Истребитель четвертого поколения — это класс реактивных истребителей, находящихся на вооружении примерно с 1980 года по настоящее время, и представляет собой концепции дизайна 1970-х годов. Конструкции четвертого поколения во многом зависят от уроков, извлеченных из предыдущего поколения боевых самолетов. Истребители третьего поколения часто проектировались в первую очередь как перехватчики , строились вокруг скорости и ракет класса «воздух-воздух» . Несмотря на исключительную скорость на прямой, многим истребителям третьего поколения серьезно не хватало маневренности, поскольку доктрина утверждала, что традиционный воздушный бой будет невозможен на сверхзвуковых скоростях. На практике ракеты класса «воздух-воздух» того времени, несмотря на то, что они были ответственны за подавляющее большинство побед в воздухе-воздухе, были относительно ненадежными, и бой быстро стал дозвуковым и на близкой дистанции. Это сделало бы истребители третьего поколения уязвимыми и плохо оснащенными, возобновив интерес к маневренности для истребителей четвертого поколения. Между тем, рост стоимости военной авиации в целом и продемонстрированный успех таких самолетов, как McDonnell Douglas F-4 Phantom II, привели к росту популярности многоцелевых боевых самолетов параллельно с достижениями, ознаменовавшими так называемое четвертое поколение.
В этот период маневренность была улучшена за счет ослабленной статической устойчивости , что стало возможным благодаря внедрению системы управления полетом с помощью электродистанционной системы (FBW) , которая, в свою очередь, стала возможной благодаря достижениям в области цифровых компьютеров и методов системной интеграции. Замена аналоговой авионики, необходимая для обеспечения работы FBW, стала основополагающим требованием, поскольку устаревшие аналоговые компьютерные системы начали заменяться цифровыми системами управления полетом во второй половине 1980-х годов. [1] Дальнейшее развитие микрокомпьютеров в 1980-х и 1990-х годах позволило быстро модернизировать авионику в течение срока службы этих истребителей, включив такие системные обновления, как активная электронно-сканирующая решетка (AESA), цифровые шины авионики и инфракрасный поиск и слежение .
Из-за резкого повышения возможностей этих модернизированных истребителей и новых конструкций 1990-х годов, которые отражали эти новые возможности, они стали известны как поколение 4.5. Это призвано отразить класс истребителей, которые являются эволюционными усовершенствованиями четвертого поколения, включающими интегрированные комплекты авионики, передовые усилия по созданию оружия, чтобы сделать (в основном) традиционно спроектированные самолеты, тем не менее, менее легко обнаруживаемыми и отслеживаемыми в ответ на прогрессирующие ракетные и радиолокационные технологии (см. технологию скрытности ). [2] [3] Существуют присущие конструкции планера особенности, которые включают маскировку лопаток турбин и применение современных иногда поглощающих радиолокационные лучи материалов , но не отличительные малозаметные конфигурации последних самолетов, называемых истребителями пятого поколения или самолетами, такими как Lockheed Martin F-22 Raptor .
Соединенные Штаты определяют истребители поколения 4,5 как реактивные истребители четвертого поколения, которые были модернизированы с помощью радара с АФАР, канала передачи данных высокой емкости, усовершенствованной авионики и «способности развертывать современные и разумно прогнозируемые современные вооружения». [4] [5] Современными примерами истребителей поколения 4,5 являются 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 Block 3 и Mitsubishi F-2 . [9]
В то время как главные истребители третьего поколения (например, F-4 и МиГ-23 ) были разработаны как перехватчики с лишь второстепенным акцентом на маневренность, самолеты четвертого поколения пытаются достичь равновесия, при этом большинство конструкций, таких как F-14 и F-15 , способны выполнять перехваты BVR, оставаясь при этом высокоманевренными в случае, если платформа и пилот оказываются в ближнем воздушном бою . В то время как компромиссы, связанные с проектированием боевых самолетов, снова смещаются в сторону взаимодействия за пределами визуальной дальности (BVR), управления наступающей средой многочисленных информационных потоков в современном боевом пространстве и малой заметности, возможно, за счет маневренной способности в ближнем бою, применение управления вектором тяги обеспечивает способ его поддержания, особенно на низкой скорости.
Ключевые достижения, способствующие повышению маневренности в четвертом поколении, включают высокую тягу двигателя, мощные поверхности управления и расслабленную статическую устойчивость (RSS), последнее достигается с помощью компьютерного усиления устойчивости "fly-by-wire". Маневрирование в воздушном бою также требует большого количества энергии для поддержания скорости и высоты в быстро меняющихся условиях полета.
Fly-by-wire — термин, используемый для описания компьютеризированной автоматизации поверхностей управления полетом. Ранние истребители четвертого поколения, такие как F-15 Eagle и F-14 Tomcat, сохранили электромеханическую гидравлику полета. Более поздние истребители четвертого поколения будут широко использовать технологию fly-by-wire.
General Dynamics YF-16, в конечном итоге преобразованный в F-16 Fighting Falcon , был первым в мире самолетом, намеренно спроектированным так, чтобы быть слегка аэродинамически нестабильным. Эта технология, называемая ослабленной статической устойчивостью (RSS), была внедрена для дальнейшего улучшения характеристик самолета. Большинство самолетов спроектированы с положительной статической устойчивостью, которая заставляет самолет возвращаться в исходное положение после возмущения. Однако положительная статическая устойчивость, тенденция оставаться в своем текущем положении, противодействует усилиям пилота по маневрированию. Однако самолет с отрицательной статической устойчивостью при отсутствии управляющего воздействия будет легко отклоняться от горизонтального и управляемого полета. Поэтому нестабильный самолет можно сделать более маневренным. Такой самолет 4-го поколения требует компьютеризированной системы управления полетом FBW (FLCS) для поддержания желаемой траектории полета. [10]
Некоторые поздние модификации ранних типов, такие как F-15SA Strike Eagle для Саудовской Аравии, были оснащены системой ЭДСУ.
Вектор тяги был первоначально введен в Hawker Siddeley Harrier для вертикального взлета и посадки, и пилоты вскоре разработали технику «виффинга», или векторизации в прямом полете, для повышения маневренности. Первым типом самолета с фиксированным крылом, продемонстрировавшим улучшенную маневренность таким образом, был Су-27 , первый самолет, публично продемонстрировавший вектор тяги по тангажу. В сочетании с тяговооруженностью выше единицы это позволило ему поддерживать близкую к нулю воздушную скорость на больших углах атаки без сваливания и выполнять новые фигуры высшего пилотажа, такие как « Кобра» Пугачева . Трехмерные сопла УВТ Су-30МКИ установлены на 32° наружу от продольной оси двигателя (т. е. в горизонтальной плоскости) и могут отклоняться на ±15° в вертикальной плоскости. Это создает эффект штопора , еще больше повышая поворотливость самолета. [11] МиГ-35 с его двигателями РД-33ОВТ с соплами с вектором тяги позволяет ему быть первым двухмоторным самолетом с соплами с вектором тяги, которые могут двигаться в двух направлениях (то есть 3D TVC). Другие существующие самолеты с вектором тяги, такие как F-22 , имеют сопла, которые направлены в одном направлении. [12] Технология была установлена на самолете Су -47 Беркут и более поздних модификациях. США исследовали возможность установки технологии на самолеты F-16 и F-15 , но не внедряли ее до появления пятого поколения.
Суперкруизный режим — это способность реактивного самолета совершать полет со сверхзвуковой скоростью без использования форсажной камеры .
Поддержание сверхзвуковой скорости без использования форсажа экономит большое количество топлива, значительно увеличивая дальность и продолжительность полета, но доступная мощность двигателя ограничена, а сопротивление резко возрастает в околозвуковой области, поэтому оборудование, создающее сопротивление, такое как внешние подвески и точки их крепления, должно быть сведено к минимуму, предпочтительно за счет использования внутренних подвесок.
Eurofighter Typhoon может развивать скорость около 1,2 Маха без форсажа, а максимальная скорость горизонтального полета без форсажа составляет 1,5 Маха. [14] [15] [16] EF T1 DA (учебная версия самолета для разработки) продемонстрировал сверхзвуковую скорость (1,21 М) с 2 SRAAM, 4 MRAAM и сбрасываемым баком (плюс 1-тонное испытательное летное оборудование, плюс 700 кг дополнительного веса для учебной версии) во время испытаний в Сингапуре. [17]
Авионику часто можно менять по мере появления новых технологий; ее часто модернизируют в течение срока службы самолета. Например, F-15C Eagle, впервые выпущенный в 1978 году, получил модернизацию в 2007 году, такую как радар AESA и совместная нашлемная система индикации , и, как запланировано, получит модернизацию 2040C, чтобы сохранить его в эксплуатации до 2040 года.
Основным датчиком для всех современных истребителей является радар. США выставили на вооружение свои первые модифицированные F-15C, оснащенные радарами AN/APG-63(V)2 AESA, [18] которые не имеют подвижных частей и способны проецировать гораздо более узкий луч и более быстрое сканирование. Позже он был введен в F/A-18E/F Super Hornet и F-16 block 60 (экспортный), и будет использоваться для будущих американских истребителей. Франция представила свой первый отечественный радар AESA, RBE2 -AESA, построенный Thales в феврале 2012 года [19] для использования на Rafale. RBE2-AESA также может быть модернизирован на Mirage 2000. Европейский консорциум GTDAR разрабатывает радар AESA Euroradar CAPTOR для будущего использования на Typhoon. Для следующего поколения F-22 и F-35 США будут использовать низкую вероятность перехвата . Это позволит распределить энергию радиолокационного импульса по нескольким частотам, чтобы не срабатывали приемники радиолокационной сигнализации , которыми оснащены все самолеты.
В ответ на растущий акцент Америки на конструкции скрытности, уклоняющиеся от радаров, Россия обратилась к альтернативным датчикам, с акцентом на датчики IRST, впервые представленные на американских истребителях F-101 Voodoo и F-102 Delta Dagger в 1960-х годах, для обнаружения и отслеживания воздушных целей. Они измеряют ИК-излучение от целей. Как пассивный датчик, он имеет ограниченный диапазон и не содержит внутренних данных о положении и направлении целей — они должны быть выведены из полученных изображений. Чтобы компенсировать это, системы IRST могут включать лазерный дальномер , чтобы обеспечить полное управление огнем для стрельбы из пушек или для запуска ракет. Используя этот метод, немецкий МиГ-29, использующий нашлемные системы IRST, смог захватить ракету с большей эффективностью, чем F-16 ВВС США в учениях по военным играм. Датчики IRST теперь стали стандартом на российских самолетах.
Вычислительной функцией, имеющей важное тактическое значение, является канал передачи данных. Все современные европейские и американские самолеты способны обмениваться данными о цели с союзными истребителями и самолетами AWACS (см. JTIDS ). Российский перехватчик МиГ-31 также имеет некоторые возможности канала передачи данных. Обмен данными о цели и сенсорах позволяет пилотам размещать излучающие, хорошо видимые сенсоры дальше от сил противника, используя эти данные для направления бесшумных истребителей в сторону противника.
Хотя основные принципы формирования самолета для избежания обнаружения радаром были известны с 1960-х годов, появление материалов, поглощающих радиолокационное излучение, позволило сделать самолеты с радикально уменьшенной эффективной поверхностью рассеяния практически осуществимыми. В 1970-х годах ранняя технология стелс привела к появлению граненого планера штурмовика Lockheed F-117 Nighthawk . Гранение отражало лучи радара в очень направленном направлении, что приводило к кратковременным «мерцаниям», которые системы обнаружения того времени обычно регистрировали как шум, но даже с цифровой устойчивостью FBW и улучшением управления потери аэродинамических характеристик были серьезными, и F-117 нашел применение в основном в роли ночного штурмовика. Технологии стелс также направлены на снижение инфракрасной сигнатуры , визуальной сигнатуры и акустической сигнатуры самолета.
Современный истребитель KF-21 Boramae , хотя и не считается истребителем 5-го поколения , обладает гораздо большей скрытностью , чем другие истребители 4-го поколения.
.jpg/1280px-Defense_White_Paper_2022_-_KAI_KF-21_Boramae_(cropped).jpg)
Термин «поколение 4,5» часто используется для обозначения новых или усовершенствованных истребителей, которые появились в начале 1990-х годов и включали некоторые функции, считающиеся пятым поколением , но не имели других. Поэтому истребители поколения 4,5, как правило, менее дороги, менее сложны и имеют более короткое время разработки, чем настоящие самолеты пятого поколения, при этом сохраняя возможности, значительно превосходящие возможности оригинального четвертого поколения. Такие возможности могут включать в себя расширенную интеграцию датчиков, радар AESA, возможность сверхкруизного полета, сверхманевренность , широкие многоцелевые возможности и уменьшенную эффективную площадь рассеяния радара. [20]
Истребители поколения 4.5 получили интегрированные системы IRST, например, Dassault Rafale с интегрированной фронтальной системой IRST Optronique Secteur . Eurofighter Typhoon представил PIRATE-IRST, которая также была установлена на более ранних моделях. [21] [22] Super Hornet также был оснащен IRST [23], хотя и не интегрированной, а скорее в виде контейнера, который необходимо прикрепить к одной из точек подвески.
Поскольку достижения в области малозаметных материалов и методов проектирования позволили сделать планеры более гладкими, такие технологии начали ретроспективно применяться к существующим истребителям. Многие истребители поколения 4.5 включают некоторые малозаметные особенности. Малозаметная радиолокационная технология появилась как важное развитие. Пакистанский/китайский JF-17 и китайский Chengdu J-10B/C используют сверхзвуковой воздухозаборник без дивертора , в то время как индийский HAL Tejas использует в производстве композит из углеродного волокна . [24] IAI Lavi использовал воздухозаборник с S-образным каналом для предотвращения отражения радиолокационных волн от лопаток компрессора двигателя, что является важным аспектом истребителей пятого поколения для уменьшения фронтальной ЭПР. Это несколько предпочтительных методов, используемых в некоторых истребителях пятого поколения для уменьшения ЭПР. [25] [26]
KAI KF-21 Boramae — совместная южнокорейско-индонезийская программа по созданию истребителя, функциональность модели Block 1 (первого летного испытательного прототипа) описывается как «поколение 4,5».