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第4世代戦闘機は、1980年頃から現在まで運用されているジェット戦闘機のクラスであり、1970年代の設計コンセプトを体現しています。第4世代の設計は、前世代の戦闘機から得られた教訓に大きく影響を受けています。第3世代戦闘機は、主に迎撃機として設計され、速度と空対空ミサイルを中心に構築されていました。直線速度は非常に速かったものの、第3世代戦闘機の多くは機動性が著しく劣っていました。これは、超音速では従来のドッグファイトは不可能であるというドクトリンに基づいていたためです。実際には、当時の空対空ミサイルは、空対空戦闘の勝利の大部分を担っていたにもかかわらず、比較的信頼性が低く、戦闘はすぐに亜音速の近距離戦になりました。このため、第3世代戦闘機は脆弱で装備が不十分な状態となり、第4世代戦闘機の機動性に対する関心が再び高まりました。一方、軍用機全般のコスト上昇と、マクドネル・ダグラスF-4ファントムIIなどの航空機の成功が実証されたことにより、いわゆる第4世代戦闘機の進歩と並行して、多用途戦闘機の人気が高まった。
この期間、機動性は、フライ・バイ・ワイヤ（FBW）飛行制御システムの導入によって可能になった、静的安定性の緩和によって向上した。FBWシステムは、デジタルコンピュータとシステム統合技術の進歩によって可能になった。FBW運用を可能にするために必要なアナログアビオニクスの交換は、 1980年代後半に従来のアナログコンピュータシステムがデジタル飛行制御システムに置き換えられ始めたため、基本的な要件となった。 [ 1 ] 1980年代と1990年代のマイクロコンピュータのさらなる進歩により、これらの戦闘機の寿命にわたってアビオニクスを迅速にアップグレードすることが可能になり、アクティブ電子走査アレイ（AESA）、デジタルアビオニクスバス、赤外線捜索追跡などのシステムアップグレードが組み込まれた。
これらの改良型戦闘機の能力が劇的に向上し、これらの新しい能力を反映した 1990 年代の新しい設計により、これらは 4.5 世代として知られるようになりました。これは、統合アビオニクス スイート、先進兵器を組み込んだ第 4 世代の進化型アップグレードである戦闘機のクラスを反映することを意図しており、ミサイルとレーダー技術の進歩に対応して、(ほとんど)従来型の設計の航空機を、それでもなお探知されにくく、追跡されにくくするための取り組みです (ステルス技術を参照)。[ 2 ] [ 3 ]固有の機体設計上の特徴は存在し、タービン ブレードのマスキングや、場合によってはレーダー吸収材の高度な適用などが含まれますが、第 5 世代戦闘機またはロッキード マーティン F-22 ラプターなどの航空機と呼ばれる最新の航空機の特徴的な低視認性構成ではありません。
米国は、第4.5世代戦闘機を、AESAレーダー、大容量データリンク、強化されたアビオニクス、および「現在および合理的に予測可能な先進兵器を配備する能力」を備えてアップグレードされた第4世代ジェット戦闘機と定義している。[ 4 ] [ 5 ]現代の第 4.5 世代戦闘機の例としては、スホーイ Su-30SM / Su-34 / Su-35、[ 6 ]瀋陽 J-15B / J-16、[ 7 ]成都 J-10C、ミコヤン MiG-35、ユーロファイター タイフーン、ダッソー ラファール、サーブ JAS 39E/F グリペン、ボーイング F/A-18E/F スーパーホーネット、ロッキード マーティン F-16E/F/V ブロック 70/72、マクドネル ダグラス F-15E/EX ストライク イーグル / イーグル II、HAL テジャス MK1A、[ 8 ] CAC/PAC JF-17 ブロック 3、三菱 F-2などがある。[ 9 ]
第一世代ジェット戦闘機（F-4やMiG-23など）は迎撃機として設計され、機動性は二次的な重要事項とされていたのに対し、第4世代航空機は均衡を目指しており、F-14やF-15などのほとんどの設計では、機体とパイロットが近距離ドッグファイトに陥った場合に高い機動性を維持しながら、視程外迎撃（BVR）を実行できるようになっている。戦闘機の設計におけるトレードオフは再びBVR交戦、現代の戦場における多数の情報フローの進化する環境の管理、低視認性へとシフトしており、近接戦闘における機動性を犠牲にしていると言えるが、推力偏向の適用により、特に低速時にそれを維持する方法が得られる。
第4世代戦闘機の機動性向上に貢献する主な技術革新としては、高推力エンジン、強力な操縦翼面、そして緩和された静安定性（RSS）が挙げられる。後者は、フライ・バイ・ワイヤ方式のコンピュータ制御による安定性増強によって実現されている。また、空中戦闘機動においては、急速に変化する飛行条件下で速度と高度を維持するために、高度なエネルギー管理が不可欠となる。
フライ・バイ・ワイヤとは、飛行制御面のコンピュータによる自動化を指す用語である。F-15イーグルやF-14トムキャットといった初期の第4世代戦闘機は、電気機械式油圧飛行制御システムを維持していた。後の第4世代戦闘機では、フライ・バイ・ワイヤ技術が広く採用されるようになった。
ジェネラル・ダイナミクス YF-16 は、後にF-16 ファイティング・ファルコンへと発展しましたが、世界で初めて意図的にわずかに空力的に不安定になるように設計された航空機でした。この技術は緩和静的安定性 (RSS) と呼ばれ、航空機の性能をさらに向上させるために採用されました。ほとんどの航空機は正の静的安定性で設計されており、これにより航空機は外乱を受けた後、元の姿勢に戻ろうとします。しかし、正の静的安定性、つまり現在の姿勢を維持しようとする傾向は、パイロットの操縦の努力に反します。一方、負の静的安定性を持つ航空機は、制御入力がない場合、水平飛行や制御された飛行から容易に逸脱します。したがって、不安定な航空機はより操縦性を高めることができます。このような第 4 世代航空機は、目的の飛行経路を維持するために、コンピュータ化された FBW飛行制御システム(FLCS) を必要とします。[ 10 ]
サウジアラビア向けのF-15SAストライクイーグルなど、初期型から派生した一部の後期型には、フライ・バイ・ワイヤ（FBW）へのアップグレードが施されている。
推力偏向はもともとホーカー・シドレー・ハリアーの垂直離着陸用に導入されたもので、パイロットはすぐに操縦性を向上させるために「ビフィング」、つまり前進飛行中の偏向という技術を開発した。このようにして操縦性を向上させた最初の固定翼機はスホーイSu-27で、ピッチ方向の推力偏向を公に示した最初の航空機である。推力重量比が1を超えることと相まって、これにより失速することなく高迎角でほぼゼロの対気速度を維持し、プガチョフのコブラのような斬新な曲技飛行を行うことができた。スホーイSu-30MKIの3次元TVCノズルは、エンジンの縦軸に対して32°外側（つまり水平面）に取り付けられており、垂直面で±15°偏向することができる。これによりコルクスクリュー効果が生じ、航空機の旋回能力がさらに向上する。[ 11 ] 推力偏向ノズルを備えた RD-33OVT エンジンを搭載した MiG-35 は、2 方向に動ける推力偏向ノズル (つまり 3D TVC) を備えた最初の双発機です。F -22のような他の既存の推力偏向機は、 1 方向にしか偏向しないノズルを備えています。[ 12 ]この技術は、スホーイSu-47 ベルクートとその後の派生型に搭載されています。米国は、F-16とF-15にこの技術を搭載することを検討しましたが、第 5 世代が登場するまで導入しませんでした。
スーパークルーズとは、ジェット機がアフターバーナーを使用せずに超音速で巡航できる能力のことである。
アフターバーナーを使用せずに超音速を維持することで、燃料を大幅に節約でき、航続距離と滞空時間を大幅に伸ばすことができますが、利用可能なエンジン出力には限りがあり、遷音速域では抗力が急激に増加するため、外部搭載物やその取り付け部など、抗力を発生させる機器は最小限に抑える必要があり、できれば内部搭載物を使用することが望ましいです。
ユーロファイター タイフーンはアフターバーナーなしでマッハ 1.2 付近で巡航でき、再加熱なしでの最大水平速度はマッハ 1.5 です。[ 14 ] [ 15 ] [ 16 ] EF T1 DA (開発機トレーナー バージョン) は、シンガポール評価中 に、2 発の SRAAM、4 発の MRAAM、増槽 (さらに 1 トンの飛行試験装置、トレーナー バージョン用に 700 kg の追加重量) を搭載した状態でスーパークルーズ (マッハ 1.21) を実証しました。[ 17 ]
航空電子機器は、新しい技術が登場するにつれて交換されることが多く、航空機の運用期間中にアップグレードされることもよくあります。例えば、1978年に初めて生産されたF-15Cイーグルは、2007年にAESAレーダーや統合型ヘルメット搭載照準システムなどのアップグレードを受け、2040年まで運用を継続するために2040Cアップグレードを受ける予定です。
現代の戦闘機の主要センサーはレーダーです。米国は、可動部品がなく、より狭いビームを投射し、より高速なスキャンが可能なAN/APG-63(V)2 AESAレーダーを搭載した最初の改良型F-15Cを配備しました[ 18 ]。その後、F/A-18E/Fスーパーホーネットとブロック60（輸出）F-16にも導入され、将来のアメリカの戦闘機にも使用される予定です。フランスは、ラファールで使用するために、タレス社が製造した初の国産AESAレーダーRBE2 -AESAを2012年2月に導入しました[ 19 ]。RBE2-AESAはミラージュ2000にも後付けできます。欧州のコンソーシアムGTDARは、将来のタイフーンで使用するためにAESAユーロレーダーCAPTORレーダーを開発しています。次世代のF-22とF-35では、米国は低確率の迎撃能力を使用する予定です。これにより、レーダーパルスのエネルギーが複数の周波数に分散され、すべての航空機に搭載されているレーダー警報受信機が誤作動するのを防ぐことができる。
アメリカがレーダー回避ステルス設計を重視するようになったことを受け、ロシアは代替センサーに目を向け、特に赤外線捜索追跡（IRST）センサーに力を入れた。IRSTセンサーは、1960年代にアメリカのF-101ブードゥーとF-102デルタダガー戦闘機に初めて搭載され、空中目標の探知と追跡に用いられた。IRSTセンサーは目標からの赤外線放射を測定する。受動センサーであるため、探知範囲が限られており、目標の位置や方向に関するデータは含まれていない。これらは撮影された画像から推測する必要がある。これを補うため、IRSTシステムにはレーザー測距儀を組み込むことができ、機関砲射撃やミサイル発射のための完全な射撃管制ソリューションを提供できる。この方法を用いることで、ヘルメットディスプレイ式IRSTシステムを搭載したドイツのMiG-29は、演習においてアメリカ空軍のF-16よりも効率的にミサイルロックオンすることができた。IRSTセンサーは現在、ロシアの航空機に標準装備されている。
戦術的に非常に重要なコンピューティング機能の一つがデータリンクである。現代の欧米の航空機はすべて、同盟国の戦闘機やAWACS機と標的データを共有できる（JTIDSを参照）。ロシアのMiG-31迎撃機も、ある程度のデータリンク機能を備えている。標的データとセンサーデータの共有により、パイロットは電波を発する視認性の高いセンサーを敵部隊から遠ざけつつ、そのデータを利用して静音戦闘機を敵に向けて誘導することができる。
レーダー探知を回避するために航空機の形状を設計するという基本原理は1960年代から知られていたが、レーダー吸収材の登場により、レーダー断面積を大幅に低減した航空機が実用化可能になった。1970年代には、初期のステルス技術により、ロッキードF-117ナイトホーク攻撃機の多面体形状の機体が開発された。多面体形状はレーダービームを高い指向性で反射し、短い「きらめき」を生じさせた。当時の探知システムでは、これは通常ノイズとして記録されたが、デジタルFBWによる安定性と制御の強化があっても、空力性能の低下は大きく、F-117は主に夜間の地上攻撃任務に用いられた。ステルス技術は、航空機の赤外線シグネチャ、視覚シグネチャ、および音響シグネチャを低減することも目指している。
現代において、KF-21ボラメは第5世代戦闘機とはみなされていないものの、他の第4世代戦闘機よりもはるかに優れたステルス性能を備えている。
4.5世代という用語は、1990年代から登場し、第5世代と見なされるいくつかの特徴を取り入れているものの、他の特徴を欠いている、新しいまたは改良された戦闘機を指すためによく使用されます。したがって、4.5世代戦闘機は、真の第5世代航空機よりも一般的に安価で、複雑性が低く、開発期間が短い一方で、元の第4世代よりも大幅に進んだ能力を維持しています。そのような能力には、高度なセンサー統合、AESAレーダー、スーパークルーズ能力、超機動性、幅広い多用途能力、およびレーダー断面積の低減などが含まれます。[ 20 ]
第4.5世代戦闘機は、ダッソー・ラファールに搭載されているオプトロニクス・セクター・フロント統合型IRSTなどの統合型IRSTシステムを導入した。ユーロファイター・タイフーンはPIRATE-IRSTを導入し、これは初期の生産モデルにも後付けされた。[ 21 ] [ 22 ]スーパーホーネットにもIRSTが搭載されたが[ 23 ]、統合型ではなく、ハードポイントの1つに取り付ける必要のあるポッドとして搭載された。
ステルス素材と設計方法の進歩により機体形状が滑らかになったため、これらの技術は既存の戦闘機に遡及的に適用されるようになった。多くの第4.5世代戦闘機は、低視認性機能をいくつか組み込んでいる。低視認性レーダー技術は重要な開発として登場した。パキスタン/中国のJF-17と中国の成都J-10B/Cはダイバーターレス超音速インレットを使用しているが、インドのHAL Tejasは製造に炭素繊維複合材を使用している。 [ 24 ] IAI Laviは、エンジンの圧縮翼からレーダー波が反射するのを防ぐためにSダクト吸気口を使用しており、これは第5世代戦闘機の正面RCSを低減するための重要な側面である。これらは、第5世代戦闘機の一部で採用されているRCS低減のための好ましい方法のいくつかである。[ 25 ] [ 26 ]
KAI KF-21 ボラメは、韓国とインドネシアの共同戦闘機プログラムであり、ブロック1モデル（最初の飛行試験プロトタイプ）の機能は「4.5世代」と評されている。特にインドネシアの民間企業であるPT. Infoglobal Teknologi Semestaは、Infoglobal I-22 シカタンという名の戦闘機の設計とプロジェクトを行っている。