Diseño
[editar]Visión general
El F-16 es un avión táctico polivalente, supersónico y monomotor. Fue diseñado para ser un "caballo de batalla" con buena relación coste-rendimiento que pudiese desempeñar varios tipos de misiones y mantenerse preparado constantemente. Es mucho más pequeño y ligero que sus predecesores, pero emplea aviónica y aerodinámica avanzadas, además siendo el primero en emplear un sistema de control de vuelo estabilidad estática relajada/fly-by-wire (RSS/FBW), para lograr un mejor desempeño de maniobras. Sumamente ágil, el Fighting Falcon puede tirar maniobras a 9 G y puede alcanzar una velocidad máxima por encima de Mach 2.
El F-16 está equipado con un cañón automático M61 Vulcan de 20 mm en elencastre del ala izquierda: el F-16A se distingue por tener cuatro respiraderos detrás del orificio para el cañón M61, mientras que el subsecuente F-16C sólo tiene dos respiraderos.29
Los primeros modelos podrían armarse con hasta seis misiles aire-aire (AAM) de corto alcance y guía infrarroja AIM-9 Sidewinder, incluyendo un misil montado en un raíl lanzador dedicado en cada punta alar. Algunas variantes también pueden emplear el AAM de largo alcance y guiado por radar AIM-7 Sparrow, y las versiones más recientes pueden ser equipadas con el moderno AIM-120 AMRAAM. También puede emplear otros AAM; una amplia variedad de misiles aire-superficie, cohetes o bombas; contenedores de contramedidas electrónicas (ECM), de navegación, de búsqueda de blancos ocontenedores de armas; y tanques de combustible externos en hasta once puntos de anclaje —seis bajo las alas, dos en los extremos de las alas, y tres bajo el fuselaje—.
[editar]Configuración general
El diseño del F-16 emplea una forma de ala en delta cortada, incorporandocarenado del encastre ala-fuselaje y extensiones del borde de ataque para el control del vórtice en la parte delantera; una toma de aire ventral de geometría fija para la admisión del motor turbofán; una disposición de cola de tres planos convencional con estabilizadores horizontales completamente móviles; una pareja de aletas ventrales bajo el fuselaje justo detrás del borde de salida de las alas; cabina tipo burbuja de una sola pieza; y un tren de aterrizaje en configuración triciclo con la rueda delantera de dirección retráctil alojada debajo del conducto de entrada de aire, y desplegándose justo detrás del borde de admisión. Dispone de un receptáculo para reabastecimiento en vuelo con pértigalocalizado a cierta distancia detrás de la cabina. Los dos aerofrenos de aleta doble de los que dispone se encuentran entre los estabilizadores horizontales de cola y la tobera del motor, como terminación trasera de los encastres ala-fuselaje, y el gancho de parada está montado debajo de la popa del fuselaje.30 En la base del estabilizador vertical de cola tiene otro carenado, usado para alojar varios elementos como dispositivos ECM o paracaídas de frenado. Algunos modelos posteriores del F-16, como la variante F-16I del Bloque 50, también poseen un abultado carenado dorsal que discurre a lo largo del «lomo» del fuselaje desde la parte trasera de la cabina de vuelo hasta el carenado de cola. Este espacio extra puede ser usado para albergar equipamiento adicional o combustible.28 31
El F-16 fue diseñado para ser relativamente económico de fabricar y mucho más simple de mantener que los aviones de combate de anteriores generaciones. Su estructura se compone aproximadamente de un 80% de aleaciones de aluminio, un 8% de acero, un 3% demateriales compuestos, y un 1,5% de titanio. Las superficies de control, como las aletas de borde de ataque, los alerones, y aletas ventrales, hacen uso extensivo de elementos estructurales de panel de nido de abeja de aluminio y recubrimiento laminado de polímero reforzado confibra de carbono. El F-16A dispone de 228 paneles de acceso por toda la aeronave, alrededor de un 80% de los cuales son accesibles directamente. El número de puntos de lubricación, conexiones de línea de combustible, y módulos reemplazables también se redujo enormemente comparado con sus predecesores.28 19
A pesar de que el programa LWF de la USAF había requerido una vida estructural de la aeronave de sólo 4.000 horas de vuelo, y la capacidad de alcanzar 7,33 G con un 80% de combustible interno, los ingenieros de General Dynamics decidieron desde el principio diseñar la estructura del F-16 con una vida de hasta 8.000 horas de duración y para maniobras a 9 G con el depósito interno lleno. Esto resultó ser una ventaja cuando la misión del avión cambió de solamente combate aire-aire a operaciones polivalentes. Sin embargo, los cambios realizados por encima del uso operacional planeado y el aumento continuo de peso debido a la adición de más sistemas han requerido varios programas de fortalecimiento estructural.32
[editar]Mandos de vuelo
[editar]Estabilidad estática negativa
El YF-16 fue el primer avión del mundo diseñado de forma intencionada para ser aerodinámicamente un poco inestable. Esta técnica llamada "estabilidad estática relajada" (en inglés RSS o relaxed static stability), fue incorporada para aumentar la maniobrabilidad del caza. La mayoría de los aviones están diseñados con estabilidad estática positiva, que induce a la aeronave a regresar a su actitud original. Sin embargo, la estabilidad estática positiva dificulta la maniobrabilidad del aparato, ya que la tendencia a continuar en sus actitud actual se opone a esfuerzo del piloto por maniobrar; por otro lado, una aeronave con estabilidad estática negativa estará, en la ausencia de aportación de control, preparada para cambiar de nivel y abandonar el vuelo estable. Por consiguiente, un avión con estabilidad estática negativa será más maniobrable que uno que es positivamente estable.33 34
[editar]Mandos de vuelo electrónicos
Para contrarrestar esta tendencia a salirse del vuelo controlado, y evitar la necesidad de hacer movimientos de compensación constantes por parte del piloto, el F-16 dispone de un sistema de control de vuelo electrónico de cuatro canales de tipo fly-by-wire (FBW). La computadora de control de vuelo, que es un componente clave del sistema, acepta las ordenes del piloto a través de la palanca de control y de los pedales del timón, y manipula las superficies de control de tal manera que se produzca la maniobra resultante deseada sin perder el control (conocido como "salirse" del vuelo controlado). La computadora de control de vuelo también toma miles de medidas por segundo de la actitud de la aeronave, y automáticamente hace correcciones para compensar las desviaciones y mantener la ruta de vuelo sin necesidad de que intervenga el piloto, permitiendo de esta manera el vuelo estable. Esto ha generado un aforismo común entre los pilotos de F-16: «Tu no vuelas un F-16; él te vuela a ti.»35
[editar]Cabina de vuelo
Una de las características más notables del F-16 desde la perspectiva del piloto es el excepcional campo de visión desde la cabina de vuelo, una característica que es vital durante el combate aire-aire. La cabina tipo burbuja de una sola pieza de policarbonato y a prueba de aves proporciona una visibilidad completa de 360°, con un ángulo de visión hacia abajo de 40° por los lados y 15° por el morro (lo más común en sus predecesores eran 12–13°); para lograr esto el asiento del piloto va montado en una posición elevada. Además, a diferencia de la mayoría de los cazas, la carlinga del F-16 no tiene ningún arco estructural que obstruiría parte de la visión del piloto. No obstante, la excesiva longitud de la configuración en tándem de los F-16 biplaza hace necesario un arco estructural entre los pilotos.28 19 36
El asiento eyectable cero-cero ACES II impulsado por cohete que monta el F-16 está reclinado hacia atrás con un inusual ángulo de 30°, ya que los asientos de los cazas más antiguos o contemporáneos solían tener una inclinación hacia atrás cercana a los 13–15°. El gran ángulo de inclinación fue escogido para aumentar la tolerancia del piloto a la fuerzas G elevadas, y para reducir su susceptibilidad a la pérdida de conciencia inducida por fuerza G. El mayor ángulo del asiento, no obstante, también ha sido asociado con un mayor riesgo de dolor en el cuello cuando no es mitigado por el uso adecuado del reposacabezas.37Consecuentemente, los diseños de aviones de combate estadounidenses posteriores a éste pasaron a tener un ángulo de inclinación más moderado, de 20°.28 19 38 Debido al excesivo ángulo de inclinación del asiento y al espesor de la cúpula de policarbonato, el asiento eyectable del F-16 carece de los raíles deacero para romper la cabina de los que disponen la mayoría de los sistemas de eyección de otras aeronaves. En el F-16, la eyección del tripulante se realiza después de deshacerse de la cubierta: cuando el viento relativo arranca la cabina lejos del avión, un cable acciona los cohetes para impulsar el asiento.39
El piloto vuela la aeronave principalmente por medio de unapalanca de control lateral montada en el reposabrazos del lado derecho (en vez de la más habitual palanca de control central), y una palanca de gas del motor en el lado izquierdo, junto con los pedales de timón de dirección convencionales. Para aumentar el grado de control del piloto sobre el aparato durante maniobras de combare de altas G, varios de los interruptores de función que anteriormente eran distribuidos por la cabina se han cambiado a controles tipo HOTAS, para ser accesibles sin quitar las manos del mando de gases y de la palanca de mando. La simple presión con la mano sobre el mando de control causa la transmisión de señales eléctricas a través del sistema fly-by-wire (FBW), que regulan las distintas superficies de control de vuelo usadas para maniobrar. Originalmente el mando de control era fijo, pero esa configuración resultó ser incómoda y a los pilotos les resultaba difícil ajustarse a ella, tendiendo algunas veces al exceso de rotación del avión durante losdespegues, por lo que se le dio al mando una pequeña cantidad de “juego”. Desde su introducción en el F-16, los controles HOTAS se han convertido en una característica normal de los cazas modernos, en cambio, la aplicación de la palanca de control lateral está menos extendida.19 40
La cabina del F-16 dispone de una pantalla frontal de datos de tipo head-up display (HUD), que proyecta ante el piloto información visual, tanto de vuelo como de combate, de forma simbólica y sin obstruir su vista. Ésta permite ver los datos superpuestos a la altura de la vista y mantener la mirada fuera de la cabina, además de mejorar la conciencia situacional del piloto sobre lo que está ocurriendo a su alrededor.41 El sistema de mira montada en el casco JHMCS (Joint Helmet Mounted Cueing System) deBoeing también está disponible en el F-16 desde el Bloque 52 en adelante, para ser usado con misiles aire-aire avanzados como el AIM-9X. El JHMCS permite guiar el sistema de armas en la dirección en la que está mirando la cabeza del piloto, incluso fuera del campo de visión que ofrece el HUD, manteniendo su conciencia situacional.42 El JHMCS fue desplegado de forma operacional por primera vez durante Invasión de Irak de 2003.43
El piloto obtiene más información de vuelo y del estado de los sistemas mediante las pantallas multifunción, (MFD). La MFD del lado izquierdo es la pantalla principal de vuelo (PFD), que generalmente muestra las imágenes del radar y del mapa móvil; la MFD del lado derecho es la pantalla del sistema o SD (system display), que presenta información importante sobre el motor, el tren de aterrizaje, posiciones de los slats y flaps, cantidad de combustible, y estado de las armas. Inicialmente, el F-16A/B sólo tenía una única pantalla de tubo de rayos catódicos (CRT) monocromática utilizada como PFD, y la información del sistema era proporcionada por varios instrumentos de control tradicionales. La actualización MLU (Mid Life Update) introdujo la pantalla MFD SD en una cabina, que pasó a ser compatible con el uso de gafas de visión nocturna.21 Esas pantallas CRT fueron reemplazadas por pantallas de cristal líquido acolor en el Bloque 50/52.28 El Bloque 60 ofrece tres MFD a color programables e intercambiables (CMFD) con capacidad "imagen-en-imagen", capaz de sobreimpresionar la visualización completa de la situación táctica en el mapa móvil.44
[editar]Radar
El F-16A/B originalmente fue equipado con el radar de control de tiro de impulsos Doppler AN/APG-66 deWestinghouse Electronic Systems (ahora Northrop Grumman). Su antena direccional plana fue diseñada para ser lo suficientemente compacta como para encajarse dentro del relativamente pequeño morro del F-16. El radar APG-66 usa una baja frecuencia de repetición de impulsos (PRF) para detección de objetivos a media y alta altitud en un entorno de pocas señales de radar parásitas, y una PRF media para entornos de señales de radar parásitas densas. Dispone de cuatro frecuencias de operación dentro de la banda X, y proporciona cuatro modos de funcionamiento para combate aire-aire y siete para aire-tierra, incluso de noche o con condiciones meteorológicas adversas. El modelo APG-66(V)2 del Bloque 15 añadió un nuevo procesador de señales más potente, con mayor potencia de salida, fiabilidad mejorada, y mayor alcance en entornos con ecos parásitos o interferencias provocadas. El programa de actualización de vida media MLU actualizó éste al modelo APG-66(V)2A, que ofrece mayor velocidad de procesamiento y másmemoria.19 45
El radar AN/APG-68, una evolución del APG-66, fue introducido con el F-16C/D Bloque 25. Este modelo de radar dispone de mayor alcance y resolución, así como 25 modos de funcionamiento, incluyendo trazado de mapas terrestres, Doppler beam-sharpening, objetivo móvil en tierra, objetivo en mar, y seguimiento-mientras-explora (TWS) para hasta diez objetivos. El modelo APG-68(V)1 del Bloque 40/42 añadió plena compatibilidad con los dispositivos LANTIRN de Lockheed Martin, y un modo de seguimiento con PRF alta para proporcionar iluminación de objetivos de onda continua (CW) para los misiles de guiado radar semiactivo como el AIM-7 Sparrow. Los F-16 Bloque 50/52 inicialmente recibieron la versión más fiable APG-68(V)5, que tiene un procesador de señal programable empleando tecnología VHSIC. Los Bloque 50/52 Advanced (o 50+/52+) están equipados con el radar actualizado APG-68(V)9, que tiene un alcance de detección aire-aire un 30% mayor, y un modo de radar de apertura sintética (SAR) para reconocimiento, detección de objetivos y trazado de mapas en alta resolución. En agosto de2004, Northrop Grumman recibió un contrato para comenzar a actualizar los radares APG-68 de los aviones Bloque 40/42/50/52 al estándar (V)10, que dota al F-16 con búsqueda y detección autónoma todo tiempo para el uso de armas de precisión con ayuda de sistema de posicionamiento global(GPS). También incorpora modos de trazado de mapas SAR y seguimiento del terreno (TF), así como intercalado de todos los modos.28 19
El F-16E/F pasó a ser equipado con el avanzado radar activo de barrido electrónico (AESA) AN/APG-80 también de Northrop Grumman, que le proporciona al avión la capacidad de rastrear y destruir amenazas terrestres y aéreas simultáneamente, convirtiéndose en el tercer caza equipado con ese tipo de tecnología.44 46
El julio de 2007, Raytheon anunció que está desarrollando un nuevo radar llamado Raytheon Next Generation Radar (RANGR) basado en su anterior radar AESA AN/APG-79 como un candidato alternativo a los AN/APG-68 y AN/APG-80 de Northrop Grumman para los F-16 de nueva fabricación, y también como una actualización técnica de los ya existentes.28 47
[editar]Propulsión
El sistema propulsor inicialmente seleccionado para este avión monomotor fue elturbofán Pratt & Whitney F100-PW-200 con postquemador, una versión ligeramente modificada del F100-PW-100 usado por el F-15 Eagle. Con una fuerza de empujemáxima de 106 kN (23.830 lbf) con postcombustión, ese modelo continuó como motor estándar del F-16 hasta el Bloque 25, excepto para los Bloque 15 de nueva fabricación con actualización de capacidad operacional OCU (Operational Capability Upgrade). La OCU introdujo el F100-PW-220 de 105,7 kN (23.770 lbf), que también fue instalado en las aeronaves Bloque 32 y 42. Aunque no ofrece una diferencia notable en potencia, este reactor introdujo una unidad de control del motor electrónica digital (DEEC, Digital Electronic Engine Control) que mejoró la fiabilidad y redujo el riesgo de paradas del motor (una desagradable tendencia ocasional con el original "-200" que al ocurrir obligaba a volver a poner en marcha el motor en el aire). Introducido en la línea de producción del F-16 en el año 1988, el "-220" también sustituyó al "-100" de los F-15, de este modo maximizando la estandarización. Muchos de los propulsores "-220" de los aviones del Bloque 25 y posteriores fueron actualizados a partir de mediados de 1997 al estándar "-220E". Con una mayor fiabilidad y mejor mantenimiento, este modelo consiguió una reducción del 35% de la tasa de cambios no previstos de propulsores.1 19 48 49
Versiones | Bloques | Motor | Empuje máx. |
---|---|---|---|
F-16A/B | 1 - 20 | PW F100-PW-200 | 106 kN |
F-16C/D | 25, 32, 42 | PW F100-PW-220E | 105,7 kN |
30, 40 | GE F110-GE-100 | 128,9 kN | |
50 | GE F110-GE-129 | 131,6 kN | |
52 | PW F100-PW-229 | 129,4 kN | |
F-16E/F | 60 | GE F110-GE-132 | 144,6 kN |
El desarrollo de los motores F100-PW-220/220E fue el resultado del programa AFE (Alternate Fighter Engine, "motor de caza alternativo") emprendido por la USAF (coloquialmente conocido como "the Great Engine War", en español "la gran guerra de motores"), que también supuso la entrada deGeneral Electric como proveedor de motores para el F-16. El nuevo turbofán F110-GE-100 de General Electric, no obstante, requirió la modificación de la admisión de los F-16; la toma de aire original limitaba el empuje máximo de los reactores GE a sólo 114,5 kN (25.735 lbf), mientras que el nuevo conducto de admisión común modular (Modular Common Inlet Duct) permitió al F110 alcanzar su empuje máximo de 128,9 kN (28.984 lbf). Para distinguir entre los aviones equipados con esos dos motores y tomas de aire, a partir del Bloque 30, los bloques terminados en "0" (ej. Bloque 30) son propulsados por General Electric, y los bloques que terminan en "2" (ej. Bloque 32) son equipados con motores Pratt & Whitney.21 48 50 51 52
Los esfuerzos para mejorar los motores por parte de los dos competidores bajo el programa IPE (Increased Performance Engine, "motor de desempeño aumentado") llevaron a desarrollar el F110-GE-129 de 131,6 kN (29.588 lbf) para el Bloque 50 y el F100-PW-229 de 129,4 kN (29.100 lbf) para el Bloque 52. Los F-16 comenzaron a volar con esos motores IPE el 22 de octubre de 1991 y el 22 de octubre de 1992, respectivamente. En general, de los 1.446 aviones de combate F-16C/D adquiridos por la Fuerza Aérea estadounidense, 556 fueron equipados con motores de la serie F100, y 890 con los de la F110.28 Los aviones Bloque 60 de los Emiratos Árabes Unidos son propulsados por el turbofán General Electric F110-GE-132, que con un empuje máximo de 144,6 kN (32.500 lbf), es el reactor más potente equipado en un F-16.
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