LUchtvaart Nationaal Antwerpen Kempen

LUNAK
F-16 WETENSWAARDIGHEDEN & EIGENAARDIGHEDEN - DEEL 1

Met het nakend afscheid van de F-16 in de Belgische Luchtmacht staan we graag even stil bij enkele wetenswaardigheden of eigenaardigheden die de ontwerpfase en de levensloop van de F-16 typeerden.

Ontwerp en prototypes
In de jaren 1960/1970 voelde de USAF steeds meer de noodzaak om over een moderne “air superiority fighter” te beschikken, een jachtvliegtuig dat als het ware de heerser van het luchtruim zou zijn. Na honderden besprekingen, rapporten en specificaties ontstond hieruit uiteindelijk de McDonnell-Douglas F-15 (1e vlucht 27 juli 1972, indienstname bij de USAF vanaf januari 1976). De F-15 was een zware en grote tweemotorige jager met tot op dan ongekende mogelijkheden om vijandelijke vliegtuigen van op grote afstand (zelfs buiten het zicht van de piloot, Beyond Visual Range) uit de lucht te schieten. Een groep USAF officieren, later bekend onder de benaming “the fighter mafia”, ijverde evenwel reeds sinds de vroege jaren 1960 voor een licht en uitermate beweeglijk jachtvliegtuig dat, mits een voldoende krachtige straalmotor, in het voordeel zou zijn bij een dogfight (luchtgevecht binnen gezichtsafstand). Mede door de stevige kostprijs van de F-15 haalde deze “fighter maffia” uiteindelijk hun slag thuis en besliste de USAF een ontwerpcompetitie op te zetten voor een LWF (LightWeight Fighter). Vanaf 6 januari 1972 werd een Request For Proposals gepubliceerd, waarop door 5 vliegtuigfabrikanten (Boeing, General Dynamics, Lockheed, Northrop en LTV/Vought) werd gereageerd. Na veel wikken en wegen werd beslist om fondsen ter beschikking te stellen van 2 vliegtuigbouwers die elk 2 prototypes dienden te bouwen van de weerhouden ontwerpen, die respectievelijk de YF-16 (General Dynamics Model 401-16B) en YF-17 (Northrop P-600 Cobra) zouden worden.
Ondertussen waren 4 NATO landen (België, Nederland, Denemarken en Noorwegen) begonnen aan een gezamenlijke zoektocht voor de vervanging van hun verouderende F-104G Starfighter vloot. Onder andere als gevolg van de matige interesse binnen de USAF in een extra jachtvliegtuig, een rol waarvoor de F-15 aanvankelijk gekocht was, werd besloten het LWF programma als ACF (Air Combat Fighter) te heroriënteren naar een “multirole” toestel, bruikbaar als all-weather jachtvliegtuig of als jachtbommenwerper : de geknipte opvolger voor de Starfighters in Europa. Het “LightWeight” aspect van het oorspronkelijke LWF-programma verloor hierbij aan belang. Bovendien had de USAF wel degelijk nood aan een moderne jachtbommenwerper die eventueel ook nog andere taken aankon. Er werd dan ook beslist dat de winnaar van de ACF competitie door de USAF zou aangekocht worden, o.a. als gedeeltelijke vervanging voor toestellen zoals de F-4 Phantom en de F-105 Thunderchief.
In Europa werd door de 4 genoemde landen duchtig gediscussieerd om samen hetzelfde type vliegtuig aan te kopen. De Brits/Franse Sepecat Jaguar, een grondaanvalsvliegtuig met beperkte mogelijkheden als jachtvliegtuig, werd weliswaar overwogen maar niet weerhouden in tegenstelling tot 4 andere toestellen : de Amerikaanse General Dynamics YF-16 (F-16 in productievorm) en Northrop YF-17, de Zweedse Saab JA37 Viggen (politiek moeilijk te verantwoorden wegens de neutrale status van Zweden) en  de Franse Dassault Mirage F1/M53 (een door Dassault speciaal voor de NATO aangepaste krachtigere variant van de Mirage F1 met een Snecma M53 motor. De F1/M53 werd kortstondig gepromoot als F1E, met de “E” van “Europe”, maar bracht het uiteindelijk niet tot serieproductie bij gebrek aan klanten). België had een (politieke) voorkeur voor de Mirage F1/M53, Nederland zag de YF-17 wel zitten, maar gelukkig werd vrij snel tot een gemeenschappelijke keuze beslist al bleef België tot op het laatste moment twijfelen tussen de nochtans duurdere Mirage F1/M53 en de F-16. Zoals we weten kaapte General Dynamics met haar F-16 de hoofdprijs weg, met een gezamenlijk contract van 348 F-16’s voor de 4 Nato landen. In Europa zou de F-16 onder licentie gebouwd worden met als eindverantwoordelijken voor de assemblage Sabca in België (voor de Belgische en Deense luchtmacht) en Fokker in Nederland (voor de Nederlandse en Noorse luchtmacht).
Inclusief licentiebouw en exportcontracten werd de F-16 op meer dan 4600 exemplaren gebouwd voor luchtmachten over de ganse wereld - sterker nog : het toestel is in 2024 nog steeds in productie ! ACF “verliezer” Northrop mocht haar YF-17 overdragen aan McDonnell-Douglas die er na grondige aanpassingen de F/A-18 uit distilleerde ten behoeve van de US Navy. Ook de F/A-18 werd wereldwijd verkocht en deed het qua gebouwde aantallen niet slecht met ruim 1700 exemplaren.

Voor General Dynamics begon het testprogramma nochtans allesbehalve naar wens. Tijdens high speed taxi runs met het 1e prototype op 21 januari 1974 (taxiën met hoge snelheid, als onderdeel van het testprogramma vóór de eerste vlucht) kon testpiloot Phil Oestricher het prototype niet onder controle houden. De YF-16 schraapte met zijn linkervleugeltip en zijn horizontale staartvlakken over het tarmac en dreigde naast de runway terecht te komen. De piloot kon niet veel meer doen dan gas geven en hopen zo het toestel weer onder controle te krijgen… met een ongeplande eerste vlucht als gevolg. De tegenwoordigheid van geest van de testpiloot redde het kostbare prototype want de landing verliep vrij normaal en de tijdens de bokkensprongen opgelopen schade kon hersteld worden. Op 2 februari 1974 verrichte ditzelfde toestel  dan ook zijn officiële 1e vlucht.
De oorzaak van het eigenaardige gedrag tijdens de taxirun werd toegeschreven aan de heftige stuurbewegingen van de testpiloot -  een normaal gegeven tijdens het testen van een vliegtuig met mechanische of hydraulische bediening van de stuurvlakken maar bij gebrek aan gevoel en feedback in de sidestick te heftig voor de elektrische bediening waarover de YF-16 beschikte.
De rest van het testprogramma verliep nagenoeg normaal, al waren er tijdens 2 testvluchten problemen met de Pratt & Whitney F100 motor. In beide gevallen schakelde de motor zichzelf naar “idle” (minimum toerental) wat telkens leidde tot een “dead stick landing” (landing zonder motorvermogen) waaronder één buiklanding in het gras. De oorzaak van het probleem werd vrij snel gevonden (vervuiling in een fuel control valve) maar in afwachting van een definitieve oplossing werd het testprogramma beperkt tot vluchten in de nabijheid van het vliegveld.

Nieuwigheden en eigenaardigheden van de F-16
Dat uiteindelijk de YF-16 de hoofdprijs van de ACF competitie kon verzilveren was te danken aan een aantal speciale, zeg maar eigenaardige, eigenschappen die het toestel kon voorleggen :
-De YF-16 met 2 (inerte) Sidewinder missiles aan de vleugeltips woog minder dan de maximale stuwkracht die de F100 turbofan motor kon leveren (11400 kg stuwkracht voor 9500 kg gewicht, of een verhouding stuwkracht/gewicht van 1.20 - ter vergelijking : bij de Mirage F1/M53 bedroeg deze verhouding slechts 0.79). Anders gezegd : niet alleen kon de YF-16 verticaal blijven klimmen, het toestel kon onder deze omstandigheden zelfs versnellen. Geen enkel ander gevechtsvliegtuig kon dergelijke prestaties voorleggen. We moeten er wel bij vertellen dat deze ten overvloede gedemonstreerde spectaculaire prestaties gevlogen werden op de 2 prototypes die niet over wapensystemen noch radar beschikten en dus veel lichter waren dat om het even welke latere F-16 productieversie.
-Als we de uiterlijke vormgeving van het toestel bekijken zien we een geleidelijke overgang van de romp in de vleugels. Deze geleidelijke overgang, “wing/body blending” genaamd, wordt tegenwoordig algemeen toegepast maar de F-16 was één van de eerste gevechtsvliegtuigen die hierover beschikte. Deze vormgeving biedt een aantal belangrijke aerodynamische voordelen, zoals de bijdrage van de romp aan lift (hefkracht) zodat kleinere vleugels kunnen gebruikt worden.
-De canopy (cockpitkap) bestaat uit één grote druppelvorm zonder verstevigingen of raamstijlen die het zicht naar voren hinderen. Hoewel zo’n onverstoord uitzicht beslist wenselijk is voor een jachtvliegtuig had vrijwel geen enkele vliegtuigfabrikant een dergelijke constructie ooit durven toepassen. General Dynamics maakte zich sterk dat de kans op het doorboren of breken van de canopy bij een birdstrike volgens de op dat moment geldende ontwerpspecificaties verwaarloosbaar was.
-General Dynamics was één van de eerste vliegtuigfabrikanten die de fysieke verbinding tussen stuurvlakken (ailerons, hoogte- en richtingsroer) en bediening (voetenstuur en stick) volledig van elkaar scheidde. Stuurcommando’s werden elektrisch doorgestuurd naar de stuurvlakken : Fly-by-Wire. Een redundant boordcomputersysteem diende hierbij de input van de piloot (druk op stick en uitslag van voetenstuur) te vertalen naar een juiste reactie van de stuurvlakken.
-Het gebruik van een boordcomputer bood bijkomende mogelijkheden, die bij een mechanisch of hydraulisch systeem niet te verwezenlijken zouden geweest zijn. Zo monteerde General Dynamics de vleugels verder naar achteren dan wat om aerodynamische wetmatigheden gunstig werd geacht zodat het vliegtuig in feite neuslastig werd, hetgeen in principe gunstig is op het vlak van maneuvreerbaarheid. General Dynamics beweerde dan ook dat de YF-16 over “Relaxed Static Stability” beschikte : stabiel te vliegen onder normale omstandigheden maar bewust onstabiel en beweeglijk onder gevechtsomstandigheden. Stabiliteit en maneuvreerbaarheid zijn inderdaad zowat tegengestelden van elkaar. Bij bv. luchtgevechten moet een jachtvliegtuig zeer beweeglijk en manoeuvreerbaar (= onstabiel) zijn. Anderzijds zou een lange-afstandsvlucht met een onstabiel vliegtuig met de klassieke mechanische of hydraulische stuursystemen enorm vermoeiend zijn voor de piloot, die gedurig aan zou moeten bijsturen.
-Vermits de stick niet langer een mechanische (hefboom-) functie hoefde te verrichten kon deze kleiner uitgevoerd worden en kon hij op een ergonomisch betere positie geplaatst worden. Aangezien de throttle (gashendel) bij gevechtsvliegtuigen altijd links geplaatst wordt monteerde General Dynamics de kleine “elektrische” stick rechts : de sidestick was geboren. Ook dit concept was nieuw en werd geleidelijk aan overgenomen door andere constructeurs. Bij de YF-16 prototypes was deze sidestick volledig vast (dus niet beweegbaar) waarbij de stuurcommando’s aan de hand van de door de piloot uitgeoefende druk werden gemeten. Voor de productieversies werd overgeschakeld naar een sidestick die kleine bewegingen toelaat, hetgeen de piloot een zekere mate van gevoel en feedback verschaft. Het was inderdaad net het ontbreken van gevoel en feedback dat aan de basis lag van de ongeplande 1e vlucht.
-Uiterlijk niet meteen zichtbaar : de constructie van zowel romp als vleugels werd bij de prototypes zodanig opgevat dat de vleugel op vrij eenvoudige wijze verder naar voren of naar achteren kon gemonteerd worden in geval de YF-16 tijdens de testvluchten onoplosbare stabiliteitsproblemen zou vertonen. General Dynamics hoefde hiervan geen gebruik te maken, maar behield de constructielay-out voor  serieproductie.
-Dat de F-16 over een schietstoel beschikt is vanzelfsprekend. Minder vanzelfsprekend is echter de manier waarop General Dynamics die schietstoel monteerde : 30° achteroverhellend, terwijl 12 tot 15° gangbaar was. Deze verder achterover hellende schietstoel geeft de piloot een hogere weerstand tegen de zogenaamde g-krachten bij vliegmaneuvers.

(Gebruikte bronnen : Momenten uit de geschiedenis van de Belgische Luchtmacht (Jean Buzin, 2022),  diverse websites waaronder BelgianWings.be en Wikipedia, eigen documentatie)

In deel 2 overlopen we diverse benamingen, typeaanduidingen en afwijkende uitvoeringen van de F-16. Tevens belichten we enkele wetenswaardigheden die betrekking hebben op de Belgische kant van het F-16 verhaal. Besluiten doen we met een kort overzichtje in verband met de keuze van een opvolger voor onze F-16.

(Tekst & foto’s : Guido Van Roy)

Klik op onderstaande foto voor een fotografische impressie.