El caza de cuarta generación es una clase de cazas a reacción en servicio desde aproximadamente 1980 hasta la actualidad, y representa conceptos de diseño de la década de 1970. 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 se diseñaron principalmente como interceptores , y se construyeron en torno a la velocidad y los 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 el combate aéreo tradicional sería imposible 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 confiables 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 para 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 multifunción en paralelo a los avances que marcaron la llamada cuarta generación.
Durante este período, la maniobrabilidad se mejoró mediante la estabilidad estática relajada , que fue 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 del sistema como la matriz de escaneo electrónico activo (AESA), buses de aviónica digital y búsqueda y seguimiento por infrarrojos .
Debido a la espectacular mejora de las capacidades de estos cazas modernizados y de los nuevos diseños de los años 1990 que reflejaban estas nuevas capacidades, se los ha llegado a conocer como generación 4.5. Esto pretende reflejar una clase de cazas que son actualizaciones evolutivas de la cuarta generación que incorporan suites de aviónica integradas, esfuerzos de armas avanzadas para hacer que las aeronaves (en su mayoría) de diseño convencional sean, no obstante, menos fáciles de detectar y rastrear como respuesta al avance de la tecnología de misiles y radar (véase tecnología furtiva ). [2] [3] Existen características inherentes al diseño del fuselaje e incluyen el enmascaramiento de las palas de la turbina y la aplicación de materiales avanzados que a veces absorben el radar , pero no las configuraciones distintivas de baja observabilidad de las aeronaves más recientes, conocidas como cazas de quinta generación o aeronaves como el Lockheed Martin F-22 Raptor .
Estados Unidos define los aviones de combate de 4,5 generación como aviones de combate a reacción de cuarta generación que han sido modernizados 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] el Shenyang J-15B / J-16 , [7] el Chengdu J-10C , el Mikoyan MiG-35 , el Eurofighter Typhoon , el Dassault Rafale , el Saab JAS 39E/F Gripen , el Boeing F/A-18E/F Super Hornet , el Lockheed Martin F-16E/F/V Block 70/72 , el McDonnell Douglas F-15E/EX Strike Eagle/Eagle II , el HAL Tejas MK1A , [8] el CAC/PAC JF-17 Block 3 y el 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 solo 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 , siendo capaces de ejecutar intercepciones BVR mientras siguen siendo altamente maniobrables 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 están cambiando nuevamente hacia el compromiso más allá del alcance visual (BVR), la gestión del entorno de 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 combate cuerpo a cuerpo, la aplicación de la vectorización de empuje proporciona una manera de mantenerlo, especialmente a baja velocidad.
Los avances clave que contribuyen a mejorar la maniobrabilidad en la cuarta generación incluyen un alto empuje del motor, superficies de control potentes y estabilidad estática relajada (RSS), esto último posible mediante un aumento de estabilidad controlado por computadora "fly-by-wire". Las maniobras de combate aéreo también implican una gran cantidad de gestión de 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, conservaron la hidráulica de vuelo electromecánica. Los cazas de cuarta generación posteriores harían un uso extensivo de la tecnología fly-by-wire.
El General Dynamics YF-16, que más tarde se convirtió en el F-16 Fighting Falcon , fue el primer avión del mundo diseñado intencionalmente para ser ligeramente inestable aerodinámicamente. Esta técnica, llamada estabilidad estática relajada (RSS), se incorporó para mejorar aún más el rendimiento del avión. La mayoría de los aviones están diseñados con estabilidad estática positiva , que induce a un avión 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, un avión con estabilidad estática negativa , en ausencia de entrada de control, se desviará fácilmente del nivel y vuelo controlado. Por lo tanto, un avión inestable se puede hacer más maniobrable. Un avión de cuarta generación como este requiere un sistema de control de vuelo FBW computarizado (FLCS) para mantener su 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.
El empuje vectorial se introdujo originalmente en el Hawker Siddeley Harrier para el despegue y aterrizaje verticales, 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 el empuje vectorial en cabeceo. Combinado con una relación empuje-peso por encima de la unidad, esto le permitió mantener una velocidad aerodinámica cercana a cero en ángulos de ataque altos sin entrar en pérdida y realizar acrobacias novedosas como el Cobra de Pugachev . Las toberas tridimensionales TVC del Sukhoi Su-30MKI están montadas 32° hacia afuera del eje longitudinal del motor (es decir, en el plano horizontal) y se pueden desviar ±15° en el plano vertical. Esto produce un efecto sacacorchos , mejorando aún más la capacidad de giro del avión. [11] El MiG-35 con sus motores RD-33OVT con toberas de empuje vectorial le permite ser el primer avión bimotor con toberas vectorizadoras que pueden moverse en dos direcciones (es decir, TVC 3D). Otros aviones con empuje vectorial existentes, como el F-22 , tienen toberas que se vectorizan en una dirección. [12] La tecnología se ha instalado en el Sukhoi Su-47 Berkut y derivados posteriores. Estados Unidos exploró la posibilidad de instalar la tecnología en el F-16 y el F-15 , pero no la introdujo hasta que llegó la quinta generación.
Supercrucero es la capacidad de un avión a reacción de viajar a velocidades supersónicas sin utilizar un dispositivo de postcombustión .
Mantener la velocidad supersónica sin utilizar postcombustión ahorra grandes cantidades de combustible, aumentando enormemente 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 los equipos que crean resistencia, como los almacenes externos y sus puntos de fijación, deben minimizarse, preferiblemente con el uso de almacenamiento interno.
El Eurofighter Typhoon puede volar a Mach 1,2 sin postcombustión, y su velocidad máxima sin recalentamiento es Mach 1,5. [14] [15] [16] Un EF T1 DA (versión de entrenamiento de aeronave de desarrollo) demostró supercrucero (1,21 M) con 2 SRAAM, 4 MRAAM y tanque de combustible (más un equipo de prueba de vuelo de 1 tonelada, más 700 kg más de peso para la versión de entrenamiento) durante la evaluación de Singapur. [17]
La aviónica se puede sustituir a menudo a medida que aparecen nuevas tecnologías; a menudo se actualiza durante la vida útil de una aeronave. Por ejemplo, el F-15C Eagle, producido por primera vez en 1978, recibió actualizaciones en 2007, como el radar AESA y el sistema de señalización 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 presentó sus primeros F-15C modificados equipados con radares AESA AN/APG-63(V)2 , [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 F-16 del bloque 60 (exportación), y se utilizará en futuros cazas estadounidenses. Francia presentó 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. Un 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 baja probabilidad de intercepción . Esto distribuirá la energía de un pulso de radar en varias frecuencias, para no activar los receptores de alerta de radar que llevan todas las aeronaves.
En respuesta al creciente énfasis estadounidense en los diseños furtivos que evaden el radar, 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 la detección y el seguimiento de objetivos aéreos. Estos miden la radiación infrarroja de los objetivos. Como sensor pasivo, tiene un alcance limitado y no contiene datos inherentes sobre la posición y la dirección de los objetivos, que deben inferirse a partir de las imágenes capturadas. Para compensar esto, los sistemas IRST pueden incorporar un telémetro láser para proporcionar soluciones de control de fuego completo para el fuego de cañón o para el lanzamiento de misiles. Usando este método, los MiG-29 alemanes que usaban sistemas IRST con pantalla en el casco pudieron adquirir un bloqueo de misiles con mayor eficiencia que los F-16 de la USAF en ejercicios de juegos de guerra. Los sensores IRST ahora se han convertido en estándar en los aviones rusos.
Una característica informática de gran importancia táctica es el enlace de datos. Todos los aviones europeos y estadounidenses modernos son capaces de compartir datos de orientación con los cazas aliados y los aviones AWACS (véase JTIDS ). El interceptor ruso MiG-31 también tiene cierta capacidad de enlace de datos. El intercambio de datos de orientación y de sensores permite a los pilotos colocar sensores radiantes, altamente visibles, más lejos de las fuerzas enemigas, mientras que utilizan esos datos para dirigir a los cazas silenciosos hacia el enemigo.
Aunque los principios básicos para dar forma a los aviones de modo que no sean detectados por radar se conocían desde la década de 1960, la aparición de materiales absorbentes de radar permitió que se pudieran fabricar aviones con una sección transversal de radar drásticamente reducida . Durante la década de 1970, las primeras tecnologías furtivas dieron lugar a la estructura facetada del avión de ataque terrestre Lockheed F-117 Nighthawk . Las facetas reflejaban los rayos del radar de forma muy direccional, lo que provocaba breves "centelleos", que los sistemas de detección de la época registraban normalmente como ruido, pero incluso con la mejora de la estabilidad y el control del FBW digital, las penalizaciones en el rendimiento aerodinámico eran graves y el F-117 se utilizó principalmente en el papel de ataque terrestre nocturno. Las tecnologías furtivas también buscan reducir la firma infrarroja , la firma visual y la firma acústica del avión.
En la actualidad, el KF-21 Boramae , aunque no se considera un caza de quinta generación , tiene un sigilo mucho mayor que otros cazas de cuarta generación.
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El término generación 4.5 se utiliza a menudo para referirse a los cazas nuevos o mejorados, que aparecieron a principios de la década de 1990 e incorporaron algunas características consideradas de quinta generación , pero carecían de otras. Por lo tanto, los cazas de la generación 4.5 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 superiores a las de la cuarta generación original. Dichas capacidades pueden incluir la integración avanzada de sensores, el radar AESA, la capacidad de supercrucero, la supermaniobrabilidad , una amplia capacidad multifunción y una sección transversal de radar reducida. [20]
Los cazas de 4,5ª generación han introducido sistemas IRST integrados, como el Dassault Rafale, que incorpora el IRST integrado en el sector frontal optrónico . El Eurofighter Typhoon introdujo el PIRATE-IRST, que también se incorporó a los modelos de producción anteriores. [21] [22] El Super Hornet también estaba equipado con IRST [23], aunque no de forma integrada, sino como una cápsula que debe fijarse a uno de los puntos de anclaje.
A medida que los avances en materiales furtivos y métodos de diseño permitieron fuselajes más suaves, dichas 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 observabilidad surgió como un desarrollo importante. El JF-17 pakistaní/chino y el Chengdu J-10B/C chino utilizan una entrada supersónica sin desviador , mientras que el HAL Tejas de la India utiliza un compuesto de fibra de carbono en la fabricación. [24] El IAI Lavi utilizó una entrada de aire de conducto en forma de S para evitar que las ondas de radar se reflejaran en las palas del compresor del motor, un aspecto importante de los aviones de combate de quinta generación para reducir la RCS frontal. Estos son algunos de los métodos preferidos empleados en algunos cazas de quinta generación para reducir la RCS. [25] [26]
KAI KF-21 Boramae es un programa de caza conjunto de Corea del Sur e Indonesia, la funcionalidad del modelo Bloque 1 (el primer prototipo de prueba de vuelo) ha sido descrita como '4,5ª generación'.