Caza de cuarta generación

Mientras que los principales cazas a reacción de tercera generación (por ejemplo, el F-4 y el MiG-23 ) fueron diseñados como interceptores con un énfasis secundario en la maniobrabilidad, los aviones de cuarta generación intentan alcanzar un equilibrio, y la mayoría de los diseños, como el F-14 y el F-15 , son capaces de ejecutar interceptaciones más allá del alcance visual (BVR) sin dejar de ser altamente maniobrables en caso de que la plataforma y el piloto se encuentren en un combate aéreo cercano . Si bien las compensaciones en el diseño de aviones de combate están volviendo a inclinarse hacia el combate BVR, la gestión del entorno en constante evolución de numerosos flujos de información en el campo de batalla moderno y la baja observabilidad, posiblemente a expensas de la capacidad de maniobra en el combate cercano, la aplicación del vector de empuje proporciona una forma de mantenerla, especialmente a baja velocidad.

Entre los avances clave que contribuyen a una mayor maniobrabilidad en la cuarta generación se incluyen un alto empuje del motor, potentes superficies de control y una estabilidad estática relajada (RSS), esta última posible gracias al sistema de control de estabilidad por cable (fly-by-wire). Las maniobras de combate aéreo también requieren una gestión energética exhaustiva para mantener la velocidad y la altitud en condiciones de vuelo que cambian rápidamente.

El término "fly-by-wire" se utiliza 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 sistemas hidráulicos de vuelo electromecánicos. Los cazas de cuarta generación posteriores harían un uso extensivo de la tecnología fly-by-wire.

El General Dynamics YF-16, posteriormente desarrollado como el F-16 Fighting Falcon , fue el primer avión del mundo diseñado intencionalmente para ser ligeramente inestable aerodinámicamente. Esta técnica, denominada estabilidad estática relajada (RSS), se incorporó para mejorar aún más el rendimiento de la aeronave. La mayoría de los aviones se diseñan con estabilidad estática positiva , lo que induce a la aeronave a regresar a su actitud original tras 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. Un avión con estabilidad estática negativa , en ausencia de entrada de control, se desviará fácilmente del vuelo nivelado y controlado. Por lo tanto, un avión inestable puede hacerse más maniobrable. Un avión de cuarta generación de este tipo requiere un sistema de control de vuelo FBW computarizado (FLCS) para mantener la trayectoria de vuelo deseada. ^{[ 10 ]}

Algunas versiones posteriores de los primeros modelos, como el F-15SA Strike Eagle para Arabia Saudí, han incluido la actualización al sistema de control por cable (FBW).

El control vectorial del 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 avión de ala fija en mostrar una maniobrabilidad mejorada de esta manera fue el Sukhoi Su-27 , el primer avión en mostrar públicamente el control vectorial del empuje en cabeceo. Combinado con una relación empuje-peso superior a la unidad, esto le permitió mantener una velocidad aerodinámica cercana a cero a altos ángulos de ataque sin entrar en pérdida, y realizar acrobacias novedosas como la Cobra de Pugachev . Las toberas 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 de la aeronave. ^{[ 11 ]} El MiG-35 con sus motores RD-33OVT con toberas de empuje vectorial le permite ser el primer avión bimotor con toberas vectoriales que pueden moverse en dos direcciones (es decir, TVC 3D). Otros aviones de empuje vectorial existentes, como el F-22 , tienen toberas que se vectorizan en una sola 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 la llegada de la quinta generación.

El supercrucero es la capacidad de un avión a reacción para volar a velocidades supersónicas sin utilizar postquemador .

Mantener la velocidad supersónica sin usar el postquemador ahorra grandes cantidades de combustible, lo que aumenta considerablemente el alcance y la autonomía, pero la potencia del motor disponible es limitada y la resistencia aerodinámica aumenta bruscamente en la región transónica, por lo que se debe minimizar el equipo que genera resistencia, como los depósitos externos y sus puntos de fijación, preferiblemente mediante el uso de almacenamiento interno.

El Eurofighter Typhoon puede volar a Mach 1.2 sin postcombustión; su velocidad máxima en vuelo horizontal sin postcombustión 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 externo (más 1 tonelada de equipo de prueba de vuelo, más 700  kg más de peso para la versión de entrenamiento) durante la evaluación de Singapur. ^{[ 17 ]}

Los sistemas de aviónica suelen reemplazarse a medida que se dispone de nuevas tecnologías; además, se actualizan con frecuencia a lo largo de la vida útil de la aeronave. Por ejemplo, el F-15C Eagle, cuya producción comenzó en 1978, recibió mejoras en 2007, como el radar AESA y el sistema de puntería montado en el casco , y está previsto que reciba la actualización 2040C para mantenerlo en servicio hasta 2040.

El sensor principal para todos los cazas modernos es el radar. EE. UU. desplegó 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. Posteriormente, se introdujo en el F/A-18E/F Super Hornet y el bloque 60 (exportación) F-16 también, y se utilizará para futuros cazas estadounidenses. Francia introdujo su primer radar AESA de fabricación nacional, 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, EE. UU. utilizará capacidad de baja probabilidad de interceptación . 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.

Ante el creciente énfasis estadounidense en diseños furtivos para evadir el radar, Rusia recurrió a sensores alternativos, especialmente a los sensores de búsqueda y seguimiento por infrarrojos (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 sensores miden la radiación infrarroja de los objetivos. Al ser un sensor pasivo, tiene un alcance limitado y carece de datos inherentes sobre la posición y la dirección de los objetivos; estos deben inferirse a partir de las imágenes capturadas. Para compensar esta limitación, los sistemas IRST pueden incorporar un telémetro láser para proporcionar soluciones completas de control de tiro para el disparo de cañones o el lanzamiento de misiles. Mediante este método, los MiG-29 alemanes, equipados con sistemas IRST con pantalla en el casco, lograron fijar un misil con mayor eficacia que los F-16 de la USAF en ejercicios de simulación de guerra. Los sensores IRST se han convertido en un estándar en las aeronaves rusas.

Una característica informática de gran importancia táctica es el enlace de datos. Todos los aviones modernos europeos y estadounidenses son capaces de compartir datos de puntería con cazas aliados y aviones AWACS (véase JTIDS ). El interceptor ruso MiG-31 también cuenta con cierta capacidad de enlace de datos. El intercambio de datos de puntería y sensores permite a los pilotos alejar los sensores emisores de radiación, altamente visibles, de las fuerzas enemigas, mientras utilizan esos datos para dirigir cazas silenciosos hacia el enemigo.

Si bien los principios básicos para diseñar aeronaves que eviten la detección por radar se conocían desde la década de 1960, la aparición de materiales absorbentes de radar permitió que las aeronaves con una sección transversal de radar drásticamente reducida se volvieran viables. Durante la década de 1970, la tecnología furtiva inicial dio lugar al fuselaje facetado del avión de ataque a tierra Lockheed F-117 Nighthawk . El facetado reflejaba los haces de radar de forma altamente direccional, lo que producía breves "centelleos" que los sistemas de detección de la época solían registrar como ruido. Sin embargo, incluso con la mejora de la estabilidad y el control mediante FBW digital, las penalizaciones en el rendimiento aerodinámico eran severas, y el F-117 se utilizó principalmente en misiones de ataque a tierra nocturno. 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 , posee una capacidad de sigilo mucho mayor que otros cazas de cuarta generación.