Le F-16 Fighting Falcon est un chasseur-bombardier américain, monoréacteur, qui a évolué depuis les années 70 et commence juste à laisser la place à son successeur, le F-35 Lightning II. Utilisé par une vingtaine de pays dans le monde, produit à plus de 4400 exemplaires, il est devenu l'un des symboles de la puissance commerciale et technologique américaine. Il représente toujours de nos jours un concurrent dangereux lors des appels d'offre internationaux, grâce aux prix défiant toute concurrence proposés aux pays intéressés.
Origines
Dès 1965, l'USAF commença à étudier de nouveaux concepts de chasseurs à hautes performances, incluant le F-X, un intercepteur lourd et avion de supériorité aérienne, et l'ADF (Advanced Day Fighter). Le programme F-X, dans la classe des 40000 lbs, prévu pour être équipé de missiles radar à longue portée, fut poussé par l'arrivée du MiG-25 Foxbat, capable de M 2.8, en 1967.
Un temps mis au placard, le concept ADF renaît sous la forme du F-XX grâce au lobbying de quelques personnes : un chasseur de la classe des 25000 lbs (plus tard 17000 lbs), à grande endurance, avec peu d'avionique et aucun missile à longue portée. L'Air Force n'apprécie pas vraiment ce concurrent du F-X, mais le Pentagone décide de garder le F-XX sous le coude en cas de problèmes avec le F-X. L'Air Force et la Navy doivent d'ailleurs défendre énergiquement le F-X (qui deviendra le F-15) et le F-14 contre l'idée de les remplacer par le F-XX.
Une Request for Proposals (RfP) fut adressée à l'industrue en 1971, demandant un chasseur à haut rapport poussée/poids, une masse de moins de 20000 lbs, et une haute manœuvrabilité. L'idée n'était pas d'aller battre le MiG-25 sur son propre terrain, mais d'optimiser l'avion pour des combats entre 30000 et 40000 pieds, de M 0.6 à M 1.6. Le taux de virage, l'accélération et l'endurance étaient prioritaires par rapport à la vitesse. L'avion devait être de petite taille, pour réduire sa visibilité en combat tournoyant ; le programme était nommé "Light Weight Fighter" (chasseur léger).
Boeing, Northop, General Dynamics, Ling-Temco-Vought, et Lockheed proposèrent des concepts ; seuls General Dynamics et Northrop furent sélectionnés avec leurs YF-16 et YF-17. Le prototype du YF-16 sorti d'usine fin 1973, et fit un premier vol imprévu le 21 Janvier 1974 : lors de tests de roulage rapide, le pilote perdit partiellement le contrôle de l'avion, qui se mit à racler le sol avec l'aile gauche, et à dévier vers le désert environnant. Décidant qu'il valait mieux décoller que de visiter les dunes des alentours, il resta ensuite en l'air quelques minutes avant d'atterrir sans plus de problèmes.
Dans le même temps, la Belgique, les Pays-Bas, le Danemark et la Norvège s'étaient mis ensemble pour choisir un successeur à leur F-104G Starfighter, dans le cadre du Multinational Fighter Program Group, MFPG. Les avions envisagés étaient le YF-16, le Mirage F1, le JA37 Viggen, et le YF-17. Le gagnant du match entre les YF-16 et YF-17 (le programme ayant été renommé ACF pour Air Combat Fighter entre temps) avait de bonnes chances de remporter l'adhésion des pays du MFPG.
Conception
Un avion optimisé
Le F-16 fut équipé d'un seul Pratt & Whitney F-100. La configuration mono-réacteur du YF-16, en comparaison des deux GE YJ101 du YF-17, lui permettait, sans perte importante de fiabilité, de réduire la consommation de carburant et le poids en charge. Une dérive unique fut choisie par simplicité, certaines formes de fuselage pouvant réduire la stabilité en direction aux grands angles d'incidence pour les configurations à deux dérives (interaction des vortex générés par l'avant du fuselage avec les dérives).
L'entrée d'air frontale permet d'augmenter l'efficacité du moteur aux grands angles d'incidence : à 20° d'angle d'attaque, le flot d'air local à l'entrée de l'orifice est dévié de 10° seulement, contre 35° lors des tests avec entrées d'air latérales. L'entrée d'air a été raccourcie autant que possible pour réduire le poids, jusqu'à la position de la roulette de nez. Une géométrie fixe fut choisie pour réduire la complexité et le poids.
Quatre types d'ailes différents furent testés : droite, en flèche, à géométrie variable, et delta. La géométrie variable fut rejetée pour simplifier et alléger l'avion. Une aile à flèche modérée (40° au bord d'attaque) et bord de fuite droit fut choisie, pour obtenir une combinaison optimale de manœuvrabilité, accélération, et portance (pour la haute altitude). L'aile se fond dans le fuselage, ce qui rend difficile la distinction des deux à l'œil nu et améliore les caractéristiques aérodynamiques de l'appareil.
Le reste de l'aérodynamique est caractérisé par deux apex de voilure à flèche très importants, qui augmentent la traînée, et améliorent la stabilité en direction à hauts angles d'attaque, et deux dérives ventrales situées en dessous du bord de fuite des ailes. Le CG placé proche du centre de portance donne une "relaxed stability", qui est permise par des commandes de vol électroniques. Les deux gouvernes de profondeur servent aussi à contrôler le roulis.
Structure et avionique
Alors que le cahier des charges demandait seulement un facteur de charge maximal de 7.33g avec 80 % de carburant interne, les ingénieurs de GE décidèrent de le concevoir pour résister à 9g avec le plein de carburant interne. Dans le même temps, ils conçurent la cellule pour une vie de 8000 h, contre 4000 exigées dans les spécifications. L'avion est clairement conçu pour le dogfight, avec un siège incliné de 30 degrés pour faciliter la prise de G au pilote, une verrière monobloc (sans montants gênant la vue), et un mini-joystick à la main droite. Ce manche à balais est particulier, dans la mesure où il est doté d'un capteur de force, et ne bouge quasiment pas.
L'équipe de développement prévoya aussi de la place pour une avionique plus poussée que celle demandée par le cahier des charges ; l'avion fut conçu pour emporter non seulement des Sidewinder (missiles infrarouges) et un canon M-61, mais aussi pour être capable, à terme, de tirer des Sparrow. Estimant que l'avion emporterait des réservoirs externes à l'aller, la capacité en carburant interne fut réduite, permettant de réduire de 1470 lbs le poids à vide, et d'augmenter le taux de virage (10 %) et l'accélération (30 %).
Les coûts furent réduits en rendant les deux gouvernes de profondeur (gauche et droite) interchangeables, ainsi que les ailerons. Beaucoup de pièces du train principal étaient les mêmes à droite et à gauche. En outre, le train d'atterrissage ne pouvant être logé dans une aile si fine, il fut monté dans le fuselage. Seuls deux points d'emport par aile étaient prévus en plus des deux emplacements de bout d'aile pour les Sidewinder.
Autres caractéristiques
L'aile est construite principalement en aluminium, avec quelques éléments en acier, titane ou matériaux composites. Elle est constituée de 11 longerons et 5 nervures, sur lesquels sont fixés deux revêtements : un dessus, un dessous. La dérive est recouverte d'une peau en carbone / epoxy, et comporte plusieurs longerons et nervures, comme les deux surfaces de contrôle arrière (tailerons).
Le train d'atterrissage, contrôlé par hydraulique, est tricycle : la roulette de nez se rétracte vers l'arrière après une rotation de 90°, les trains principaux rentrent vers l'intérieur, dans le fuselage.
Le carburant remplit les ailes ainsi que 5 cellules de fuselage, regroupées en deux réservoirs. Le volume disponible est de 3986 l pour un monoplace, et de 3297 l pour un biplace, le tout étant rendu inerte grâce à de l'Halon. Le F-16 peut aussi emporter un réservoir largable de 300 US gallons (1136 l) sous le fuselage, et un de 370 US gallons (1402 l) sous chaque aile. Israël utilise aussi des réservoirs d'aile de 600 US gallons (2271 l), qui ont été adoptés par un ou deux autres pays, et seront disponibles pour la version Block 60.
Pour réduire la SER (Surface Equivalente Radar) de front sur la version C/D, l'intérieur de la verrière est tapissée d'une fine couche d'or, et l'entrée d'air utilise des matériaux absorbant les ondes radar. Les deux mesures permettent de réduire cette SER de 40 %.
Le F-16 est équipé d'un radar AN/APG-68 (antenne mécanique) dans le nez. L'armement typique, en plus des deux AIM-9L/M/P Sidewinder en bout d'aile et de deux ou quatre Sidewinder de plus sous les pylônes d'aile extérieurs, inclut un canon GPU-5/A de 30 mm, des réservoirs largables sous le fuselage et les points d'emport intérieurs des ailes, un pod HARM sous l'aile gauche, et des bombes, missiles air/sol ou nacelles de leurres sous les pylônes restants. En plus des AIM-9 et AIM-120A AMRAAM, le F-16 est capable de larguer, entre autres, les missiles à longue portée AIM-7 Sparrow, Rafael Derby et Sky Flash ; les missiles IR AIM-132 ASRAAM et Magic-2 ; le missile air/sol AGM-65 Maverick ; les missiles anti-radar AGM-88 HARM et AGM-45 Shrike ; l'AGM-84 Harpoon ou le Penguin Mk-3 (F-16 norvégiens). Il peut emporter les bombes GBU-10, -12, -22, -24 et -27, et la bombe planante GBU-15.
Depuis la version Block 50/52, les armes de précision GBU-31 Joint Direct Attack Munition (JDAM), AGM-154 Joint StandOff Weapon (JSOW), et les CBU-103, -104 et -105 ont été introduits.
Evolution de l'appareil
La grande force du F-16 est la capacité qu'il a eu à s'accomoder de mises à jour régulières, depuis une trentaine d'années ; c'est pourquoi une fiche sur le F-16 peut difficilement passer à côté d'un examen de l'évolution de l'appareil.
Les F-16A et F-16B sont assez identiques, les seules différences provenant d'un second siège installé sur la version B (qui implique une réduction de la quantité de carburant emportée). Leur évolution a été parallèle, comme le sera celle des F-16C et F-16D. Les différentes mises à jour de l'avion sont distinguées en Block (Block 1, Block 20, etc), en MSIP (Multinational Staged Improvement Program) et en OCU (Operational Capability Upgrade).
En tout, l'USAF reçut 674 F-16A et 121 F-16B, principalement produits dans l'usine de General Dynamics à Fort Worth qui fournit aussi Isral, l'Egypte, le Pakistan, la Thaïlande, Singapour, l'Indonésie, le Vénézuela. Fokker construisit plusieurs dizaines d'appareils pour les Pays-Bas et la Norvège, tandis que SABCA fournit des exemplaires à la Belgique et au Danemark.
Le premier F-16A Block 1 fit son premier vol en 1978. On peut distinguer les F-16 Block 1 des autres grâce à leur nez noir. Les 94 avions produits furent livrés à l'USAF et aux pays participant au programme : la Belgique, le Danemark, la Norvège et les Pays-Bas. Le Block 5 suivit rapidement, la seule modification visible étant le changement de couleur du nez, qui devint gris pour réduire la visibilité de l'avion en combat (197 avions furent produits). Le Block 10, produit à 312 exemplaires, n'apporte que des modifications internes. Les Block 1 et 5 furent mis au standard Block 10 quelques années plus tard (programmes Pacer Loft I et II, 1982 - 1984) ; quelques Block 10 passèrent au standard Block 15OCU (1987 - 1993), et quelques-uns reçurent un canon de 30 mm en nacelle pour la première guerre d'Irak.
Le Block 15 fut une des premières évolutions majeures, grâce au programme MSIP I. Deux points d'emports sont ajoutés sous l'entrée d'air, et les gouvernes de profondeur voient leur surface augmenter de 30 %, ce qui compense le déplacement du centre de gravité de l'avion, et améliore les qualités de vol aux marges de son enveloppe de vol. Le radar fut aussi amélioré, avec l'apparition d'un mode "Track While Scan". Des modifications furent faites en prévision de l'emport possible de AIM-7 Sparrow. 983 appareils furent produits de 1982 à 1996, les premiers Block 15 de l'USAF étant mis au standard Block 15OCU en même temps que les Block 10.
Le Block 15OCU (Operational Capability Upgrade) profita d'une mise à jour des systèmes, d'un réacteur plus fiable F100-PW-220 (au lieu du F100-PW-200), d'une structure renforcée, et d'un HUD plus large, déjà présent sur les F-16C/D. Le panel d'armements compatibles fut étendu au missile Norvégien anti-navire Penguin Mk.3 (AGM-119 pour les américains) et au missile air/sol AGM-65 Maverick. Des arrangements furent faits pour le AIM-120 AMRAAM. Le poids maximal au décollage passa à 17,01 Tonnes. A partir de Janvier 1988, tous les Block 15 construits le furent à ce standard. Les 150 Block 15OCU construits pour Taïwan sont au standard MLU et désignés Block 20. Les F-16A/C européens, qui suivirent aussi un programme MLU pour les amener à un niveau de sophistication comparable aux Block 50 de l'USAF, reçurent aussi la désignation Block 20.
F-16C/D
Le F-16C/D commença avec le Block 25, qui vola pour la première fois le 19 Juin 1984. Equipé au départ du F100-PW-200, ils reçurent plus tard le -220E. C'est l'aboutissement du programme MSIP II (le MSIP I été appliqué à partir du Block 15), qui amena de nombreuses améliorations. Le radar AN/APG-66(V) est remplacé par l'AN/APG-68(V) beaucoup plus complexe et efficace, apportant entre autres une capacité BVR et d'attaque au sol de nuit de précision ; le cockpit est équipé de MFD (écrans multi-fonctions), le système d'armement est rendu compatible avec les missiles AGM-65D Maverick et AIM-120 AMRAAM, un INS (Inertial Navigation System) et un altimètre radar sont ajoutés. Le poids au décollage augmenta à 19,64 Tonnes.
La principale différence visible avec les F-16A/B est l'agrandissement de la base de la dérive, et la présence d'une antenne sur cette base. 209 F-16C Block 25, et 35 F-16D furent livrés à l'USAF, le seul utilisateur de cette version.
Les Block 30/32 (MSIP III) furent les premiers avions disposant d'une baie réacteur capable d'accueillir indifféremment les Pratt & Withney F100-PW-220 et General Electric F110. L'objectif était d'avoir une compétition en continu entre les deux motoristes, un certain nombre de moteurs étant commandés chaque année, et de limiter le risque d'une pénurie de moteurs. Malheureusement, le F110 étant plus puissant que le F100 (5000 lbs de poussée supplémentaire), il avait besoin d'un flux d'air plus puissant, donc d'une entrée d'air plus large qui ne convenait plus au F100.
Le Block 30, recevant le F110, furent donc à partir d'un certain point équipés d'une entrée d'air élargie, les Block 32 (F100) gardant leur entrée d'air originale. Le F110, bien que plus puissant, était moins fiable. Le choix entre les deux moteurs se faisait à l'échelle du Wing, évitant de gros problèmes de logistique. En cours de production furent ajoutés aux Block 30/32 de nouvelles capacités : multi-cibles pour le AIM-120, arrangements pour les missiles anti-radar AGM-45 Shrike et AGM-88 HARM. La production, qui débuta en 1986, concerna 733 avions livrés à l'USAF, l'US Navy, la Turquie, Israël, la Grèce, l'Egypte et la Corée du Sud.
Block 40/42
Les Block 40/42 furent parfois surnommés Night Falcon à cause de leurs capacités améliorés de nuit et par mauvais temps. Ils étaient équipés, entre autres, de pods LANTIRN de navigation et de visée, d'un radar APG-68V(5), d'un mode de suivi de terrain, de contre-mesures électroniques internes (c'est à dire sans besoin d'emporter une nacelle). La structure fut renforcée pour permettre de prendre 9G à 12,9 Tonnes (au lieu de 12,2 T), le poids maximal au décollage passant à 19,1 T. Le train d'atterrissage fut allongé pour augmenter la garde au sol des LANTIRN, et renforcé. En 1989, l'appareil fut préparé à recevoir des missiles AGM-88 HARM II. Le Block 40/42 est compatible avec les bombes Paveway GBU-10, -12 et -24, ainsi qu'avec la GBU-15, une bombe planante. Quelques versions étrangères peuvent emporter le AIM-7 Sparrow.
Le programme Sure Strike, d'abord développé sur le terrain à la fin de la guerre de Bosnie, fut étendu au reste des Block 40 par la suite. Il incluait un IDM (Improved Data Modem), permettant à un contrôleur aérien avancé (FAC), au sol, de faire passer des coordonnées directement dans le système de l'avion, pour les afficher sur le HUD. Il fut complété par Gold Strike, ajoutant la possibilité au pilote de recevoir et transmettre des vidéos depuis son cockpit.
Un total de 615 appareils fut construit, la production allant de 1989 à la fin des années 90. L'USAF reçut des Block 40 et 42, tandis que la Turquie, Israël, Bahrein et l'Egypte commandaient des Block 40.
Dernières versions
La version de production suivante du F-16 est le Block 50/52, avec de nouveaux moteurs de puissance maintenant égale (29000 lbs) : les F110-GE-129 et F100-PW-229. L'avionique améliorée inclut les résultats du programme Gold Strike. Cette version peut tirer le AIM-120 AMRAAM, le AGM-65G Maverick, ainsi que les nouvelles bombes JDAM et nouveaux missiles AIM-154A/B JSOW. La JDAM, ou Joint Direct Attack Munition, est guidée par GPS ; le JSOW - Joint Standoff Weapon - est une bombe planante permettant un larguage hors de portée de certaines défenses anti-aériennes. Le AGM-84 Harpoon anti-navire est aussi ajouté.
Les F-16CJ/DJ Block 50D/52D, ou plus simplement "Wild Weasel", sont des appareils spécialisés dans les missions SEAD : Suppression of Enemy Air Defenses. Une nacelle AN/ASQ-213 HTS permet de repérer et classer les menaces, et en informe les missiles HARM ainsi que le pilote. Deux missiles sont habituellement emportés dans ce genre de missions. Les Block 50/52 Plus apportent diverses améliorations, comme un système d'alerte missiles passifs, la version V(9) de l'APG-68, ou l'emport possible de réservoirs conformes (plus aérodynamiques que les réservoirs larguables classiques). Des appareils ont été commandés par la Grèce et Israël. Plus de 800 Block 50 ont été produits.
L'étape suivante est le Block 60, au départ ambitieusement doté d'une voilure delta. La structure des F-16 précédents fut finalement gardée telle quelle, l'avion disposant d'un système IFTS (Internal FLIR and Targeting System) intégré dans le fuselage, remplaçant les nacelles indispensables auparavant. Les réservoirs conformes des Block 52 Plus sont présents, et l'avionique est modernisée avec une suite complète de guerre électronique. La plupart des nouvelles armes prévues ou déjà disponibles dans l'arsenal américain seront compatibles avec cette version du F-16 (ASRAAM, SLAM, JSOW...).
Versions expérimentales et prototypes
Le YF-16/CCV (pour Control Configured Vehicle) est un avion expérimental de l'USAF. Les avions CCV ont leurs commandes de vol découplées, totalement indépendantes les unes des autres, ce qui peut permettre des manœuvres inhabituelles. Le YF-16/CCV fut modifié à partir de la cellule du premier prototype YF-16. Deux petites quilles verticales furent ajoutées sous l'entrée d'air. En plus de la reconfiguration des commandes de vol, le système de carburant fut modifié pour permettre d'ajuster la position du CG à volonté en vol. Le premier vol de l'appareil eut lieu le 16 Mars 1976. Il fut endommagé dans un atterrissage en catastrophe quelques mois plus tard, puis réparé. Le dernier vol eut lieu le 31 Juin 1977, après 87 sorties et 125 heures de vol.
Ces expériences servirent pour le F-16 AFTI (Advanced Fighter Technology Integration),
General Dynamics proposa en 1980 le programme SCAMP (Supersonic Cruise And Maneuvering Program), qui consistait à modifier la voilure du F-16, pour une aile à double delta, un peu comme le SAAB 35 Draken, doublant ainsi la surface ailaire initiale. Plusieurs FSD F-16A furent modifiés ; le fuselage fut notamment allongé de 56 pouces (142.24 cm) en ajoutant deux sections aux jonctions entre les trois principales parties du fuselage. Pour éviter que la tuyère du réacteur ne traîne par terre au décollage ou à l'atterrissage, on "tord" l'arrière de l'avion de 3º vers le haut et on supprime les quilles ventrales, rendues superflues par la meilleure stabilité de la nouvelle configuration.
L'aile du nouvel avion, nommé F-16XL, utilise des matériaux composites dans le revêtement pour réduire le poids, mais reste plus d'une tonne plus lourde que l'originale : elle est plus grande, avec une flèche de 50 et 70° au bod d'attaque. Plus spacieuse, multi-longerons, elle augmente la quantité de carburant interne et le nombre de pylônes d'emport. Un total de 27 pylônes étaient ainsi disponibles, dont certains étaient cependant trop proches pour être tous utilisés en même temps. Aérodynamiquement, elle permet une amélioration de 25 % du rapport portance/traînée en supersonique, et 11 % en subsonique. Le premier avion ainsi modifié vola le 3 Juillet 1962, et fut candidat à l'Advanced Tactical Fighter Program de l'USAF. Il perdit le marché contre le F-15E Strike Eagle.
Les cellules de deux F-16XL furent utilisées à partir de 1989 jusqu'au milieu des années 90 par la NASA pour des études expérimentales. Toute une partie de l'aile gauche du premier prototype fut remplacée par des sections d'ailes expérimentales, par exemple une peau en titane percée d'une myriade de trous au laser, pour aspirer par suction l'air entourant le profil, et ainsi recoller la couche limite. D'autres recherches furent aussi menées, entre autres sur l'influence des conditions atmosphériques sur les cônes de Mach. La seconde cellule fut amenée en supercroisière à 20000 pieds.
Source principale : www.f-16.net
