General Dynamics F-16 Fighting Falcon NF-16D VISTA

Le NF-16D VISTA (Variable-stability In-flight Simulator Test Aircraft) est le F-16 le plus insolite jamais mis en vol : une cellule unique, le F-16D Block 30 numéro de série 86-0048, transformée en laboratoire volant capable d'imiter le comportement d'autres appareils. Le programme débuta en 1988, lorsque General Dynamics à Fort Worth obtint un contrat pour développer VISTA, financé par l'US Air Force, l'US Navy et la NASA. Calspan, sous-traitant de General Dynamics, intégra les calculateurs nécessaires au vol à stabilité variable, et le Wright Laboratory de l'USAF acheta l'appareil cette même année. La désignation NF-16D atteste que les modifications étaient si importantes qu'un retour à l'état d'origine aurait été impraticable : le préfixe N indique un statut d'essai spécial permanent.

La cellule suivit la conception du F-16D de l'armée de l'air israélienne, avec un carénage dorsal courant sur toute la longueur du fuselage à l'arrière de la verrière, qui abrite l'essentiel des équipements de stabilité variable et de l'instrumentation d'essai, ainsi qu'un train d'atterrissage renforcé dérivé du Block 40, qui permet à l'appareil de simuler des types ayant des vitesses verticales d'atterrissage supérieures à celles d'un F-16 standard. Deux commandes à retour d'effort variable se partageaient le cockpit avant : le mini-manche latéral propre au F-16 et un manche central monté sur un court piédestal entre les genoux du pilote, dont l'installation nécessita de retirer le contrôleur de commandes frontales. Trois calculateurs Rolm Hawk logés dans la dérive dorsale faisaient fonctionner le Variable Stability System (VSS), qui surveille les commandes du pilote et actionne les gouvernes — empennage horizontal symétrique et asymétrique, flaperons symétriques et asymétriques, gouverne de direction et manette des gaz — pour reproduire la réponse de l'appareil simulé ; seuls les becs de bord d'attaque et les aérofreins échappent au système. Les commandes servant à reprogrammer les caractéristiques de vol et à activer les commandes du poste avant se trouvent dans le poste arrière, occupé par le pilote de sécurité. D'autres modifications comprenaient une pompe hydraulique plus puissante et des conduites renforcées pour faire face aux débattements plus importants des gouvernes. Selon un récit, le manche central et son système de retour d'effort artificiel à commande hydraulique furent installés par General Dynamics plutôt que par Calspan, et le manche fut rendu amovible en raison de contraintes liées au domaine d'éjection. Le premier vol en configuration VISTA eut lieu le 9 avril 1992 ; l'appareil vola cinq fois cette année-là avant d'être placé en stockage apte au vol faute de financement.

En parallèle, et sans lien initial avec VISTA, General Dynamics et General Electric avaient commencé à la fin des années 1980 à explorer la poussée vectorielle sur le F-16 dans le cadre du programme Multi-Axis Thrust-Vectoring (MATV). Il s'agissait d'un effort financé sur fonds privés que l'USAF refusa d'abord de soutenir, si bien que les deux entreprises s'accordèrent avec les Forces de défense israéliennes pour qu'Israël fournisse un F-16D. En 1991, le Wright Laboratory s'y intéressa et l'USAF reprit le projet ; Israël se retira en 1992, bien que le pilote israélien Ilan Ramon, futur astronaute de la mission STS-107, ait piloté l'appareil MATV à Edwards. Le NF-16D lui-même devint le véhicule d'essai : en 1993, ses calculateurs de stabilité variable et son manche central furent temporairement retirés et la tuyère à poussée vectorielle axisymétrique AVEN (Axisymmetric Vectoring Exhaust Nozzle) fut installée sur son moteur General Electric F110-GE-100. L'AVEN oriente le jet dans la section divergente de la tuyère, empêchant les fluctuations de pression de remonter vers le compresseur, et peut dévier la poussée jusqu'à 17 degrés dans n'importe quelle direction grâce à trois vérins hydrauliques espacés de 120 degrés, commandés par un Vector Electronic Control dérivé du calculateur numérique à pleine autorité du F110-GE-129 ; son principal avantage était de pouvoir être rétrofité sur tout F-16 doté d'un moteur F110 et de commandes de vol numériques. Pour compenser le poids de la tuyère et du parachute anti-vrille monté haut sur la dérive, 700 livres de lest furent ajoutées aux points d'emport de l'entrée d'air afin de maintenir le centre de gravité en avant de 38 % de la corde et d'éviter un risque de décrochage profond en cas de panne du système vectoriel. La poussée vectorielle fut utilisée en vol pour la première fois le 30 juillet 1993, et la campagne, centrée sur le vol à forte incidence, s'acheva en mars 1994 après plus de 130 heures de vol réparties sur 95 missions. L'appareil démontra des incidences stabilisées allant jusqu'à 86 degrés et des transitoires allant jusqu'à 180 degrés — volant brièvement à reculons —, et les résultats présentés par Lockheed en 1994 documentèrent la révision des lois de commande lors de l'extension du domaine de vol. Malgré ce succès technique, l'USAF n'adopta pas la poussée vectorielle pour le F-16. En 1996, un programme débuta pour installer une tuyère vectorielle multidirectionnelle de Pratt & Whitney sur un F100-PW-229, avec des vols prévus pour 1997, mais il fut annulé faute de financement ; selon des corrections de lecteurs sur f-16.net, le moteur vectoriel ne fut jamais installé sur le 048, qui fut rendu à Calspan en juin 1997 avec un F100-PW-229 standard.

Avec ses calculateurs VSS réinstallés, l'appareil fut livré à l'Air Force en janvier 1995 et devint un pilier de l'USAF Test Pilot School à Edwards, où l'école l'exploite et Calspan en assure la maintenance : il forme les pilotes d'essai et les ingénieurs d'essais en vol à l'évaluation d'appareils instables ou imprévisibles avec une sécurité relative, et il a contribué au développement de systèmes automatiques d'évitement de collision. Le programme donna également naissance à la commande vocale directe et au « HUD virtuel », tous deux ultérieurement intégrés au cockpit du F-35 Lightning II. Début 2019, il reçut une nouvelle décoration conçue par Mike Machat.

Le 14 juin 2021, il fut redésigné X-62A dans le cadre d'une modernisation radicale : le Simulation System de VISTA fut remplacé par une nouvelle version, et le System for Autonomous Control of Simulation (SACS) ainsi que le Model Following Algorithm furent intégrés, permettant de contrôler l'appareil depuis le sol ou par une intelligence artificielle reprogrammable, toujours avec un pilote de sécurité à bord, en tant que banc d'essai pour le programme Skyborg. Début décembre 2022, des développeurs du programme Air Combat Evolution (ACE) de la DARPA — EpiSci, PhysicsAI, Shield AI et le Johns Hopkins Applied Physics Laboratory — chargèrent leurs agents dans le X-62A et effectuèrent plusieurs sorties sur plusieurs jours : il devint le premier appareil supersonique à voler sous contrôle d'une IA, achevant une série de 21 vols avant de passer à des scénarios de combat à vue rapprochée, évoluant du défensif à l'offensif face à des chasseurs pilotés conventionnels en 2023. Le 18 avril 2024, l'USAF et la DARPA annoncèrent le premier combat aérien homme contre IA, le X-62A affrontant un F-16 piloté ; le 2 mai, le secrétaire de l'Air Force Frank Kendall vola à son bord et déclara qu'il ferait confiance à l'IA pour lancer des armes, alors que l'USAF prévoit plus de 1 000 appareils de combat contrôlés par IA, les premiers étant opérationnels d'ici 2028. Les algorithmes testés sur le X-62 permirent ensuite à un XQ-58A Valkyrie sans pilote de voler sous contrôle synthétique, et l'appareil est prévu pour une modernisation de son système de mission ajoutant un radar AESA et des capteurs avancés.