程效率。该机的燃油重量比由F-16A的0.28增加到0.34,提高了14%,因而单位航程(速度除以油量)在低空高速(M>0.65)时明显大于F-16A、在高空飞行时略小于F-16A。而最大升阻比特性表明,在亚音速时F-16XL不如F-16A、但在超音速飞行时比F-16A高25%。

    若和F-16A相比,只携带内部燃油的条件下、F-16XL的航程就可提高53%,若带一个外挂油箱可提高124%;在携挂对地攻击武器时、如12枚 MK-82 炸弹,比挂6枚炸弹的F-16A的航程要提高44%。F-16XL的转场航程达4150公里。

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F-16XL具有强大的外挂能力。

    纵向机动性

    F-16XL的设计强调机动性,即瞬时转弯速度,而不是持续机动性。飞行结果表明F-16XL在带空地载荷时的瞬时转弯速度比F-16A提高30%,带空空载荷时提高了14%,并有突出的超音速转弯能力。

    正如所预料的,F-16XL的持续转弯性能较差,如在作180度调头机动转弯时,空速要损失330公里/小时,在携带空空作战载荷时及半油条件下的推重比只有0.7。虽然在模拟空战时,F-16XL利用卓越的滚转性能弥补了持续转弯性能的不足,但这个缺陷还是令人担忧。

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F-16XL具有强大的外挂能力。

    横侧机动性

    F-16XL在所有操纵条件和外挂情况下,航向操纵性都令人满意。外挂对横侧稳定性没有太大的影响,而飞机的横向操纵能力和滚转性能不论有无外挂都很好。除在大速压下的操纵性受到铰链力矩限制外,操纵品质均满足或超过规范要求。

    在相同条件下F-16XL的滚转型能都比 F-16A 好,只是在大速压下F-16XL的滚转性能有些降低。因为这时的铰链力矩使飞控计算机对副翼制动器的控制受影响。飞行表明F-16XL的滚转中止迅速,几乎不出现倾转过调。

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试飞中的F-16XL。

    大迎角机动飞行

    F-16XL有无外挂的大迎角机动飞行性能十分突出,远优于F-16A。在飞机重心位置布置在47.5%平均气动弦长前的构形中,飞行无需作任何空速和迎角限制,任何迎角的偏离都可自动恢复,即使在很小的空速下仍具有很好的迎角恢复操纵响应。

    F-16XL-1进行过许多复杂的大迎角机动飞行试验,包括俯仰-偏航-滚转耦合机动、侧滑、1G和最大负过载、最大指令滚转和恢复。和F-16A/B大不一样的是,F-16A/B迎角摆动范围仅限于在重心最后位置(47.5%平均气动弦长)时不发生深失速或尾旋的偏离状态。而F-16XL远远超过这个限制,动作幅度相当大,如大功角(直至 90 度)的爬升机动包括全杆拉起,180度滚转,前俯冲再全杆拉起的一系列激烈动作。同样的机动在飞机加挂了12枚 MK-82炸弹也被完成,还进行有限的加挂副油箱后的类似机动。在加挂空空载荷时,飞机显示出优异的大迎角纵向飞行品质。

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试飞中的F-16XL。

    起飞和着陆

    F-16XL的进场与着陆操纵品质与F-16基本相似,着陆距离也没达到预定的600米指标,与F-16相当,而在所有的起飞状态发动机都得开最大加力,在大起飞重量和高温条件下起飞性能比F-16A有所下降。不过F-16XL-2加装F-110发动机的起飞性能有明显改善,起飞距离减到680米。

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试飞中的F-16XL。

    雷达特征

    F-16XL的双三角形机翼和加长机身,使雷达特征面大为减小。加之采用了复合材料蒙皮,增加的前缘后掠角,去腹鳍和用保形挂架后,雷达反射面积F-16要小得多。

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F-16XL展示强大的挂载能力。

    可靠性和维修性

    在实施F-16XL飞行计划同时,通用动力和空军还进行了可靠性和维护性评估。F-16XL的综合维修性比生产型F-16好得多,而以F-16XL-2为最好。有关方面还专门进行了紧急状态下武器和燃料装载和维护演习,包括给飞机装挂12枚MK-82炸弹、500发20毫米炮弹、两枚AIM-9L导弹,加油和起飞前的各种检查工作。演习结果表明飞行员登机前的各项准备工作时间仅16分钟,再加上飞机滑跑测试飞行控制系统时间也只有24分忡。

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