El caza de cuarta generación es una clase de aviones de combate en servicio desde aproximadamente 1980 hasta la actualidad y representa conceptos de diseño de los años 70. Los diseños de cuarta generación están fuertemente influenciados por las lecciones aprendidas de la generación anterior de aviones de combate. Los cazas de tercera generación a menudo fueron diseñados principalmente como interceptores , construidos en torno a la velocidad y misiles aire-aire . Si bien eran excepcionalmente rápidos en línea recta, muchos cazas de tercera generación carecían gravemente de maniobrabilidad, ya que la doctrina sostenía que las peleas aéreas tradicionales serían imposibles a velocidades supersónicas. En la práctica, los misiles aire-aire de la época, a pesar de ser responsables de la gran mayoría de las victorias aire-aire, eran relativamente poco fiables y el combate rápidamente se volvería subsónico y de corto alcance. Esto dejaría a los cazas de tercera generación vulnerables y mal equipados, renovando el interés en la maniobrabilidad de la cuarta generación de cazas. Mientras tanto, los crecientes costes de los aviones militares en general y el éxito demostrado de aviones como el McDonnell Douglas F-4 Phantom II dieron lugar a la popularidad de los aviones de combate polivalentes en paralelo a los avances que marcaron la llamada cuarta generación.
Durante este período, la maniobrabilidad se vio mejorada por una estabilidad estática relajada , posible gracias a la introducción del sistema de control de vuelo fly-by-wire (FBW) , que a su vez fue posible gracias a los avances en las computadoras digitales y las técnicas de integración de sistemas. El reemplazo de la aviónica analógica, necesaria para permitir las operaciones FBW, se convirtió en un requisito fundamental a medida que los sistemas informáticos analógicos heredados comenzaron a ser reemplazados por sistemas de control de vuelo digitales en la segunda mitad de la década de 1980. [1] El mayor avance de las microcomputadoras en las décadas de 1980 y 1990 permitió actualizaciones rápidas de la aviónica durante la vida útil de estos cazas, incorporando actualizaciones de sistemas como matriz activa de escaneo electrónico (AESA), buses de aviónica digital y búsqueda y seguimiento por infrarrojos. .
Debido a la espectacular mejora de las capacidades de estos cazas mejorados y de los nuevos diseños de la década de 1990 que reflejaban estas nuevas capacidades, se les conoce como generación 4,5. Esto pretende reflejar una clase de cazas que son actualizaciones evolutivas de la cuarta generación que incorporan conjuntos de aviónica integrada, esfuerzos de armas avanzadas para hacer que los aviones (en su mayoría) de diseño convencional sean menos fácilmente detectables y rastreables como respuesta al avance de la tecnología de misiles y radar ( ver tecnología sigilosa ). [2] [3] Existen características inherentes al diseño del fuselaje que incluyen el enmascaramiento de las palas de las turbinas y la aplicación de materiales avanzados, a veces absorbentes de radar , pero no las configuraciones distintivas poco observables de los últimos aviones, denominados cazas de quinta generación o aviones como como el Lockheed Martin F-22 Raptor .
Estados Unidos define los aviones de combate de 4,5 generaciones como aviones de combate de cuarta generación que han sido mejorados con radar AESA, enlace de datos de alta capacidad, aviónica mejorada y "la capacidad de desplegar armamentos avanzados actuales y razonablemente previsibles". [4] [5] Ejemplos contemporáneos de cazas de 4.5 generaciones son el Sukhoi Su-30SM / Su-34 / Su-35 , [6] Shenyang J-15B / J-16 , [7] Chengdu J-10C , Mikoyan MiG -35 , Eurofighter Typhoon , Dassault Rafale , Saab JAS 39E/F Gripen , Boeing F/A-18E/F Super Hornet , Lockheed Martin F-16E/F/V Block 70/72 , McDonnell Douglas F-15E/EX Strike Eagle /Eagle II , HAL Tejas MK1A , [8] CAC/PAC JF-17 Bloque 3 y Mitsubishi F-2 . [9]
Mientras que los principales aviones de combate de tercera generación (por ejemplo, el F-4 y el MiG-23 ) fueron diseñados como interceptores con sólo un énfasis secundario en la maniobrabilidad, los aviones de cuarta generación intentan alcanzar un equilibrio, con la mayoría de los diseños, como el F- 14 y el F-15 , pudiendo ejecutar intercepciones BVR sin dejar de ser altamente maniobrable en caso de que la plataforma y el piloto se encuentren en un combate aéreo a corta distancia . Si bien las compensaciones involucradas en el diseño de aviones de combate se están desplazando nuevamente hacia el combate más allá del alcance visual (BVR), la gestión del entorno en avance de numerosos flujos de información en el espacio de batalla moderno y la baja observabilidad, posiblemente a expensas de la capacidad de maniobra en En combate cuerpo a cuerpo, la aplicación de vectorización de empuje proporciona una forma de mantenerlo, especialmente a baja velocidad.
Los avances clave que contribuyen a una mayor maniobrabilidad en la cuarta generación incluyen un alto empuje del motor, potentes superficies de control y una estabilidad estática relajada (RSS), esta última habilitada mediante un aumento de estabilidad controlado por computadora "fly-by-wire". Las maniobras de combate aéreo también implican una gran gestión de la energía para mantener la velocidad y la altitud en condiciones de vuelo que cambian rápidamente.
Fly-by-wire es un término utilizado para describir la automatización computarizada de las superficies de control de vuelo. Los primeros cazas de cuarta generación, como el F-15 Eagle y el F-14 Tomcat, conservaban un sistema hidráulico de vuelo electromecánico. Posteriormente, los cazas de cuarta generación harían un uso extensivo de la tecnología fly-by-wire.
El General Dynamics YF-16, que finalmente se convirtió en el F-16 Fighting Falcon , fue el primer avión del mundo diseñado intencionalmente para ser ligeramente aerodinámicamente inestable. Esta técnica, denominada estabilidad estática relajada (RSS), se incorporó para mejorar aún más el rendimiento de la aeronave. La mayoría de las aeronaves están diseñadas con estabilidad estática positiva , lo que induce a la aeronave a volver a su actitud original después de una perturbación. Sin embargo, la estabilidad estática positiva, la tendencia a permanecer en su actitud actual, se opone a los esfuerzos del piloto por maniobrar. Sin embargo, una aeronave con estabilidad estática negativa , en ausencia de control, se desviará fácilmente del vuelo nivelado y controlado. Por tanto, un avión inestable puede hacerse más maniobrable. Un avión de cuarta generación de este tipo requiere un sistema de control de vuelo computarizado (FLCS) FBW para mantener la trayectoria de vuelo deseada. [10]
Algunos derivados tardíos de los primeros tipos, como el F-15SA Strike Eagle para Arabia Saudita, han incluido la actualización a FBW.
La vectorización de empuje se introdujo originalmente en el Hawker Siddeley Harrier para el despegue y aterrizaje vertical, y los pilotos pronto desarrollaron la técnica de "viffing", o vectorización en vuelo hacia adelante, para mejorar la maniobrabilidad. El primer tipo de ala fija que mostró una maniobrabilidad mejorada de esta manera fue el Sukhoi Su-27 , el primer avión en mostrar públicamente vectorización de empuje en cabeceo. Combinado con una relación empuje-peso superior a la unidad, esto le permitió mantener una velocidad aérea cercana a cero en ángulos de ataque altos sin entrar en pérdida, y realizar novedosas acrobacias aéreas como la Cobra de Pugachev . Las boquillas TVC tridimensionales del Sukhoi Su-30MKI están montadas a 32° hacia afuera del eje longitudinal del motor (es decir, en el plano horizontal) y pueden desviarse ±15° en el plano vertical. Esto produce un efecto de sacacorchos , mejorando aún más la capacidad de giro del avión. [11] El MiG-35 con sus motores RD-33OVT con toberas de empuje vectorizadas le permite ser el primer avión bimotor con toberas vectorizadas que puede moverse en dos direcciones (es decir, 3D TVC). Otros aviones de empuje vectorial existentes, como el F-22 , tienen boquillas que se mueven en una dirección. [12] La tecnología se ha instalado en el Sukhoi Su-47 Berkut y sus derivados posteriores. Estados Unidos exploró la posibilidad de adaptar la tecnología al F-16 y al F-15 , pero no la introdujo hasta que llegó la quinta generación.
Supercrucero es la capacidad de un avión a reacción para volar a velocidades supersónicas sin utilizar un postquemador .
Mantener la velocidad supersónica sin el uso de postcombustión ahorra grandes cantidades de combustible, lo que aumenta considerablemente el alcance y la resistencia, pero la potencia del motor disponible es limitada y la resistencia aumenta bruscamente en la región transónica, por lo que se deben minimizar los equipos que crean resistencia, como los cargadores externos y sus puntos de fijación. , preferiblemente con el uso de almacenamiento interno.
El Eurofighter Typhoon puede navegar a Mach 1,2 sin postcombustión, con una velocidad máxima sin recalentamiento de Mach 1,5. [14] [15] [16] Un EF T1 DA (versión de entrenamiento de avión de desarrollo) demostró un supercrucero (1,21 M) con 2 SRAAM, 4 MRAAM y tanque de lanzamiento (más equipo de prueba de vuelo de 1 tonelada, más 700 kg más de peso para la versión para entrenadores) durante la evaluación de Singapur. [17]
La aviónica a menudo puede sustituirse a medida que aparecen nuevas tecnologías; a menudo se actualizan durante la vida útil de una aeronave. Por ejemplo, el F-15C Eagle, producido por primera vez en 1978, recibió actualizaciones en 2007, como un radar AESA y un sistema conjunto de señales montado en el casco, y está previsto que reciba una actualización 2040C para mantenerlo en servicio hasta 2040.
El sensor principal de todos los cazas modernos es el radar. Estados Unidos envió sus primeros F-15C modificados equipados con radares AN/APG-63(V)2 AESA, [18] que no tienen partes móviles y son capaces de proyectar un haz mucho más estrecho y escaneos más rápidos. Más tarde, se introdujo en el F/A-18E/F Super Hornet y también en el bloque 60 (exportación) F-16, y se utilizará en futuros cazas estadounidenses. Francia introdujo su primer radar AESA autóctono, el RBE2 -AESA construido por Thales en febrero de 2012 [19] para su uso en el Rafale. El RBE2-AESA también se puede adaptar al Mirage 2000. El consorcio europeo GTDAR está desarrollando un radar AESA Euroradar CAPTOR para su uso futuro en el Typhoon. Para los F-22 y F-35 de próxima generación, Estados Unidos utilizará una capacidad de intercepción de baja probabilidad . Esto distribuirá la energía de un pulso de radar en varias frecuencias, para no disparar los receptores de alerta de radar que llevan todos los aviones.
En respuesta al creciente énfasis estadounidense en los diseños sigilosos para evadir los radares, Rusia recurrió a sensores alternativos, con énfasis en los sensores IRST, introducidos por primera vez en los cazas estadounidenses F-101 Voodoo y F-102 Delta Dagger en la década de 1960, para detección y seguimiento. de objetivos aéreos. Estos miden la radiación IR de los objetivos. Como sensor pasivo, tiene un alcance limitado y no contiene datos inherentes sobre la posición y dirección de los objetivos; estos deben inferirse de las imágenes capturadas. Para compensar esto, los sistemas IRST pueden incorporar un telémetro láser para proporcionar soluciones completas de control de fuego para disparos de cañones o lanzamiento de misiles. Usando este método, los MiG-29 alemanes que usaban sistemas IRST con pantalla en el casco pudieron adquirir un bloqueo de misil con mayor eficiencia que el F-16 de la USAF en ejercicios de guerra. Los sensores IRST se han convertido ahora en estándar en los aviones rusos.
Una característica informática de gran importancia táctica es el enlace de datos. Todos los aviones europeos y americanos modernos son capaces de compartir datos de objetivos con cazas aliados y aviones AWACS (ver JTIDS ). El interceptor ruso MiG-31 también tiene cierta capacidad de enlace de datos. El intercambio de datos de sensores y objetivos permite a los pilotos colocar sensores radiantes y altamente visibles más lejos de las fuerzas enemigas, mientras usan esos datos para orientar a los cazas silenciosos hacia el enemigo.
Si bien los principios básicos de la configuración de los aviones para evitar la detección de radar se conocían desde la década de 1960, la llegada de materiales absorbentes de radar permitió que los aviones con una sección transversal de radar drásticamente reducida se volvieran practicables. Durante la década de 1970, las primeras tecnologías furtivas dieron lugar a la estructura facetada del avión de ataque a tierra Lockheed F-117 Nighthawk . El facetado reflejaba los rayos del radar de manera muy direccional, lo que provocaba breves "centelleos", que los sistemas detectores de la época normalmente registraban como ruido, pero incluso con la mejora de la estabilidad y el control del FBW digital, las penalizaciones en el rendimiento aerodinámico fueron severas y el F-117 encontró uso principalmente. en el papel de ataque nocturno a tierra. Las tecnologías furtivas también buscan disminuir la firma infrarroja , la firma visual y la firma acústica de la aeronave.
En la actualidad, el KF-21 Boramae , aunque no se considera un caza de quinta generación , tiene un sigilo mucho más significativo que otros cazas de cuarta generación.
El término generación 4.5 se utiliza a menudo para referirse a cazas nuevos o mejorados, que aparecieron a partir de la década de 1990 e incorporaron algunas características consideradas como de quinta generación , pero carecían de otras. Por lo tanto, los cazas de 4,5 generaciones son generalmente menos costosos, menos complejos y tienen un tiempo de desarrollo más corto que los verdaderos aviones de quinta generación, al tiempo que mantienen capacidades significativamente por delante de las de la cuarta generación original. Dichas capacidades pueden incluir integración avanzada de sensores, radar AESA, capacidad de supercrucero, supermaniobrabilidad , amplia capacidad multifunción y sección transversal de radar reducida. [20]
Los cazas de 4.5 generación han introducido sistemas IRST integrados, como el Dassault Rafale que presenta el IRST frontal integrado del sector optronique . El Eurofighter Typhoon introdujo el PIRATE-IRST, que también se adaptó a modelos de producción anteriores. [21] [22] El Super Hornet también estaba equipado con IRST [23] aunque no integrado, sino como una cápsula que debe sujetarse a uno de los puntos duros.
A medida que los avances en materiales sigilosos y métodos de diseño permitieron estructuras de aviones más suaves, estas tecnologías comenzaron a aplicarse retrospectivamente a los aviones de combate existentes. Muchos cazas de la generación 4,5 incorporan algunas características poco observables. La tecnología de radar de baja visibilidad surgió como un avance importante. El JF-17 paquistaní/chino y el Chengdu J-10B/C de China utilizan una entrada supersónica sin desviador , mientras que el HAL Tejas de la India utiliza compuestos de fibra de carbono en su fabricación. [24] El IAI Lavi utilizó una entrada de aire en forma de S para evitar que las ondas de radar se reflejen en las palas del compresor del motor, un aspecto importante de los aviones de combate de quinta generación para reducir el RCS frontal. Estos son algunos de los métodos preferidos empleados en algunos cazas de quinta generación para reducir el RCS. [25] [26]
KAI KF-21 Boramae es un programa de combate conjunto de Corea del Sur e Indonesia; la funcionalidad del modelo Bloque 1 (el primer prototipo de prueba de vuelo) se ha descrito como "4.5ª generación".