Innovaciones tecnológicas

Durante la guerra se incrementó bastante la potencia de los motores de pistones. Por ejemplo, el Curtiss P-36 Hawk introducido en la preguerra tenía un motor radial de 900 HP (670 kW) pero pronto fue rediseñado como P-40 Warhawk con un motor en línea de 1.100 HP (820 kW). En 1943, el más reciente P-40N tenía un motor Allison de 1.300 HP (970 kW). Hacia el final de la guerra, el interceptor alemán Focke-Wulf Ta 152 podía lograr 2.050 HP (1.530 kW) con un solo motor y un sobrealimentador de MW-50 (inyección de metanol-agua); el North American P-51H Mustang estadounidense equipado con el motor Packard V-1650-9 podía llegar a los 2.218 HP (1.650 kW) en potencia de emergencia. El Spitfire Mk I de 1939 estaba motorizado con un Rolls-Royce Merlin II de 1.030 HP (770 kW); su sucesor de 1945, el Spitfire F.Mk 21, estaba equipado con el Rolls-Royce Griffon 61 de 2.035 HP (1.520 kW). De igual forma, durante el mismo período de tiempo los motores radiales preferidos para muchos cazas también pasaron de tener como mucho 1.100 HP (820 kW) a los 2.090 HP (1.560 kW) que, por ejemplo, tenía el motor Pratt & Whitney R-2800. Messerschmitt Me 262. Los primeros diseños de cazas propulsados por turborreactores entraron en estado operacional en 1944, y superaron claramente a sus homólogos con motores de pistones. Los nuevos diseños, como el Messerschmitt Me 262 y el Gloster Meteor, demostraron la efectividad del nuevo sistema de propulsión. (Los interceptores propulsados por cohete —principalmente el Messerschmitt Me 163— aparecieron al mismo tiempo, pero resultaron ser menos efectivos.) Muchos de esos cazas podían pasar de superar los 660 km/h en vuelo horizontal, y eran lo suficientemente rápidos en picado para acercarse al vuelo transónico y comenzaron a encontrarse cerca de la velocidad del sonido; las turbulencias provocadas en ocasiones causaban la rotura de los reactores en vuelo debido a la pesada carga que sufrían los aviones cerca de la llamada "barrera del sonido". Se le añadieron frenos de picado a los cazas de reacción de finales de la Segunda Guerra Mundial para minimizar esos problemas y restablecer el control a los pilotos de combate. Cañón de 30 mm MK 108. Republic P-47 Thunderbolt disparando cohetes. La incorporación de armamento más potente se convirtió en una prioridad al principio de la guerra, una vez que se hizo evidente que los nuevos cazas monoplanos con recubrimientos reforzados no podían ser derribados fácilmente con ametralladoras con calibre de fusil. Las experiencias de los alemanes en la Guerra Civil Española les llevó a colocar cañones de calibre 20 mm en sus cazas. Los británicos pronto siguieron la adaptación, añadiendo cañones en las alas de sus cazas Hurricane y Spitfire. Los estadounidenses, al carecer de un diseño de cañón propio, en su lugar optaron por colocar múltiples ametralladoras de calibre 12,7 mm (.50) en sus cazas. La cantidad y potencia del armamento continuaron aumentando en el transcurso de la guerra, por ejemplo el Me 262 de reacción alemán tenía cuatro cañones de 30 mm en el morro. Los cañones disparaban proyectiles explosivos y podían abrir boquetes en el avión enemigo directamente en lugar de confiar en que la energía cinética de una bala sólida dañara un subsistema crítico (conductos de combustible, sistemas hidráulicos, cables de control, piloto, etc.). Hubo un debate entre la alta cadencia de tiro de las ametralladoras contra los más lentos, pero más devastadores, cañones automáticos. Focke-Wulf Fw 190D-9, cazabombardero. Con la creciente necesidad de apoyo aéreo cercano en el campo de batalla, los cazas eran equipados con soportes para bombas y cada vez más usados como cazabombarderos. Algunos diseños, como el Focke-Wulf Fw 190 alemán —a pesar de que el diseñador Kurt Tank lo había creado como un interceptor puro— o el Republic P-47 Thunderbolt demostraron ser extremadamente capaces en esa función. Mientras portaban armamento aire-superficie, como bombas y cohetes bajo sus alas, la maniobrabilidad de los cazas se reducía debido a la menor sustentación y mayor resistencia aerodinámica, pero una vez la carga bélica era liberada el avión ya volvía a ser de nuevo un caza totalmente capaz. Por su capacidad polivalente, los cazabombarderos ofrecían al personal de mando la libertad de asignar un grupo aéreo a la superioridad aérea o a misiones de ataque a tierra según fuera requerido. Northrop P-61 Black Widow, caza nocturno. Caza nocturno Bf 110G-4 equipado con radar Lichtenstein. Los rápidos avances en la tecnología del radar, que había sido inventado poco antes de que comenzara la Segunda Guerra Mundial, hicieron posible su instalación en algunos cazas, como el Messerschmitt Bf 110 alemán, los Bristol Beaufighter y de Havilland DH.98 Mosquito británicos y el Northrop P-61 Black Widow estadounidense, para permitirles localizar objetivos por la noche. Los británicos, que habían creado los primeros cazas nocturnos equipados con radar entre 1940 y 1941, perdieron su ventaja técnica con la Luftwaffe. Los alemanes desarrollaron varios tipos de cazas nocturnos (Heinkel He 219 Uhu, Focke-Wulf Ta 154 Moskito), ya que estaban bajo el constante bombardeo nocturno del Mando de Bombardeo de la RAF. Como los radares de la época eran bastante primitivos y difíciles de utilizar, en vez de en caza monoplazas, normalmente se empleaban en aviones más grandes de dos o tres plazas con tripulantes especializados en el manejo del radar.

Periodo posterior a la Segunda Guerra Mundial

Varios de los programas de cazas comenzados a principios de 1945 fueron continuados después del fin de la guerra y dieron lugar a avanzados cazas con motores de pistones que entraron en producción y servicio en 1946. Un ejemplo típico es el Lavochkin La-9 'Fritz' soviético, que fue una evolución del exitoso caza de guerra Lavochkin La-7 'Fin'. Trabajando con una serie de prototipos (los La-120, La-126 y La-130), la oficina de diseño Lavochkin buscaba reemplazar la estructura de madera del La-7 por una de metal, también incorporar alas de flujo laminar para mejorar el rendimiento en maniobrabilidad, e incrementar el armamento. El La-9 entró en servicio en agosto de 1946 y fue producido hasta 1948; también sirvió como base para el desarrollo de un caza de escolta de largo alcance, el La-11 'Fang', del que fueron fabricados cerca de 1.200 ejemplares entre 1947 y 1951. Un Ryan FR-1 Fireball, 1945. En el transcurso de la Guerra de Corea, sin embargo, se hizo evidente que la era de los cazas con motores de pistones estaba llegando a su fin y que el futuro se encontraba en los cazas de reacción. Este período también fue testigo de la experimentación con aviones de pistones asistidos por motores de reacción. Entre los derivados del La-9 hubo ejemplares equipados bajo las alas con dos motores pulsorreactores auxiliares (el La-9RD) y de manera similar con un par de motores estatorreactores (el La-138); sin embargo, ninguno de ellos entró en servicio. Uno que entró en servicio —con la Armada de los Estados Unidos en marzo de 1945– fue el Ryan FR-1 Fireball, cuya producción fue detenida al llegar el final de la guerra con la victoria sobre Japón. Para entonces sólo habían sido entregados 66 aparatos, y el modelo fue retirado de servicio ya en 1947. La USAAF había encargado los primeros 13 prototipos de preproducción del caza de propulsión mixta turbohélice-turborreactor Consolidated Vultee XP-81 Silver Bullet, pero este programa también fue cancelado con el fin de la guerra, cuando se había completado un 80% del trabajo de ingeniería.

Cazas con motores de reacción

El final de la Segunda Guerra Mundial trajo una revolución en los aviones y fue el turborreactor el que eliminó la hélice de los aviones de caza, abriendo una nueva época de estudios en cuanto a superficies de control, sistemas de puntería y armas de ataque. En la comunidad de la aviación se ha hecho común clasificar los aviones de combate por "generaciones" con fines históricos.11 No hay definiciones oficiales de estas generaciones; más bien, representan la noción en la que hay etapas en el desarrollo de enfoques de diseño, capacidades de rendimiento y evolución tecnológica de los cazas. Los períodos de tiempo asociados a cada generación son inexactos y sólo son indicativos del período durante el cual el empleo de su tecnología y sus filosofías de diseño han disfrutado de una influencia preponderante en el diseño y desarrollo de cazas. Estos períodos también abarcan la etapa de máxima actividad en servicio de cada generación.

Cazas con motores cohete

El primer avión cohete fue el alemán Lippisch Ente, que realizó con éxito un primer vuelo en marzo de 1928.8 El único avión cohete puro que llegó a ser producido en masa fue el Messerschmitt Me 163 en 1944, uno de los muchos proyectos alemanes destinados a desarrollar aviones propulsados por cohete durante la Segunda Guerra Mundial.9 Algunas variantes del Me 262 (los C-1a y C-2b) también fueron equipados con propulsores cohete, pero no fueron fabricados en masa con esas modificaciones.10 La Unión Soviética experimentó con un interceptor propulsado por cohete en los años inmediatamente posteriores a la Segunda Guerra Mundial, el Mikoyan-Gurevich I-270, pero sólo se llegaron a producir dos unidades. Republic XF-91 Thunderceptor, prototipo de propulsión mixta. En los años 1950, los británicos crearon diseños de interceptores de propulsión mixta empleando tanto motores de cohete como de reacción para cubrir la interrupción de rendimiento que existía en los diseños turborreactores de la época. El cohete era el motor principal para lograr la velocidad y altitud requerida para la intercepción a alta velocidad de bombarderos de gran altitud, y el turborreactor proporcionaba una mejor economía de combustible en otras etapas del vuelo, principalmente para asegurar que la aeronave pudiera realizar un buen aterrizaje convencional en lugar de un arriesgado e impredecible regreso planeando como hacía el Me 163. El Saunders-Roe SR.53 fue un diseño exitoso y estaba planeado para entrar en producción cuando la economía forzó el recorte de la mayoría de los programas aeronáuticos británicos a finales de los años 1950. Además, las rápidos avances en la tecnología de motores de reacción habían dejado obsoletos los diseños de aviones de propulsión mixta como los SR.53 y SR.177 de Saunders-Roe. El Republic XF-91 Thunderceptor estadounidense —que fue el primer caza de Estados Unidos en superar la velocidad de Mach 1 en vuelo horizontal— tuvo un destino similar por la misma razón. A partir de entonces ya no se volvieron a desarrollar diseños de cazas de propulsión híbrida motor de reacción-cohete. La única implementación operacional de propulsión mixta fue el despegue asistido por cohetes (RATO), un sistema utilizado en aviones pesados pero raramente usado en los cazas.

Segunda generación (mediados de los 1940 - mediados de los 1950)

La Segunda generación de cazas de reacción comprende los diseños iniciales de aparatos subsónicos introducidos a finales de la Segunda Guerra Mundial y a principios del período de posguerra. Difieren ligeramente en apariencia de sus homólogos con motor de explosión, y muchos emplearon alas rectas. Los cañones continuaron siendo su armamento principal. El ímpetu por el desarrollo de aviones propulsados por turborreactores buscaba obtener una ventaja decisiva en cuanto a velocidad máxima. Las velocidades máximas de los cazas aumentaron de manera constante a lo largo de la Segunda Guerra Mundial a medida que se desarrollaban motores de pistones más potentes, y habían comenzado a aproximarse al régimen de vuelo transónico donde la eficiencia de las hélices movidas por motores de pistones cae considerablemente. Messerschmitt Me 262A. Gloster Meteor de la Royal Air Force. Los primeros reactores fueron desarrollados durante la Segunda Guerra Mundial y entraron en combate en los dos últimos años de la guerra. El fabricante alemán Messerschmitt desarrolló el primer caza de reacción operacional, el Me 262. Éste era considerablemente más veloz que los aviones contemporáneos propulsados por motores de pistones, y en manos de un piloto competente, era bastante difícil de derrotar por los pilotos Aliados. El diseño nunca fue desplegado en un número suficiente como para parar la campaña aérea aliada, y la combinación de diversos factores como la escasez de combustible, las pérdidas de pilotos, y las dificultades técnicas con los motores mantuvieron un bajo número de salidas. Sin embargo, el Me 262 acusó la obsolescencia de los aviones de pistones. Estimulado por los informes sobre los nuevos cazas alemanes, el Gloster Meteor británico entró en producción poco después y los dos entraron en servicio prácticamente al mismo tiempo en 1944. Los Meteor normalmente fueron usados para interceptar las bombas voladoras V-1, ya que eran más rápidos que los cazas con motor de explosión disponibles. Hacia el final de la guerra ya casi se había parado de trabajar sobre cazas de pistones. Durante un breve tiempo hubo unos pocos diseños que combinaron motores de pistones y reactores, como el Ryan FR-1 Fireball, pero a finales de los años 1940 virtualmente todos los nuevos aviones de combate eran de reacción. Un de Havilland Sea Vampire Mk.10 despegando desde el HMS Ocean (R68) de la Royal Navy el 3 de diciembre de 1945, el primer despegue y apontaje de un caza de reacción en un portaaviones. A pesar de sus ventajas, los primeros cazas de reacción estaban lejos de ser perfectos, particularmente en los primeros años de la generación. Sus periodos de vida podía ser medido fundamentalmente en horas; los motores en sí mismos eran frágiles y voluminosos, y la potencia sólo podía ser ajustada despacio. Debido a esto, se mantuvieron muchos escuadrones de cazas propulsados por motores de pistones hasta principios y mediados de los años 1950, incluso en las fuerzas aéreas de las principales potencias (aunque los modelos mantenidos eran los mejores diseños de la Segunda Guerra Mundial). En este periodo fueron introducidas varias innovaciones, entre las que se incluyen los asientos eyectables y los estabilizadores horizontales de cola completamente móviles. Lockheed P-80 Shooting Star. Los estadounidenses fueron unos de los primeros en comenzar a usar los cazas de reacción en la posguerra. El Lockheed P-80 Shooting Star (posteriormente llamado F-80) de alas rectas era menos elegante que el Me 262 de alas en flecha, pero tenía una velocidad de crucero (660 km/h) tan alta como la máxima en combate de muchos cazas de pistones. Los británicos diseñaron varios cazas nuevos, incluyendo el representativo de Havilland Vampire que fue vendido a las fuerzas aéreas de muchas naciones. Mikoyan-Gurevich MiG-15. Irónicamente, los británicos transfirieron la tecnología del motor de reacción Rolls-Royce Nene a los soviéticos, quienes pronto la emplearon en sus avanzados cazas Mikoyan-Gurevich MiG-15, que fueron los primeros en introducir las alas en flecha en combate, una innovación que ya había sido propuesta antes por los investigadores alemanes y que permitía volar mucho más cerca de la velocidad del sonido que los diseños con alas rectas como el F-80. La velocidad máxima del MiG-15 de 1.075 km/h dejó impresionados a los pilotos de caza estadounidenses que se los encontraron en la Guerra de Corea, junto con su armamento de dos cañones de 23 mm y otro de 37 mm frente a las ametralladoras de los cazas F-80. Sin embargo, en el primer combate aéreo cerrado entre cazas de reacción de la historia, que ocurrió el 8 de noviembre de 1950 durante la Guerra de Corea, un F-80 (como había sido renombrado el P-80) interceptó dos MiG-15 norcoreanos cerca de Yalu River y les derribó. F-86 Sabre. Los estadounidenses respondieron apresurándose a desplegar sus escuadrones de cazas de ala en flecha F-86 Sabre para combatir contra los MiG, que tenían un rendimiento transónico similar. Los dos aviones tenían diferentes puntos fuertes, pero eran tan similares que sólo la superioridad tecnológica en el uso del radar para los sistemas de puntería y las habilidades de los veteranos pilotos de la Fuerza Aérea Estadounidense les permitieron prevalecer. AJ-2 Savage y F9F Panther llevando a cabo pruebas de reabastecimiento en vuelo en 1953. Las marinas de guerra con portaaviones también realizaron la transición a los cazas de reacción durante este periodo, a pesar de que estos nuevos aviones necesitaban lanzamiento con catapulta para despegar desde los portaaviones. En primer caza de reacción de la Marina Real Británica fue el de Havilland Sea Vampire. La Armada de los Estados Unidos adoptó el Grumman F9F Panther como su principal caza de reacción en el periodo de la Guerra de Corea, éste fue uno de los primeros cazas de reacción en emplear un postquemador. El radar era usado en cazas nocturnos especializados como el Douglas F3D Skyknight, que también derribaron cazas MiG sobre Corea, y posteriormente fue equipado en el McDonnell F2H Banshee y los Chance Vought F7U Cutlass y McDonnell F3H Demon de ala en flecha como cazas nocturnos / todo tiempo. Las primeras versiones de los misiles aire-aire guiados por infrarrojos como el AIM-9 Sidewinder y los misiles guiados por radar como el AIM-7 Sparrow que serían desarrollados posteriormente fueron introducidos por primera vez en los cazas navales Demon y Cutlass.

Tercera generación (mediados de los 1950 - principios de los 1960)

El desarrollo de la tercera generación de cazas se llevó a cabo por los adelantos tecnológicos, las lecciones aprendidas en las batallas aéreas de la Guerra de Corea, y un enfoque en conducir las operaciones militares hacia un entorno de guerra nuclear. Los avances tecnológicos en aerodinámica, propulsores y materiales de construcción aeroespacial (principalmente las aleaciones de aluminio) permitieron a los diseñadores experimentar con innovaciones aeronáuticas, como las alas en forma de flecha, las alas en delta, y fuselajes de acuerdo con la regla del área. El uso generalizado de motores turborreactores con postcombustión hizo posible que esos primeros aviones producidos de nueva generación rompieran la barrera del sonido, y que la capacidad de mantener velocidades supersónicas en vuelo horizontal pasara a ser una habilidad común entre los cazas de esta generación. Misil aire-aire guiado por infrarrojos AIM-4 Falcon de un caza F-106 Delta Dart. Convair F-102 Delta Dagger, interceptor. Los diseños de cazas de esta época también aprovecharon los avances en tecnología electrónica adoptando radares eficaces de tamaño suficientemente reducido como para ser llevados a bordo de pequeños aviones. Los radares de a bordo permitieron la detección de aeronaves enemigas más allá del alcance visual, mejorando de este modo el manejo de objetivos de los radares terrestres de alerta y rastreo con mayor alcance. De manera similar, con los avances en el desarrollo de misiles llegaron los misiles aire-aire para empezar a complementar al cañón como principal arma ofensiva por primera vez en la historia de los cazas. Durante este período, los misiles guiados por infrarrojos de rastreo pasivo se hicieron habituales, pero los primeros sensores infrarrojos tenían poca sensibilidad y un campo de visión muy reducido (normalmente inferior a 30°), lo cual limitaba su uso efectivo sólo a una posición cercana de persecución (detrás del avión enemigo). Asimismo, se introdujeron misiles guiados por radar, pero los primeros ejemplares demostraron ser poco fiables. Estos misiles de búsqueda semiactiva (SARH) podían rastrear e interceptar un avión enemigo "pintado" por el radar a bordo del avión que lanzaba el misil. Los misiles aire-aire guiados por radar de medio y largo alcance prometían abrir una nueva dimensión de combates más allá del alcance visual (BVR), por lo que se puso un gran esfuerzo en el desarrollo de esta tecnología. Republic F-105 Thunderchief, cazabombardero. Mikoyan-Gurevich MiG-21F, interceptor. La perspectiva de una posible tercera guerra mundial caracterizada por grandes ejércitos mecanizados y ataques con armas nucleares dio lugar a un grado de especialización en los aviones de combate hacia dos enfoques de diseño: interceptores (como el English Electric Lightning y el Mikoyan-Gurevich MiG-21F) y cazabombarderos (como el Republic F-105 Thunderchief y el Sujoi Su-7). Al combate aéreo cerrado o dogfight, pero se, se le restó importancia en ambos casos. El interceptor de esta época tuvo su origen en la idea de que los misiles reemplazarían por completo a los cañones y el combate tendría lugar a distancias mayores del alcance visual. A consecuencia de esto, los interceptores fueron diseñados para portar una gran carga de misiles y un potente radar, sacrificando agilidad en favor de unas buenas prestaciones de velocidad, techo de servicio y régimen de ascenso. Con una función principal de defensa aérea, se dio énfasis a la habilidad de interceptar bombarderos estratégicos que vuelan a grandes altitudes. Los interceptores especializados en defensa puntual solían tener un alance limitado y pocas, o nulas, capacidades de ataque a tierra. Los cazabombarderos podían alternar entre las misiones de superioridad aérea y ataque a tierra, y solían ser diseñados para hacer ataques a alta velocidad y baja altitud, y lanzar su carga bélica. Para mejorar la eficacia de las bombas de caída libre tradicionales se introdujeron los misiles aire-tierra guiados por televisión e infrarrojos, y algunos cazabombarderos también estaban preparados para lanzar bombas nucleares. Northrop F-5. Mikoyan-Gurevich MiG-23. Dassault Mirage F1. La tercera generación presenció como continuaron madurando las innovaciones de la segunda generación, pero más marcadas por el énfasis renovado en la maniobrabilidad y en las capacidades de ataque a tierra tradicionales. Durante los años 1960, la creciente experiencia en combate con misiles aire-aire demostró que el combate aéreo solía terminar en combate aéreo cerrado o dogfight. Se comenzó a introducir aviónica analógica, reemplazando los antiguos instrumentos de vuelo. Entre las mejoras para mejorar el rendimiento aerodinámico de los cazas de tercera generación se incluían superficies de control como los planos delanteros o canards, aletas de borde de ataque (slats) móviles, y aletas (flaps) sopladas. Durante estos años se probaron multitud de tecnologías para realizar despegue y aterrizaje verticales/cortos (V/STOL), pero el método más exitoso fue el empuje vectorial aplicado al Harrier. Saab 37 Viggen. El aumento en la capacidad de combate aéreo se enfocó en la introducción de mejores misiles aire-aire, sistemas de radar y otra aviónica. Mientras los cañones continuaron siendo equipamiento estándar —excepto en los primeros modelos del F-4 Phantom II—, los misiles aire-aire se convirtieron en las principales armas de los cazas de superioridad aérea, estos aviones empleaban radares más sofisticados y misiles aire-aire guiados por radar de alcance medio para lograr una mayor distancia de acción, sin embargo, las probabilidades de derribo de los misiles guiados por radar resultaron ser inesperadamente bajas debido a su escasa fiabilidad y las mejoras en contramedidas electrónicas (ECM) para burlar los localizadores radar enemigos. Los misiles aire-aire guiados por infrarrojos vieron ampliado su campo de visión hasta los 45°, mejorando su facilidad de uso táctico. Sin embargo, los malos resultados en el combate aéreo cercano experimentados por los cazas estadounidenses en los cielos de Vietnam llevó a la Armada de los Estados Unidos a establecer su famosa escuela de combate aéreo TOPGUN para entrenar a los pilotos de cazas en maniobras de combate aéreo avanzadas, y en tácticas y técnicas de entrenamiento en combate aéreo disimilar (DACT). IAI Kfir. Cañón rotativo de 20 mm M61 Vulcan, equipado en los cazas estadounidenses desde los años 1960. En esta era también se registró una expansión en las capacidades de ataque a tierra, principalmente en misiles, y se presenció la inroducción de los primeros equipos de aviónica realmente efectivos para el ataque a tierra de precisión, incluyendo el sistemas de seguimiento del terreno. Los misiles aire-superficie equipados con buscadores de contraste electro-óptico (E-O) —como el modelo inicial del ampliamente utilizado AGM-65 Maverick— pasaron a ser armas estándar, y aparecieron las bombas guiadas por láser como un esfuerzo para mejorar las capacidades de ataque de precisión. El guiado de ese armamento guiado o bombas inteligentes era proporcionado por pods de búsqueda de objetivos montados externamente, que fueron introducidos a mediados de los años 1960. También se llegó al desarrollo de nuevos cañones de disparo automático, principalmente los conocidos como «cañón de cadena» o chain gun, que usan un motor eléctrico para mover el mecanismo disparo y recarga. Esto permitió la introducción de armas individuales con varios cañones (como el M61 Vulcan) con mayor cadencia de fuego y precisión. La fiabilidad y eficiencia de los motores se incrementó y se redujo el humo emitido por los reactores para hacerlos menos visibles a largas distancias. General Dynamics F-111. McDonnell Douglas F-4E Phantom II. Los aviones de ataque puros (como el Grumman A-6 Intruder, el SEPECAT Jaguar y el LTV A-7 Corsair II) ofrecían un mayor alcance, sistemas para ataque nocturno más sofisticados o un menor coste que los cazas supersónicos. Con ala de geometría variable, el supersónico General Dynamics F-111 introdujo el motor Pratt & Whitney TF30, el primer turbofán equipado con postquemador. El ambicioso proyecto buscó crear un versátil caza común para muchas funciones y servicios. Podía servir como un bombardero todo tiempo, pero carecía del rendimiento necesario para derrotar a otros cazas. El McDonnell F-4 Phantom II fue diseñado en base al radar y los misiles como interceptor todo tiempo, pero surgió como un versátil cazabombardero suficientemente ágil como para prevalecer en el combate aéreo. A pesar de las numerosas deficiencias que no serían abordadas hasta la aparición de nuevos cazas, al Phantom se le atribuyen 280 derribos, más que ningún otro caza estadounidense sobre Vietnam.12 Con un alcance y capacidad de carga similares a los bombarderos de la Segunda Guerra Mundial como el B-24 Liberator, el Phantom se convertiría en un avión polivalente de gran éxito.

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.