Cuarta generación (1970 - actualidad)

Los cazas de cuarta generación continuaron la tendencia hacia configuraciones polivalentes, y fueron equipados con sistemas de armas y aviónica cada vez más sofisticados. El diseño de los cazas de esta generación fue significativamente influenciado por la teoría Energía-Maniobrabilidad (E-M) desarrollada por el coronel John Boyd y el matemático Thomas Christie, basada en la experiencia de combate de Boyd en la Guerra de Corea y como instructor en tácticas de combate durante los años 1960. La teoría E-M hizo hincapié en el valor de mantener la energía específica de la aeronave como una ventaja en el combate entre cazas. Boyd percibió la maniobrabilidad como el medio principal de conseguir adelantarse al ciclo de la toma de decisiones de un adversario, un proceso al que Boyd llamó el "bucle OODA" ("Observación-Orientación-Decisión-Acción"). Este enfoque destacó los diseños de aviones que fueran capaces de realizar "rápidas transiciones" – cambios rápidos en velocidad, altitud, y dirección – en lugar de basarse solamente en la alta velocidad como virtud principal. McDonnell Douglas F-15 Eagle disparando un misil AIM-7 Sparrow. Las características E-M fueron aplicadas por primera vez al McDonnell Douglas F-15 Eagle, pero Boyd y sus partidarios creían que esos parámetros de rendimiento requerían un avión pequeño y ligero con alas más grandes y con mayor sustentación. El pequeño tamaño reduciría el arrastre e incrementaría la relación empuje a peso, mientras que las grandes alas reducirían la carga alar; aunque la carga alar reducida tiende a disminuir la velocidad máxima y reducir el alcance, incremente la capacidad de carga útil y la reducción de alcance puede ser compensada por el incremento de capacidad para combustible en las alas de mayor tamaño. Los esfuerzos de la "Fighter Mafia" de Boyd darían lugar al General Dynamics F-16 Fighting Falcon. F-16 Fighting Falcon. La maniobrabilidad del F-16 fue mejorada al ser diseñado para ser aerodinámicamente un poco inestable. Esta técnica, llamada "estabilidad estática relajada" (RSS), fue posible gracias a la introducción del sistema de control de vuelo (FLCS) "fly-by-wire" (FBW), que a su vez vino dada por los avances en ordenadores y técnicas de integración de sistemas. La aviónica analógica, necesaria para las operaciones FBW, se convirtió en un requisito fundamental y comenzó a ser reemplazada por sistemas de control de vuelo digitales en la segunda mitad de los años 1980. De igual forma, se introdujo con el turbofán Pratt & Whitney F100 el control digital de autoridad total del motor (FADEC) para gestionar electrónicamente el rendimiento del motor. La dependencia exclusiva de la electrónica y los cables eléctricos para transmitir órdenes de vuelo del F-16, en lugar de los controles conectados mecánicamente y cables habituales, le valió el sobrenombre de «el reactor eléctrico». Los FLCS electrónicos y el FADEC rápidamente se convirtieron en componentes esenciales en todos los posteriores diseños de cazas. Sujói Su-27 "Flanker". Mikoyan MiG-29 "Fulcrum" disparando un misil Vympel R-27. Otros tecnologías innovadoras introducidas en los cazas de cuarta generación incluyen el radar de control de tiro de impulsos Doppler (con capacidad "look-down/shoot-down"), la pantalla frontal de presentación de datos (HUD), controles HOTAS (en el mando de gases y en la palanca de control), y pantallas multifunción (MFD), todos las cuales se han convertido en equipamiento esencial. Los materiales compuestos en forma de elementos estructurales de aluminio con forma de panal de abeja y recubrimientos laminados de polímero reforzado con fibra de carbono comenzaron a ser incorporados en las superficies de control de vuelo y en los recubrimientos de la estructura para reducir el peso de la aeronave. Se generalizó el uso de sensores de búsqueda y seguimiento por infrarrojos (IRST) para el lanzamiento de armas aire-tierra, y también aparecieron para el combate aire-aire. Los misiles aire-aire guiados por infrarrojos pasaron a ser armas estándar de superioridad aérea, estas armas permitieron alcanzar un avión enemigo desde cualquier ángulo (aunque el campo de visión seguía siendo relativamente limitado). El primer misil aire-aire de largo alcance guiado por radar activo entró en servicio con el AIM-54 Phoenix, modelo que sólo fue equipado por el Grumman F-14 Tomcat, uno de los pocos diseños de caza con ala de geometría variable que entraron en producción. Incluso con los tremendos avances en los misiles aire-aire de esta época, los cañones internos continuaron siendo armamento estándar. Otra revolución llegó en forma de una mayor pretensión en la facilidad de mantenimiento, que llevó a la estandarización de partes, reducción de paneles de acceso y puntos de lubricación, y en en general en una reducción de piezas en el equipamiento más complicado como son los motores. Algunos de los primeros cazas de reacción requerían 50 hombre-horas de trabajo del personal de tierra por cada hora que el avión permanecía en el aire; modelos posteriores redujeron esto sustancialmente para permitir tiempos de respuesta más rápidos y más salidas en un día. En cambio, algunos aviones militares modernos sólo requieren 10 hombre-horas de trabajo por hora de vuelo, y los hay que son incluso más eficientes. Las innovaciones aerodinámicas incluyeron alas de curvatura variable y el aprovechamiento del efecto de sustentación del vórtice para conseguir mayores ángulos de ataque mediante la adición de dispositivos de extensión del borde de ataque (LEX) (a veces llamados strakes). Mikoyan MiG-31 "Foxhound". Panavia Tornado ADV. A diferencia de los interceptores de épocas anteriores, la mayoría de los cazas de superioridad aérea de cuarta generación se diseñaron para ser ágiles en el combate aéreo cerrado o dogfight, aunque hubo excepciones como los interceptores Mikoyan MiG-31 y Panavia Tornado ADV. Además, el continuo aumento del coste de los cazas manifestó la importancia de los cazas polivalentes. La necesidad de ambos tipos de cazas llevó al concepto "high/low mix" que supuso un núcleo de alta capacidad y alto coste de cazas de superioridad aérea puros —como el F-15 y el Su-27— complementados por un mayor contingente de cazas polivalentes de menor coste —como el F-16 y el MiG-29. McDonnell Douglas F/A-18C Hornet. La mayoría de los cazabombarderos de cuarta generación, como el F/A-18 Hornet y el Dassault Mirage 2000, ya eran verdaderos aviones polivalentes, diseñados como tales desde el principio. Esto fue posible gracias a la aviónica multimodo que podía cambiar perfectamente entre modos ‘aire’ y ‘tierra’. De este modo las anteriores formas de añadir capacidades de ataque o diseñar modelos separados especializados en distintas misiones por lo general quedó pasado de moda, siendo el Panavia Tornado una excepción ene este sentido. Las tareas de ataque a tierra puro generalmente eran asignadas o a aviones de interdicción aérea como el Sujoi Su-24 y el F-15E Strike Eagle o bien a especialistas en el apoyo aéreo cercano como el Fairchild-Republic A-10 Thunderbolt II y el Sujoi Su-25. Tal vez la tecnología más novedosa que se introdujose en los aviones de combate sea la «tecnología furtiva», que implica el uso de técnicas de diseño y materiales especiales de baja observabilidad (L-O por sus siglas en inglés) para reducir la susceptibilidad de una aeronave a ser detectada por los sistemas de sensores enemigos, particularmente por los radars. El primer avión furtivo en ser introducido fue el avión de ataque Lockheed F-117 Nighthawk (en 1983) y después el bombardero estratégico Northrop Grumman B-2 Spirit (que voló por primera vez en 1989). Aunque no aparecieron cazas furtivos en sí en la cuarta generación, algunos revestimientos absorbentes de radar y tratamientos L-O desarrollados para esos programas fueron aplicados posteriormente a los cazas de cuarta generación. Boeing F/A-18E Super Hornet. Boeing F-15E Strike Eagle. El final de la Guerra Fría en 1989 llevó a muchos gobiernos a disminuir significativamente los gastos militares. Los inventarios de las fuerzas aéreas fueron recortados, y los programas de investigación y desarrollo para producir los que se esperaba que serían cazas de «quinta generación» sufrieron las consecuencias; muchos programas fueron cancelados durante la primera mitad de los años 1990, y los que sobrevivieron fueron aplazados. Si bien la desaceleración del ritmo de desarrollo reduce los gastos anuales de inversión, tiene como consecuencia a largo plazo un aumento en los costes del programa general y en los costos unitarios. Este momento, sin embargo, también permite a los diseñadores hacer uso de los enormes logros alcanzados en los campos de las computadoras, aviónica y otra electrónica de vuelo, que habían sido posibles en gran parte debido a los avances realizados en las tecnologías de semiconductores y circuitos integrados en los años 1980 y 1990. Esta oportunidad permitió a los fabricantes desarrollar los diseños de la cuarta generación – o rediseños – con capacidades significativamente mejoradas. Estos diseños mejorados pasaron a ser conocidos como cazas de "generación 4,5", reconociendo su carácter intermedio entre las generaciones 4ª y 5ª y su contribución al desarrollo de distintas tecnologías propias de la quinta generación. Saab 39 Gripen. Mitsubishi F-2. Las principales características de esta subgeneración son: la aplicación de materiales aeroespaciales avanzados y de moderna aviónica digital, reducción parcial de la firma (principalmente en radiofrecuencia), y la alta integración de sistemas y armas. Estos cazas han sido diseñados para operar en un entorno de batalla centrado en redes de comunicaciones y son principalmente aviones polivalentes. Las tecnologías de armas clave introducidas en estos cazas incluyen los misiles aire-aire con autonomía «más allá del alcance visual» (BVR); armas guiadas por sistema de posicionamiento global (GPS), radares de antenas en fase de estado sólido; miras montadas en casco; y enlaces de datos resistentes a interferencias y con seguridad mejorada. Los cazas de la generación 4,5 también adoptaron el empuje vectorial para mejorar aún más las capacidades de maniobrabilidad, y los motores de alta potencia permitieron que algunos diseños puedan lograr un grado de capacidad supercrucero. Las características furtivas está enfocadas principalmente en técnicas de reducción de la firma frontal de la sección radar equivalente (RCS) que incluyen el uso de materiales absorbentes de radar, revestimientos y formas de baja observabilidad. Dassault Rafale. Eurofighter Typhoon. Los diseños de cuarta y media generación pueden o estar basados en células de cazas de la 4ª generación o bien en nuevas estructuras que siguen la misma teoría de diseño; sin embargo, las modificaciones introdujeron el uso estructural de materiales compuestos para reducir el peso, mayor autonomía para aumentar el alcance, y el tratamientos de reducción de la firma para lograr una menor RCS en comparación con sus predecesores. Ejemplos principales de tales aviones, que están basados en nuevos diseños estructurales haciendo uso extensivo de compuestos de fibra de carbono, son el Eurofighter Typhoon, el Dassault Rafale y el Saab 39 Gripen NG. Aparte de esos cazas de reacción, la mayoría de los aviones de la 4,5° generación son variaciones de estructuras existentes. Estos cazas suelen ser versiones más pesadas y con mayor alcance; y como ejemplos se pueden citar el Boeing F/A-18E/F Super Hornet que es una evolución del diseño del F/A-18 Hornet, el F-15E Strike Eagle que es una variante de ataque a tierra del McDonnell Douglas F-15 Eagle, el Sujói Su-30MKI que es un desarrollo del Su-30 y el Mikoyan MiG-35, una versión actualizada del MiG-29. El Su-30MKI y el MiG-35 usan empuje vectorial de dos y tres dimensiones respectivamente para aumentar la maniobrabilidad. La mayoría de los aviones de la 4,5ª generación están siendo equipados en forma de actualización con radares activos de barrido electrónico (radares AESA) y últimos avances en sistemas de aviónica. Sukhoi Su-30MKI 'Flanker-H'. Cabina de cristal de un caza moderno. Cabina de cristal de un caza moderno. Sistema de apuntamiento montado en casco JHMCS. Sistema de apuntamiento montado en casco JHMCS. Los primeros cazas de 4,5 generación entraron en servicio a principios de los años 1990, y la mayoría de ellos siguen en fabricación y desarrollo. Es muy posible que continúen en producción junto a los cazas de quinta generación debido al elevado coste de desarrollo del avanzado nivel de tecnología furtiva necesario para lograr diseños de aviones de muy baja observabilidad (VLO), que es una de las características que definen a los cazas de quinta generación. De todos estos diseños, sólo entraron en combate el Super Hornet, el Strike Eagle y en menor medida el Rafale. La Cámara de Representantes de los Estados Unidos define como avión de caza de 4,5 generación aquel que «(1) dispone de capacidades avanzadas, incluyendo— (A) radar AESA; (B) enlace de datos de alta capacidad; y (C) aviónica mejorada; y (2) tienen la habilidad para desplegar armamento avanzado actual y el previsto para un futuro cercano razonable.