F-16 là máy bay chiến thuật đa nhiệm vụ, một động cơ. Nó được trang bị một súng M61 Vulcan ở gốc cánh trái, và hầu như luôn mang theo hai tên lửa AIM-9 Sidewinder, mỗi chiếc ở một đầu mút cánh hay trên ray riêng. Các phiên bản gần đây hơn có thể được trang bị thay thế bằng loại AIM-120 AMRAAM. Nó cũng có thể được trang bị rất nhiều kiểu tên lửa từ không đối không đến đất đối đất, rocket hay bom, trên các mấu cứng dưới cánh.

Ngay từ đầu, F-16 được dự định để trở thành một loại "ngựa thồ" đa năng hiệu suất cao, có thể thực hiện nhiều kiểu nhiệm vụ và liên tục sẵn sàng xuất kích. Nó đơn giản và nhẹ hơn các kiểu máy bay trước đó, nhưng có hình dạng khí động học và hệ thống điện tử hiện đại (gồm cả là chiếc máy bay đầu tiên áp dụng fly-by-wire, khiến nó được trao tên hiệu "máy bay phản lực điện tử") để duy trì tính năng hoạt động tốt.

Thiết kế phù hợp với người sử dụng và tầm nhìn

Vị trí ngồi của phi công được bố trí cao trên thân máy bay với vòm đỡ kính buồng lái đặt phía sau không che khuất tầm nhìn của anh ta. Đặc điểm này và kiểu buồng lái kính tạo cho phi công tầm nhìn không hạn chế, một yếu tố sống còn trong không chiến. Ghế ngồi ngả 30 độ (các kiểu ghế khác thường chỉ ngả 13 độ) giúp phi công chịu đựng tốt khi tăng tốc (trọng lực). Thanh điều khiển được lắp đặt phía cạnh tay phải chứ không phải ở giữa hai chân như cách truyền thống, giúp tăng khả năng điều khiển khi quay vòng ở tốc độ lớn. Ngoài ra, hệ thống Hiển thị trên mũ bay (HUD) cung cấp các thông tin quan trọng ngay trong tầm nhìn của phi công.

Ngoài hệ thống HUD, nhiều đặc điểm thiết kế trên vẫn còn gây tranh cãi cho đến tận ngày nay.[cần dẫn nguồn] Thanh điều khiển lắp bên khiến phi công khó "đổi tay" để điều khiển các thiết bị khác trong buồng lái bằng tay phải, thường buộc họ phải dùng tay trái điều khiển tất cả các nút bấm phía giữa hay bên phải buồng lái (phía bên phải ít gặp hơn). Ghế ngồi ngả khiến phi công rất khó nhìn trực tiếp về phía sau. Đã có ý kiến cho rằng khả năng chống chịu với trọng lực của kiểu thiết kế này hầu như bằng không, và lý do thực sự để bố trí ghế có góc ngả lớn như vậy là để chiếc ghế có thể được lắp đặt vừa vào trong buồng lái. Chính vòm kính buồng lái cũng gặp phải vấn đề vì nó dày hơn vòm kính ở hầu hết các loại máy bay khác, bởi trên những máy bay này chỉ phần giữa khung buồng lái và mũi cần phải được chế tạo đủ dày để bảo vệ chống lại chim lao vào máy bay. Vòm kính buồng lái F-16 nói chung rất dày, và vì thế khá nặng.

Cũng cần lưu ý rằng một số đặc điểm thiết kế đó đã được áp dụng trên những bản thiết kế máy bay mới hơn. Chiếc F-22 sử dụng kiểu vòm kính buồng lái một mảnh như F-16, dù chiếc F-35 và Eurofighter Typhoon không làm như vậy. Các góc ghế ngồi trên các loại máy bay khác nói chung đều nhỏ hơn F-16, bình thường chỉ khoảng 15 độ. Cả chiếc F-22 và F-35 đều có thân trước sâu hơn F-16, vốn cần phải rất nông để tránh tác động bất lợi của dòng khí vào cửa hút gió mũi.[cần dẫn nguồn]

Fly by wire

Chiếc F-16A/B sử dụng một hệ thống kiểm soát bay fly-by-wire và không hề có đường kết nối cơ khí nào giữa thanh điều khiển và các cánh nâng bên ngoài. Hệ thống kiểm soát bay trên những chiếc đầu tiên thuộc dạng máy tính analogue và đã được nâng cấp thành máy tính số trên các model C/D.[13] Vì sự bất ổn định luôn xuất hiện trong khi bay nên hệ thống kiểm soát máy tính rất cần thiết, một thiết bị giúp ổn và nâng cao khả năng thao diễn của máy bay.[14]

Vì thiếu các đường kết nối cơ khí giữa thanh điều khiển và các cánh nâng bên ngoài nên thiết kế cần điều khiển có một điểm khá khác thường: ban đầu, nó không di chuyển được. Thay vào đó cần điều khiển xác định áp lực do phi công tạo ra và tùy theo đó để điều khiển máy bay. Kiểu thiết kế này khiến phi công không thoải mái và khó điều chỉnh máy bay, vì thế sau này cần điều khiển đã được sửa đổi để hơi chuyển động được (chưa tới một phần tư inch (6 mm) theo mọi hướng).

Máy tính trên khoang thực hiện hàng ngàn phép tính và sửa đổi trong mỗi giây giữ máy bay hoạt động, cho phép phi công thoải mái tập trung vào việc thi hành các nhiệm vụ. Máy tính bổ sung cũng cho phép thực hiện phối hợp bay tự động, sử dụng tất cả các cánh nâng ngoài (gồm cả đuôi lái) để giữ máy bay không rơi vào trạng thái nguy hiểm hay thậm chí những tình trạng nguy hiểm tiểm tàng như sự trượt) hay lạng không chủ đích. Đặc điểm này khiến các phi công thường nói: "Anh không lái chiếc F-16; nó lái anh".

Cấu hình cánh và đường ván

Các cuộc nghiên cứu khí động học đầu thập niên 1960 cho thấy hiện tượng được gọi là "nâng cuộn xoáy" (vortex lift) có thể được lợi dụng khi sử dụng cấu hình cánh rất nghiêng, như kiểu cánh máy bay siêu âm Concorde và chiếc Viggen có cánh mũi của Thụy Điển. Những hiệu ứng thuận lợi đó ảnh hưởng tới khả năng nâng của máy bay và cho phép cánh close-coupled được mở rộng để tạo góc tấn công lớn hơn thông qua việc sử dụng một dòng khí nâng ngoài cánh của một diện tích cánh nhỏ hơn. Mép trước phía ngoài cánh phần thân trước ví thế sẽ làm tăng các lực nâng và tạo lực nâng phụ cho máy bay.

Việc khai thác hiện tượng khí động học này đã ảnh hưởng tới thiết kế cánh chiếc F-16, với cánh hình tam giác xén và đường ván thân cánh dài, và được coi là một trong những yếu tố then chốt mang lại tính năng thao diễn cao của loại máy bay này.

Khả năng ổn định tĩnh âm

Một chiếc máy bay với khả năng ổn định tĩnh âm, nếu không được điều khiển, sẽ mất cân bằng và điều khiển. Đa số máy bay được thiết kế với khả năng ổn định tĩnh dương, theo đó máy bay sẽ có xu hướng trở lại tư thế cũ sau khi bị rối loạn. Tuy nhiên, khả năng ổn định tĩnh dương làm giảm khả năng thao diễn của máy bay, bởi xu hướng hồi phục về tư thế cũ trái ngược hoàn toàn với nỗ lực điều khiển bay của phi công; vì thế, một chiếc máy bay có khả năng ổn định tĩnh âm sẽ có khả năng thao diễn cao hơn. Với hệ thống kiểm soát bay fly-by-wire, chiếc máy bay vẫn có thể bay ổn định, các máy tính sẽ kiểm tra và xử lý sự bất ổn định trong khi bay.

YF-16 là chiếc máy bay đầu tiên trên thế giới có kiểu thiết kế hơi bất ổn định về mặt khí động học. Đặc điểm này đã được chính thức gọi tên là "khả năng ổn định nghỉ." Ở các tốc độ siêu âm, máy bay liên tục ở tình trạng vượt ngoài tầm điều khiển. Khuynh hướng này luôn được FLCC (Máy tính Kiểm soát Bay) và sau này là DFLCC (Máy tính Kiểm soát Bay Số) điều chỉnh và sửa chữa, cho phép máy bay bay ổn định. Khi ở tốc độ siêu âm máy bay có khả năng ổn định tĩnh dương vì các lực nâng khí động học thay đổi giữa dưới siêu âm và siêu âm.