Il General Dynamics F-16XL, noto anche come F-16E

Il General Dynamics F-16XL, noto anche come F-16E, era un notevole sviluppo del progetto originale dell'F-16, il programma venne soppresso dalle decisioni politiche ed industriali dei tardi anni ottanta.

Era un derivato dell'F-16, ma con caratteristiche talmente diverse e nell'insieme migliorate, da non essere assimilabile ad una semplice versione della macchina, per via di un'ala totalmente rinnovata (ala a doppio delta e una fusoliera allungata: la sigla XL sta per "extra-large").

Sviluppo

Già al momento del concepimento, l'F-16 era previsto come macchina dotabile di ali sistemabili all'indietro o in avanti, per spostare il baricentro e modificarne la stabilità.

Il progetto SCAMP venne avviato nel 1980 per sfruttare la modularità del progetto originario per avere un aeroplano con un'ala diversa. SCAMP significava "programma di modifica per un aereo con velocità di crociera supersonica", il che già dà l'idea di cosa ci si potesse aspettare da tale apparecchio, un'innovazione notevolissima: la velocità supersonica in crociera ottenuta senza l'uso del postbruciatore.

Due aerei della produzione "normale", un biposto e un monoposto delle macchine di preserie, vennero modificati per essere impiegati in tale programma, e il primo volò il 3 giugno del 1982, il giorno dopo la presentazione, restando in aria 29 minuti.

Tecnica

L'ala a delta è una forma adatta alle velocità supersoniche con la massima superficie e la minima resistenza, ma presenta svantaggi di vario genere alle basse velocità. Il "nuovo" F-16 aveva un'ala a doppio delta di nuovo disegno, progettata con la collaborazione della NASA, che consentiva molteplici vantaggi, a cominciare dalla riduzione della resistenza transonica ed in volo supersonico.

Una modifica, quella della nuova velatura, che ricorda quanto accadde a velivoli come il Sukhoi -7/9, l'F-84/84F e il Panther/Cougar. Oltre alla velocità di crociera supersonica (ovvero senza l'uso del postbruciatore che aumenta drasticamente i consumi), esistevano anche altri elementi che motivavano la scelta della nuova ala:

• la superficie dell'ala era incrementata di ben 2,15 volte, con un totale di ben 60 m², diminuendo di molto il carico alare, nonostante il maggior peso al decollo (circa 340 kg per m² contro 550)
• il volume alare disponibile era tale che la macchina poteva disporre di ben 2.324 litri di carburante in più della precedente
• la superficie maggiore, unita al prolungamento del bordo d'attacco, garantiva la riduzione del percorso di decollo del 33%
• il rapporto portanza/resistenza migliorava dell'11%
• grazie alla minore apertura alare, miglioravano le velocità di rollio e beccheggio
• il numero dei punti d'aggancio aumentava, come anche lo spazio disponibile
• migliorava anche il comportamento nel volo a bassa quota ed alta velocità.

Inoltre la fusoliera era allungata di 1,47 metri, consentendo di aggiungere 1.058 litri di carburante. Erano assenti le due pinne ventrali, mentre il piano verticale restava immutato.

Infine, la presa d'aria era stata migliorata con l'introduzione di elementi mobili, tanto che nonostante la riduzione del rapporto potenza-peso, l'F-16XL aveva una velocità maggiore di quella della macchina standard, circa Mach 2,2 quando impiegava il nuovo motore F110 dalla spinta di circa 12,5 tonnellate.

Epilogo

Questo aereo da combattimento, nato in realtà come macchina sperimentale, era un velivolo promettente. Disponeva di 17 punti d'aggancio per complessivi 9.200 kg di carico, praticamente quanto un Panavia Tornado, e a parità di carico bellico permetteva un raggio d'azione superiore del 45%, mentre a parità di raggio d'azione il carico raddoppiava.

Oltre a questo, la disposizione dei carichi, con un massimo di ben 29, era stata migliorata, come nel caso degli AIM-120 AMRAAM, quattro dei quali, a causa dell'allungamento della fusoliera, potevano essere posti sotto di essa, senza impegnare i punti d'aggancio subalari, come invece accade con gli F-16 normali. Questo fatto comporta ovviamente una minore resistenza aerodinamica, una maggiore velocità e una segnatura radar molto più ridotta sotto tutti gli angoli di osservazione.

Anche le doti stealth della cellula erano migliori per via della curvatura alare, che frontalmente ha una diversa e più sfavorevole (per i radar) angolazione del bordo d'attacco. Inoltre, a ulteriore vantaggio della bassa osservabilità radar (come anche della maneggevolezza e della velocità), il quantitativo di carburante interno, praticamente quanto quello di un F-15, era tale da non rendere necessaria la presenza dei soliti serbatoi da 1.400 litri subalari, come anche dei punti subalari per agganciare praticamente tutti i carichi esterni.

Così il nuovo F-16 poteva portare un carico di 4 bombe da 900 kg sotto le ali e 4 AMRAAM sotto la fusoliera, praticamente quanto due Fighting Falcon "normali", a distanze di circa 900 km, quando il caccia originale non supera i 600-650 km, volando a velocità maggiori con il carico e disimpegnandosi se necessario a velocità supersoniche per periodi prolungati, con notevolissimi vantaggi per le possibilità di sopravvivenza.

Venne anche sperimentata la mimetica con effetto di "inganno" dato da un finto abitacolo nella parte ventrale della fusoliera, come anche una falsa ombra della deriva, cosa certamente più promettente che con l'F-16 standard, data la mancanza delle pinne ventrali.

Tuttavia, questo nuovo aereo, certamente uno dei migliori cacciabombardieri leggeri mai realizzato (ammesso che sia ancora definibile come "leggero" un velivolo che raggiungeva le 21 tonnellate al decollo) non ha avuto seguito. Infatti la sua principale occasione lo ha visto contrapposto come nuovo interdittore (in sostituzione degli F-111) all'F-15E Strike Eagle, che risultò vincitore in quanto la sua potente struttura di caccia pesante da superiorità aerea gli consentiva di conservare quasi inalterate le prestazioni basiche, anche con le modifiche per l'armamento e l'elettronica da attacco, oltre ad avere il radar APG-70 di indubbia validità.

Ma l'errore basico nel giudicare l'F-16XL era proprio il fatto di compararlo a caccia di classe palesemente superiore. Benché la macchina sia stata seguita da vari clienti stranieri, a cominciare dall'aviazione israeliana, che poi ha tuttavia proseguito con il programma Lavi, il velivolo non è stato concretamente ordinato da alcuno e i due esemplari hanno poi prestato servizio con la NASA come macchine da ricerca.

Tuttavia il principale problema dell'F-16, essendo un caccia leggero, è proprio il rapporto raggio-carico utile, troppo limitato per un uso efficace nel ruolo di interdittore a lungo raggio (benché la cosa sia pienamente fattibile, come dimostra il caso Osirak) e gli attuali clienti dell'F-16 spesso devono "arrangiarsi" con versioni che, pur di incrementare il carico di carburante, hanno addirittura introdotto i serbatoi "conformal" sopra la fusoliera, con effetti estetici tra l'altro assolutamente nefasti rispetto alla bella sagoma dell'F-16XL.

Se le cose fossero andate in maniera diversa, il nuovo modello del Fighting Falcon avrebbe potuto ricoprire almeno un 20-25 % degli ordini, invece le sue prestazioni sono state lasciate senza un seguito concreto di interesse.
E questo pur essendo a tutt'oggi un progetto molto interessante che potrebbe essere implementato senza troppe difficoltà nella linea di produzione dell'F-16, ancora aperta.

Se la gara per il nuovo interdittore dell'USAF ha visto l'F-15E quale vincitore, bisogna dire che nel mondo, contro i quattro utenti dell'Eagle (e altrettanti del Tornado) ve ne sono decine che hanno nelle loro possibilità macchine come gli F-16 (come nel caso della Corea del Sud, costretta a rinunciare all'Hornet dopo averlo dichiarato vincitore) e che nel contempo avevano ed hanno esigenze che i caccia leggeri standard non riescono a ricoprire. L'F-16XL era una straordinaria soluzione a costi pienamente accettabili per chiunque potesse sostenere una linea su F-16C, con la possibilità di essere usato sia come interdittore che come caccia intercettore a lungo raggio; un mix ideale avrebbe potuto essere 1:3 verso l'F-16 "standard", massimizzando il rapporto costo-efficacia.

Il fatto che forse ha giocato maggiormente contro l'F-16XL è stato, oltre ad altri fattori concomitanti, il ridotto rapporto potenza-peso, che non ha avuto molto giovamento dalla notevole quantità di carburante aggiunta rispetto al modello originario. Ma anche questo problema, che non inficiava in maniera drammatica le prestazioni di volo complessive (dopotutto il Dassault Mirage III a pieno carico ha grossomodo lo stesso rapporto di 0,6:1, e il Tornado è addirittura fermo a circa 0,5:1, versione ADV inclusa) avrebbe potuto trovare una soddisfacente soluzione con i motori F110 in fase di sviluppo, da 12.500k kg per un'accettabile 0,8:1.

Il programma però venne sospeso senza lasciare spazio ad ulteriori sviluppi.

ENGLISH

The General Dynamics F-16XL is a derivative of the F-16 Fighting Falcon, with a cranked-arrow delta wing. It was originally conceived as a technology demonstrator, later entered in the United States Air Force's (USAF) Enhanced Tactical Fighter (ETF) competition but lost to the F-15E Strike Eagle. Several years after the prototypes were shelved, they were turned over to NASA for additional aeronautical research. Both aircraft are currently stored at Edwards AFB.

Development

SCAMP

In 1977, the F-16XL started out as the F-16 SCAMP (Supersonic Cruise And Maneuver Prototype) at General Dynamics Fort Worth. Under the leadership of Harry Hillaker (father of the original F-16), the original goal of the program was to be a quick project to demonstrate the applicability of supersonic transport technologies to military aircraft. The big wing generated a lot of lift, and typical aerodynamic limitations of delta wings were overcome by the F-16's relaxed static stability. The F-16's electronic flight control system was tweaked to allow control at high angles of attack. The wing was also a big fuel tank which greatly increased range. The study went on for two years. The goal of the cranked arrow was to have a high sweep inboard panel for low drag at supersonic speeds, and a low sweep outboard panel to provide better handling and maneuverability at subsonic speeds.

Working closely with NASA's Langley Research Center, the company invested significant Internal Research and Development (IRAD) funds for wind tunnel testing and that led to the Model 400. It featured all moving wing tips for roll control and an all moving vertical tail. These surfaces were actually the horizontal tail surfaces from the F-16A. These surfaces were later dropped as they did not provide adequate control at low speed, high angle of attack. Also, there would have been no provision for wing-tip mounted missiles. The main wing incorporated forebody strakes to enhance vortex generation for high angle of attack maneuverability, negative stability for improved subsonic lift and reduced supersonic drag. It was built around a 40-inch fuselage stretch. Both the large wing and fuselage stretch yielded a dramatic increase in range at all speeds. In 1979, with a strong positive response by the USAF, GD released the Model 400 for a company funded preliminary design effort.

Enhanced Tactical Fighter competition

In 1980, the USAF signed on as a partner, providing the third and fifth production F-16 airframes for conversion. These two airframes became the only examples of the F-16XL.

In March 1981, the USAF announced the Enhanced Tactical Fighter program to procure a replacement for the F-111 Aardvark. The concept envisioned an aircraft capable of launching deep interdiction missions without requiring additional support in the form of fighter escort or jamming support. Under the leadership of program director Randy Kent, General Dynamics submitted the F-16XL, while McDonnell Douglas submitted a variant of the F-15 Eagle. Though the two aircraft were competing for the same role, they were fairly different in design approach. The F-15E is basically an F-15D two-seat trainer with the back-seat station modified to support ground-attack instruments, while the F-16XL has major structural and aerodynamic differences from the original F-16. As such, the XL would have required much more effort, time and money to put into full production. Additionally, the Strike Eagle has two engines, which gives it more thrust and capacity to carry more weapons and/or armor. Furthermore, engine redundancy can be very useful for an aircraft whose mission involves operating within the reach of anti-aircraft artillery and surface-to-air missiles, in addition to the standard threats of fighter aircraft and interceptors.

In February 1984, the USAF awarded the ETF contract to McDonnell Douglas. The two F-16XLs were returned to the Air Force and placed in storage at Edwards Air Force Base, Mojave, California.

Design

The wing and rear horizontal control surfaces were replaced with a cranked-arrow delta wing 120% larger than the original wing. Extensive use of carbon fiber composites allowed the savings of 600 lb (270 kg) of weight but the F-16XL was still 2,800 lb (1,300 kg) heavier than the original F-16A.

Less noticeable is that the fuselage was lengthened by 56 in (1.4 m) by the addition of two sections at the joints of the main fuselage sub-assemblies. With the new wing design, the tail section had to be canted up 3°, and the ventral fins removed, to prevent them from striking the pavement during takeoff and landing. However, as the F-16XL exhibits greater stability than the native F-16, these changes were not detrimental to the handling of the aircraft.

These changes resulted in a 25% improvement in maximum lift-to-drag ratio in supersonic flight and 11% in subsonic flight, and a plane that reportedly handled much more smoothly at high speeds and low altitudes. The enlargements increased fuel capacity by 82%. The F-16XL could carry twice the ordnance of the F-16 and deliver it 40% farther. The enlarged wing allowed a total of 27 hardpoints:

• 16 wing stations of capacity 750 lb (340 kg) each
• 4 semi-recessed AIM-120 AMRAAM stations under fuselage
• 2 wingtip stations
• 1 centerline station
• 2 wing "heavy/wet" stations
• 2 chin LANTIRN stations
• However, the "heavy/wet" stations interfered with up to four wing stations.

Operational history

NASA testing

In 1988, the two aircraft were taken out of storage and turned over to NASA for research. The first aircraft was fitted with an active suction titanium glove encasing the left wing and delivered to the Ames-Dryden Flight Research Facility at Edwards AFB. Designed and built by North American Aviation (a division of Rockwell International), the glove had laser-cut holes that were nominally 0.0025 in (0.0635 mm) diameter. Distance between holes varied between 0.010 and 0.055 in (0.25 and 1.40 mm) depending on the suction. The glove covered over 5 ft² (0.5 m²) of the wing. It was intended to suck away turbulent airflow over the wing, restoring laminar flow and reducing drag. The aircraft was also involved in testing sonic boom characteristics, takeoff performance, and engine noise, for NASA's civil transport program.

The second aircraft (a two-seater) had its experimental engine replaced with a General Electric F110-129. It accidentally achieved supercruise, a design goal of the F-16XL that was never attained in ETF testing, when it reached Mach 1.1 at 20,000 ft (6,096 m) on full military power. It was mounted with a passive fiberglass and foam glove on the right wing to examine supersonic flow, and an active glove on the left wing. This second glove was composed of fiberglass and foam over a titanium skin, and covers 75% of the wing's surface and 60% of its leading edge. The active portion consists the middle two-thirds of the glove, with laser-drilled holes leading to cavities beneath the wing. It was designed collaboratively by Langley research center, Dryden, Rockwell, Boeing, and McDonnell Douglas. The glove is intended as a testbed for supersonic laminar flow.

The F-16XL flight project office was located at the NASA Dryden Flight Research Center, Edwards AFB, CA. The NASA Langley Research Center, developed and coordinated F-16XL experiments.

At the conclusion of their test programs in 1999, both F-16XLs were placed into storage at NASA Dryden. In 2007, NASA approached Lockheed Martin to request a study into the feasibility and cost of returning F-16XL #1 to flight status and upgrading it with many of the improvements found in the USAF's F-16 Block 40. This was studied while F-16XL #1 was taxi tested at Dryden and given systems checks. However, both F-16XLs were retired in 2009 and stored at Edwards AFB.

Aircraft on Display:

• F-16XL - 75-0747 – Museum Air Park, Air Force Flight Center Museum, Edwards AFB, California.
• 75-0749 – in storage at the Air Force Flight Center Museum, Edwards AFB, California.

Specifications (F-16XL number 2)

General characteristics:

• Crew: One (XL #1) or Two (XL #2)
• Length: 54 ft 2 in (16.51 m)
• Wingspan: 34 ft 3 in (10.44 m)
• Height: 17 ft 7 in (5.36 m)
• Wing area: 646 ft² (60.0 m²)
• Empty weight: 22,000 lb (9,980 kg)
• Loaded weight: 48,000 lb (21,800 kg)
• Max. takeoff weight: 48,000 lb (21,800 kg)
• Powerplant: 1 × General Electric F110-GE-100 turbofan
• Dry thrust: 17,100 lbf (76.3 kN)
• Thrust with afterburner: 28,900 lbf (125 kN)

Performance

• Maximum speed: Mach 2.05 (1,400 mph, 698 m/s)
• Cruise speed: 600 mph (268 m/s)
• Range: 2,480 nmi (2,850 mi, 4,590 km)
• Service ceiling: 50,000 ft (15,000 m)
• Rate of climb: 62,000 ft/min (320 m/s)

Armament


• Guns: 1 × 20 mm (0.79 in) M61 Vulcan (Gatling) gun
• Hardpoints: 17 pylons with a capacity of up to 15,000 lb (6,800 kg) of payload (Note: stations 2-5 and 13-16 were split into groups, similar to the F-15E).

(Web, Google, Wikipedia, You Tube)