幻象2000 VS F-16──氣動外型設計對飛行性能的影響　

F-16與IDF（IDF在此簡單視為推力較小、整機等比例縮小的輕型F-16，以下的內容都以F-16作代表）採用的是「中低展弦比主翼+水平尾翼」的常規布局，幻象2000採用的是「低展弦比三角翼、無尾翼」的無尾三角翼布局，若我們僅就氣動外型來做分析，可以看到以下幾個設計上的差異會對飛行性能造成較大的影響：主翼展弦比的高低、翼面積的大小（相對於機身來說）、水平尾翼的有無、主翼後掠角的差異。

首次於清泉崗基地展出的F-16V 。（作者提供）

（一）水平轉彎

首先，幻象戰機這種三角翼的設計，能夠讓它的機翼相對機身來說有較大的面積，那在機身結構重量和酬載差不多的情況下，這意味著三角翼的飛機容易有更低的翼負載（翼負載=飛機重量／機翼面積，幻象約為336、F-16約為430，單位kg/m^2），更低的翼負載能讓幻象這種三角翼戰機相對F-16更快的完成轉彎；或者說在同樣的負載係數（負載係數=升力大小/重力大小，大部分戰機的機體結構極限都在+9G，這也是飛行員的人體極限）下，能以更低的速度轉彎，使得轉彎的角速度更高。

然而，三角翼的設計在擁有較大翼面積的同時，也會讓主翼的展弦比更低（展弦比=翼展平方／翼面積，越細長的機翼展弦比越高、越粗短者越低，幻象為2.03、F-16為3.56）。而低展弦比機翼會造成較強的翼尖渦流，使得其在升力係數一定的情況下，會有較高的誘導阻力係數（即整體而言升阻比較低）；換句話說，在產生同樣多的升力當作向心力進行急轉彎時，幻象的低展弦比三角翼所造成的阻力，會比F-16的機翼大，這就導致幻象戰機相較F-16雖然轉彎轉得快，但完成轉彎這個動作後速度也會掉比較多，這個現象在戰機一直轉彎、進行持續盤旋時更明顯。

掉速度的效果，也會進一步影響飛機的轉彎角速度，不過速度一直掉肯定是不行的。

（二）垂直機動

以上說的也適用於急速爬升時的情況。急速爬升時，機翼要產生更多的升力，所以同樣的，展弦比較低的機翼也會在產生同樣大的升力進行爬升時，製造更多的阻力。

除了主翼展弦比之外，水平尾翼的有無也會對飛機在垂直方向上的機動性產生影響。像F-16那種常規布局的戰機有水平尾翼可以來操控飛機的俯仰姿態，相較之下，無尾翼的幻象戰機只能依靠主翼前緣的縫翼、主翼後緣的襟翼來調整升力作用點相對於飛機重心的位置，這使得其在控制上的操作空間沒有那麼大、縱向姿態的操控敏捷性不如F-16。

（三）直線加速與高速飛行

沒有使用水平尾翼的幻象戰機，也使得它不用負擔平尾所帶來的阻力和重量，這有助於降低整架飛機的阻力，在平飛時尤其明顯。此外，幻象戰機並沒有使用F-16那種氣泡式座艙蓋的設計，它的座艙和機身融合成一體，以及其三角翼所具備的較大後掠角（幻象為58度、F-16為40度），都能降低飛行阻力，讓幻象戰機更適合高速飛行，並且，在發動機提供同樣的推力下，無尾三角翼設計會讓飛機直線加速性能會更好。

（四）綜合整理及其他因素

綜上所述，相較於F-16這種「中低展弦比主翼+水平尾翼」的常規布局，幻象2000的「低展弦比三角翼、無尾翼」的設計，通常能夠讓飛機轉彎時的角速度更快，但如果一直轉彎或一直爬升，則它的速度也掉的比較明顯；同時，沒有水平尾翼的幻象2000，其俯仰的敏捷性較差，但少了平尾的阻力與重量，再加上後掠角更高的三角翼，能讓它的阻力更小、更適合高速飛行，尤其是超音速飛行。以上這些特點我們可以用一句話來總結：幻象戰機相較F-16的優勢在短時間內的快速轉彎（瞬間盤旋）、持續高速飛行，F-16相較幻象的優勢則在垂直機動、持續盤旋。

以上的討論都著重於氣動外型，實際上，發動機的推力大小、整架飛機的推重比（推重比=發動機推力/飛機重量，幻象約為0.7、F-16約為0.9，此處幻象重量以13800kg計、F-16以12020kg計）的影響也非常大，極端情況下甚至可以將前述的優勢／劣勢直接扭轉。

本次清泉崗基地開放，除了空軍三型主力戰機的飛行操演外，還首次近距離展出升及過後的F-16V（F-16AM）。筆者認為升級後的F-16V是目前空軍性能最均衡的戰機，也是整體而言性能最強的戰機，不過，幻象戰機有內建電子干擾系統的優勢和無尾三角翼設計所帶來的獨特飛行動態特徵、IDF可以使用國產武器（如增加射後的程天劍二型、萬劍彈等）而不受外來政治音干擾的特點，仍讓這兩款戰機在未來有著難以被取代的價值。

中華民國空軍的幻象2000-5EI戰鬥機。（維基百科）

※作者畢業於成功大學航空太空工程學系，著有《戰鬥機設計與運作原理》。