Porównanie samolotów YF-16 i F-16. Dobrze widoczna różnica w długości i kształcie przedniej części kadłuba, w której na F-16 umieszczono stację radiolokacyjną.
Pod koniec 1966 r. dowództwo systemów sił powietrznych (AFSC – Air Force Systems Command) rozpoczęło studium na temat nowego myśliwca przewagi powietrznej nazwanego roboczo F-X. Miał on docelowo zastąpić dwusilnikowe samoloty myśliwskie McDonnell Douglas F-4 Phantom II. Wiosną 1967 r. USAF rozpoczęły program „Blue Bird” formułując swoje wymagania dotyczące F-X. Miał to być dwusilnikowy myśliwiec o masie startowej rzędu 18 000 kg, bardzo dobrej zwrotności, zdolny do osiągnięcia prędkości Ma=2,5. Miał być wyposażony w zaawansowany radar, stałe działko i mieć możliwość przenoszenia pocisków powietrze-powietrze naprowadzanych na podczerwień lub radiolokacyjnie.
W tym czasie w Departamencie Obrony (Pentagon) funkcjonowało powołane przez sekretarza obrony Roberta S. McNamarę wpływowe biuro ds. analiz systemowych (OSA – Office of System Analysis). Jego rolą było m.in prowadzanie naukowych analiz oraz budowanie modeli matematycznych, które miały wspierać decyzje biura sekretarza obrony w kwestii realizacji programów zbrojeniowych. W biurze OSA pojawiła się wówczas koncepcja stworzenia narzędzia matematycznego dzięki któremu można by porównywać możliwości samolotów bojowych. Współpracujący z OSA maj. John Boyd, inżynier i były pilot USAF, oraz matematyk Thomas Christie opracowali teorię E-M, czyli tzw. manewrowości energetycznej (ang. Energy Maneuverability).
Dzięki niej „na papierze” można było oceniać możliwości bojowe myśliwców poprzez analizę porównawczą ich osiągów. Pomimo, że Boyd brał udział w opracowaniu specyfikacji programu F-X, wkrótce stał się jego krytykiem. Uważał, że F-X jest zbyt duży i skomplikowany, aby stać się efektywnym myśliwcem. W swojej argumentacji wykorzystywał teorię E-M. Wkrótce dołączył do niego pracujący dla OSA inżynier Pierre Sprey. Obydwaj opracowali koncepcję lekkiego myśliwca, który nazwali „Red Bird”. Miał to być wysoce manewrowy myśliwiec o masie startowej rzędu 10 500 kg i prędkości maksymalnej w granicach Ma=1,6. Samolot miał nie posiadać radaru, a jego uzbrojenie miało stanowić działko pokładowe i dwa pociski powietrze-powietrze naprowadzane na podczerwień. Myśliwiec miał być maksymalnie uproszczony i służyć wyłącznie do wywalczania przewagi powietrznej w dzień i przy dobrych warunkach atmosferycznych.
USAF nie traktowało projektu „Red Bird” poważnie. Podczas prac nad F-X pojawił się jednak pomysł, aby w celu zmniejszenia prognozowanych wysokich kosztów nowego myśliwca, uprościć jego konstrukcję i ograniczyć osiągi. Rozważania te przerwały informacje o myśliwcu MiG-25, który zaczął wchodzić na uzbrojenie sił powietrznych ZSRR. Jego osiągi – prędkość maksymalna znacznie ponad Ma=2,5 oraz pułap rzędu 20 000 m – rozwiały wszelkie wątpliwości dotyczące F-X. Pod koniec września 1968 r. USAF wystosowały prośbę o oferty dla programu F-X. Ostatecznie, 23 grudnia 1969 r. USAF ogłosiły wybór projektu firmy McDonnell Douglas. Nowy myśliwiec otrzymał oznaczenie F-15 Eagle.
W styczniu 1969 r. Melvin Laird został mianowany sekretarzem obrony w rządzie prezydenta Richarda Nixona. Laird oraz jego zastępca David Packard reprezentowali inne podejście do kwestii realizacji programów zbrojeniowych. Robert McNamara promował centralizację procesów decyzyjnych, bezpośrednie zarządzanie programami oraz analizę teoretyczną jako podstawę dla podejmowanych decyzji. Budowa i porównywanie prototypów samolotów było wykluczone ze względu na zbyt wysokie koszty.
Kolejne konfiguracje płatowca rozważane przez firmę General Dynamics, których zwieńczeniem był projekt prototypu YF-16.
Idée fixe była unifikacja programów zbrojeniowych oraz wdrażanie uniwersalnych systemów zaspokajających potrzeby wszystkich rodzajów sił zbrojnych i zdolnych do wykonywania szerokiego spektrum zadań. Jednakże jeśli program wdrożenia do służby przez US Navy oraz USAF tego samego myśliwca – F-4 Phantom II – okazał się sukcesem, to już program budowy samolotu „uniwersalnego” w postaci F-111, nie był udany. Melvin Laird zarzucił centralne planowanie, pozostawiając podejmowanie decyzji dotyczących systemów bojowych poszczególnym rodzajom sił zbrojnych. Laird, a szczególnie David Packard byli zwolennikami powrotu do bezpośredniego porównywania prototypów oraz ich dopracowania przed podjęciem decyzji o zakupie.
W połowie 1969 r. John Boyd oraz Pierre Sprey znaleźli sojusznika w wydziale ds. specyfikacji myśliwców taktycznych dowództwa USAF. Był nim Col. Everest Riccioni, który „ochrzcił” grupę mianem „myśliwskiej mafii” (ang. fighter mafia). Było to żartobliwe nawiązanie do określenia „bombowa mafia” (ang. bomber mafia), dotyczącego sztabu USAF, zdominowanego przez oficerów wywodzących się z jednostek dowództwa lotnictwa strategicznego (SAC).
Jednakże, ze względu na bezkompromisowe podejście praktycznie do wszystkich programów realizowanych przez USAF jak i US Navy, grupa ta szybko zyskała też miano „krytyków”. Grupa Boyda powróciła do koncepcji „Red Bird” przemianowując ją na F-XX/VF-XX. Ponownie był to projekt pozbawionego radaru oraz zaawansowanej awioniki myśliwca o masie 10 000 kg. Miał stanowić alternatywę dla kosztownych i zbyt skomplikowanych według „krytyków”, programów budowy myśliwca F-X oraz kupowanego przez US Navy myśliwca Grumman F-14A Tomcat. USAF, które inwestowały każde wolne fundusze w program F-15, w ogóle nie były zainteresowane „dziennym” myśliwcem F-XX. Dla US Navy oceniały VF-XX jako nieprzydatny do działań pokładowych ze względu na zbyt mały zasięg i udźwig.
„Krytycy” nie mieli praktycznie żadnego wpływu na procesy decyzyjne USAF. Jednakże, ze względu na agresywną promocję swoich koncepcji, „myśliwska mafia” zaczęła stopniowo zyskiwać zwolenników, szczególnie wśród kongresmanów. Do części legislatorów przemawiał argument o zbyt wysokich kosztach budowy samolotów myśliwskich F-15 oraz F-14.
W 1969 r. Col. Everest Riccioni, który pracował jeszcze w wydziale ds. specyfikacji myśliwców taktycznych, otrzymał grant w wysokości 149 tys. USD. Kwota ta miała być przeznaczona na sfinansowanie studium analizującego możliwość praktycznego zastosowania teorii E-M. Przyznaną kwotę Riccioni rozdzielił pomiędzy biura projektowe firm General Dynamics oraz Northrop.
W 1969 r. zarówno sekretarz obrony Melvin Lair jak i jego zastępca David Packard zainteresowali się analizami dotyczącymi lekkiego myśliwca, jako alternatywy dla programu F-15. W lutym 1971 r. Pentagon opracował oficjalne studium na temat potencjalnych korzyści związanych z uruchomieniem programu budowy lekkiego myśliwca. Według Packarda program mógłby być dobrą okazją do powrotu do bezpośredniego porównywania konkurujących prototypów. Miał to być jednak raczej eksperyment nie prowadzący do ewentualnego zakupu nowego myśliwca.
Równolegle, w maju 1971 r., Kongres opublikował krytyczną analizę zarówno programu budowy F-15 dla USAF, jak i F-14 dla US Navy. Legislatorzy proponowali wówczas przyznanie 50 mln USD na program rozwoju alternatywnego, lekkiego myśliwca. Ostatecznie, w budżecie na rok fiskalny 1972 wydzielono kwotę 12 mln USD na program nazwany LWF (Light Weight Fighter).
W maju 1971 r. siły powietrzne utworzyły analityczną grupę ds. studium prototypów. Wśród jej członków znalazł się m.in. John Boyd. Grupa ogłosiła zapotrzebowanie na sześć projektów lekkiego myśliwca, z których dwa najlepsze otrzymają dalsze finansowanie. We wrześniu 1971 r. została mianowana oficjalnym biurem ds. prototypów (PPO – Prototype Program Office) programu LWF. W tym samym czasie David Packard ogłosił w Kongresie, że Pentagon rusza z eksperymentalnym programem LWF.
6 stycznia 1972 r. biuro PPO wystosowało oficjalną prośbę o propozycje (RFP – Request for Proposals) dla programu LWF. Specyfikacja programu mówiła o myśliwcu o masie nie przekraczającej 9500 kg, charakteryzującym się dobrą zwrotnością. Miał on być zoptymalizowany do prowadzenia walk powietrznych w zakresie prędkości Ma=0,6-1,6 oraz na wysokości do 9100–12 200 m.
Były to widełki opracowane na bazie analiz USAF dotyczących walk powietrznych podczas wojny w Wietnamie, wojny sześciodniowej na Bliskim Wschodzie oraz starć pakistańsko-indyjskich. Myśliwiec LWF miał być uzbrojony w stałe, wielolufowe działko typu M61A1 Vulcan kal. 20 mm oraz mieć możliwość przenoszenia co najmniej dwóch pocisków powietrze-powietrze AIM-9 Sidewinder.
W specyfikacji sugerowano, aby finalna cena pojedynczego egzemplarza, wraz z kosztami opracowania i testów, nie przekraczała 3 mln USD. Swoje oferty do programu LFW zgłosiło pięć firm: Boeing, General Dynamics, Lockheed, Northrop, oraz Vought.
Projekt Boeinga – Model 908-909 – przedstawiał jednosilnikowy myśliwiec o cylindrycznym kadłubie z dużym, podkadłubowym wlotem powietrza do silnika. Obrys i skos skrzydła oraz konfiguracja ogona z pojedynczym statecznikiem pionowym przypominały rozwiązanie zastosowane przez General Dynamics w YF-16.
Lockheed zaproponował projekt CL-1200 Lancer. Oparty był on konstrukcyjnie na myśliwcu F-104 Starfighter. Zastosowano w nim m.in. duże prostokątne wloty powietrza w miejsce małych, cylindrycznych jakie posiadał F-104. CL-1200 opracowany został przez Lockheeda jako konkurent dla lekkiego myśliwca firmy Northrop – F-5E Tiger II. CL-1200 nie zyskał jednak szerszego zainteresowania u odbiorców zagranicznych, którzy preferowali ofertę Northropa.
USAF przez chwilę rozważały zbudowanie na bazie projektu CL-1200 eksperymentalnego prototypu oznaczonego jako X-27. Program ten jednak nie został sfinansowany. Vought zaprezentował projekt V-1100. Konstrukcyjnie oparty był na opracowanym przez firmę Vought myśliwcu pokładowym F-8 Crusader oraz pokładowym samolocie szturmowym A-7 Corsair II. V-1100 miał obszerniejszy kadłub z kokpitem o lepszej widoczności w porównaniu do A-7 oraz przeprojektowane skrzydło zwiększające zwrotność.
Firma General Dynamics opracowała kilkanaście projektów lekkiego myśliwca. W ramach poszczególnych wariantów analizowano rozwiązania z jednym lub dwoma silnikami, pojedynczym lub podwójnym usterzeniem pionowym, umieszczonymi po bokach kadłuba prostokątnymi wlotami powietrza do silnika lub poddziobowym wlotem powietrza do silnika o kilku różnych kształtach. Większość modeli przeszła badania i testy w tunelu aerodynamicznym.
Wspólny start prototypu YF-16 nr 1 wraz z taktycznym samolotem rozpoznawczym RF-4C Phantom II podczas prób w Edwards AFB.
General Dynamics zakładał zastosowanie tzw. skrzydła rozmytego (BWB – Blended Wing Body), gdzie skrzydło płynnie połączone jest z kadłubem oraz pasmowego przedłużenia skrzydła na krawędzi natarcia (LERX – Leading Edge Root Extension). Wybrano ostatecznie rozwiązanie z pojedynczym statecznikiem pionowym, gdyż według badań tunelowych konfiguracja taka zwiększała efektywność skrzydła pasmowego. Poddziobowy wlot powietrza uznano za idealne rozwiązanie, gdyż w najefektywniejszy sposób dostarczał powietrze do silnika podczas wykonywania manewrów z dużymi kątami natarcia.
Skrzydło z 40-stopniowym skosem krawędzi natarcia i prostą krawędzią spływu zostało wybrane, gdyż stanowiło najlepszy kompromis pomiędzy zwrotnością, a generowanymi oporami powietrza. Ogólna konfiguracja aerodynamiczna z centralnie umieszczonym skrzydłem oraz technologią BWB i LERX była możliwa tylko dlatego, że General Dynamics zastosował w swoim projekcie system sterowania elektrycznego (ang. fly-by-wire).
System ten zamiast mechanicznych połączeń pomiędzy drążkiem sterowym, a powierzchniami sterowymi, wykorzystywał elektrycznie sterowane aktuatory, połączone kablami z centralnym komputerem sterującym i drążkiem sterowym. Jako napęd swojego myśliwca, firma General Dynamics wybrała silnik Pratt & Whitney F100--PW-200. Była to ulepszona wersja silnika F100-PW-100 montowanego w myśliwcach F-15. Ostateczny projekt, nazwany Model 401-16B, został zgłoszony do programu LWF.
Northrop, jako jedyny z oferentów, zaproponował do programu LWF projekt myśliwca dwusilnikowego. Oznaczony na potrzeby programu LWF jako P-600, projekt ten został pierwotnie opracowany jako P-530 Cobra. Miał stanowić następcę dla myśliwców F-5E. P-530 posiadał skrzydło o podobnym obrysie do F-5E, jednakże w przeciwieństwie do F-5E, który był dolnopłatem, P-530 miał być średniopłatem. Dzięki dogodniejszemu prześwitowi mógł przenosić na pylonach podskrzydłowych większą gamę uzbrojenia.
Podobnie jak General Dynamics, Northrop analizował kilka różnych konfiguracji wlotów powietrza do silników oraz układu ogona. Co ciekawe, badania te doprowadziły Northropa do przeciwnych wniosków niż firmę General Dynamics. Przesunięcie skrzydła w górę sprawiło, że wloty powietrza do silników umieszczono pod skrzydłem. Zwrotność P-530, szczególnie przy dużych kątach natarcia, miało zwiększyć pasmowe przedłużenie skrzydła (LERX).
Northrop doszedł do wniosku, że boczne wloty powietrza do silników to jedyne rozwiązanie, gdyż skrzydło pasmowe pomagało kierować przepływ powietrza ku wlotom. Konfiguracja taka pozwalała na efektywne zasilanie silników przepływającym powietrzem nawet podczas lotu z dużymi kątami natarcia. Zastosowanie podwójnego, rozchylonego na zewnątrz usterzenia pionowego, uznano za najbardziej efektywne. W konfiguracji takiej kadłub nie blokował przepływu powietrza w kierunku usterzenia podczas manewrowania z dużymi kątami natarcia. Rozchylone usterzenie pionowe zwiększało też stabilizację poprzeczną samolotu.
Northrop w 1971 r. promował projekt myśliwca P-530 na rynkach międzynarodowych, jednakże nie spotkał się on z większym zainteresowaniem. Na potrzeby programu LWF Northrop wprowadził zmiany do projektu P-530. Działko pokładowe zaprojektowane pierwotnie w dolnej części kadłuba umieszczono na górnej części dziobu. Zastosowano lżejsze i uproszczone podwozie, kompozytowe elementy konstrukcyjne oraz tzw. elektroniczny system wsparcia sterowania (ECAS – Electronic Control Augmentation System), który był formą częściowego systemu sterowania elektrycznego. Do napędu P-600 Northrop wybrał silniki YJ101-GE-100 firmy General Electric. Zostały one na zlecenie firmy Northrop specjalnie opracowane przez GE dla projektu P-530.
Zobacz więcej materiałów w pełnym wydaniu artykułu w wersji elektronicznej >>
