史上最成功的战斗机“波音”通往F-16“战隼”之路（3）|f-15|f-16|战机|攻击机|波音|轰炸机

F-16属于万金油型号，在这样成熟的机体上又进行了很多测试。虽然这些测试并没为F-16带来什么实质上的改进。但是，为未来的战斗机开发提供宝贵的数据。

F-16 AFTI

AFTI（先进战斗机技术集成）计划详解

AFTI（Advanced Fighter Technology Integration） 计划始于 1979 年，最初代表了在研制机动战斗机道路上的进一步探索，其飞机配置完全由控制系统决定。该计划由美国空军（USAF）主导，但美国国家航空航天局（NASA）、海军航空兵及陆军航空兵在实施过程中也发挥了显著作用。

实验平台与技术改装： 作为飞行实验平台，研究人员选择了第 6 架预生产型 F-16A（序列号 75-0750）。

气动布局： 该机安装了类似于 YF-16 CCV（控制配置载具）的前部控制面（鸭翼）。
电传操纵： 原有的模拟信号电传操纵系统（FBW）被全新的三通道数字飞行控制系统 DFCS（Digital Flight Control System） 所取代。
设备集成： 额外的电子设备和监控记录仪器安置在机身背部宽大的**长形背鳍（背部隔舱）**内。

所有的改装工作均由**通用动力公司（General Dynamics）**在其位于沃斯堡（Fort Worth）的工厂完成。

YF-16 CCV

F-16 AFTI 的附加控制面与项目背景

在现代文献中，根据 AFTI 计划改装的 F-16A 通常被标注为 F-16 AFTI，极少数情况下（几乎从未）被称为 NF-16A。在 20 世纪 80 年代的美国空军文件中，这些称呼并未出现，该机当时被称为 AFTI/F-16A，同样的字样也装饰在飞机的垂尾上。如何命名这架飞机并不重要——我们沿用现代通用的称呼即可。

试飞与归属： AFTI 计划的飞行任务在爱德华兹空军基地（Edwards AFB）执行。负责该飞机及其保障工作的是 NASA 德莱顿飞行研究中心（Dryden Flight Research Center），而非空军试飞中心，尽管这架 F-16 AFTI 的所有权仍归属美国空军。

首飞记录： F-16 AFTI 于 1982 年 7 月 10 日在沃斯堡完成了首飞。五天后，该机飞抵爱德华兹空军基地正式交付。

F-16 AFTI 的初始配置与第一阶段测试

初始配置下的 F-16 AFTI

第一阶段的试飞任务于 1982年7月 正式开启。在这一阶段，测试的核心是具备四余度备份（Four-fold redundancy）的**多模式三通道数字飞行控制系统（DFCS）**及其相关的控制律。

从整体上看，第一阶段测试是在全新的技术水平上（用数字电传操纵取代模拟电传操纵）对之前的 YF-16 CCV 实验的延续。但不同的是，AFTI 计划已经开始瞄准具体的作战任务——即空对空近距格斗（Dogfight）。

阶段性成果： 第一阶段测试于 1983年7月30日 结束，期间共完成了 118 次飞行，总飞行时数达到 177 小时。在该阶段任务完成后，飞机从爱德华兹空军基地飞回沃斯堡进行升级，准备安装 AMAS（自动机动攻击系统） 数字火控系统。

F-16 AFTI 的第二阶段：从空优战机向自动化对地打击平台的演变

1982年，爱德华兹空军基地

根据第一阶段的测试结果，研究人员成功制定了与数字电传操纵系统（FBW）相耦合的数字火控系统（WCS）的技术要求。然而，这套火控系统并非为垂直格斗优化，而是针对对地攻击进行了专项设计。虽然该系统仍处于纯实验阶段，未打算装配在量产型 F-16 上，但其核心用途清晰地展示了美国空军司令部对 F-16 定位的演变——从“空中格斗者”转向“攻击机”。

系统集成化的革命： 第一代 F-16 (A/B) 的航电设备被刻意设计成类似“积木”的组合，集成度极低。而为第二阶段测试准备的 F-16 AFTI 则恰恰相反，其航电系统达到了最高集成水平——火控系统（AMAS）与电传操纵系统（FBW）在本质上已合二为一，构成了一个统一的数字系统。

AMAS 系统的诞生背景与战术逻辑： AMAS（自动机动攻击系统）的出现，是对未来潜在武装冲突中航空兵作战方式预测的结果。防空手段的发展急剧降低了战机的生存率和摧毁目标的概率。因此，战机必须能在低空、高带速且进行机动的情况下，通过第一次攻击就摧毁目标。

此外，该系统旨在利用美军军火库中堆积如山的常规（非制导）武器，而非昂贵的精确制导武器。关于武器储备的这段描述并非讽刺，第二阶段试飞报告（《AFTI/F-16 自动机动攻击系统测试报告/特殊技术与展望》）中明确提到：

“由于我们的军火库中储存着海量的非制导常规弹药，我们的战术空军必须能够利用这些廉价弹药完成既定任务。”

自动化的必要性： 在低空、高速且伴随机动动作的攻击过程中，飞行员几乎没有时间在投弹前修正飞行轨迹，甚至来不及意识到需要修正。因此，在攻击瞬间，AMAS 和 DFCS（数字飞行控制系统）会合并为一个闭环控制回路，无需飞行员干预。 来自火控系统的瞄准数据会实时传输至电传系统，并结合当前的飞行参数进行实时计算。这使得战机能够在任意机动动作中（而非必须平飞）精准投放炸弹或发射航空火箭弹（NAR）。

技术观察与延伸：

与俄罗斯技术的对比： 文中特别提到，俄罗斯的“Gefest & T”公司在 2000 年代为 Su-24M 轰炸机研制的 SVP-24 瞄准导航系统实现了与 AMAS 类似的理念。

SVP-24 的优势： 相比实验性质的 AMAS，俄罗斯的 SVP-24 更加成熟且成本更低，已成为俄军现役部队的标配。该系统极大地提高了普通航弹（如 FAB-500）的投弹精度，使其在叙利亚等实战中表现出了接近精确制导武器的效果。此外，SVP-24 的兼容性极强，可适配从 Tu-22M3 远程轰炸机到 Ka-52 直升机的多种机型。

F-16 AFTI 第二阶段：火飞一体化与传感器系统的集成

在利佩茨克（Lipetsk）进行测试的苏-24M，装备有 SVP-24 系统。机身两侧进气道侧壁上涂有“GEFEST”（赫菲斯托斯）字样。

从 F-15 IFFC 到 F-16 AFTI 的演进： AMAS/DFCS 复合系统是此前在 F-15 战斗机上测试的 IFFC（集成飞行/火控） 实验系统的进一步发展。在测试中，F-15 IFFC 曾利用机载航炮在对头攻击中击中了 QPM-102 靶机，并完成了大坡度转弯下的低空投弹。然而，将 IFFC 与 F-15 的机械控制系统进行深度耦合极其困难；相比之下，将数字化的 AMAS 火控系统与 F-16 AFTI 的**数字电传操纵（DFCS）**相结合则是顺理成章的。在第二阶段的 F-16 AFTI 上，研制人员实现了完全闭环的自动攻击回路，将飞行员排除在操纵环路之外，从而显著扩大了在低空高速条件下允许进行的机动范围。

测试目标与新增装备： 第二阶段测试旨在回答两个问题：AMAS/DFCS 系统能在多大程度上提高非制导武器的打击精度？以及适用于单座战斗机的此类系统的自动化程度和组成结构应该是怎样的？

为此，系统增加了语音指令输入系统和霍尼韦尔（Honeywell）公司的头盔瞄准具。

头盔瞄准具： 仅限对地攻击使用，并与红外搜索/跟踪系统联动。

红外系统（STS）： 包含热成像仪和激光测距仪，安装在右翼根边条处的流线型罩舱内；为了气动对称，左翼根对称位置也安装了一个不含传感器的空罩。由于传感器只能覆盖前方和右侧的部分半球区域，因此该系统无法支持左转弯状态下的攻击。

关于传感器安装时间的史实澄清： 几乎所有关于 F-16 的历史资料都声称 F-16 AFTI 的红外系统安装时间要晚得多，但在 1986 年的一份官方报告中，已经出现了机翼两侧边条处安装有雪茄型传感器罩的飞机图示。该报告用了大量篇幅介绍这套由**西屋电气（Westinghouse）**为通用动力研发的 STS（传感器/跟踪装置），它正是 F-16 AFTI AMAS 系统的核心传感器。

F-16 AFTI 第二阶段：座舱数字化革命与空间定向系统

F-16 AFTI 第二阶段试飞报告中的插图

1984年，爱德华兹空军基地。F-16 AFTI 的机翼边条处安装了带有红外搜索与跟踪系统（STS）的流线型外罩。

座舱系统的全面革新

在第二阶段的 AFTI 原型机上，座舱仪表设备几乎被完全更换。研究人员安装了两个单色显示器和一个彩色阴极射线管（CRT）多功能显示器。

数字地图： 彩色显示器主要用于显示数字地形图以及执行攻击任务所需的全部关键信息。
布局演进： 这一时期的仪表板配置已经非常接近（但并不完全等同于）后来量产型 F-16C/D 的标准布局。

“一键改平”功能与苏联技术的启发

第二阶段的 F-16 AFTI 飞行员获得了一项特殊能力：如果在飞行中失去空间定向（产生错觉），只需简单按下操纵杆上的一个按钮，飞机就会自动恢复到中立飞行姿态（横滚角与俯仰角归零）。

技术轶闻： 有趣的是，美国人是在 MiG-29 战斗机上“偷师”到了这个装置。米格机的这套“自动复原中立姿态系统”给美国专家留下的深刻印象，甚至不亚于飞机本身。从技术角度看，这套系统并不算最复杂，但其背后的设计理念（人文关怀与防错逻辑）确实令美方惊叹。

“‘通用动力公司’高级试飞员菲尔·奥斯特里彻在1988年法恩伯勒航展上参观米格-29UB双座型战斗机。”

AMAS（自动机动攻击系统）确保了对地面和空中目标的毁伤，尽管其研发重心偏向对地攻击。空战被视为仅在离轴角（Aspect Angle）较大、仅使用机炮攻击的情况下的补充手段；相比之下，该系统对对地攻击的要求极其严苛：必须能够支持在昼夜、各种气象条件下，从 60 米（200 英尺）的高度，并在 5-6g 的过载机动中完成投弹和机炮扫射。同时，AMAS 系统本身是一个“纯粹的实验性项目”。

高速超低空攻击要求机载设备具备自动地形跟随能力。F-16 AFTI 上安装了两套地形跟随系统：第一套较为复杂，基于数字化地形图；第二套相对简单，基于具备复合圆向图的机载无线电高度表（在机头下部安装了四个高度表天线）。数字地图的研发工作由“哈里斯”公司（Harris）长期主导，最初是为美国陆军开发的。数字地图生成器可能是美国陆军对 AFTI 计划唯一、但极具价值的贡献。地形图显示在座舱的彩色显示器上，并实时标示飞机的当前位置。电传操纵系统（FBW）无需飞行员干预，即可自动产生控制信号，指挥飞机在高度（垂直方向）或水平方向上绕过障碍物。

F-16 AFTI 另一项待验证的新技术是语音指令输入系统。该系统的原型曾在 AFTI 计划的第一阶段进行过测试，但当时主要是验证在大过载飞行（此时人类语言参数会发生显著变化）环境下系统运行的可行性。测试结果令人鼓舞，指令识别率达到了 95%，因此决定在第二阶段开展全面测试。需要明确的是，这种语音系统与现在的“阿丽莎（Alisa）”等语音助手几乎没有共同点。飞行员需要预先录制指令，指令被数字化后存入系统存储器。飞行中，系统通过将实时采集并数字化的飞行员语音与存储的数字镜像进行比对，从而选出指令。该系统不具备“飞行员通用性”（即不适配其他飞行员）。

语音助手主要用于切换仪表板显示模式和通讯频道。这完全符合飞行员在执行战斗任务时“手不离杆”（HOTAS）的操作逻辑。当时，F-16 AFTI 的主要系统开关（如武器选择等）已集成在油门杆（Throttle）上（操纵杆上保留了 YF-16 CCV 遗传下来的前部控制面切换开关），而显示器模式切换仍需通过按下屏幕周边的按钮来实现。测试的任务除了评估系统可靠性外，还需确定必要的指令数量，并评估其在减轻飞行员负担方面的实际效果——即判断此项技术是否值得投入。

第二阶段测试于 1984 年 7 月至 1987 年 5 月在爱德华兹空军基地进行。有趣的是，试飞员反映飞机对横滚操纵过于敏感——这让人想起了 YF-16A 及其试飞员奥斯特里切尔（Ostriker）。根据第二阶段的结论如下：

AMAS 系统展示了其打击空中和地面预定目标的能力。……能够在弯曲的飞行轨迹中完成超低空对地攻击。……AMAS 系统有助于提高作战效能，增加对地打击概率，并降低飞行员的负担。测试结果表明 AFTI/F-16 在后续研发中具有巨大潜力。

对陆军的航空支援课题在第三和第四阶段得到了延续，这两个阶段代号为 CAS-1 和 CAS-2（近距离空中支援）。这些测试是在将 F-16 改造为专门的 A-16 攻击机的背景下进行的，旨在使其具备战场隔离和直接支援能力。研发重点在于各种观测瞄准系统的测试。右翼边条处的 STS 系统得到了加强，在座舱盖前方的机身左侧也安装了类似的传感器块。进气道侧壁出现了用于挂载 LANTIRN（蓝盾）吊舱的挂架。同时，AMARS 系统也经过了深度改进。F-16 AFTI/CAS 最重要的改进之一是能够通过加密数字信道接收外部目标指示；在这种情况下，目标标记会直接显示在抬头显示器（HUD）上。F-16 AFTI/CAS 最重要的改进之一是能够通过加密数字信道接收外部目标指示；在这种情况下，目标标记会直接显示在抬头显示器（HUD）上。

F-16 AFTI в конфигурации 1991 г.

1992 年秋，F-16 AFTI。座舱盖前方安装了两套红外搜索与跟踪系统传感器块。

第三阶段测试（CAS-1）于 1988 年 1 月至 1989 年 12 月进行。

在进入第四阶段测试前，飞机进行了重大升级：换装了与 F-16C Block 25 相同的机翼，加装了 AN/APG-68 雷达（标准等同于 F-16C/D Block 40），并在火控系统中集成了与 LANTIRN（蓝盾）导航/瞄准吊舱的数据交换接口。作为 CCV（控制配置载具）概念遗产的机头下方前部控制面被拆除。

LANTIRN 系统的外部吊舱显著恶化了飞机的气动性能，因此在第四阶段的 F-16 AFTI 上，研制人员尝试将吊舱设备移入机身内部，并将两个传感器块安装在座舱盖前方机身背部的公平罩内。这次尝试并不十分成功，这些传感器块在第四阶段测试结束后被拆除。第四阶段测试于 1992 年 1 月结束。第四阶段测试的终结很可能是迫于形势，因为在“沙漠风暴”行动之后，研发 A-16 攻击机的课题已失去了紧迫性。

此后，该机根据各种与任务设备和武器测试相关的计划继续飞行。

F-16 AFTI 被用作防空压制（SEAD）航空系统的技术演示机。该系统的核心在于信息的收集、汇总与分发系统。在“利剑布拉沃”（Talon Sword Bravo）计划框架内，1994 年 5 月 19 日，F-16 AFTI 首次实现了在接收美国海军 EA-6B 电子战机外部目标指引的情况下，发射 AGM-88 HARM 反辐射导弹。此外，在“利剑布拉沃”计划中还完成了利用卫星指引发射反辐射导弹的任务。

1995 年，研究人员在 F-16 AFTI 上测试了 GPS 全球卫星导航系统接收机的抗干扰性能，以及自动地撞预防系统的效能；1996 年，对自动地撞预防系统（AGCAS）进行了专项测试。

2000 年，NASA 退出 AFTI 计划。随后，美国空军独立在 F-16 AFTI 上开展了 F-35 战斗机控制系统的验证工作。这是 F-16 AFTI 参与的最后一次测试，2001 年 2 月，该机被移交给博物馆收藏。

F-16 AFTI 现存于博物馆的当代面貌

如果仅就 F-16 这一种机型来描述 CCV（控制配置载具）和 AFTI（先进战斗机技术集成）计划，那无异于脱离了时代背景。若要全面了解这一“背景”，恐怕需要写一本书。

F-4 CCV（基于 F-4“鬼怪”的实验机）的测试极大地刺激了美国多家航空巨头展开利用非传统手段提高机动性的研究。所有这些工作都着眼于未来，并由 NASA 统一负责监管。

YF-4E CCV

LTV公司至少研究了两种方案的实验型超机动“十字军战士”（Crusader）——即简单型和复杂型。简单的 F-8 CCV 方案设想安装类似于 F-4 CCV 所使用的前部控制面和前置辅助平尾（PGO），同时减小垂直尾翼的面积。复杂方案则是基于“十字军战士”风格设计的，实际上这是一个全新的双发战斗机项目，配备了前置辅助平尾、额外的控制面（CCV！）以及带有发达机翼边条的新型机翼。在这两种方案中，飞机都被设计为俯仰通道静态不稳定，并计划安装电传操纵系统（EDSU）作为主控制系统。这些项目甚至没有进行到制造全尺寸模型的阶段。

美国空军和 NASA 在推进 CCV 概念的同时，并行开展了竞争性的 HiMAT（高机动飞机技术）计划。HiMAT 计划预研并制造一种廉价的实验型远程无人驾驶飞行器，旨在验证未来空战飞机的气动布局和先进结构材料。在这种情况下，“布局”指的是控制面的形状、数量及其相互位置。LTV、洛克威尔（Rockwell）和格鲁曼（Grumman）公司参加了竞争。洛克威尔公司的方案被评为最佳。

1975 年，与其签订了建造两架技术演示机的合同，其尺寸为全尺寸载人战斗机的 44%。动力装置由一台 J85-21 涡扇发动机组成。演示机从 NB-52B 载机翼下发射，通过滑橇着陆。1979 年 7 月 27 日，HiMAT 完成了首次从载机脱离后的自由飞行。演示机的测试于 1983 年 1 月结束，两架演示机共执行了 26 次飞行，总飞行时数 22.5 小时。这些测试为后续研究提供了丰富的素材，但关于无人机技术的一个冷幽默笑话也随之流传开来：

“B-52 机舱里有两名飞行员，地面控制站有一名操作员，一架 TF-104G 随行机有一名飞行员，TF-104G 后舱还有一名控制站操作员。那么，一架无人机到底需要多少名飞行员？” 这是德莱顿中心的一名飞行测试工程师提出的问题。

严肃地说，演示机确实展示了卓越的机动性能（在 0.9 马赫速下可完成 8g 过载的盘旋），但总体而言，这些飞行器被评价为过于复杂且昂贵——毕竟，一架无人机要配五个飞行员。HiMAT 计划的成果后来被用于 ATF（先进战术战斗机）计划，但这些成果更多与自动化控制系统有关，而非飞行器的气动布局。

技术深度解析：

LTV F-8 CCV 的遗憾： LTV 曾试图通过给经典的“十字军战士”增加鸭翼和边条来延长其生命力，但这在气动结构上改动太大，不如通用动力基于全新电传设计的 F-16 更有前途。

HiMAT 计划的超前性： HiMAT 虽然是无人机，但它是为了模拟未来有人驾驶战斗机的极限机动而设计的。它大量使用了碳纤维复合材料和气动弹性机翼技术。

“五人控一机”的尴尬： 这里的讽刺在于 80 年代初的遥控技术尚不成熟，为了保证昂贵的原型机不坠毁，必须动用多层安全网（载机、指挥站、伴飞观测机）。这也侧面反映了从模拟控制向全自动数字控制过渡时期的技术阵痛。

AFTI 计划最初也是作为旨在取代 F-15 的先进战术战斗机（ATF）计划的先驱而启动的。ATF 计划的最终成果是美国空军接收了洛克希德·马丁公司的 F-22A“猛禽”战斗机。“猛禽”确实是基于全新的思维范式设计的：气动布局不再占据统治地位，但控制系统也未能取而代之。其核心地位被雷达波谱内的低可探测性（隐身）和任务电子设备所占据，机动性则退居次要地位。ATF 计划的研究工作始于 1984 年。

这种先进战斗机设计范式的转变并非一蹴而就，但最终导致了 AFTI 计划的重新调整：研究重点从 ATF 相关课题转向了 A-16 课题。由此引发了红外搜索/瞄准系统的出现、AMAS 火控系统的集成，以及前部控制面（鸭翼）的拆除。F-16 AFTI 开展的 CAS-1 和 CAS-2 阶段测试，在时间上与 A-16 的研发工作以及 1991 年启动的作为 ATF 补充的 MRF（多用途战斗机）计划相吻合。然而，变革之风导致了预算削减。1993 年，美方决定不再研制全新的 MRF 战机，而是进一步强化 F-16C/D 的打击能力，并继续为美国空军建造 F-16C/D Block 50 批次。仅仅一年后，1993 年的决定便得到了修正——JAST（联合先进打击技术）计划启动，其关键词是“打击（Strike）”。JAST 计划随后演变为 JSF（联合打击战斗机）计划，即如今众所周知的非凡的多用途战机 F-35“闪电 II”。由此可见，F-16 AFTI 实际上是 F-35 的直接先驱。