可是負責操作定翼機是美國空軍的責任，他們不願意操作也不同意讓陸軍來操作固定翼作戰飛機。 美國空軍自己則是朝向重型戰鬥機路線發展，對輕型戰鬥攻擊機的興趣不高。 1997年，漢翔公司鑒於空軍換裝二代戰機後仍會操作一個聯隊的F-5E/F機隊，因此洽詢諾斯羅普公司合作打造性能升級的F-5戰機，但最後因不明原因導致合作破局，最終由漢翔自力完成改良。 漢翔以經國號戰機之航電、武器系統為藍本，推出了針對F-5E的性能升級計畫-TIGER 2000，原型機於2001年出廠，編號Tiger 2001，2002年7月24日首飛。 留存的第10戰鬥機特戰中隊所有飛機，在中隊解編後全數轉交給南越空軍使用。
而幻象機即使以2010年的成本，也等於每小時將近27000美元，甚至與美軍最新的F-35A（28355美元）相去不遠。 已拆封商品 (如剪標、已使用等情形…)，依據《通訊交易解除權合理例外情事適用準則》，本公司無法接受退換貨。 （17架）：1984年至1985年獲得8架F-5E和4架F-5F。
在F-20計畫結束之後，諾斯洛普也推出了自己的F-5E延壽計畫，稱為F-5E Tiger IV。 此外，從YF-17衍生而來的F/A-18之後也接替、取代了部分的F-5E。 1960年代，隨著F-86軍刀戰鬥機老化，中華民國空軍開始要求美方提供後繼機種。 1965年11月28日，第一架F-5A戰機開始了F-5A/B/E/F戰機系列在中華民國空軍的服役歷史，依照海外軍售（FMS）與軍援計畫（MAP）的途徑一共獲得了92架單座的F-5A與23架雙座的F-5B。
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第一個換裝的單位是駐防臺南的443戰術戰鬥機聯隊，在其後則一共有4個聯隊曾經使用過，代號「玉山計畫」。 F-5的起源是來自諾斯洛普公司內部於1955年展開的N-156設計案，原型是T-38教練機，設計目標是一種低成本、保養簡單的戰鬥機。 在開發T-38時，諾斯羅普同時推出了單座型的概念，代號N-156F，諾斯羅普聲稱該型機的對地攻擊能力優於服役中的F-100超級軍刀戰鬥機。 美國陸軍曾對於這型飛機的對地支援功能有興趣，並在1961年與A-4攻擊機及G-91戰鬥機和T-38進行測評。
1975年6月2日，臺南第一聯隊的第1、3及9中隊開始換裝，分別接收總數48架F-5E戰機，成為中華民國空軍第一個成軍的F-5E作戰單位。 許多不同版本的F-5仍在許多國家空軍中服役，其中最先進的是新加坡空軍F-5S，擁有約49架現代化重新設計的F-5S和F-5T雙座機。 它的升級導入了義大利蓋利雷歐航空公司（現SELEX Galileo）開發的Grifo-F雷達、擁有多功能顯示器的資訊化座艙，能與巨蟒飛彈、AIM-120 AMRAAM相容，新加坡空軍也由本地維修廠自行依授權修改了一批RF-5E。 越南共和國空軍（158架）：F-5A/B/E，政權顛覆，由越南社會主義共和國等接收，部分F-5E在西貢淪陷的時候由南越飛行員駕駛逃往泰國並由美國載回本土，日後成為了Top Gun的使用機。 中華民國空軍（423架）：以海外軍事援助（MAP）管道獲得92架F-5A和23架F-5B，授權生產方式生產242架F-5E和66架F-5F，參見中華民國與F-5系列。
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除了花蓮佳山基地第12中隊的第4分隊仍使用RF-5E，目前僅剩屏東基地的737聯隊是完全使用F-5E/F的聯隊。 1994年為了讓所有F-5E/F擔負戰備任務，同時也補足戰鬥教練機的不足，空軍執行「子鷹計畫」，向美國租借了40架T-38教練機。 1986年7月1日，花蓮828聯隊（八聯隊）的第14、15及16中隊，成為全空軍最後一個換裝F-5E/F的單位，第16中隊當時仍繼續操作F-5A/B。 12月1日，臺南第一聯隊（443聯隊）成為第一個換裝F-5E/F戰機的單位，同時成立「嵩山換裝訓練小組」，作為培訓種子教官的班隊，並成立炸射訓練班。
F-5E/F配合新的副翼設計，翼面積增加了16平方呎，使得飛機的靈活程度大大的加強，加大面積的主翼前緣延伸板，使最大升力係數增加了38%，更提高最大攻角，後期又再次加大翼前緣延伸板面積，使升力係數又增加了12%。 另外F-5E/F可以在起飛時昇高三度的鼻輪起落架設計，使得F-5E/F起飛時的攻角增加3度（起飛性能估計提昇了30%），機身補捉勾的設計使得F-5E/F可以在必要時操作短場落地。 後期生產的F-5E改用鯊魚頭式雷達罩，提高了高攻角飛行時的縱向穩定性。 F-5E/F在中華民國空軍服役的期間台海熱戰已過，所以沒有與中國人民解放軍交戰的機會。 但是中華民國軍方曾經執行「大漠計畫」，以志願退役的空軍飛行員支援北葉門對南葉門作戰，曾參與大漠案並獲得阿拉伯皇室獎章的空軍軍醫劉忠武有著作《大漠案揭密：中華民國兵援外交祕史》。 1973年2月9日，中華民國政府與美國政府簽訂了一份協議-由航空工業發展中心（AIDC）在諾斯洛普公司的授權之下生產100架F-5E戰機。
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伊朗逆向達成全國產化的F-5E命名為考剎爾戰鬥機，但可能換裝了中俄的航電和武器介面，與原裝F-5有較大不同。 1981年8月8日，黃植誠駕F-5F叛逃（美軍序號 ／中華民國軍方序號5361），該機陳列於北京昌平小湯山的中國航空博物館。 1978年1月16日，嘉義第四聯隊（455聯隊）第21、22及23中隊分別進駐臺南基地「嵩訓小組」，歷時約3年完成F-5E換裝。
拍片之後仍有少數幾架保留著電影中的全黑機身模樣，並持續在美國海軍戰鬥武器學校中擔任「敵機」的模擬演練角色。 因為1979年霍梅尼推翻親美的巴勒維王朝，導致伊朗與美國斷交，而伊朗用逆向工程的方式拆解分析自有的F-5戰鬥機，之後由伊朗研發出2款本土製戰鬥機：Saeqeh戰鬥機及Azarakhsh戰鬥機。 老虎二式圖像，代表著這四十餘年來固守台海的英勇事蹟，將永續傳承。 1989年2月21日，林賢順駕F-5E叛逃（美軍序號 ／中華民國軍方序號5120），人員因油盡棄機跳傘，飛機墜毀於廣東省豐順縣。
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在尼克森擔任美國總統推行越戰越南化政策時，美國政府為大幅增加南越軍隊的作戰能力以填補美軍撤出時留下的空隙，還辛苦地從多個盟國調用所軍援的F-5A/B型機給南越空軍，美國對這些盟國的支援則在後來個別償還。 南越滅亡時，約有80餘架F-5系列戰機被俘獲，諷刺的是，其中所援助的27架F-5E被統一後的越南社會主義共和國繼續沿用，這些美軍援越機體在後來也真的被越南空軍拿來對付柬埔寨共產黨（赤柬，或稱紅色高棉）與中國（越南曾將從南越俘虜的F-5投入中越戰爭）。 另外有26架F-5系列戰機飛離南越逃往泰國，這些飛機後來被美國收回並編入序列，主要用作各軍種的戰鬥機武器教育訓練用機。
CF-5A：加拿大軍隊的單座戰鬥機版，是由加拿大空軍空軍授權允許以CF-116自由鬥士戰鬥機為依據所授權生產，加拿大將其定名為CF-116A。 以F-5E戰機（編號5291）與F-5F戰機（編號5395、編號5403）共三架塗裝為虎斑彩繪機，機身與機翼漆上低視度白、灰相間虎斑，垂直尾翼則漆上黃、黑相間虎斑，並在垂直尾翼上漆有新設計的圓型徽章。 K構型（E1、E2）：基本型，裝備AN/APQ-153雷達、AN/ASG-29前置光學瞄準器、KB-26A照相槍、LN-33慣性導航系統、AN/ARN-18戰術導航系統，無雷達警示器，無熱焰彈／干擾絲散佈器，有風擋雨刷，黑色圓錐形雷達罩與較小的翼前緣延伸面。 這批戰機在後續整修時也比照Ba構型裝設雷達預警器與干擾絲散布器。 嘉義455聯隊開始換裝F-16 Block 20，原編制F-5E/F分批飛往屏東第一後勤指揮部進行檢整，機況較差的就地封存。 vsf16 1982年4月，臺東空軍志航基地的第七聯隊（737聯隊）所屬第44、45及46中隊進行F-5E/F換裝。
也因此出現了多種類型的改良方案，當然，作為原製造廠的諾斯洛普並未捨棄分食這塊市場的企圖。 vsf16 在新一代戰機服役後，中華民國空軍在2001年為最後留存40多架的F-5E/F戰機比照美軍規格，更換AN/APQ-1595雷達。 AIDC從組裝F-5E/F開始逐步建立超音速飛機的製造能力，到虎安計畫後期甚至能夠製造組裝整組單座前段機身回銷原廠。 由於製造雙座前機身專用型架在價格上過於昂貴且數量上不夠經濟，AIDC的F-5F是向諾斯洛普原廠購買前段機身與本地製造的後機身結合組裝成機的方式生產。 早期生產的機體據說有縱樑扭曲的情形，後續實行固強計劃後完成改善。
- 這些遙控靶機都是由單座的F-5A所改裝，在天劍計畫中居功甚偉，截至2000年左右，這批靶機還有兩架停放在清泉崗機場漢翔廠區。
- 主要擔任新進飛行員第三階段部隊訓練任務機種，並分擔對地打擊任務。
- 原型機上大量採用沿自F-CK-1戰機的電子與作戰系統，歷史捉弄人的一點是，當年F-CK-1戰機開發的過程中，又大量採用F-5G（即F-20）的裝備技術與經驗。
- 近年國軍未再公布新的戰機操作成本數據，但依據2016年美軍的統計，F-16C/D每小時的操作成本是8278美元，仍然不到新台幣25萬。
- 美國陸軍曾對於這型飛機的對地支援功能有興趣，並在1961年與A-4攻擊機及G-91戰鬥機和T-38進行測評。
海軍陸戰隊曾購買舊的空軍型號來替換從以色列租借的F-21，配屬在友馬陸戰隊航空站的VMFT-401，美國海軍在米拉瑪海軍航空站的海軍戰鬥機武器學校，VF-127、VF-43跟VF-45都是使用F-5E。 在2002年，海軍與陸戰隊從瑞士再度購進一批32架F-5E，這批F-5E在進行翻修與結構更新之後更改型號為F-5N並配備給駐內華達州法隆海軍航空站的海軍VFC-13與陸戰隊VMFT-401。 不過官員也承認，的確在共機遠海長航後，東南空域的防空壓力明顯增加，因此除了花蓮五聯隊的F-16之外，西部各聯隊的戰機，包括經國號、幻象等，也常會在掌握共機將進行長航操演資訊後，視情況派出數架飛機，進駐台東的志航基地，以求就近反應。 記者詢問，從去年1124選後，共機接近台灣，使國軍必須起飛攔截狀況有無變多？ 被指派受訪的二聯隊41作戰隊的少校飛官李易修，對敏感問題不敢正面回答，表示「只要有動態就有監控動作」。 他強調，空軍每天24小時、全年無休、包括過年都有待命警戒兵力，只要有緊急狀況，6分鐘之內就能起飛。
由於諾斯洛普缺乏設計建造艦載機的經驗，於是邀請設計過F-4的麥克唐納-道格拉斯參與設計，兩家公司合作的結晶就是之後的F/A-18。 改良後的Tiger 2000戰機可於機身中線掛載一枚天劍二型飛彈，使F-5E/F在修改後具備超視距作戰能力。 而原本僅能作為測距的對空雷達在更換為脈衝督卜勒雷達後，對地攻擊任務可以藉助雷達校正，使攻擊更加準確；同時漢翔公司亦提出配合Tiger 2000計畫修改F-5F雙座機型，以強化其部訓及對地攻擊能力。
1972年，美國空軍提出了輕型戰鬥機（Light Weight vsf16 Fighter，LWF）研究計劃並邀請廠家投標。 諾斯洛普在進行內部研究之後，以F-5的延伸設計P-530為基礎在針對LWF規範進行強化之後推出了P-600方案作為對LWF的回應。 在入選之後，空軍賦予P-600方案YF-17的編號並同意撥款製造兩架原型機與通用動力的YF-16進行對比試飛。 在1974年，空軍決定把LWF從一個研究計劃正式立項作為F-15的輔助戰鬥機並改名為空戰戰鬥機（Air Combat Fighter，ACF）計劃，而在對比試飛後空軍宣布YF-16為較優者而贏得了ACF的650架採購案。 但是海軍在國會指示下選擇新的多用途飛機時，而選擇繼續發展YF-17。
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新竹基地不僅是目前最北的戰機基地，也是距離大陸最近的空軍基地，與大陸的平潭之間，直線距離只有140公里。 由於格外需要高速反應，二聯隊在幻象2000之前，操作的就是以飛行速度、爬升率優異著稱的F-104星式戰鬥機。 作為F-104的後繼者，幻象在速度與爬升能力上，同樣在國軍現役戰機中首屈一指。 國防部每年春節前，都會邀請中外媒體參訪陸海空三軍加強戰備的狀況。 空軍挑選的受訪單位，是新竹基地的空軍第二聯隊，也是全軍唯一操作法製幻象2000戰鬥機的單位。
1968年中華民國與美國諾斯羅普洽談合作生產F-5E/F戰鬥機，1973年雙方政府簽訂協議備忘錄，由諾廠提供生產飛機之各種技術資料、人員訓練與勞務、以及所需的工具與成套飛機器材，並由美軍售予航空裝備，使生產工作順利展開。 vsf16 自1973年初至1986年底為止，共生產單座機F-5E 242架，雙座機F-5F 66架，合計308架戰機，以供中華民國空軍新機換裝。 中華民國空軍使用之F-5E/F戰鬥機共有336架，部分為美國移交。 當甘迺迪總統政府提出「軍事支援計畫」（Military Assistance Program）後，他們需要一種低成本戰鬥機銷售給開發中的國家。 其中N-156F在眾多競爭者中最被看好，稍後成為整個系列中的第一型F-5A戰機。
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