
F-16 從研發到台灣·第 2 篇,共 4 篇
F-16 戰鬥機為什麼比 F-15 小?戰鬥機黑手黨與 YF-16 的由來。
Hillaker 說,那份原型機合約只要求盡力而為,錢花完了,他們法律上可以把零件堆上平板拖車,對空軍說這就是你們的飛機。
佛羅里達,Eglin 空軍基地,軍官俱樂部。1960 年代中期,晚飯後。
Harry Hillaker 手上一杯酒。通用動力(General Dynamics)的工程師。
招待他的人帶來一個高個子。嗓門大,飛行員,叫 John R. Boyd。
Boyd 沒寒暄。坐下就開罵,罵的是 F-111。
F-111 是通用動力的飛機。
Hillaker 不高興,回了幾句。
幾天後,電話響了。是 Boyd。他說 Hillaker 懂飛機的概念設計,讓他印象很深。他問 Hillaker,要不要找時間,比較有組織地聚一聚。
這群人後來有個外號,戰鬥機黑手黨。他們要的那架飛機,後來叫 F-16。
能量機動理論是什麼?John Boyd 在 Nellis 與 Eglin 的空戰分析。
Boyd 飛過韓戰,開 F-86。後來到內華達州 Nellis 空軍基地的戰鬥機武器學校當教官。
空戰對抗,他贏得很快。快到有了外號,「40 秒 Boyd」。
1960 年代,他回學校,喬治亞理工,研究所。之後調到 Eglin。他把飛行經驗、物理和電腦分析放進同一套算式,算出來的東西叫能量機動理論(Energy-Maneuverability)。
Hillaker 轉述過 Boyd 在韓國和 Nellis 看到的事。某些機動條件下,他占上風。換一組條件,換對手占上風。只要讓自己飛機的能量掉到比對手低,優勢就沒了。
搶位置,基本上是能量問題。
Hillaker 1997 年寫過一句:「要贏,就得在纏鬥的每一個時刻,管好當下條件可用的能量。」
照這個想法,加速快、轉彎半徑小的飛機,空戰就占優。空軍其他的戰鬥機理論家不這麼看。他們看的是極速,是武器。
很多人也受不了 Boyd 這個人。《Air Force Magazine》形容他直率到近乎粗暴。
戰鬥機黑手黨是誰?Boyd、Sprey、Hillaker 與 Riccioni。
核心三個人。
Boyd,飛行員,能量機動理論的作者。
Pierre Sprey,國防部長辦公室系統分析處的分析師。麥納馬拉建的單位,外面叫他們「神童」(whiz kid)。1967 年,Sprey 認識了 Boyd。
Hillaker,通用動力的設計師。
1969 年又來了一個。空軍上校 Everest Riccioni,調到五角大廈,管空軍研發的規劃分析。想法跟他們一樣。
「黑手黨」這個名字怎麼來的,有兩個版本。Hillaker 1991 年接受通用動力的刊物 Code One 訪問時說,是 1960 年代中期空軍裡的人叫的,因為他們像一個挑戰體制的地下團體。空軍協會雜誌前總編輯 John Correll 2008 年的〈The Reformers〉說,名字是 Riccioni 取的。
Hillaker 對 Code One 說:「我們想要改變。空軍大部分人想往北走,我們想往南走。」
F-15 擋在前面,空軍為什麼把輕型戰鬥機當威脅?
1966 年,Boyd 進了五角大廈的空軍參謀部。他參與的案子叫 F-X,就是後來的 F-15。
當時的 F-X 是一架可變後掠翼的重型戰鬥機。Boyd 看了,說太大,太笨重,太複雜。他的批評促成 F-X 重新設計。量產的 F-15 輕了一些,也靈活了一些。
離 Boyd 要的,還差很遠。
照 Hillaker 的說法,F-15 是空軍 25 年來第一架簽約的制空戰鬥機。空軍整個押在上面。黑手黨要的是另一架更小、更便宜的戰鬥機。
空軍擔心,這架飛機會威脅 F-15。
Hillaker 說,空軍那邊的看法是,這只是一架耍帥的飛機,適合晴朗的星期天,在州博覽會上做飛行表演。
F-104 是前例。速度快、性能猛,飛行員都愛飛。能力不多,航程不長。空軍只買了 300 架。
他們也被看成反科技。黑手黨的口號是「讓它簡單」,Hillaker 後來承認,口號本身可能簡化過頭了。
F-16 為什麼小?F100 發動機推力固定,只能減重。
他們一開始沒畫飛機。
先算數字。翼負載,推力負載,燃油比例,也就是油量占飛機重量的多少。三個數字之間怎麼互相牽動。帶頭這樣算的是 Boyd。
發動機沒得選。要用普惠替 F-15 開發的 F100,Boyd 參與過這具發動機的定義。推力是死的。想要更高的推重比,只剩一條路,減重。
航程也一樣。多裝油,機身就要大,機身大了就重,阻力就多。他們反過來做,把飛機做小,靠小來省油、拉長航程。
Sprey 去找資料。能拿到的戰鬥機可靠度、效能、成本,全部收集起來,從 P-51 野馬開始畫。每換一代戰鬥機,同年幣值的成本變成前一代的 1.9 到 3.1 倍。
每磅的價錢,漲的速度跟整架飛機一樣快。F-16 也逃不掉,每磅一樣貴。但它小,整架的單價就掉到曲線下面。
小,就便宜。
他們還留了一手。航電部門會一直往飛機裡塞東西,每一樣都加重量,他們很清楚。所以機身設計得很密,密到塞不進去。後來評比有一項看機內不能用的空間。F-16 是 4.8 立方英尺。F-15 將近十倍。
小也省阻力。F-16 的阻力係數跟 F-4 差不多。平飛時的阻力,大約是 F-4 的三分之一。大攻角時,十五分之一。
1971 年國防部改採「先飛再買」,輕型戰機計畫上路。
紙上的飛機,要有人出錢才會變成真的。
1970 年 7 月,尼克森總統委託的藍帶國防小組交出報告。報告批評國防部,武器還沒證明自己做得到,就送進全面發展。報告建議,先做競爭性的原型機。
報告出來之前,國防部副部長 David Packard 已經發了備忘錄。新規矩四個字,先飛再買(Fly-Before-Buy)。
空軍先給通用動力和諾斯洛普一筆小合約,研究高機動飛機要犧牲什麼。通用動力交出的答案是,可以做一架戰鬥機,機動性是 F-4D 的兩倍,任務半徑也是兩倍,重量 17,000 磅。F-4D 是 29,000 磅。
Packard 注意到了。他想讓原型機制度回來,輕型戰機是個好開頭。
1971 年 8 月 25 日,國防部的計畫決策備忘錄核准輕型戰機計畫,1972 年開始。
兩天後,俄亥俄州 Wright-Patterson 空軍基地,航空系統部底下多了一個原型機計畫辦公室。
1972 年 YF-16 對 YF-17,輕型戰機計畫不保證量產。
原型機是實驗品,排在任何新武器的細部工程之前。原型機的結果,不能當作採購的唯一依據。
飛得好,也不保證有人買。
招標書 1972 年 1 月初發出,2 月中截止。起飛重量低於 20,000 磅。內油作戰半徑 225 海浬,掛副油箱 700 海浬。海平面 1 到 1.2 馬赫,高空 2 馬赫。武器和航電,只留目視距離內空戰絕對用得到的。
來投標的有幾家,說法不一。NASA 2014 年出版的 F-16XL 史《Elegance in Flight》說九家。空軍協會雜誌 2016 年的〈Legacy of the Lightweight Fighter Competition〉說五家主要承包商,波音、通用動力、LTV、洛克希德、諾斯洛普。
1972 年 4 月,剩兩家。通用動力和諾斯洛普,各造兩架原型機。通用動力的叫 YF-16,諾斯洛普的叫 YF-17。
空軍給了一個價錢目標,每架出廠價 300 萬美元,1972 年的幣值。假設量產 300 架,一年 100 架。只是假設。計畫本身沒有承諾量產。
Hillaker 對 Code One 說,合約只要求盡力而為。法律上,通用動力不必交出一架飛機。錢花完了,可以把零件堆上平板拖車,對空軍說,這就是你們的飛機。
沒有硬性時程。沒有後續訂單。YF-16 就是一架技術展示機。
通用動力為什麼敢冒那些險?Hillaker 的答案就是這份合約。
最大的險是線傳飛控。線傳不成,整個放寬靜穩定的設計就垮了。Hillaker 說,他們有個備案,沒幾個人知道。機身的隔框做成能承受兩種機翼位置的負載。線傳出事,把機翼往後移,飛機就退回靜穩定的構型。
1974 年 Schlesinger 改成空戰戰鬥機計畫,勝出就量產。
1973 年 12 月 13 日,德州沃斯堡,第一架 YF-16 出廠。
1974 年 1 月 20 日,加州 Edwards 空軍基地。它在高速滑行時離地,那天本來沒打算飛。正式首飛是 2 月 2 日。3 月,它飛到 2 馬赫。
6 月 9 日,YF-17 首飛。
中間的 4 月,規則變了。
國防部長 James Schlesinger 宣布,這場比賽的贏家會進入全面發展,然後量產。新名字叫空戰戰鬥機(Air Combat Fighter)。空軍要一架便宜的飛機,白天打,好天氣打,可以大量買,補 F-15 的不足。F-15 貴,買得也少。
技術展示機,變成了量產競標。
1974 年一整年,兩種原型機輪番上陣,對手有 F-106,有 F-4,還有祕密弄來的蘇聯米格機。
《Air Force Magazine》2004 年的回顧記了一段。一架 YF-16 對一架 F-4,連打三場,三場都贏。F-4 油不夠了,落地加油。YF-16 還在天上。空軍再派一架 F-4 上來接手。
YF-16 又贏了。
它對 YF-17 還有一個優勢。YF-16 用一具 F100,跟 F-15 同一型發動機。空軍官員知道,兩種飛機吃同一種發動機,單價可能下降,後勤也簡單。
1975 年 1 月 13 日,McLucas 宣布 YF-16 勝出,原訂 650 架。
1975 年 1 月 13 日,五角大廈記者會。空軍部長 John McLucas 宣布,通用動力的 YF-16 勝出。
他說 YF-16 在「敏捷性、加速、轉彎率與續航」上勝過 YF-17。空軍訂的性能目標,它全部達到。
第一批要買 650 架,43.5 億美元。McLucas 還說,它在國外會受歡迎,最終可能賣到 3,000 架。
兩週多以後,1 月 31 日,YF-16 試飛結束。兩架原型機,347 架次,439 小時。
1978 年 8 月 18 日,第一架量產 F-16 交給空軍。1979 年 1 月 6 日,猶他州 Hill 空軍基地第 388 戰術戰鬥聯隊收到第一架作戰用 F-16。1980 年 10 月,F-16 具備作戰能力。
輸掉的 YF-17 也沒走遠。海軍要雙發動機,1975 年 5 月 2 日選了 YF-17 的衍生型。它成了 F/A-18。
F-16 加上雷達與對地任務,Boyd 與 Sprey 為什麼失望?
飛機贏了。然後空軍開始往裡面加東西。
對地測繪雷達。多重任務能力。還有跟著來的重量。
Boyd 和 Sprey 很反感。他們要的是一架簡單的白天戰鬥機,空軍給了它一份對地攻擊的工作。F-16 成了「高低搭配」裡的低端,大約每買一架 F-15,就買兩架 F-16。
1991 年,Code One 拿這件事問 Hillaker。
他說,如果守著原本那架單純的白天戰鬥機,「我們只會造出 300 架 F-16,和 F-104 一樣多。」
F-16 掛上副油箱、炸彈,機腹中線再掛一個電子反制莢艙,阻力變成兩倍。他一輩子都在把阻力往下壓,他說這簡直是褻瀆。他還說,要是早知道 F-16 主要拿去打地面,他會設計成另一架飛機。
2004 年,F-16 已經交付約 4,100 架,二十多個國家在飛。到 2016 年,超過 4,570 架,約 30 國。
黑手黨把 F-16 做小,換來加速、轉彎和便宜的單價;照 Hillaker 的說法,F-16 能造到四千多架,靠的是 Boyd 和 Sprey 反對加上去的雷達、對地任務和重量。
製作方式:初稿由 AI 依來源資料整理,Skyfaring 編輯校正後發布。
參考資料
- Albert C. Piccirillo, Elegance in Flight(NASA,2014,第 1 章);Code One, F-16 Designer Harry Hillaker(1991-04-15);Air Force Magazine, The Viper Revolution(2004-01)
- Albert C. Piccirillo, Elegance in Flight: A Comprehensive History of the F-16XL Experimental Prototype and Its Role in NASA Flight Research(NASA,2014),第 1 章 Experimental Prototyping and Supersonic Combat
- Eric Hehs, F-16 Designer Harry Hillaker(Code One,1991-04-15)
- Peter Grier, The Viper Revolution(Air Force Magazine,2004-01)
- John T. Correll, The Reformers(Air Force Magazine,2008-02-01)
- Erik Simonsen, Legacy of the Lightweight Fighter Competition(Air Force Magazine,2016-12-21,現名 Air & Space Forces Magazine)
- National Museum of the U.S. Air Force, General Dynamics F-16A Fighting Falcon
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