研制背景及过程

设计团队

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，通用动力公司和NASA兰利中心（LRC）共同对 149 种不同布局进行了长达 3,600 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。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。

试飞中的F-16XL

1983 年 3 月，公司从空军租借了两架 F-16A 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，机内燃油增加了约 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，XL 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，XL 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。

主要飞行验证结果

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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。

主要结果归纳如下，除特别说明外，都是指 XL-1 的数据。

外挂

F-16XL独特的外挂方式

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，携挂 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 枚阿姆拉姆空空导弹和 2 枚响尾蛇导弹时，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。

燃油及航程

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 4,150 公里。

纵向机动性

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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。