Истребитель четвертого поколения представляет собой класс реактивных истребителей, находящихся на вооружении примерно с 1980-х годов по настоящее время, и представляет собой конструктивные концепции 1970-х годов. На конструкции четвертого поколения сильно повлияли уроки, извлеченные из боевых самолетов предыдущего поколения. Истребители третьего поколения часто проектировались в первую очередь как перехватчики , построенные на базе скоростных ракет класса «воздух-воздух» . Несмотря на исключительную скорость на прямой, многим истребителям третьего поколения серьезно не хватало маневренности, поскольку доктрина гласила, что традиционные воздушные бои невозможны на сверхзвуковых скоростях. На практике ракеты «воздух-воздух» того времени, хотя и были ответственны за подавляющее большинство побед в воздухе-воздух, были относительно ненадежными, и бой быстро становился дозвуковым и осуществлялся на близком расстоянии. Это сделает истребители третьего поколения уязвимыми и плохо оснащенными, что возобновит интерес к маневренности истребителей четвертого поколения. Между тем, рост стоимости военных самолетов в целом и продемонстрированный успех самолетов, таких 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 повышена за счет ослабленной статической устойчивости , что стало возможным благодаря внедрению электродистанционной системы управления полетом (FBW) , что, в свою очередь, стало возможным благодаря достижениям в области цифровых компьютеров и методов системной интеграции. Замена аналоговой авионики, необходимой для обеспечения операций FBW, стала фундаментальным требованием, поскольку во второй половине 1980-х годов устаревшие аналоговые компьютерные системы начали заменяться цифровыми системами управления полетом. [1] Дальнейшее развитие микрокомпьютеров в 1980-х и 1990-х годах позволило быстро модернизировать авионику на протяжении всего срока службы этих истребителей, включая такие обновления систем, как активная решетка с электронным сканированием (AESA), цифровые шины авионики и инфракрасные системы поиска и сопровождения. .
Из-за резкого расширения 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 представляют собой эволюционную модернизацию четвертого поколения, включающую интегрированные комплексы авионики, усовершенствованные разработки в области вооружения, чтобы сделать самолеты (в основном) традиционной конструкции, тем не менее, менее легко обнаруживаемыми и отслеживаемыми в ответ на развитие ракетных и радиолокационных технологий ( см. стелс-технологию ). [2] [3] Существуют присущие конструкции планера особенности, включающие маскировку лопаток турбины и применение современных, иногда радиопоглощающих материалов , но не отличительные малозаметные конфигурации новейших самолетов, называемых истребителями пятого поколения или самолетами, такими как как Lockheed Martin F-22 Raptor .
Соединенные Штаты определяют истребители поколения 4,5 как реактивные истребители четвертого поколения, которые были модернизированы с помощью радара AESA, высокопроизводительной линии передачи данных, усовершенствованной авионики и «способности развертывать текущие и разумно прогнозируемые современные вооружения». [4] [5] Современные образцы истребителей 4,5-поколения — Су-30СМ / Су-34 / Су-35 , [6] Shenyang J-15B / J-16 , [7] Chengdu J-10C , Микоян МиГ. -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 блок III и Mitsubishi F-2 . [9]
В то время как ведущие реактивные истребители третьего поколения (например, F-4 и МиГ-23 ) проектировались как перехватчики с лишь второстепенным упором на маневренность, самолеты четвертого поколения пытаются достичь равновесия с большинством конструкций, таких как F-23 . 14 и F-15 , способные выполнять перехват BVR, сохраняя при этом высокую маневренность в случае, если платформа и пилот окажутся в воздушном бою на близком расстоянии . В то время как компромиссы, связанные с проектированием боевых самолетов, снова смещаются в сторону поражения за пределами видимости (BVR), управления наступающей средой многочисленных информационных потоков в современном боевом пространстве и низкой заметности, возможно, за счет способности маневрировать в В ближнем бою применение вектора тяги дает возможность поддерживать его, особенно на малой скорости.
Ключевые достижения, способствующие повышению маневренности четвертого поколения, включают высокую тягу двигателя, мощные поверхности управления и смягченную статическую устойчивость (RSS), что последнее стало возможным благодаря электродистанционному повышению устойчивости с компьютерным управлением. Маневрирование в воздушном бою также требует большого количества энергии для поддержания скорости и высоты в быстро меняющихся условиях полета.
«Полет по проводам» — это 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. Позже в истребителях четвертого поколения будет широко использоваться технология электродистанционного управления.
General Dynamics YF-16, в конечном итоге превратившийся в F-16 Fighting Falcon , был первым в мире самолетом, намеренно спроектированным так, чтобы быть слегка аэродинамически нестабильным. Эта технология, называемая расслабленной статической устойчивостью (RSS), была использована 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 текущем положении препятствует попыткам пилота маневрировать. Однако самолет с отрицательной статической устойчивостью при отсутствии управляющих сигналов легко отклоняется от горизонтального и управляемого полета. Таким образом, нестабильный самолет можно сделать более маневренным. Такому самолету 4-го поколения требуется компьютеризированная система 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 модернизированы до FBW.
Вектор тяги был первоначально введен в Hawker Siddeley Harrier для вертикального взлета и посадки, и вскоре пилоты разработали технику «виффинга», или векторирования в полете вперед, для повышения маневренности. Первым типом самолета, продемонстрировавшим повышенную маневренность таким образом, был Су-27 , первый самолет, публично продемонстрировавший вектор тяги по тангажу. В сочетании с тяговооружённостью выше единицы это позволяло ему поддерживать близкую к нулю воздушную скорость на больших углах атаки без сваливания и выполнять новые фигуры высшего пилотажа, такие как « Кобра» Пугачёва . Трехмерные сопла ТВК самолета Су-30МКИ установлены под углом 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 увеличивая поворачиваемость самолета. [11] МиГ-35 с двигателями РД-33ОВТ с соплами векторной тяги позволяет ему стать первым двухмоторным самолетом с соплами векторной тяги, способными двигаться в двух направлениях (то есть 3D TVC). Другие существующие самолеты с вектором тяги, такие как F-22 , имеют сопла, которые имеют вектор тяги в одном направлении. [12] Эта технология была установлена на Су -47 «Беркут» и более поздних его модификациях. США изучали возможность установки этой технологии на F-16 и F-15 , но не представили ее до появления пятого поколения.
Суперкруиз — способность реактивного самолета летать на сверхзвуковой скорости без использования форсажной камеры .
Поддержание сверхзвуковой скорости без использования форсажной камеры экономит большое количество топлива, значительно увеличивая дальность полета и выносливость, но доступная мощность двигателя ограничена, а сопротивление резко возрастает в околозвуковой области, поэтому оборудование, создающее сопротивление, такое как внешние хранилища и точки их крепления, должно быть сведено к минимуму. , желательно с использованием внутренней памяти.
Eurofighter Typhoon может летать со скоростью около 1,2 Маха без форсажа, при этом максимальная горизонтальная скорость без перегрева составляет 1,5 Маха. [14] [15] [16] EF T1 DA (учебно-тренировочный вариант экспериментального самолета) продемонстрировал суперкрейсерский режим (1,21 М) с 2 SRAAM, 4 MRAAM и сбрасываемым баком (плюс 1-тонное летно-испытательное оборудование, плюс дополнительный вес на 700 кг для версия для тренера) во время оценки в Сингапуре. [17]
Авионику часто можно заменить по мере появления новых технологий; их часто модернизируют в течение срока службы самолета. Например, F-15C Eagle, впервые выпущенный в 1978 году, в 2007 году получил такие обновления, как радар AESA и совместную нашлемную систему сигнализации, и планируется получить модернизацию 2040C, чтобы он оставался в эксплуатации до 2040 года.
Основным датчиком всех современных истребителей является радар. США выставили на вооружение свои первые модифицированные F-15C, оснащенные радарами с АФАР AN/APG-63(V)2 , [18] которые не имеют движущихся частей и способны проецировать гораздо более узкий луч и быстрее сканировать. Позже он был представлен на F/A-18E/F Super Hornet , а также на блоке 60 (экспортный) F-16 и будет использоваться на будущих американских истребителях. Франция представила свой первый радар с АФАР RBE2 -AESA, построенный компанией Thales в феврале 2012 года [19] для использования на Rafale. RBE2-AESA также может быть установлен на Mirage 2000. Европейский консорциум GTDAR разрабатывает радар AESA Euroradar CAPTOR для будущего использования на Typhoon. Для F-22 и F-35 следующего поколения США будут использовать возможности перехвата с низкой вероятностью . Это позволит распределить энергию радиолокационного импульса по нескольким частотам, чтобы не отключать приемники радиолокационных предупреждений , которые есть на всех самолетах.
В ответ на растущее внимание Америки к малозаметным конструкциям, уклоняющимся от радаров, Россия обратилась к альтернативным датчикам, уделив особое внимание датчикам IRST, впервые представленным 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 целей. Будучи пассивным датчиком, он имеет ограниченную дальность действия и не содержит собственных данных о положении и направлении целей — их необходимо определять на основе полученных изображений. Чтобы компенсировать это, системы IRST могут включать в себя лазерный дальномер , чтобы обеспечить комплексные решения по управлению артиллерийским огнем или запуском ракет. Используя этот метод, немецкие МиГ-29 с использованием систем IRST на шлеме смогли зафиксировать ракету с большей эффективностью, чем F-16 ВВС США в учениях по военным играм. Датчики IRST теперь стали стандартом для российских самолетов.
Вычислительной особенностью, имеющей важное тактическое значение, является канал передачи данных. Все современные европейские и американские самолеты способны обмениваться данными о целях с истребителями союзников и самолетами ДРЛОиУ (см. JTIDS ). Российский перехватчик МиГ-31 также имеет некоторые возможности передачи данных. Обмен данными о целеуказании и датчиках позволяет пилотам размещать излучающие хорошо видимые датчики дальше от сил противника, используя эти данные для направления бесшумных истребителей в сторону противника.
Хотя основные принципы формирования самолетов, позволяющих избежать радиолокационного обнаружения, были известны с 1960-х годов, появление радиопоглощающих материалов позволило сделать самолеты с радикально уменьшенной радиолокационной площадью сечения практически осуществимыми. В 1970-х годах первые технологии малозаметности привели к созданию граненого планера штурмовика Lockheed F-117 Nighthawk . Огранка отражала лучи радара очень направленно, что приводило к кратковременным «мерцаниям», которые детекторные системы того времени обычно регистрировали как шум, но даже с цифровой стабильностью 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 уменьшение инфракрасной , визуальной и акустической сигнатуры самолета.
В наши дни KF-21 Boramae , не считающийся истребителем 5-го поколения, обладает гораздо большей скрытностью , чем другие истребители 4-го поколения.
Термин «поколение 4.5» часто используется для обозначения новых или улучшенных истребителей, которые появились начиная с 1990-х годов и включали в себя некоторые функции, считающиеся пятым поколением , но отсутствовали другие. Таким образом, истребители поколения 4,5, как правило, менее дороги, менее сложны и имеют более короткое время разработки, чем настоящие самолеты пятого поколения, сохраняя при этом возможности, значительно превосходящие возможности исходного четвертого поколения. Такие возможности могут включать в себя расширенную интеграцию датчиков, радар с АФАР, суперкрейсерский режим, сверхманевренность , широкие многоцелевые возможности и уменьшенную радиолокационную эффективность. [20]
Истребители поколения 4,5 оснащены интегрированными системами IRST, например, Dassault Rafale с интегрированной фронтальной оптронной системой IRST. Eurofighter Typhoon представил PIRATE-IRST, который также был модернизирован на более ранние серийные модели. [21] [22] Super Hornet также был оснащен IRST [23] , хотя и не интегрированным, а скорее в виде модуля, который необходимо прикрепить к одной из точек подвески.
Поскольку достижения в области малозаметных материалов и методов проектирования позволили сделать планеры более плавными, такие технологии начали ретроспективно применяться к существующим истребителям. Многие истребители поколения 4,5 имеют некоторые малозаметные особенности. Важным достижением стала малозаметная радиолокационная технология. Пакистанско-китайский JF-17 (вариант блока-3) и китайский Chengdu J-10B/C используют сверхзвуковой воздухозаборник без дивертора , а индийская HAL Tejas использует в производстве композит из углеродного волокна . [24] В IAI Lavi использовался S-образный воздухозаборник для предотвращения отражения радиолокационных волн от лопаток компрессора двигателя, что является важным аспектом истребителей пятого поколения для уменьшения лобовой ЭПР. Это лишь некоторые из предпочтительных методов, используемых в некоторых истребителях пятого поколения для снижения ЭПР. [25] [26]
KAI KF-21 Boramae — совместная южнокорейско-индонезийская программа истребителей, функциональность модели Block 1 (первого летно-испытательного прототипа) описывается как «4,5-е поколение».