F-16A Fighting Falcon

General Dynamics F-16A, Land USA Mit der F-16A schuf General Dynamics das erfolgreichste Kampfflugzeug der letzten Jahrzehnte. Die F-16 steht bei Lockheed Martin nach mehr als 30 Jahren immer noch in der Serienproduktion. Spannweite: 9,45 m, Länge: 14,52 m, Geschwindigkeit: 2175 km/h.

Geschichte

Im April 1972 erhielten General Dynamics (GD) und Northrop den Auftrag, einen leichten Mehrzweck-Luftkampfjäger zu entwickeln. Die US Air Force versuchte, durch die Wettbewerbsausschreibung den enormen Beschaffungskosten bei modernen Jagdflugzeugen entgegenzuwirken. Im Leichtbaujäger-Programm galt es, die Brauchbarkeit kleiner Jäger, die voll bewaffnet nicht mehr als 10 Tonnen wiegen, unter Beweis zu stellen. Die Ausschreibung forderte von den zwei Firmen die Einsetzung der neuesten Technologien, um die hochgesteckten Ziele zu erreichen. Die Flugzeuge sollten ihr grösstes Leistungspotential in dem Höhenbereich erreichen, in dem die Luftkämpfe heute ausgefochten werden. Sie sollten im Geschwindigkeitsbereich zwischen MACH 0.6 und MACH 1.6 wendiger sein als die Gegner und eine bessere Beschleunigungsrate als die Konkurrenten erreichen, zusätzlich wurde ein grosser Einsatzradius verlangt.

General Dynamics betrat mit ihrer Entwicklung in vielen Bereichen Neuland. Die Ingenieure setzten von Anfang an auf ein unstabiles Flugzeug, das nur über ein computergesteuertes Flugreglersystem kontrollierbar ist (CCV= Control Configured Vehicle). Der Pilot muss in einem stärker geneigten Schleudersitz Platz nehmen, damit er in Luftkampfmanövern höheren Beschleunigungen gewachsen ist. Die YF-16 absolvierte ihren Erstflug am 20. Januar1974, der Testpilot entschied sich dazu, weil er zuvor bei Rollversuchen eine sehr hohe Geschwindigkeit erreicht hatte. Nach einer erfolgreichen Platzrunde landete er das Flugzeug nach sechs Minuten wieder. Der offizielle Jungfernflug erfolgte am 2. Februar 1974.
Während des Wettbewerbes war die Konstruktion von GD dem YF-17 von Northrop im Transsonischen- und im Überschallbereich, bei Beschleunigung und Kurvenverhalten deutlich überlegen.

Die US Air Force entschied sich aufgrund der hervorragenden Leistungen der YF-16 dafür, dieses Flugzeug zu beschaffen. Die leichte Konstruktion der YF-16 galt als ideale Ergänzung für das Schwergewicht F-15 Eagle. Aus dem Demonstrator YF-16 entstand die etwas grössere F-16, die zur Aufnahme des Mehrzweckradars einen längeren und breiteren Bug hatte. Am geringfügig vergrösserten Flügel wurden zwei zusätzliche Pylone angebracht. Als Antrieb diente ein modifiziertes F100 Triebwerk mit Nachbrenner. Die erste ausgereifte F-16 absolvierte ihren Jugfernflug am 8. Dezember 1976, und das erste Serienflugzeug startete erstmals im August 1978. Die Indienststellung bei der US Air Force begann Anfang 1979. General Dynamics erkannte früh, dass die F-16 über ein enormes Entwicklungspotential verfügte. Die heute angebotenen Versionen unterscheiden sich von dem Ausgangsmuster durch verbesserte Avionik und diverse elektronische Kampfwertsteigerungen. Strukturell erhielten die neueren Flugzeuge eine modifizierte und vergrösserte Höhenflosse.

Mehrere F-16 FALCON dienten als Vorbild für Versuchsflugzeuge, mit deren Hilfe die Luftkampffähigkeiten zukünftiger Flugzeuge verbessert werden konnten. Ein Prototyp der YF-16 wurde unter dem Lufteinlauf des Triebwerks mit Canards versehen, die als zusätzliche Steuerflächen dienen. Die Ingenieure konstruierten ein neues Kraftstoffsystem, damit der Schwerpunkt in grossen Bereichen variiert werden konnte. In den Versuchsträger wurde ein, in Analogtechnik aufgebautes, neues Steuersystem integriert, welches dem Jagdflugzeug bisher unbekannte Manövriereigenschaften verlieh. Auf diesem Projekt aufbauend, modifizierte GD eine F-16 FALCON zum AFTI. Mit diesem Flugzeug stand der US Air Force ein Versuchsträger zur Verfügung, der eine völlig neue Art des Luftkampfmanövers ermöglichte. Diese erweiterte F-16 wurde mit Canards ausgerüstet und erhielt ein fortschrittliches digitales Flugregelsystem. Die zusätzliche Elektronik wurde in einer neu konstruierten Rückenflosse integriert.

Die F-16XL ist eine Weiterentwicklung, die sich weitgehend von der Grundauslegung der F-16 unterscheidet. Dieses Projekt wurde ursprünglich von GD selbst finanziert. Es handelt sich um eine Konstruktion mit Pfeilflügeln mit negativer V-Stellung und gestrecktem Rumpf. Die F-16XL absolvierte ihren Erstflug am 15. Juli 1982, drei Monate später folgte ihr ein zweisitziger Prototyp mit einem F101 Triebwerk. Dieses Kampfflugzeug diente dem Hersteller zur Erforschung zukünftiger MACH 2 Flieger. Die F-16XL unterlag der F-15E Version, als die US Air Force im Februar 1984 einen neuen Mehrzweckjäger auswählte. Die Entwicklung von GD war zu dieser Zeit jedoch ganz klar das beeindruckendste Kampfflugzeug, das je gebaut wurde, und wurde weiterhin Demonstrator genutzt.

Konstruktionsmerkmale

Die Konstrukteure von GD waren bestrebt die Struktur der F-16 FIGHTING FALCON möglichst einfach zu gestalten. GD setzte auf bewährte Konstruktionstechniken um eine Form zu schaffen, die leicht zu bauen ist und eine handliche Wartung ermöglicht. In der Auswahl der Materialien wurde kein Neuland beschritten, um den Preis des neuen Jagdflugzeuges auf einem vertretbaren Niveau halten zu können. Der Rumpf der FALCON ist eine Ganzmetallkonstruktion in Halbschalenbauweise. Die weit nach vorne gezogenen Flügelwurzeln lassen den Rumpf nahtlos in das Tragwerk übergehen. Die Flügelwurzeln erzeugen eine wirbelzopfartige Strömung, die bei hohen Anstellwinkeln und im Überschallbereich der Grenzschicht zusätzliche Energie zuführt. Zusammen mit den beweglichen Vorflügelklappen führt dies zu erhöhtem Auftrieb und einer stabilisierteren Seitensteuerung.

Der Flügel ist eine mehrholmige Konstruktion, deren Nasenpfeilung 40° beträgt. Die Hauptstruktur der Beplankung besteht aus Graphit-Epoxy und ist mechanisch an einer Unterstruktur aus gewelltem Aluminium befestigt. Die geringe Flügelstreckung und ein kleines Dickenverhältnis optimieren das Tragwerk für den Luftkampf im Unterschallbereich. Damit das Jagdflugzeug im Geschwindigkeitsbereich zwischen MACH 0.8 und MACH 1.6 gute Flugleistungen erbringen kann, wird ein bewegliches Flügelprofil verwendet.

Über die ganze Länge der Flügelvorderkante erstreckt sich eine Manöverklappe, die je nach Flugsituation zwischen 2° nach oben und 20° nach unten verstellt wird. Am Flügelende ist eine kombinierte Querruder-/ Landeklappe angebracht. Die nahtlose Verbindung von Flügel und Rumpf verleiht dem Tragwerk eine grössere Festigkeit und erweitert den Raum für grosse Kraftstofftanks. Das gepfeilte Seitenleitwerk und die vollbeweglichen Höhenflossen haben eine herkömmliche Leichtmetallstruktur, die mit Graphit-Epoxy beplankt ist. Bereits ab Baulos 15 wurden die FALCONS mit einem grösseren Höhenruder ausgerüstet, damit die Flugeigenschaften im Langsamflug und in der Landephase verbessert werden.

Das Triebwerk der FALCON

General Dynamics entschied sich für ein modifiziertes F100 Turbofan Triebwerk, das bereits in der F15 EAGLE eingesetzt wird. Damit der Antrieb für ein Kamfflugzeug mit einem Triebwerk sicherheitstechnisch genügte, baute Pratt & Whitney ein zusätzliches Kraftstoffsystem ein. Der Hersteller vergrösserte den Verdichtereinlauf, um zu verhindern, dass im Nachbrenner Druckwellen im Mantelstromkanal nach vorne und bis zum Verdichter dringen. Bei den Maschinen, die in die dritte Welt exportiert werden sollten, entschied sich die Regierung unter J. Carter für den Einbau eines leistungsschwächeren Triebwerks. Die F-16-79 wurde mit einem GE-J79 Turbojet Antrieb ausgerüstet. Durch den Einbau dieses Triebwerks sollte vor allem die Reichweite reduziert und die Kurvenkampffähigkeit herabgesetzt werden. Die maximale Geschwindigkeit und die Wendigkeit der neuen F-16 Version wurde kaum beeinflusst. Diese Version fand auf dem Exportmarkt keinen Anklang. Im Dezember 1980 absolvierte eine FALCON mit einem GE F101 ihren Erstflug. Um die führende Marktposition auf dem Gebiet der starken Turbofantriebwerken mit Nachbrenner zu bewahren, entwickelte GE aus dem Antrieb für den B1 Bomber das GE F101 für Jagdflugzeuge.

Avionik

Die YF-16 wurde, um Geld und Zeit zu sparen, mit einer einfachen Avionik ausgerüstet. Die Entwicklungsingenieure liessen das Flugzeug so bauen, dass später eine komplexe Avionikausrüstung Platz darin finden würde. Bereits die YF-16 wurde als CCV-Flugzeug ausgelegt. Bei diesem Konzept befindet sich der Schwerpunkt hinter dem Hauptauftriebspunkt, dies führt zu einer Instabilität des Flugzeuges. Da der Mensch zu träge ist, solch komplexe Abläufe zeitgerecht zu steuern, werden die Steuerflächen durch einen Computer angesprochen. Der Flugregler in der YF-16 war zeitgemäss als Analog-Computer aufgebaut. Die F-16 erhielt selbstverständlich ein digitales Flugreglersystem, das viel leistungsfähiger ist als eine analoge Flugsteuerung. Der Pilot steuert das Kampfflugzeug nicht mehr über einen herkömmlich angeordneten Steuerknüppel, der die Eingaben des Flugzeugführers mechanisch oder hydraulisch auf die verschiedenen Ruderflächen weitergibt: durch den neuen, sogenannten Sidestick, gelangen die Eingaben des Piloten in Form von elektrischen Signalen zu einem Computer, der die Steuereingaben des Fliegers an die verschiedenen Stellmotoren der Ruderflächen weiterleitet.

Das Fly by Wire System sorgt auch für die künstliche Stabilität des Kampfflugzeuges. Bei den ersten F-16 war der Sidestick nicht beweglich angeordnet, die Eingaben des Piloten wurden über Dehnungsmesstreifen abgegriffen. Da sich dieses System als ungenau erwies, lässt sich der Steuerknüppel nun um einige Millimeter bewegen. Dem Piloten ist es jederzeit möglich mit Hilfe des MPO (Manual Pitch Override) den Flugregler in kritischen Situationen zu übersteuern. Bei den ersten Modellen erfolgte die Triebwerksteuerung vollelektrisch, die moderneren Baulose erhielten auch in diesem System eine manuelle Notsteuerung mit der Bezeichnung BUC (Back Up Control). Als Radar dient bei der F-16 das APG 66 von Westinghouse. Beim APG 66 handelt es sich um ein sehr leistungfähiges Mehrzweck-Puls-Dopplerradar, das mit einer mittleren Pulsrepetitionsfrequenz im I/ J Band arbeitet. Die Radarinformationen werden dem Piloten auf dem Blickfeldsichtgerät HUD und auf einem Bildschirm im Cockpit HDD übermittelt.

Startleistungen

Die F-16 Fighting Falcon benötigt nur einer sehr kurzen Startlaufstrecke, die Abhebegeschwindigkeit liegt etwa bei 160 Knoten, was einer Geschwindigkeit von rund 290 km/h entspricht.
Eine Falcon, die keine Aussenlasten trägt, lässt sich bei der höchsten Startleistung ohne Nachbrenner über die Bremsen nicht mehr halten. Bereits bei einer Leistung von 85% greift die automatische Bremsblockiereinrichtung ein und lässt die Maschine anrollen. Normalerweise wird nach dem Lösen der Bremse der Nachbrenner eingeschaltet und die F-16 schwingt sich nach 400m Startlaufstrecke in den Himmel.

Flugleistungen

Die Falcon verfügt über eine ausgezeichnete Manövrierfähigkeit im unteren und mittleren Höhenbereich. Das beste Luftkampfpotential entwickelt die F-16 auf Höhen zwischen 5000 und 6000 Metern. In einer Höhe von 3000 Metern kann die Falcon mit zugeschaltetem Nachbrenner mit 9g manövriert werden, ohne dabei an wertvoller Geschwindigkeit zu verlieren. In einer Höhe von 10\'000 Metern lassen sich bei konstanter Geschwindigkeit stetige 5g Kurven fliegen. Der Lufteinlauf ist bis zu Mach 1.6 befriedigend, grössere Geschwindigkeiten bis Mach 2.0 lassen sich nur in atmosphärischen Bedingungen im Bereich der Tropopause erfliegen. Mit einer Geschwindigkeit von Mach 1.6 kann man in einer Höhe von 9\'000 Metern mit 9g kurven, wenn man das Lastvielfach erhöht, fällt die Geschwindigkeit rasch in den Unterschallbereich zurück. Das Flugzeug wird in jedem Flugbereich durch die Piloten als sehr gutmütig eingestuft.

Im Langsamflugbereich geht ab 150 Knoten praktisch die gesamte Steuerwirkung um die Querachse verloren. Das F100 Triebwerk erweist sich in allen Flugbereichen als äusserst wirtschaftlich. Im Marschflug auf 14.000 Metern bei einer Geschwindigkeit von Mach 0.92 beträgt der Kraftstoffdurchfluss lediglich rund 850 kg/h. Mit solch tiefen Werten lassen sich grosse Entfernungen zurücklegen.
Bei der Falcon handelt es sich um ein ausgezeichnetes Leichtbau Kampfflugzeug, das bis in mittlere Höhen über beeindruckende Fähigkeiten verfügt. Ergänzend zu der F-15C verfügt die US Air Force mit der Fighting Falcon wahrscheinlich über das wirkungsvollste Luftverteidigungssystem der Welt. Beide Flugzeuge bilden selbst nach bald dreissig Jahren die Hauptstütze bei den amerikanischen Luftwaffenverbänden. Die F-16 wird nach wie vor produziert und gehört weiterhin zu den besten Mehrzweckkampfflugzeugen auf der Welt. Die modernsten Varianten werden noch viele Jahrzehnte im Dienst ihrer Betreiber bleiben.

Technische Daten General Dynamics F-16A

Technische Daten General Dynamics F-16A
Hersteller: Lockheed Martin, Fort Worth
Land: USA
Verwendung: Mehrzweck Kampfflugzeug, wendiges Jagdflugzeug
Antrieb: Mantelstromtriebwerk Pratt & Whitney F-100-PW-100
Leistung: Standschub 65,26 kN, 6.654 kp, Nachbrennerschub 111,3 kN, 11.349 kp
Besatzung: 1 Pilot
Erstflug: 20. Januar 1974

Leistungsdaten: F-16A

Länge:	14,52 m
Spannweite ohne Flugkörper:	9,45 m
Spannweite mit Flugkörper:	10,01 m
Höhe:	5,01 m
Flügelfläche:	27,87 m²
Leergewicht:	6870 kg
Maximales Startgewicht:	16.000 kg
Startgewicht als Abfangjäger:	10.600 kg
Interner Kraftstoff:	3165 kg
Externer Kraftstoff:	3069 kg
Geschwindigkeit auf Meereshöhe:	1472 km/h, Mach 1,2
Maximale Geschwindigkeit:	2172 km/h, Mach 2,05 auf 12.200 m
Maximale Steigrate auf Seehöhe:	315 m/s
Dienstgipfelhöhe höher als:	16.000 m
Startrollstrecke:	530 m
Landerollstrecke:	530 m
Überführungsreichweite:	3700 km
Einsatzradius tief-tief-tief, mit 6 Mk.82 Bomben:	547 km
Einsatzradius hoch-tief-hoch, mit 6 Mk.82 Bomben:	1000 km

Bewaffnung: Eine 20 mm Revolverkanone M61A-1 mit 515 Schuss und bis zu 5420 kg Waffen bei der Ausnutzung der vollen G-Limite von 9G. Unterschiedlichste Waffen an 9 Waffenstationen.