Кіріспе
Тұрушы ұшақтардың жіктелуі 1970–2000 жылдар аралығындағы төртінші буын ұшақтары – 1980 жылдан қазіргі уақытқа дейін қолданыстағы реактивті ұшақтар класы, олар 1970 жылдарғы жобалық концепцияларды ұсынады. Төртінші буын ұшақтарының дизайнына алдыңғы буын ұшақтарынан алынған сабақтар зор әсер етеді. Үшінші буын ұшақтары көбінесе жылдамдық пен әуеден әуеге зымыранға қарсы күреске арналған, олар жылдамдық пен зымыранға баса назар аударатын. Түзу сызықта өте жылдам болғанымен, көптеген үшінші буын ұшақтарының маневрлеу қабілеті жеткіліксіз болды, себебі доктрина бойынша, үсті жылдамдықта дәстүрлі тікелей айқас мүмкін емес деп есептелді. Бірақ іс жүзінде, сол кездегі әуеден әуеге зымырандар, әуеде жеңіске жеткен жағдайлардың көп бөлігіне жауапты болғанына қарамастан, сенімділігі төмен болды, ал ұрыс тез арада дыбыс жылдамдығынан төмендеп, жақын қашықтықта жүрді. Бұл үшінші буын ұшақтарын осал және нашар жабдықталған қалдырды, төртінші буын ұшақтарының маневрлеу қабілетіне деген қызығушылықты қайта оятып, жаңартты. Сонымен қатар, әскери ұшақтардың жалпы құнының өсуі және McDonnell Douglas F-4 Phantom II сияқты ұшақтардың көрсеткен табысы, төртінші буын деп аталатын жетістіктермен қатар, көп мақсатты ұшақтардың танымалдығын арттырды. Осы кезеңде маневрлеу қабілеті жеңілдетілген статикалық тұрақтылық арқылы жақсартылды, бұл Fly-by-Wire (FBW) ұшуды басқару жүйесін енгізу арқылы мүмкін болды. Бұл өз кезегінде цифрлық компьютерлер мен жүйелерді интеграциялау техникасының жетістіктеріне байланысты болды. FBW операцияларын жүзеге асыру үшін қажетті аналогтық авиациялық құралдарды ауыстыру, 1980 жылдардың екінші жартысында аналогтық компьютерлік жүйелер цифрлық ұшуды басқару жүйелерімен алмастырыла бастағанда, маңызды талапқа айналды. 1980 және 1990 жылдардағы микрокомпьютерлердің одан әрі дамуы, осы ұшақтардың қызмет ету мерзімі ішінде авиациялық құралдарды жылдам жаңартуға мүмкіндік берді, сондай-ақ белсенді электронды сканерленген массив (AESA), цифрлық авиациялық шиналар және инфрақызыл іздеу және нысананы анықтау сияқты жүйелік жаңартуларды енгізуге мүмкіндік берді. Осы жаңартылған ұшақтардың қабілеттерінің күрт артуы және 1990 жылдардың жаңа конструкцияларының осы жаңа қабілеттерді көрсетуі оларды 4.5 буын деп тануға әкелді. Бұл төртінші буынның эволюциялық жаңартуларын білдіретін ұшақтар класы, олар интеграцияланған авиациялық жиынтықтарды, алға қойылған міндеттерді орындау үшін (көбінесе) дәстүрлі конструкцияланған ұшақтарды оңай анықтау және іздеуге кедерілді ететін қару-жарақтарды қамтиды, бұл зымыран және радар технологиясының дамуына жауап ретінде жасалған. Ұшақ конструкциясының ерекшеліктері бар, олар турбиналық лопастарды жасыру және кейде радарды сіңіретін материалдарды қолдануды қамтиды, бірақ соңғы ұшақтардың ерекше төмен байқалатын конфигурациялары жоқ, олар бесінші буын ұшақтары немесе Lockheed Martin F-22 Raptor сияқты ұшақтарға тән. АҚШ 4.5 буын ұшақтарын AESA радарымен, жоғары сыйымды деректер байланысымен, жетілдірілген авиациялық құралдармен және "қазіргі және көре алды болатын озық қару-жарақтарды қолдану қабілетімен" жаңартылған төртінші буын реактивті ұшақтары деп анықтайды. Қазіргі 4.5 буын ұшақтарының мысалдары: Sukhoi Su-30SM/Su-34/Su-35, Shenyang J-15B/J-16, 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, CAC/PAC JF-17 Block 3 және Mitsubishi F-2.
The fourth generation fighter is a class of jet fighters in service from around 1980 to the present, and represents design concepts of the 1970s. Fourth generation designs are heavily influenced by lessons learned from the previous generation of combat aircraft. Third generation fighters were often designed primarily as interceptors, being built around speed and air to air missiles. While exceptionally fast in a straight line, many third generation fighters severely lacked in maneuverability, as doctrine held that traditional dogfighting would be impossible at supersonic speeds. In practice, air to air missiles of the time, despite being responsible for the vast majority of air to air victories, were relatively unreliable, and combat would quickly become subsonic and close range. This would leave third generation fighters vulnerable and ill equipped, renewing an interest in manoeuvrability for the fourth generation of fighters. Meanwhile, the growing costs of military aircraft in general and the demonstrated success of aircraft such as the McDonnell Douglas F 4 Phantom II gave rise to the popularity of multirole combat aircraft in parallel with the advances marking the so called fourth generation. During this period, maneuverability was enhanced by relaxed static stability, made possible by introduction of the fly by wire (FBW) flight control system, which in turn was possible due to advances in digital computers and system integration techniques. Replacement of analog avionics, required to enable FBW operations, became a fundamental requirement as legacy analog computer systems began to be replaced by digital flight control systems in the latter half of the 1980s. The further advance of microcomputers in the 1980s and 1990s permitted rapid upgrades to the avionics over the lifetimes of these fighters, incorporating system upgrades such as active electronically scanned array (AESA), digital avionics buses, and infra red search and track. Due to the dramatic enhancement of capabilities in these upgraded fighters and in new designs of the 1990s that reflected these new capabilities, they have come to be known as 4.5 generation. This is intended to reflect a class of fighters that are evolutionary upgrades of the fourth generation incorporating integrated avionics suites, advanced weapons efforts to make the (mostly) conventionally designed aircraft nonetheless less easily detectable and trackable as a response to advancing missile and radar technology (see stealth technology). Inherent airframe design features exist and include masking of turbine blades and application of advanced sometimes radar absorbent materials, but not the distinctive low observable configurations of the latest aircraft, referred to as fifth generation fighters or aircraft such as the Lockheed Martin F 22 Raptor. The United States defines 4.5 generation fighter aircraft as fourth generation jet fighters that have been upgraded with AESA radar, high capacity data link, enhanced avionics, and "the ability to deploy current and reasonably foreseeable advanced armaments". Contemporary examples of 4.5 generation fighters are the Sukhoi Su 30SM/Su 34/Su 35, Shenyang J 15B/J 16, 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, CAC/PAC JF 17 Block 3, and Mitsubishi F 2.
Өнер көрсету
Бірінші үшінші буын реактивті ұшақтары (мысалы, F-4 және MiG-23) негізінен перехватчиктер ретінде жобаланған, ал маневрлеуге екінші деңгейде ғана көңіл бөлінген. Ал 4-ші буын ұшақтары тепе-теңдікке жетуге тырысады, F-14 және F-15 сияқты көптеген жобалар BVR (көрнекі қашықтықтан тыс) перехватындарын орындай алады, сонымен бірге платформа мен ұшқыш жақын аралықтағы түйіскен жағдайда жоғары маневрлеуге қабілетті. Қазіргі заманғы ұрыс кеңістігіндегі көптеген ақпарат ағындарының басқарылуы, төмен байқағыштық және ұрыс ұшақтарын жобалаудағы компромисстер қайтадан BVR қатынасына қарай жылдамдап жатса, маневрлеу қабілеті төмендеуі мүмкін. Дегенмен, итермелеу векторын қолдану, әсіресе төмен жылдамдықта, оны сақтауға мүмкіндік береді. Төртінші буынның маневрлеу қабілетін арттыруға ықпал ететін негізгі жетістіктеріне жоғары қозғалтқыш итермесі, қуатты басқару беттері және жеңілдетілген статикалық тұрақтылық (RSS) жатады, соңғысы "fly by wire" компьютерлік бақыланатын тұрақтылықты арттыру арқылы қамтамасыз етіледі. Әуедегі ұрыс маневрлеуіне жылдамдық пен биіктікті үлгеріп өзгеріп отыратын ұшу жағдайында сақтап тұру үшін көп энергияны басқару қажет.
Fly-by-wire (телефон арқылы басқару)
Ұшуды басқару беттерінің компьютерлік автоматтандырылуын сипаттау үшін қолданылатын термин – fly by wire. F 15 Eagle және F 14 Tomcat сияқты төртінші буынның ертедегі ұшақтары электромеханикалық ұшу гидравликалық жүйесін сақтап келді. Кейіннен төртінші буын ұшақтары fly by wire технологиясын кеңінен пайдаланды. General Dynamics YF 16 ұшағы, кейін F 16 Fighting Falcon болып дамыды, әлемдегі алғашқы, қасақана түрде аэродинамикалық тұрақсыздықпен жасалған ұшақ болды. Бұл техника, шаршыланған статикалық тұрақтылық (RSS) деп аталады, ұшақтың өнімділігін одан әрі арттыру үшін енгізілді. Көптеген ұшақтар оң статикалық тұрақтылықпен жасалған, ол бұзылудан кейін ұшақты бастапқы күйіне қайтаруға итермелейді. Дегенмен, оң статикалық тұрақтылық, қазіргі күйінде қалуға бейімділік, ұшқыштың маневрлеу әрекеттеріне кедерес келтіреді. Ал теріс статикалық тұрақтылығы бар ұшақ, басқару сигналы болмаған жағдайда, тегіс және бақыланатын ұшудан оңай ауытқиды. Сондықтан тұрақсыз ұшақты маневрлі етуге болады. Мұндай 4-ші буын ұшағына қалаған ұшу жолын сақтау үшін FBW ұшуды басқарудың компьютерлік жүйесі (FLCS) қажет. Кейбір ерте үлгілердің кейінгі нұсқалары, мысалы, Сауд Арабиясы үшін F 15SA Strike Eagle, FBW-ға жаңартутан өтті.
Тіреу векторы
Бастапқыда, итеркіш векторы басқаруы Hawker Siddeley Harrier ұшағында тік ұшып-қону үшін енгізілген, ал ұшқыштар жақын арада маневрлеуді жақсарту үшін "viffing" деп аталатын, немесе алға бағытталған ұшу кезінде итеркіш векторын өзгерту әдісін дамытты. Осылайша маневрлеу қабілетін арттырған алғашқы тұрақты қанатты ұшақ – Сухой Су-27, ол итеркіш векторын биіктік бойынша алғаш рет көпшілікке көрсетті. Бірлікке қарағанда жоғары итеркіш салмақ қатынасының арқасында, ол жоғары шабуыл бұрыштарында жылдамдықты жоғалтпай, нөлге жуық жылдамдықта ұшуға және Пугачевтың Кобрасы сияқты жаңадан орындалатын аэробатикалық трюктарды жасауға мүмкіндік берді. Sukhoi Su-30MKI ұшағының үш өлшемді TVC соплолары қозғалтқыш бойлық осіне қатысты 32° сыртқа қарай орнатылған (яғни көлденең жазықтықта) және тік жазықтықта ±15° бұрылуы мүмкін. Бұл ұшақтың бұрылу қабілетін одан әрі арттыратын спираль тәрізді эффектіні тудырады. RD 33OVT қозғалтқыштарымен жабдықталған МиГ-35, екі бағытта (яғни 3D TVC) қозғала алатын векторлық соплолары бар алғашқы екі қозғалтқышты ұшақ болып табылады. F-22 сияқты басқа итеркіш векторы басқаруы бар ұшақтарда соплолар тек бір бағытта ғана векторланады. Бұл технология Сухой Су-47 Беркут және одан кейінгі түрлеріне орнатылды. АҚШ F-16 және F-15 ұшақтарына осы технологияны орнату мүмкіндігін зерттеді, бірақ оны бесінші буын ұшақтары пайда болғанға дейін енгізбеді.
Суперкруиз
Суперкруиз – реактивті ұшақтың соңындағы оттық құрылғыны (форсажды) қолданбай, дыбыс жылдамдығынан жоғары жылдамдықпен ұшу қабілеті. Форсажсыз дыбыс жылдамдығынан жоғары жылдамдықты сақтау отынды үлкен мөлшерде үнемдеуге мүмкіндік береді, ұшу қашықтығы мен ұзақтығын арттырады, бірақ қозғалтқыштың қуаты шектеулі және транссоникалық аймақта кедергі күші күрт өседі. Сондықтан, кедергі тудыратын жабдықтар, мысалы, сыртқы ілмелер мен олардың орнату орындары барынша азайтылуы керек, мүмкіндігінше ішкі жабдықтарды пайдалану арқылы. Eurofighter Typhoon ұшағы форсажсыз шамамен 1,2 Мах жылдамдықпен ұша алады, ал форсажсыз максималды жылдамдығы 1,5 Мах құрайды. EF T1 DA (Дамыту ұшағы, оқу нұсқасы) Сингапурдегі бағалау кезінде 2 SRAAM, 4 MRAAM және жанармай багымен (плюс 1 тонналық ұшу сынақ жабдықтары, плюс оқу нұсқасы үшін 700 кг қосымша салмақ) 1,21 Мах суперкруизді көрсетті.
Авионика
Авиониканы жаңа технологиялар пайда болған сайын ауыстыруға болады; олар ұшақтың қызмет ету мерзімі ішінде жиі жаңартылады. Мысалы, 1978 жылы алғаш рет өндірілген F-15C Eagle 2007 жылы AESA радары және бірлескен шлемді нысана табу жүйесі сияқты жаңартулар алды, сондай-ақ 2040 жылға дейін қызметте болуы үшін 2040C жаңартуларын алу жоспарланған. Қазіргі заманғы истребительдердің негізгі сенсоры – радар. АҚШ алғашқы модификацияланған F-15C истребительдерін AN/APG 63(V)2 AESA радарларымен жабдықтап, олар жылжымалы бөліктері жоқ, тар сәуле проекциялауға және жылдам сканерлеуге қабілетті. Кейіннен бұл радар F/A-18E/F Super Hornet және 60 (экспорттық) F-16 истребительдеріне де орнатылды және болашақ американдық истребительдерінде қолданылатын болады. Франция 2012 жылдың ақпан айында Thales компаниясы жасаған RBE2 AESA радарын, өзінің алғашқы отандық AESA радары ретінде Rafale истребительдерінде пайдалануға енгізді. RBE2 AESA радары Mirage 2000 истребительдеріне де қайта орнатылуы мүмкін. Еуропалық GTDAR консорциумы Typhoon истребительдерінде болашақта пайдалану үшін AESA Euroradar CAPTOR радарын әзірлеп жатыр. Келесі буын F-22 және F-35 истребительдері үшін АҚШ радарлық қарсы әрекет ету мүмкіндігін пайдаланады. Бұл радар импульсының энергиясын бірнеше жиілікке бөліп, барлық ұшақтардағы радарлық ескерту қабылдағыштарын іске қоспауға мүмкіндік береді. Радарлық жасырын конструкцияларға американдық басымдықтың артуына жауап ретінде Ресей әуедегі нысаналарды анықтау және қадағалау үшін IRST сенсорларына көшті, бұл сенсорлар алғаш 1960 жылдары американдық F-101 Voodoo және F-102 Delta Dagger истребительдерінде пайда болған. Бұл сенсорлар нысаналардан инфрақызыл сәулеленуді өлшейді. Пассивті сенсор ретінде оның қашықтығы шектеулі және нысананың орны мен бағыты туралы тікелей деректер жоқ – бұл деректер түсірілген суреттерден шығарылуы керек. Бұл кемшілікті жою үшін IRST жүйелері лазерлік қашықтық өлшегішпен жабдықталуы мүмкін, бұл оқ-дәрілермен немесе зымырандармен нысананы алу үшін толыққанды атыс шешімдерін ұсынуға мүмкіндік береді. Осы әдісті пайдалана отырып, шлемді IRST жүйелерін қолданған неміс MiG-29 истребительдері әскери оқуларда АҚШ Әуе күштерінің F-16 истребительдерінен зымыранмен нысананы алуда тиімдірек болды. IRST сенсорлары қазір ресейлік ұшақтарда стандартты жабдыққа айналды. Маңызды тактикалық ерекшелік – деректер байланысы. Барлық қазіргі заманғы еуропалық және американдық ұшақтар одақтас истребительдермен және AWACS ұшақтарымен нысана туралы деректерді бөлісе алады (JTIDS қараңыз). Ресейлік МиГ-31 перехватчиктері де деректер байланысының кейбір мүмкіндіктеріне ие. Нысана және сенсорлық деректерді бөлісу ұшқыштарға радиациялық, жақсы көрінетін сенсорларды жау күштерінен алыс орналастыруға, ал осы деректерді пайдаланып жауға қарай көзге көрінбейтін истребительдерді бағыттауға мүмкіндік береді.
Ұялылық
Радарлық анықтаманы болдырмау үшін ұшақтарды жасаудың негізгі принциптері 1960 жылдардан бері белгілі болғанмен, радар сәулелерін жұтатын материалдардың пайда болуы, радарлық қимасы күрт төмендетілген ұшақтарды жасауға мүмкіндік берді. 1970 жылдары жасырын технологияның алғашқы қадамдары Lockheed F 117 Nighthawk жердегі шабуыл ұшағының көп қырлы корпусына әкелді. Бұл қырлар радар сәулелерін жоғары бағытталған түрде шағылыстырып, қысқа мерзімді "жыпылықтауларға" себеп болды, сол кездегі анықтау жүйелері оларды әдетте шу ретінде тіркеді. Бірақ тіпті цифрлық FBW тұрақтылығы мен басқаруды жақсартумен қатар, аэродинамикалық көрсеткіштерге елеулі зиян келді, сондықтан F 117 негізінен түнгі шабуылдық міндеттерде қолданылды. Жасырын технологиялар ұшақтың инфрақызыл, көрінетін және дыбыстық іздерін де азайтуға тырысады. Қазіргі таңда KF 21 Boramae, 5-ші буын ұшақ деп есептелмесе де, басқа 4-ші буын ұшақтарына қарағанда әлдеқайда жоғары жасырын қасиеттерге ие.
4,5 ұрпақ
4.5 буыны термині көбінесе 1990 жылдардан бастап пайда болған жаңа немесе жаңартылған истребительдерді (ұшақтарды) сипаттау үшін қолданылады. Бұл ұшақтар кейбір бесінші буынның мүмкіндіктерін бірақ толыққанды емес, қамтиды. Сондықтан 4.5 буын истребительдер әдетте, толық бесінші буын ұшақтарына қарағанда арзан, аз күрделі және дамыту уақыты қысқа болады, бірақ бастапқы төртінші буынға қарағанда мүмкіндіктері айтарлықтай жоғары. Мұндай мүмкіндіктерге жаңа сенсорлық интеграция, AESA радары, суперкруиз қабілеті, суперманеврлік, кең ауқымды көп мақсатты қолдану және радиолокациялық көрінуінің төмендеуі кіруі мүмкін. 4.5 буын истребительдерде интеграцияланған IRST жүйелері пайда болды, мысалы, Dassault Rafale ұшағында орналасқан optronique secteur frontal интеграцияланған IRST жүйесі бар. Eurofighter Typhoon PIRATE IRST жүйесін енгізді, ол алдыңғы өндіріс үлгілеріне де орнатылды. Super Hornet-те де IRST жүйесі болған, бірақ ол толық интеграцияланбаған, керісінше, ұшақтың ілінісу нүктелерінің біріне қосылатын құрылғы ретінде қолданылды. Жасырын материалдар мен жобалау әдістерінің жетістіктері ұшақтардың аэродинамикалық пішінін тегістеуге мүмкіндік берді, соның салдарынан бұл технологиялар қолданыстағы истребительдерге ретроспективті түрде қолданыла бастады. Көптеген 4.5 буын истребительдерде жасырындық сипаттамалары бар. Радарлық көрінуді азайту технологиясы маңызды жетістік ретінде пайда болды. Пәкістандық/қытайлық JF-17 және Қытайдың Chengdu J-10B/C истребительдері диверторсыз үстемелі ауа түйіскенін (supersonic inlet) пайдаланады, ал Үндістанның HAL Tejas ұшағы өндірісінде көміртекті композиттер қолданады. IAI Lavi истребителінде радар толқындарының қозғалтқыш компрессорларының қанаттарынан шағылысуын болдырмау үшін S-түтік тәрізді ауа түйіскені қолданылды, бұл бесінші буын истребительдерінің маңызды ерекшелігі болып табылады, ол алдыңғы радиолокациялық көрінуді (RCS) азайтуға көмектеседі. Бұл бесінші буын истребительдерінде RCS азайту үшін қолданылатын әдістердің бірнешеуі. KAI KF-21 Boramae – Оңтүстік Корея мен Индонезияның бірлескен истребитель бағдарламасы, ал Block 1 моделінің (алғашқы ұшу сынағының прототипі) функционалдығы «4.5 буын» деп сипатталған.