第4世代戦闘機

第4世代戦闘機
スホーイSu-27（背景）とジェネラル・ダイナミクス F-16 ファイティング・ファルコン（前景）。それぞれソ連空軍とアメリカ空軍が使用する第4世代戦闘機。
一般情報
タイプ	戦闘機
国籍	多国籍
状態	使用中
歴史
導入日	1980年代
初飛行	1970年代
開発元	第三世代戦闘機
に発展した	第5世代戦闘機

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表しています。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されています。第3世代戦闘機は、速度と空対空ミサイルを中心に構築され、主に迎撃機として設計されることが多くありました。直線では非常に高速でしたが、多くの第3世代戦闘機は、超音速では従来のドッグファイトは不可能であるとの教義により、操縦性が著しく不足していました。実際には、当時の空対空ミサイルは、空対空の勝利の大部分を占め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かつ近距離になりました。これにより、第3世代戦闘機は脆弱で装備が不十分なままになり、第4世代戦闘機の操縦性への関心が新たに高まりました。一方、軍用機全般のコストが上昇し、マクドネル・ダグラス F-4 ファントム IIなどの航空機が成功を収めたことで、いわゆる第 4 世代を特徴づける進歩と並行して、 多目的戦闘機の人気が高まりました。

この期間中、フライ・バイ・ワイヤ（FBW）飛行制御システムの導入により静的安定性が緩和され、操縦性が向上しました。これは、デジタルコンピュータとシステム統合技術の進歩により可能になりました。FBW操作を可能にするために必要なアナログ航空電子機器の交換は、1980年代後半に旧式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、基本的な要件となりました。 ^[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、これらの戦闘機の耐用年数にわたって航空電子機器を迅速にアップグレードでき、アクティブ電子走査アレイ（AESA）、デジタル航空電子機器バス、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ました。

これらのアップグレードされた戦闘機と、これらの新しい機能を反映した1990年代の新しい設計の劇的な機能強化により、これらの戦闘機は第4.5世代として知られるようになりました。これは、統合されたアビオニクススイートを組み込んだ第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います。高度な兵器は、ミサイルとレーダー技術の進歩に対応して、（主に）従来設計の航空機であっても、容易に検出および追跡されないようにする取り組みです（ステルス技術を参照）。^{[2] [3]}固有の機体設計機能が存在し、タービンブレードのマスキングと高度なレーダー吸収材料の適用が含まれますが、第5世代戦闘機と呼ばれる最新の航空機やロッキードマーティンF-22ラプターなどの航空機の特徴的な低視認性構成はありません。

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、強化された航空電子機器、および「現在のおよび合理的に予測可能な先進兵器を配備する能力」を備えた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ます。^{[4] [5]}第4.5世代戦闘機の現代の例としては、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JAS39E/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がある。^[9]

最高の第3世代ジェット戦闘機（F-4やMiG-23など）は、機動性を二次的に重視した迎撃機として設計されたのに対し、第4世代の航空機は平衡状態を目指しており、F-14やF-15などのほとんどの設計では、プラットフォームとパイロットが近距離でのドッグファイトに巻き込まれた場合に備えて、高い機動性を維持しながらBVR迎撃を実行できるようになっている。戦闘機の設計に伴うトレードオフは、再び、視程外（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、および近接戦闘での機動性を犠牲にした低視認性の方向へと移行しているが、推力偏向の適用により、特に低速時に機動性を維持する方法が得られる。

第 4 世代の機動性向上に寄与する主な進歩には、エンジンの高推力、強力な操縦翼面、静的安定性の緩和(RSS) などがあり、この最後の点は「フライバイワイヤ」コンピューター制御の安定性増強によって実現されています。空中戦闘機動には、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、大量のエネルギー管理も必要です。

フライ・バイ・ワイヤとは、飛行制御面のコンピューターによる自動化を表す用語です。F-15 イーグルや F-14 トムキャットなどの初期の第 4 世代戦闘機は、電気機械式飛行油圧装置を保持していました。その後の第 4 世代戦闘機では、フライ・バイ・ワイヤ技術が広く使用されるようになりました。

ジェネラル・ダイナミクスの YF-16 は、最終的にF-16 ファイティング・ファルコンに発展し、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世界初の航空機でした。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取り入れられました。ほとんどの航空機は、外乱の後に航空機が元の姿勢に戻るように誘導する正の静的安定性で設計されています。しかし、正の静的安定性、つまり現在の姿勢を維持する傾向は、パイロットの操縦努力に反します。しかし、負の静的安定性を持つ航空機は、制御入力がない場合、水平で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、より操縦しやすいものにすることができます。このような第 4 世代の航空機では、望ましい飛行経路を維持するために、コンピューター化された FBW飛行制御システム(FLCS) が必要です。^[10]

サウジアラビア向けのF-15SAストライクイーグルなど、初期型の後期派生型にはFBWへのアップグレードが含まれているものもあります。

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「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て機動性を高めた。このようにして機動性を高めた最初の固定翼機はスホーイ・Su-27で、ピッチングでの推力偏向を公に示した最初の航空機である。1を超える推力対重量比と相まって、これにより失速することなく高い迎え角でほぼゼロの対気速度を維持し、プガチェフのコブラのような斬新な曲技飛行を行うことが可能になった。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°偏向できる。これによりコルク栓抜き効果が生じ、航空機の旋回能力がさらに向上する。^[11] RD-33OVTエンジンと偏向推力ノズルを搭載したMiG-35は、2方向に動く偏向ノズル（つまり3D TVC）を備えた初の双発機となった。F -22などの他の既存の推力偏向機は、一方向に偏向するノズルを備えている。^{[12]この技術は、}スホーイSu-47ベルクトとそれ以降の派生型に採用されている。米国はF -16とF-15へのこの技術の採用を検討したが、第5世代が登場するまで導入されなかった。

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する能力です。

アフターバーナーを使用せずに超音速を維持すると大量の燃料が節約され、航続距離と耐久性が大幅に向上しますが、利用可能なエンジン出力は限られており、遷音速領域では抗力が急激に上昇するため、外部の貯蔵庫やその取り付けポイントなどの抗力を生み出す装置を最小限に抑え、できれば内部貯蔵庫を使用する必要があります。

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程度で巡航でき、再加熱なしでの最大水平速度はマッハ1.5である。^{[14] [15] [16]} EF T1 DA（開発航空機練習機バージョン）は、シンガポール評価中に、2つのSRAAM、4つのMRAAM、およびドロップタンク（さらに1トンの飛行試験装置、練習機バージョンの場合はさらに700kgの重量）を搭載してスーパークルーズ（1.21 M）を実証した。^[17]

航空電子機器は、新しい技術が利用可能になると交換されることが多く、航空機の寿命にわたってアップグレードされることが多い。たとえば、1978 年に最初に製造された F-15C イーグルは、2007 年に AESA レーダーやヘルメットに搭載された統合指示システムなどのアップグレードを受けており、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ある。

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造型F-15Cを配備しました^{[18] 。後に、このレーダーは}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、将来の米国の戦闘機に使用される予定です。フランスは、2012年2月にラファールで使用するために、初の国産AESAレーダーであるタレス社製のRBE2 -AESAを導入しました^[19]。RBE2-AESAは、ミラージュ2000に後付けすることもできます。欧州のコンソーシアムGTDARは、タイフーンでの将来の使用に向けて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、米国は低確率迎撃能力を使用します。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作動しなくなります。

アメリカがレーダー探知を回避するステルス設計をますます重視するようになったことに対応して、ロシアは代替センサーに目を向け、空中の標的の探知と追跡のために 1960 年代にアメリカのF-101 ブードゥー戦闘機とF-102 デルタ ダガー戦闘機で初めて導入された赤外線捜索追跡 (IRST) センサーに重点を置いた。これらは標的からの赤外線放射を測定する。パッシブ センサーであるため範囲が限られており、標的の位置と方向に関する固有のデータは含まれていないため、これらはキャプチャされた画像から推測する必要がある。これを補うために、IRST システムにはレーザー距離計を組み込んで、大砲の発射やミサイルの発射に対する完全な射撃管制ソリューションを提供することができる。この方法を使用して、ヘルメットに表示された IRST システムを使用するドイツのMiG-29 は、戦争ゲーム演習で米空軍のF-16よりも効率的にミサイルをロックオンすることができた。IRST センサーは現在、ロシアの航空機では標準となっている。

戦術的に非常に重要なコンピューティング機能はデータリンクです。ヨーロッパとアメリカの最新の航空機はすべて、同盟国の戦闘機やAWACS機とターゲットデータを共有できます（JTIDSを参照）。ロシアのMiG-31迎撃機にも、ある程度のデータリンク機能があります。ターゲットデータとセンサーデータを共有することで、パイロットは敵軍から離れた場所に非常に目立つ放射センサーを配置し、そのデータを使用して静かな戦闘機を敵に向けることができます。

レーダー探知を回避するための航空機の形状の基本原理は 1960 年代から知られていましたが、レーダー吸収材の出現により、レーダー断面積を大幅に削減した航空機が実用化されました。1970 年代には、初期のステルス技術により、ロッキード F-117 ナイトホーク地上攻撃機のファセット エアフレームが誕生しました。ファセットはレーダー ビームを非常に方向性のある方向に反射するため、短時間の「きらめき」が生じ、当時の探知システムでは通常、これをノイズとして認識していましたが、デジタル FBW の安定性と制御の強化があっても、空力性能の低下は深刻で、F-117 は主に夜間の地上攻撃に使用されました。ステルス技術では、航空機の 赤外線シグネチャ、視覚シグネチャ、音響シグネチャの低減も目指しています。

現代では、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を備えています。

第4.5世代という用語は、1990年代初頭に登場した新型または改良型戦闘機を指すことが多い。これらの戦闘機には第5世代と見なされるいくつかの機能が組み込まれているが、他の機能は欠けている。そのため、第4.5世代戦闘機は、一般的に真の第5世代航空機よりも安価で、複雑さが少なく、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機能を維持している。このような機能には、高度なセンサー統合、AESAレーダー、スーパークルーズ機能、超機動性、幅広い多用途能力、レーダー断面積の削減などが含まれる。^[20]

第4.5世代戦闘機では統合IRSTシステムが導入されており、例えばダッソー・ラファールは光学式前部統合IRSTを搭載している。ユーロファイター・タイフーンはPIRATE-IRSTを導入し、これも初期の量産型に後付けされた。^{[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つに取り付けるポッドの形で装備されていた。

ステルス素材や設計方法の進歩により機体構造がより滑らかになり、こうした技術が既存の戦闘機に遡及的に適用されるようになった。第4.5世代戦闘機の多くには、低視認性機能が組み込まれている。低視認性レーダー技術は重要な開発として浮上した。パキスタン/中国のJF-17と中国の成都J-10B/Cは、ダイバーターレスの超音速インレットを使用し、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、レーダー波がエンジンコンプレッサーブレードに反射するのを防ぐため、 Sダクトエアインテークを使用した。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、一部の第5世代戦闘機でRCSを低減するために採用されている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「第 4.5 世代」と説明されています。

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