第4世代戦闘機
第4世代戦闘機
ソ連空軍とアメリカ空軍が使用した第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）
一般情報
タイプ戦闘機
国籍多国籍企業
状態稼働中
歴史
導入日1980年代
初飛行1970年代
開発元第三世代戦闘機
開発されて第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、前の世代の戦闘機から得られた教訓から大きな影響を受けています。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なりました。直線では非常に高速ですが、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、軍用機全体のコストが増大し、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。このシステムは、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実現しました。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、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の急速なアップグレードが可能になり、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。

Su-34、MiG-29OVT、ミコヤンMiG-29K、MiG-35、そしてユナイテッド・エアクラフト・コーポレーションのSu-35 。これらは、第4世代プラットフォームの初期段階であるMiG-29とSu-27の最終開発品です。
米空軍のF-15とF-16は、米海軍のF/A-18とF-14と並んで運用されています。F-14は戦略上および運用上の理由から早期退役しましたが、前3機は現在もアメリカ空軍の基幹プラットフォームとして活躍しています。

これらの改修された戦闘機と、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、これらは第 4.5 世代と呼ばれるようになりました。これは、統合型アビオニクス スイート、ミサイルやレーダー技術の進歩に対応して (主に) 従来設計の航空機をより容易に検知および追跡できるようにする先進兵器の取り組み (ステルス技術を参照) 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。[ 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や、場合によっては先進的なレーダー吸収材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高度な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世代戦闘機の現代的な例としては、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がある。[ 9 ]

特徴

ポーランド空軍のミコヤンMiG-29とアメリカ空軍のF-16ファイティング・ファルコン

パフォーマンス

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、F-14やF-15などほとんどの設計で、プラットフォームとパイロットが近距離のドッグファイトに巻き込まれた場合に備えて高度な機動性を維持しながら、視程外（BVR）迎撃を実行できるようにすることで均衡を達成しようとしています。戦闘機の設計に伴うトレードオフは、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、およびおそらく近接戦闘での機動性を犠牲にした低視認性の方向へと再び移行していますが、推力偏向を適用することで、特に低速時にそれを維持する方法が得られます。

第4世代機の機動性向上に貢献した主要な進歩としては、高いエンジン推力、強力な操縦翼面、そして「フライ・バイ・ワイヤ」と呼ばれるコンピューター制御の安定性増強装置によって実現された静的安定性（RSS）の緩和などが挙げられます。また、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、多大なエネルギー管理が求められます。

2003年にイラク近郊で任務に就いたアメリカ空軍のF-16

フライ・バイ・ワイヤ

ここに示されているF-14の上に逆さまに置かれたF/A-18は、フライ・バイ・ワイヤ制御の例です。

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指す用語です。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、電気機械式の飛行油圧装置を採用していました。その後の第4世代戦闘機では、フライ・バイ・ワイヤ技術が広く採用されるようになりました。

ジェネラル・ダイナミクス社のYF-16は、後にF-16ファイティング・ファルコンへと発展したが、世界初の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あった。緩和静的安定性（RSS）と呼ばれるこの技術は、航空機の性能をさらに向上させるために取り入れられた。ほとんどの航空機は正の静的安定性を備えて設計されており、外乱を受けた航空機は元の姿勢に戻ろうとする。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、パイロットの操縦を阻害する。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、水平飛行や制御飛行から容易に逸脱してしまう。したがって、不安定な航空機はより操縦しやすいようにすることができる。このような第4世代の航空機には、望ましい飛行経路を維持するために、コンピューター制御のFBW飛行制御システム（FLCS）が必要である。 [ 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

MiG-29OVT全方位推力偏向エンジンの図

推力偏向は、ホーカー・シドレー・ハリアーの垂直離着陸機で初めて導入され、パイロットはすぐに「ヴィフィング」、つまり前進飛行中の偏向技術を開発して機動性を向上させました。このように機動性を向上させた最初の固定翼機は、ピッチングにおける推力偏向を初めて公に実証したスホーイ・Su-27でした。1を超える推力重量比と相まって、この技術は失速することなく高迎え角でも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可能にしました。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（つまり水平面内）に設置されており、垂直面内で±15°偏向可能です。これによりコークスクリュー効果が生じ、機体の旋回能力がさらに向上します。[ 11 ] RD-33OVTエンジンと偏向推力ノズルを搭載したMiG-35は、双発機としては初めて、双方向に可動する偏向ノズル（すなわち3D TVC）を備えた機体となった。F -22のような既存の推力偏向機は、一方向にのみ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ベルクト以降の派生型に搭載されている。米国はF-16とF-15への搭載を検討したが、第5世代機が登場するまで導入されなかった。

スーパークルーズ

スーパークルーズを搭載したダッソー・ラファール[ 13 ]

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、利用できる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、外部の装備やその取り付け点など、抗力を生じる装置を最小限に抑える必要があり、できれば内部の装備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（開発機練習機バージョン）はシンガポール評価中に2発のSRAAM、4発のMRAAM、増槽（プラス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）を搭載して超音速巡航（1.21 M）を実証した。[ 17 ]

航空電子機器

米空軍のF-15Eのコックピット

アビオニクスは、新しい技術が利用可能になると交換されることが多く、航空機の寿命を通じてアップグレードされることが多い。例えば、1978年に初代製造されたF-15Cイーグルは、2007年にAESAレーダーやヘルメット搭載型統合照準システムなどのアップグレードを受けており、2040年まで運用を継続できるよう2040Cアップグレードを受ける予定である。

Zhuk-AEアクティブ電子走査アレイレーダー

現代の戦闘機の主要センサーはレーダーである。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F-15C改造型を配備した[ 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、将来のアメリカの戦闘機に使用される予定である。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を導入した[ 19 ]。RBE2-AESAは、ミラージュ2000に後付けすることもできる。欧州のコンソーシアムGTDARは、タイフーンに将来搭載するAESA Euroradar CAPTORレーダーを開発している。次世代のF-22とF-35には、米国は低確率迎撃能力を使用する予定である。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。

OLS-30 は、IRSTとレーザー距離計を組み合わせた装置です。

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、空中目標の探知と追跡を目的に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に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範囲が限られており、目標の位置と方向に関する固有のデータは含んでいないため、これらはキャプチャし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、機関砲の射撃やミサイル発射に対する完全な射撃管制ソリューションを提供できる。この方法を使用して、ヘルメットディスプレイ式IRSTシステムを使用したドイツのMiG-29は、戦争ゲーム演習でアメリカ空軍の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。

戦術的に極めて重要なコンピューティング機能はデータリンクです。欧米の最新鋭航空機はすべて、味方の戦闘機やAWACS（早期警戒管制システム）機と目標データを共有できます（JTIDS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ます。目標データとセンサーデータの共有により、パイロットは視認性の高い放射型センサーを敵軍からより遠くに配置し、同時にそのデータを用いて静粛な戦闘機を敵へと誘導することが可能になります。

ステルス

ユーロファイター・タイフーンは、ジェットインテークを採用することで、強力なレーダーターゲットであるジェットエンジン前部をレーダーから隠蔽しています。主翼、カナード、垂直尾翼の前縁など、多くの重要なレーダーターゲットは、レーダーエネルギーを前部セクターから遠く離れた場所に反射させるため、大きく後退角が設定されています。

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、レーダー吸収材の登場により、レーダー断面積を大幅に低減した航空機の実用化が可能になりました。1970年代には、初期のステルス技術により、ロッキードF-117ナイトホーク対地攻撃機のファセット構造の機体が開発されました。このファセット構造はレーダービームを非常に指向的に反射するため、短時間の「トゥインクル」現象を引き起こし、当時の探知システムでは通常ノイズとして認識されていました。しかし、デジタルFBWによる安定性と操縦性の向上にもかかわらず、空力性能への悪影響は大きく、F-117は主に夜間対地攻撃任務に使用されました。ステルス技術は、航空機の 赤外線シグネチャー、視覚シグネチャー、音響シグネチャー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。

4.5世代

第4.5世代という用語は、1990年代以降に登場した新型または改良型戦闘機を指すことが多い。これらの戦闘機は、第5世代とされる一部の機能を組み込んでいるものの、他の機能は備えていない。そのため、第4.5世代戦闘機は、真の第5世代機よりも一般的に安価で、複雑さが少なく、開発期間も短い。同時に、元の第4世代機よりもはるかに優れた機能を維持している。こうした機能には、高度なセンサー統合、AESAレーダー、スーパークルーズ能力、超機動性、幅広い多用途能力、レーダー断面積の低減などが含まれる。[ 20 ]

第4.5世代戦闘機では統合型IRSTシステムが導入されており、例えばダッソー・ラファールはオプトロニク・セクトゥール・フロント統合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、ハードポイントの一つに取り付けるポッドの形で搭載されていた。

ステルス素材と設計手法の進歩により、より滑らかな機体構造が可能になり、こうした技術が既存の戦闘機にも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、ダイバーターレスの超音速インレットを採用しており、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、エンジンコンプレッサーブレードからのレーダー波の反射を防ぐため、 Sダクト式エアインテークを採用した。これは、第5世代戦闘機において正面RCSを低減するための重要な要素である。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ほんの一例である。[ 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（最初の飛行試験試作機）の機能は「第4.5世代」と称されています。特にインドネシアの民間企業PT. Infoglobal Teknologi Semestaは、Infoglobal I-22 Sikatanと呼ばれる戦闘機の設計と開発を行っています。

参照

参考文献

  1. ^ロジャー・H・ホー、デイビッド・G・ミッチェル共著「静的安定性緩和型航空機の飛行特性 - 第1巻：飛行特性、耐空性評価、および強化型航空機の飛行試験」連邦航空局（DOT/FAA/CT-82/130-I）、1983年9月、11頁以降。
  2. ^ Fulghum, David A. and Douglas Barrie「F-22 Tops Japan's Military Wish List」Aviation Week and Space Technology、2007年4月22日。2010年10月3日閲覧。Wayback Machineに2011年9月27日アーカイブ。
  3. ^「グレイの脅威」（ Wayback Machineで2007年8月19日にアーカイブ） Air Force Magazine。
  4. ^「CRS RL33543: 戦術航空機の近代化」（2009年8月30日アーカイブ、Wayback Machine）。議会向け問題集、2009年7月9日。2010年10月3日閲覧。
  5. ^「2010年度国防権限法（下院と上院の合意または可決に基づき登録）」（2010年11月4日アーカイブ、 Wayback Machine）. thomas.loc.gov. 2010年10月3日閲覧。
  6. ^ガディ、フランツ＝シュテファン。「ロシア、2018年にSu-30SM戦闘機をアップグレードへ」。thediplomat.com。
  7. ^ 「ロシアと中国の戦闘機動向」（PDF） 6ページ。2021年1月23日時点のオリジナル（PDF）からアーカイブ。 2021年5月7日閲覧。
  8. ^ Karnad, Bharat（2019年1月21日）「ラファールという名の負債」 Point of View. India Today . ニューデリー.
  9. ^フランツ＝シュテファン・ガディ「日本は戦闘機不足に直面しているか？」 thediplomat.com
  10. ^グリーンウッド、シンシア。 「空軍、F-16ブラックボックスへのCPC使用のメリットを検討」Wayback Machineに2008年10月11日アーカイブ。CorrDefense、2007年春。2008年6月16日閲覧。
  11. ^「Air-Attack.com – Su-30MK AL-31FPエンジンの2次元推力ベクトル制御」Wayback Machineに2010年9月17日アーカイブ。air -attack.com。2010年10月3日閲覧。
  12. ^「ミグ-35」 .ドメイン-b.com。取得日: 2010 年 10 月 3 日。
  13. ^「Fox Three」 .2013年5月25日アーカイブ、 Wayback Machine dassault-aviation.com . 2010年4月24日閲覧。
  14. ^「マッハ1.2程度の超音速機」luftwaffe.de 2010年10月3日閲覧。
  15. ^「マッハ1.2程度のスーパークルーズ」eurofighter.at .2010年10月3日閲覧。
  16. ^「ユーロファイターの能力、53ページ。スーパークルーズ2 SRAAM 6 MRAAM」Wayback Machineで2009年3月27日にアーカイブ。mil.no /multimedia/ archive。2010年4月24日閲覧。
  17. ^ AFM 2004年9月号「イースタンスマイル」41～43ページ。
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  19. ^ “レーダー RBE2、ラファールの兵器の輸出” .ラトリビューン.fr。 2012 年 10 月 2 日。
  20. ^ 5 世代のジェット機ファイターワールドRAAF ウィリアムタウン航空遺産センター。
  21. ^「ユーロファイター・タイフーン」。 2012年7月22日アーカイブ、Wayback Machine publicservice.co。 2010年10月3日閲覧。
  22. ^「ブロック5標準ユーロファイター・タイフーンの型式承認」Wayback Machine www.eurofighter.comに2007年9月27日アーカイブ、Eurofighter GmbH、2007年2月15日。2007年6月20日閲覧。
  23. ^ワーウィック、グラハム、「ウルトラホーネット」flightglobal.com、 2007年3月13日。2010年10月3日閲覧。
  24. ^ 「HAL Tejasの特徴」。
  25. ^ 「複合材でステルス性を高める」。
  26. ^ 「炭素繊維複合材料のレーダー断面積の特性評価」。

参考文献

  • デイビッド・C・アロンスタイン、アルバート・C・ピッキリロ著『軽量戦闘機プログラム：戦闘機技術移行への成功的アプローチ』レストン、バージニア州：AIAA、1996年
  • ケリー・オール著『ホーネット：F/A-18の裏話』カリフォルニア州ノバト：プレシディオ・プレス、1990年。ISBN 0-89141-344-8。
  • コップ、カルロ。「ロッキード・マーティン F-35 統合打撃戦闘機分析 2002」エア・パワー・オーストラリア、2002年。2006年4月10日閲覧。
  • リチャードソン、ダグ『ステルス戦闘機：空中における欺瞞、回避、そして隠蔽』ロンドン：サラマンダー、1989年初版。ISBN 0-7603-1051-3。
  • ショー、ロバート著『戦闘機の戦闘：戦術と機動性』アナポリス、メリーランド州：海軍研究所出版、1985年。ISBN 0-87021-059-9。
  • ビル・スウィートマン、「戦闘機戦術」ジェーンズ・インターナショナル・ディフェンス・レビュー誌。2006年4月10日閲覧。
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