軍武筆記:自由世界的猛虎鬥士--F-5戰機 Part 9 - F-5外傳:F-20(F-5G)

閱讀時間約 16 分鐘

F-20原稱為F-5G,是F-5E/F的單發動機改良型(改用1具F404發動機),諾斯洛普以此機型參加1980年代初期美國外銷戰機計畫:FX。該機最終未進入任何國家服役,而中止發展,令不少戰機迷扼腕。

F-20 原型機。(Photo by USAF)

F-20 原型機。(Photo by USAF)

起源

美軍雖然未大量採用F-5系列戰機,但諾斯洛普在外銷市場頗有斬獲下,士氣大振。並認為F-5、MIG 21、Mirage III等輕戰機漸漸落伍後,替換戰機需求龐大,便計畫研發後繼替代機型。延續F-5E/F取代F-5A/B的路線。其中有一個頗具潛力被稱為F-5X的方案,是將兩具J85發動機修改以一具F404發動機作為動力的單發動機構型。

1975年,諾斯洛普參與美國空軍ACF競標案失利,其YF-17敗於通用動力的YF-16。雖然後來由YF-17衍生的艦載型:F/A-18獲得美國海軍採用,但諾斯洛普艦載機設計經驗較少,主承包商變成麥克唐納.道格拉斯。諾斯洛普為維持戰機市場,後來自行發展F-18L(陸基版F/A-18),但後來麥道擔心會搶F/A-18生意,就把這個方案買斷了。

1977年,美國卡特政府提出限制武器出口的行政命令,為顧及外銷市場,衍生出專用於出口的戰機計畫:FX。目的是研發一款戰機提供給無法獲得美軍一線戰機(如F-16)的國家,就像過去的國際戰鬥機計畫,因此該計畫可以視為F-5E/F的後繼機型。

在ACF計畫失利的情況下,諾斯洛普將FX視為重點,並將F-5X方案命名為F-5G,競標FX計畫。而贏得ACF計畫的通用動力也不願錯失外銷市場,提出性能降階版F-16—改用J79發動機的F-16/79來競爭此案。

F-16/79 的原型機是由1架F-16B改裝J79-GE-17X發動機。(Photo by USAF)

F-16/79 的原型機是由1架F-16B改裝J79-GE-17X發動機。(Photo by USAF)

性能

F-5G使用一具F404取代兩具J85發動機,後段機身較F-5E為大。推力增加60%,推重比超過1。由於僅使用1具F404發動機,油耗較低,航程較F-5E增加了10%。最高速度達Mach 2;最大爬升率每分鐘16,470m。飛行性能較F-5E顯著提升。

主翼機翼前緣延伸面積加大、雷達罩改用可提高高攻角飛行縱向穩定性的鯊魚鼻型,飛行性能進一步提升。水平尾翼面積較F-5E加大30%,能增加機體不穩定性與機動性。

諾斯洛普基於F-5E/F的成功經驗,起先將F-5G定位在低成本、維修簡易的戰機。認為改用一具F404發動機後,飛行性能已大為精進,只要以F-5E/F後期型的航電就可以滿足目標客戶需求。所以雷達仍採用APQ-159雷達,也沒有使用線傳飛控系統。以此標準諾斯洛普生產了F-5G的第一架原型機,後來被稱為F-5G-1。

不過在1981年,新上任的美國總統雷根開始放寬戰機出口限制,F-16A/B被允許出售給非北約國家。為增加F-5G的競爭力,諾斯洛普便將原始設計大幅改進。

航電系統提升,座艙設有抬頭顯示器與兩個多功能顯示器,採用HOTAS操作桿與節流閥。兩個多功能顯示器在當時可是豪華配備!仿效F-16,也採用了線傳飛控系統,整體機動性能雖略遜於F-16,但差異已經不大。

F-20的儀表,在1980年代初期,是豪華等級。(Photo by USAF)

F-20的儀表,在1980年代初期,是豪華等級。(Photo by USAF)

雷達升級,改用APG-67,是通用電氣為F-5G設計的小型戰機用雷達,有多個對空、對地與對海模式。具多目標掃描與同時追蹤功能,擁有全天候對地、對海攻擊性能。可發射小牛飛彈、魚叉飛彈等空對面飛彈。另外還可以視客戶需求加裝連續波發射器以導引AIM-7麻雀飛彈功能,增加視距外空戰力能力。

受限F-5G機鼻尺寸,APG-67要縮小雷達天線才能裝入,也因此搜索距離較短;主機尺寸也要縮小,通用電氣將雷達程式直接寫入IC中,達成縮小主機的目的。但後續使用者需要更新程式,必須重新設計IC,相當不方便。但諾斯洛普認為,對美國來說反而是控制性能的方法之一。

導航系統採用Honeywell 的H-423雷射慣性導航系統,最快22秒即可完成校正,滿足空防壓力大的國家緊急起飛需求。

其他改進還有改善座艙視野、增加油箱容量與加大發動機推力等。整體性能達第四代戰機水準,也是第四代戰機中體積最小的。由於改進後性能大幅超越F-5E,加上為了讓潛在客戶感受差異性。諾斯洛普向美國空軍申請新的戰機編號:F-20,命名為虎鯊(Tiger Shark)。

F-20的第二架原型機採用升級版航電(原代號F-5G-2);第三架原型機則用來測試武器系統。後續測試中顯示F-20的任務可靠度超過95%,全機平均故障間隔為6小時,其中航電為18.07小時;發動機190小時;機身9.43小時。全機每飛行平均維修工時為11.1小時,在當時是非常好的水準。諾斯洛普認為F-20充分繼承F-5E/F的可靠度與維修簡易特性,並擁有相當優異的持續出擊性能。

較近者為F-20一號原型機;較遠者為二號原型機。兩者除航電外,外觀也有些許不同。如:座艙罩與機鼻。(Photo by USAF)

較近者為F-20一號原型機;較遠者為二號原型機。兩者除航電外,外觀也有些許不同。如:座艙罩與機鼻。(Photo by USAF)

F-20 VS F-16

F-20銷售對象鎖定過去使用F-5的國家,原本競爭對手是F-16/79,但美國放寬F-16的出口限制後,就變成F-16A/B。1980年代初期的F-16A/B與F-20相比,在設計時即採用先天不穩定設計與線傳飛控系統,加上大推力的F100發動機,機動性能略優於F-20。不過F-20在爬升及高攻角性能優於F-16A/B。如果兩機進入纏鬥,應該是各有所長,端看飛行員如何發揮戰機優點。

武器系統方面,F-20將AIM-7發射功能列入選配項目,而F-16A/B僅能攜帶AIM-9,不具備視距外空戰能力。但由於F-20機體較小,掛載體積大又重的AIM-7也會影響飛行性能;而且很多國家在1980年代初期對於視距外空戰需求不高,因此F-20這點有加分,但卻可能不是重點。

AIM-7的發射能力是諾斯洛普認為F-20較F-16優勢的地方。(Photo by USAF)

AIM-7的發射能力是諾斯洛普認為F-20較F-16優勢的地方。(Photo by USAF)

對地武器兩者能掛的種類差不多,但差異在酬載能力,F-20承襲F-5的設計佈局,主起落架位於主翼內側。這樣設計使主翼下兩邊加起來只有4個掛載點,而F-16則有6個。重要的是,F-16主翼最內側掛點的酬載量頗大,F-20能提供接近酬載量的掛點只有機腹一個掛點。

若比較F-20的主翼內側掛點與F-16的主翼中間掛點,F-20也遜於F-16。舉例來說,F-16可以掛三枚AGM-65,F-20只有一枚;F-16可以掛三枚Mk.82,F-20最多兩枚;F-16可以掛一枚魚叉飛彈,F-20不行,要用機腹掛架,而且只有一枚。

很明顯F-16不但掛彈比較多,相同載彈量還能掛副油箱延伸航程;而F-20想多掛彈,就要少掛副油箱,掛載彈性小。本來機內油箱就小,少掛副油箱,航程表現就差,多掛彈也飛不到目標。

航電系統部分,F-20較F-16A/B略佔優勢,顯見優勢是平均故障間隔低。座艙顯示F-20有兩個多功能顯示器,F-16A/B只有1個。兩者都沒有內載電戰裝備,但因F-16A/B掛點多,可用來外掛電戰莢艙。雷達方面,F-20的APG-67略優於F-16A/B的APG-66,但在天線尺寸限制下,搜索距離較短。整體來說F-20在航電的優勢並不明顯。

到了1984年,F-16C/D(Block 25)問世,雖然重量較F-16A/B增加,但發動機推力也增加了。重要的是改用更先進的APG-68雷達,有精確夜間作戰能力。後來的Block 40/42還可以裝備低空導航暨夜間紅外線標定莢艙(LANTIRN)提升夜間對地攻擊與低空飛行性能。而且這兩個夾艙用的是進氣口兩側增設掛點,完全不影響武器掛載。F-16C/D的問世除性能超越了F-20,也代表F-16改裝餘裕充足;而F-20似乎已經到極限了。

F-16C/D 掛載導航與標定莢艙的方式,完全不會占用彈藥搭載點。

F-16C/D 掛載導航與標定莢艙的方式,完全不會占用彈藥搭載點。

整體而言F-20除航程與酬載量外都能與F-16A/B相比,總體性能對於一些潛在客戶國家來說是可以接受的。即便F-16C/D問世,生產商:通用動力仍將F-20視為最具威脅的競爭者。在多個標案競爭中,通用動力用盡手段排除F-20。

雖然可以發射小牛飛彈等武器,受限於酬載量,F-20對地攻擊性能遜於F-16。(Photo by USAF)

雖然可以發射小牛飛彈等武器,受限於酬載量,F-20對地攻擊性能遜於F-16。(Photo by USAF)

行銷過程

諾斯洛普對海外客戶積極推銷F-20。參加大型航空展亮相外,還舉辦環球之旅,前往潛在客戶國家展示性能,並遊說美國政府核發出口許可。諾斯洛普首先鎖定的便是中華民國。

1978年,由於中華民國空軍需要汰換F-100與F-104,在與美國斷交前夕向美國要求出售F-4戰機。美國拒絕後,先提出代買以色列幼獅戰機的方案,並火速批准出售幼獅用的J79發動機。但中華民國政府只願購買美製戰機,拒絕該方案;諾斯洛普提出以F-5E改裝使用AIM-7的方案,也被中華民國空軍否決,認為AIM-7太重,會大幅降低F-5E的機動性能。

FX計畫提出後,諾斯洛普和通用動力都認為美國政府會允許中華民國購買FX的機型,中華民國也喊出300架需求的訂單。由於中華民國在1974年剛購買100架F-5E,並授權台灣生產,雙方的關係讓諾斯洛普樂觀認為300架戰機訂單已是囊中之物。但讓諾斯洛普意外的是,中華民國希望盡早取得戰機,認為分兩家廠商取得速度快,也分散風險,所以提出的是兩個機型各買150架。還有說法是要以F-16/79作為戰轟機使用。

但1982年1月,被認為對中華民國較友好(相對於卡特)的雷根政府,仍然否決中華民國採購FX計畫戰機的要求。更於8月17日與中共簽屬817公報,至此中華民國無望採購F-20與F-16/79。作為替代方案,美國同意增加授權生產F-5E/F數量,並協助中華民國購買北約國家汰除的F-104G。最終中華民國空軍共採購了超過300架F-5E/F,對於諾斯洛普也算是安慰獎。

第二個諾斯洛普積極爭取的客戶是南韓,南韓是F-5A/B最大使用國,也採購了F-5E/F,是使用F-5戰機的大宗客戶。而且南韓起先是不被美國允許購買F-16的國家,因此諾斯洛普認為很有機會銷售F-20給南韓。但美國放寬F-16出口限制後,南韓很快地被允許採購F-16。不過南韓仍對F-20提出興趣,並希望能在南韓授權生產。

雖然如此,南韓對於F-20仍有一些意見,尤其是航程。為此諾斯洛普在環球促銷之旅安排F-20掛載3具副油箱由菲律賓直飛南韓,展示長程飛行性能。另外計畫在主翼加設結構油箱,並建造4號原型機驗證技術。但不幸的是在1984年10月10日,在南韓水原基地的性能展示中,F-20的1號原型機因飛行員大G昏迷墜毀,飛行員殉職。為F-20銷售蒙上陰影。

雪上加霜的是2號原型機在1985年5月14日於加拿大鵝灣(Goose Bay)空軍基地演練性能展示時墜毀,原因仍歸究於飛行員大G昏迷。而驗證技術的4號原型機因故未完成生產。諸多因素下,南韓最終未採購F-20。

其實諾斯洛普深知外銷市場要能順利開拓,美軍本身是否採用也佔很大因素。1984年11月,美國海軍提出新購假想敵機的計畫,諾斯洛普積極爭取該案。不過通用動力也想說服美國海軍採購F-16。諾斯洛普認為F-20的性價比高於F-16A/B,價錢也比較低,對於海軍的採用很有信心。

但通用動力出奇招,先是提出F-16C Block 30搭配APG-66(符合海軍需求又比APG-68便宜)的海軍專屬型號:F-16N;再來因為是假想敵機,武裝與航電可以減裝,成本可以降低。為了封殺F-20,通用動力不惜賠本,價錢硬是壓到比F-20低。1985年1月美國海軍宣布採用F-16N,諾斯洛普又一次挫敗。

通用動力用F-16N擊敗F-20贏得美國海軍假想敵機標案。(Photo by USN)

通用動力用F-16N擊敗F-20贏得美國海軍假想敵機標案。(Photo by USN)

1985年,巴林空軍在諾斯洛普推銷下,原本想購買F-20。但因美國不核發出口許可,最後巴林還是採購F-5E/F。

1986年,美國空中國民兵提出取代F-106的新機採購計畫,要求新機需有發射中程空對空飛彈能力。諾斯洛普認為F-20的緊急起飛的反應時間短,又可發射AIM-7,適合空中國民兵使用,積極爭取勝出。但通用動力再出大招,先是提出F-16A/B的APG-66雷達加裝連續波發射器使以發射AIM-7的F-16 ADF方案。並建議美國空軍用舊的F-16A/B翻修撥給空中國民兵,不用購買新機。由於翻修費用比買新機低很多,省下的錢還可以用來購買新的F-16C/D給空軍一線部隊補充撥出去的戰機。美國空軍大呼划算,便定案了。

在接連銷售失利後,諾斯洛普感到灰心之外,也必須資源轉至"先進戰術戰機計畫",全心打造"YF-23"參加競標。F-20的發展就此終止,僅剩的三號原型機送入博物館展示。


結論

回顧F-20的發展與銷售過程與前輩F-5相比可謂坎坷,最大的差別當年的F-5沒有同性質的美製戰機搶生意。F-5A/B/E/F暢銷的年代,其他美國飛機公司生產是世紀系列戰機與F-4戰機。這些機型都是較精密的攔截機或戰轟機,最暢銷的是F-104與F-4,定位和F-5不同。當時開發中國家買不起美製精密戰機的,就買F-5;美國不給買F-4的,就改買F-5;買得起美製精密戰機,需要高低搭配的,也買F-5。再加上冷戰時期的政治因素與軍事需求,造就F-5的暢銷。

F-20就遇到對手了:F-16。F-16在美國空軍的角色是F-15的低配戰機。由於採用創新技術(第一架採用線傳飛控的先天不穩定戰機),並搭配多功能雷達、大推力發動機。即使是輕型戰機,性能也相當優異。北約的挪威、荷蘭、丹麥、比利時很快就決定以F-16A/B取代F-104,F-16成為新的北約共同戰機。加上美國空軍採用,F-16很快建立名聲與後勤保障。

諾斯洛普也發現F-16是潛在的競爭者,除了寄望美國維持F-16外銷管制,也計畫加強F-20性能。但對美國而言軍售和軍援不僅是買賣,更是外交手段。太好的武器,不符合美國外交利益,美國也不會提供。從美國拒絕中華民國與巴林求購F-20的例子可見端倪,而且美國給這兩國家的替代方案竟還是F-5E/F。顯見對美國來說對地域的政治、軍事平衡的操作比賣新武器賺錢來得重要。

在美國放寬F-16出口後,挾著美軍與北約國家的採用,佔盡銷售優勢。另外美軍還要持續購買F-16,外銷更多F-16有助於降低自己的採購成本。因此只要是美國願意提供先進戰機的國家進行諮詢時,美國空軍的立場就會偏袒F-16。F-20也知道自己劣勢,積極爭取美軍採用,但卻被通用動力用盡手段封鎖。最後只能黯然收場。

精神不滅

雖然F-20沒有量產,但後期生產的F-5E/F用上F-20加大的主翼前緣延伸與鯊魚機鼻設計,有效提升機動性。算是F-20的血脈延伸。

中華民國研製的F-CK-1雖然是在通用動力的協助下發展,但所用的GD-53射控雷達(衍生自APG-67)與雷射慣性導航系統都是源自F-20。可以說F-CK-1的航電帶有F-20的基因。

瑞典JAS 39是與F-20同樣使用F404發動機的輕型戰機,輕量化、容易整補的特性,也頗似F-20的概念。不過這原本就是瑞典特殊戰略思想的產物。JAS 39性能頗受肯定,雖然總產量不多,但也有6國採用。

南韓雖然沒有購買F-20,其與洛克希德合作發展的FA-50也可見F-20的概念。雖然外型類似縮小的F-16,但單發動機配置(也使用F404發動機)、輕量化、低成本、多功能,都與F-20相似。除了韓國本身使用外,也已外銷多國。部分國家用來作為F-16或其他戰機的低檔搭配;軍費不充裕的國家則是用來當作主戰機。不就是當初諾斯洛普鎖定的市場嗎?

KAI 的FA-50使用F404發動機;雷達可選用APG-67;又是輕型戰機。很多方面與F-20相似,不過外型與F-16較接近。(Photo by Republic of Korea Armed Forces)

KAI 的FA-50使用F404發動機;雷達可選用APG-67;又是輕型戰機。很多方面與F-20相似,不過外型與F-16較接近。(Photo by Republic of Korea Armed Forces)

另外中國大陸與巴基斯坦合作的輕戰機FC-1/JF-17瞄準原使用MIG 21/殲7的國家,目前也有三個國家採用,另有一些國家評估引進。以色列的幼獅戰機源自幻象III,也是一款輕型戰機。雖然機齡較老,經過以色列升級後也有外銷實績。

雖然F-20在1986年終止發展,但F-5E/F一直生產到1987年,1989年諾斯洛普還用庫存零件組了5架給新加坡。2023年,不少國家仍在使用F-5E/F,部份經過升級的機體,可能還會用一段時間。有些升級的方案的航電系統甚至超越當年的F-20,可搭配武裝更先進。可見F-20這類的輕型戰機不是沒有需求。只是當初在諸多因素下,F-20沒有成功打開市場。


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