史上最成功的戰斗機“波音”通往F-16“戰隼”之路（3）

F-16屬于萬金油型號，在這樣成熟的機體上又進行了很多測試。雖然這些測試并沒為F-16帶來什么實質上的改進。但是，為未來的戰斗機開發提供寶貴的數據。

F-16 AFTI

AFTI（先進戰斗機技術集成）計劃詳解

AFTI（Advanced Fighter Technology Integration） 計劃始于 1979 年，最初代表了在研制機動戰斗機道路上的進一步探索，其飛機配置完全由控制系統決定。該計劃由美國空軍（USAF）主導，但美國國家航空航天局（NASA）、海軍航空兵及陸軍航空兵在實施過程中也發揮了顯著作用。

實驗平臺與技術改裝： 作為飛行實驗平臺，研究人員選擇了第 6 架預生產型 F-16A（序列號 75-0750）。

• 氣動布局： 該機安裝了類似于 YF-16 CCV（控制配置載具）的前部控制面（鴨翼）。
• 電傳操縱： 原有的模擬信號電傳操縱系統（FBW）被全新的三通道數字飛行控制系統 DFCS（Digital Flight Control System） 所取代。
• 設備集成： 額外的電子設備和監控記錄儀器安置在機身背部寬大的**長形背鰭（背部隔艙）**內。

所有的改裝工作均由**通用動力公司（General Dynamics）**在其位于沃斯堡（Fort Worth）的工廠完成。

YF-16 CCV

F-16 AFTI 的附加控制面與項目背景

在現代文獻中，根據 AFTI 計劃改裝的 F-16A 通常被標注為 F-16 AFTI，極少數情況下（幾乎從未）被稱為 NF-16A。在 20 世紀 80 年代的美國空軍文件中，這些稱呼并未出現，該機當時被稱為 AFTI/F-16A，同樣的字樣也裝飾在飛機的垂尾上。如何命名這架飛機并不重要——我們沿用現代通用的稱呼即可。

試飛與歸屬： AFTI 計劃的飛行任務在愛德華茲空軍基地（Edwards AFB）執行。負責該飛機及其保障工作的是 NASA 德萊頓飛行研究中心（Dryden Flight Research Center），而非空軍試飛中心，盡管這架 F-16 AFTI 的所有權仍歸屬美國空軍。

首飛記錄： F-16 AFTI 于 1982 年 7 月 10 日在沃斯堡完成了首飛。五天后，該機飛抵愛德華茲空軍基地正式交付。

F-16 AFTI 的初始配置與第一階段測試

初始配置下的 F-16 AFTI

第一階段的試飛任務于 1982年7月 正式開啟。在這一階段，測試的核心是具備四余度備份（Four-fold redundancy）的**多模式三通道數字飛行控制系統（DFCS）**及其相關的控制律。

從整體上看，第一階段測試是在全新的技術水平上（用數字電傳操縱取代模擬電傳操縱）對之前的 YF-16 CCV 實驗的延續。但不同的是，AFTI 計劃已經開始瞄準具體的作戰任務——即空對空近距格斗（Dogfight）。

階段性成果： 第一階段測試于 1983年7月30日 結束，期間共完成了 118 次飛行，總飛行時數達到 177 小時。在該階段任務完成后，飛機從愛德華茲空軍基地飛回沃斯堡進行升級，準備安裝 AMAS（自動機動攻擊系統） 數字火控系統。

F-16 AFTI 的第二階段：從空優戰機向自動化對地打擊平臺的演變

1982年，愛德華茲空軍基地

根據第一階段的測試結果，研究人員成功制定了與數字電傳操縱系統（FBW）相耦合的數字火控系統（WCS）的技術要求。然而，這套火控系統并非為垂直格斗優化，而是針對對地攻擊進行了專項設計。雖然該系統仍處于純實驗階段，未打算裝配在量產型 F-16 上，但其核心用途清晰地展示了美國空軍司令部對 F-16 定位的演變——從“空中格斗者”轉向“攻擊機”。

系統集成化的革命： 第一代 F-16 (A/B) 的航電設備被刻意設計成類似“積木”的組合，集成度極低。而為第二階段測試準備的 F-16 AFTI 則恰恰相反，其航電系統達到了最高集成水平——火控系統（AMAS）與電傳操縱系統（FBW）在本質上已合二為一，構成了一個統一的數字系統。

AMAS 系統的誕生背景與戰術邏輯： AMAS（自動機動攻擊系統）的出現，是對未來潛在武裝沖突中航空兵作戰方式預測的結果。防空手段的發展急劇降低了戰機的生存率和摧毀目標的概率。因此，戰機必須能在低空、高帶速且進行機動的情況下，通過第一次攻擊就摧毀目標。

此外，該系統旨在利用美軍軍火庫中堆積如山的常規（非制導）武器，而非昂貴的精確制導武器。關于武器儲備的這段描述并非諷刺，第二階段試飛報告（《AFTI/F-16 自動機動攻擊系統測試報告/特殊技術與展望》）中明確提到：

“由于我們的軍火庫中儲存著海量的非制導常規彈藥，我們的戰術空軍必須能夠利用這些廉價彈藥完成既定任務。”

自動化的必要性： 在低空、高速且伴隨機動動作的攻擊過程中，飛行員幾乎沒有時間在投彈前修正飛行軌跡，甚至來不及意識到需要修正。因此，在攻擊瞬間，AMAS 和 DFCS（數字飛行控制系統）會合并為一個閉環控制回路，無需飛行員干預。 來自火控系統的瞄準數據會實時傳輸至電傳系統，并結合當前的飛行參數進行實時計算。這使得戰機能夠在任意機動動作中（而非必須平飛）精準投放炸彈或發射航空火箭彈（NAR）。

技術觀察與延伸：

與俄羅斯技術的對比： 文中特別提到，俄羅斯的“Gefest & T”公司在 2000 年代為 Su-24M 轟炸機研制的 SVP-24 瞄準導航系統實現了與 AMAS 類似的理念。

SVP-24 的優勢： 相比實驗性質的 AMAS，俄羅斯的 SVP-24 更加成熟且成本更低，已成為俄軍現役部隊的標配。該系統極大地提高了普通航彈（如 FAB-500）的投彈精度，使其在敘利亞等實戰中表現出了接近精確制導武器的效果。此外，SVP-24 的兼容性極強，可適配從 Tu-22M3 遠程轟炸機到 Ka-52 直升機的多種機型。

F-16 AFTI 第二階段：火飛一體化與傳感器系統的集成

在利佩茨克（Lipetsk）進行測試的蘇-24M，裝備有 SVP-24 系統。機身兩側進氣道側壁上涂有“GEFEST”（赫菲斯托斯）字樣。

從 F-15 IFFC 到 F-16 AFTI 的演進： AMAS/DFCS 復合系統是此前在 F-15 戰斗機上測試的 IFFC（集成飛行/火控） 實驗系統的進一步發展。在測試中，F-15 IFFC 曾利用機載航炮在對頭攻擊中擊中了 QPM-102 靶機，并完成了大坡度轉彎下的低空投彈。然而，將 IFFC 與 F-15 的機械控制系統進行深度耦合極其困難；相比之下，將數字化的 AMAS 火控系統與 F-16 AFTI 的**數字電傳操縱（DFCS）**相結合則是順理成章的。在第二階段的 F-16 AFTI 上，研制人員實現了完全閉環的自動攻擊回路，將飛行員排除在操縱環路之外，從而顯著擴大了在低空高速條件下允許進行的機動范圍。

測試目標與新增裝備： 第二階段測試旨在回答兩個問題：AMAS/DFCS 系統能在多大程度上提高非制導武器的打擊精度？以及適用于單座戰斗機的此類系統的自動化程度和組成結構應該是怎樣的？

為此，系統增加了語音指令輸入系統和霍尼韋爾（Honeywell）公司的頭盔瞄準具。

頭盔瞄準具： 僅限對地攻擊使用，并與紅外搜索/跟蹤系統聯動。

紅外系統（STS）： 包含熱成像儀和激光測距儀，安裝在右翼根邊條處的流線型罩艙內；為了氣動對稱，左翼根對稱位置也安裝了一個不含傳感器的空罩。由于傳感器只能覆蓋前方和右側的部分半球區域，因此該系統無法支持左轉彎狀態下的攻擊。

關于傳感器安裝時間的史實澄清： 幾乎所有關于 F-16 的歷史資料都聲稱 F-16 AFTI 的紅外系統安裝時間要晚得多，但在 1986 年的一份官方報告中，已經出現了機翼兩側邊條處安裝有雪茄型傳感器罩的飛機圖示。該報告用了大量篇幅介紹這套由**西屋電氣（Westinghouse）**為通用動力研發的 STS（傳感器/跟蹤裝置），它正是 F-16 AFTI AMAS 系統的核心傳感器。

F-16 AFTI 第二階段：座艙數字化革命與空間定向系統

F-16 AFTI 第二階段試飛報告中的插圖

1984年，愛德華茲空軍基地。F-16 AFTI 的機翼邊條處安裝了帶有紅外搜索與跟蹤系統（STS）的流線型外罩。

座艙系統的全面革新

在第二階段的 AFTI 原型機上，座艙儀表設備幾乎被完全更換。研究人員安裝了兩個單色顯示器和一個彩色陰極射線管（CRT）多功能顯示器。

• 數字地圖： 彩色顯示器主要用于顯示數字地形圖以及執行攻擊任務所需的全部關鍵信息。
• 布局演進： 這一時期的儀表板配置已經非常接近（但并不完全等同于）后來量產型 F-16C/D 的標準布局。

“一鍵改平”功能與蘇聯技術的啟發

第二階段的 F-16 AFTI 飛行員獲得了一項特殊能力：如果在飛行中失去空間定向（產生錯覺），只需簡單按下操縱桿上的一個按鈕，飛機就會自動恢復到中立飛行姿態（橫滾角與俯仰角歸零）。

技術軼聞： 有趣的是，美國人是在 MiG-29 戰斗機上“偷師”到了這個裝置。米格機的這套“自動復原中立姿態系統”給美國專家留下的深刻印象，甚至不亞于飛機本身。從技術角度看，這套系統并不算最復雜，但其背后的設計理念（人文關懷與防錯邏輯）確實令美方驚嘆。

“‘通用動力公司’高級試飛員菲爾·奧斯特里徹在1988年法恩伯勒航展上參觀米格-29UB雙座型戰斗機。”

AMAS（自動機動攻擊系統）確保了對地面和空中目標的毀傷，盡管其研發重心偏向對地攻擊。空戰被視為僅在離軸角（Aspect Angle）較大、僅使用機炮攻擊的情況下的補充手段；相比之下，該系統對對地攻擊的要求極其嚴苛：必須能夠支持在晝夜、各種氣象條件下，從 60 米（200 英尺）的高度，并在 5-6g 的過載機動中完成投彈和機炮掃射。同時，AMAS 系統本身是一個“純粹的實驗性項目”。

高速超低空攻擊要求機載設備具備自動地形跟隨能力。F-16 AFTI 上安裝了兩套地形跟隨系統：第一套較為復雜，基于數字化地形圖；第二套相對簡單，基于具備復合圓向圖的機載無線電高度表（在機頭下部安裝了四個高度表天線）。數字地圖的研發工作由“哈里斯”公司（Harris）長期主導，最初是為美國陸軍開發的。數字地圖生成器可能是美國陸軍對 AFTI 計劃唯一、但極具價值的貢獻。地形圖顯示在座艙的彩色顯示器上，并實時標示飛機的當前位置。電傳操縱系統（FBW）無需飛行員干預，即可自動產生控制信號，指揮飛機在高度（垂直方向）或水平方向上繞過障礙物。

F-16 AFTI 另一項待驗證的新技術是語音指令輸入系統。該系統的原型曾在 AFTI 計劃的第一階段進行過測試，但當時主要是驗證在大過載飛行（此時人類語言參數會發生顯著變化）環境下系統運行的可行性。測試結果令人鼓舞，指令識別率達到了 95%，因此決定在第二階段開展全面測試。需要明確的是，這種語音系統與現在的“阿麗莎（Alisa）”等語音助手幾乎沒有共同點。飛行員需要預先錄制指令，指令被數字化后存入系統存儲器。飛行中，系統通過將實時采集并數字化的飛行員語音與存儲的數字鏡像進行比對，從而選出指令。該系統不具備“飛行員通用性”（即不適配其他飛行員）。

語音助手主要用于切換儀表板顯示模式和通訊頻道。這完全符合飛行員在執行戰斗任務時“手不離桿”（HOTAS）的操作邏輯。當時，F-16 AFTI 的主要系統開關（如武器選擇等）已集成在油門桿（Throttle）上（操縱桿上保留了 YF-16 CCV 遺傳下來的前部控制面切換開關），而顯示器模式切換仍需通過按下屏幕周邊的按鈕來實現。測試的任務除了評估系統可靠性外，還需確定必要的指令數量，并評估其在減輕飛行員負擔方面的實際效果——即判斷此項技術是否值得投入。

第二階段測試于 1984 年 7 月至 1987 年 5 月在愛德華茲空軍基地進行。有趣的是，試飛員反映飛機對橫滾操縱過于敏感——這讓人想起了 YF-16A 及其試飛員奧斯特里切爾（Ostriker）。根據第二階段的結論如下：

• AMAS 系統展示了其打擊空中和地面預定目標的能力。……能夠在彎曲的飛行軌跡中完成超低空對地攻擊。……AMAS 系統有助于提高作戰效能，增加對地打擊概率，并降低飛行員的負擔。測試結果表明 AFTI/F-16 在后續研發中具有巨大潛力。

對陸軍的航空支援課題在第三和第四階段得到了延續，這兩個階段代號為 CAS-1 和 CAS-2（近距離空中支援）。這些測試是在將 F-16 改造為專門的 A-16 攻擊機的背景下進行的，旨在使其具備戰場隔離和直接支援能力。研發重點在于各種觀測瞄準系統的測試。右翼邊條處的 STS 系統得到了加強，在座艙蓋前方的機身左側也安裝了類似的傳感器塊。進氣道側壁出現了用于掛載 LANTIRN（藍盾）吊艙的掛架。同時，AMARS 系統也經過了深度改進。F-16 AFTI/CAS 最重要的改進之一是能夠通過加密數字信道接收外部目標指示；在這種情況下，目標標記會直接顯示在抬頭顯示器（HUD）上。F-16 AFTI/CAS 最重要的改進之一是能夠通過加密數字信道接收外部目標指示；在這種情況下，目標標記會直接顯示在抬頭顯示器（HUD）上。

F-16 AFTI в конфигурации 1991 г.

1992 年秋，F-16 AFTI。座艙蓋前方安裝了兩套紅外搜索與跟蹤系統傳感器塊。

第三階段測試（CAS-1）于 1988 年 1 月至 1989 年 12 月進行。

在進入第四階段測試前，飛機進行了重大升級：換裝了與 F-16C Block 25 相同的機翼，加裝了 AN/APG-68 雷達（標準等同于 F-16C/D Block 40），并在火控系統中集成了與 LANTIRN（藍盾）導航/瞄準吊艙的數據交換接口。作為 CCV（控制配置載具）概念遺產的機頭下方前部控制面被拆除。

LANTIRN 系統的外部吊艙顯著惡化了飛機的氣動性能，因此在第四階段的 F-16 AFTI 上，研制人員嘗試將吊艙設備移入機身內部，并將兩個傳感器塊安裝在座艙蓋前方機身背部的公平罩內。這次嘗試并不十分成功，這些傳感器塊在第四階段測試結束后被拆除。第四階段測試于 1992 年 1 月結束。第四階段測試的終結很可能是迫于形勢，因為在“沙漠風暴”行動之后，研發 A-16 攻擊機的課題已失去了緊迫性。

此后，該機根據各種與任務設備和武器測試相關的計劃繼續飛行。

F-16 AFTI 被用作防空壓制（SEAD）航空系統的技術演示機。該系統的核心在于信息的收集、匯總與分發系統。在“利劍布拉沃”（Talon Sword Bravo）計劃框架內，1994 年 5 月 19 日，F-16 AFTI 首次實現了在接收美國海軍 EA-6B 電子戰機外部目標指引的情況下，發射 AGM-88 HARM 反輻射導彈。此外，在“利劍布拉沃”計劃中還完成了利用衛星指引發射反輻射導彈的任務。

1995 年，研究人員在 F-16 AFTI 上測試了 GPS 全球衛星導航系統接收機的抗干擾性能，以及自動地撞預防系統的效能；1996 年，對自動地撞預防系統（AGCAS）進行了專項測試。

2000 年，NASA 退出 AFTI 計劃。隨后，美國空軍獨立在 F-16 AFTI 上開展了 F-35 戰斗機控制系統的驗證工作。這是 F-16 AFTI 參與的最后一次測試，2001 年 2 月，該機被移交給博物館收藏。

F-16 AFTI 現存于博物館的當代面貌

如果僅就 F-16 這一種機型來描述 CCV（控制配置載具）和 AFTI（先進戰斗機技術集成）計劃，那無異于脫離了時代背景。若要全面了解這一“背景”，恐怕需要寫一本書。

F-4 CCV（基于 F-4“鬼怪”的實驗機）的測試極大地刺激了美國多家航空巨頭展開利用非傳統手段提高機動性的研究。所有這些工作都著眼于未來，并由 NASA 統一負責監管。

YF-4E CCV

LTV公司至少研究了兩種方案的實驗型超機動“十字軍戰士”（Crusader）——即簡單型和復雜型。簡單的 F-8 CCV 方案設想安裝類似于 F-4 CCV 所使用的前部控制面和前置輔助平尾（PGO），同時減小垂直尾翼的面積。復雜方案則是基于“十字軍戰士”風格設計的，實際上這是一個全新的雙發戰斗機項目，配備了前置輔助平尾、額外的控制面（CCV！）以及帶有發達機翼邊條的新型機翼。在這兩種方案中，飛機都被設計為俯仰通道靜態不穩定，并計劃安裝電傳操縱系統（EDSU）作為主控制系統。這些項目甚至沒有進行到制造全尺寸模型的階段。

美國空軍和 NASA 在推進 CCV 概念的同時，并行開展了競爭性的 HiMAT（高機動飛機技術）計劃。HiMAT 計劃預研并制造一種廉價的實驗型遠程無人駕駛飛行器，旨在驗證未來空戰飛機的氣動布局和先進結構材料。在這種情況下，“布局”指的是控制面的形狀、數量及其相互位置。LTV、洛克威爾（Rockwell）和格魯曼（Grumman）公司參加了競爭。洛克威爾公司的方案被評為最佳。

1975 年，與其簽訂了建造兩架技術演示機的合同，其尺寸為全尺寸載人戰斗機的 44%。動力裝置由一臺 J85-21 渦扇發動機組成。演示機從 NB-52B 載機翼下發射，通過滑橇著陸。1979 年 7 月 27 日，HiMAT 完成了首次從載機脫離后的自由飛行。演示機的測試于 1983 年 1 月結束，兩架演示機共執行了 26 次飛行，總飛行時數 22.5 小時。這些測試為后續研究提供了豐富的素材，但關于無人機技術的一個冷幽默笑話也隨之流傳開來：

“B-52 機艙里有兩名飛行員，地面控制站有一名操作員，一架 TF-104G 隨行機有一名飛行員，TF-104G 后艙還有一名控制站操作員。那么，一架無人機到底需要多少名飛行員？” 這是德萊頓中心的一名飛行測試工程師提出的問題。

嚴肅地說，演示機確實展示了卓越的機動性能（在 0.9 馬赫速下可完成 8g 過載的盤旋），但總體而言，這些飛行器被評價為過于復雜且昂貴——畢竟，一架無人機要配五個飛行員。HiMAT 計劃的成果后來被用于 ATF（先進戰術戰斗機）計劃，但這些成果更多與自動化控制系統有關，而非飛行器的氣動布局。

技術深度解析：

LTV F-8 CCV 的遺憾： LTV 曾試圖通過給經典的“十字軍戰士”增加鴨翼和邊條來延長其生命力，但這在氣動結構上改動太大，不如通用動力基于全新電傳設計的 F-16 更有前途。

HiMAT 計劃的超前性： HiMAT 雖然是無人機，但它是為了模擬未來有人駕駛戰斗機的極限機動而設計的。它大量使用了碳纖維復合材料和氣動彈性機翼技術。

“五人控一機”的尷尬： 這里的諷刺在于 80 年代初的遙控技術尚不成熟，為了保證昂貴的原型機不墜毀，必須動用多層安全網（載機、指揮站、伴飛觀測機）。這也側面反映了從模擬控制向全自動數字控制過渡時期的技術陣痛。

AFTI 計劃最初也是作為旨在取代 F-15 的先進戰術戰斗機（ATF）計劃的先驅而啟動的。ATF 計劃的最終成果是美國空軍接收了洛克希德·馬丁公司的 F-22A“猛禽”戰斗機。“猛禽”確實是基于全新的思維范式設計的：氣動布局不再占據統治地位，但控制系統也未能取而代之。其核心地位被雷達波譜內的低可探測性（隱身）和任務電子設備所占據，機動性則退居次要地位。ATF 計劃的研究工作始于 1984 年。

這種先進戰斗機設計范式的轉變并非一蹴而就，但最終導致了 AFTI 計劃的重新調整：研究重點從 ATF 相關課題轉向了 A-16 課題。由此引發了紅外搜索/瞄準系統的出現、AMAS 火控系統的集成，以及前部控制面（鴨翼）的拆除。F-16 AFTI 開展的 CAS-1 和 CAS-2 階段測試，在時間上與 A-16 的研發工作以及 1991 年啟動的作為 ATF 補充的 MRF（多用途戰斗機）計劃相吻合。然而，變革之風導致了預算削減。1993 年，美方決定不再研制全新的 MRF 戰機，而是進一步強化 F-16C/D 的打擊能力，并繼續為美國空軍建造 F-16C/D Block 50 批次。僅僅一年后，1993 年的決定便得到了修正——JAST（聯合先進打擊技術）計劃啟動，其關鍵詞是“打擊（Strike）”。JAST 計劃隨后演變為 JSF（聯合打擊戰斗機）計劃，即如今眾所周知的非凡的多用途戰機 F-35“閃電 II”。由此可見，F-16 AFTI 實際上是 F-35 的直接先驅。

（未完）