Thế hệ máy bay tiêm kích tiên tiến mới nổi lên trong những thập kỷ đầu tiên của thế kỷ 21 được gọi là thế hệ thứ năm.[6] Các đặc điểm xác định của máy bay tiêm kích thế hệ thứ năm không được thống nhất rộng rãi và không phải loại máy bay thế hệ thứ năm nào cũng nhất thiết phải có tất cả các đặc điểm đó.[7][8]

Trong khi máy bay tiêm kích thế hệ thứ tư tập trung nhiều vào khả năng cơ động và không chiến tầm gần, thì thế hệ thứ năm có các đặc điểm điển hình như sau:[1][8]

• Tàng hình, với vũ khí đạn dược được cất giữ bên trong thân máy bay.
• Khả năng cơ động cao.
• Bay hành trình siêu thanh, nghĩa là có thể kéo dài thời gian bay hành trình với tốc độ siêu thanh mà không cần đốt sau (đốt nhiên liệu phụ trội tăng áp).
• Hệ thống điện tử hàng không tiên tiến, bao gồm radar có xác suất can thiệp thấp (LPIR).
• Kết hợp dữ liệu đã được liên kết mạng lưới, cho phép nhận thức tình huống trên chiến trường.
• Tính đa năng, chẳng hạn như thực hiện chỉ huy, kiểm soát và liên lạc trên chiến trường.

Để giảm thiểu bề mặt chắn sóng radar (RCS), hầu hết máy bay tiêm kích thế hệ thứ năm đều sử dụng mép cánh nhọn chạy dọc theo thân máy bay (chine) thay vì sử dụng phần mở rộng mép cánh trước tiêu chuẩn (standard leading edge extension) và không có cánh mũi (canard), mặc dù Sukhoi Su-57 có phần mở rộng phía trên cổng hút gió động cơ có vẻ hoạt động hơi giống cánh mũi, còn Chengdu J-20 vẫn được các nhà thiết kế sử dụng cánh mũi nhưng có cải tiến về tính linh hoạt, bất chấp đặc tính tàng hình kém của nó.[9] Tất cả máy bay thế hệ này đều có đuôi đôi nghiêng (tương tự như đuôi chữ V) để giảm thiểu RCS và hầu hết đều đạt được khả năng siêu cơ động thông qua vector đẩy.

Tất cả máy bay tiêm kích thế hệ thứ năm đều có khoang vũ khí bên trong, vì khi gắn vũ khí trên các giá treo bên ngoài sẽ làm tăng bề mặt chắn sóng radar dẫn đến dễ bị radar phát hiện, nhưng nó vẫn có các giá treo bên ngoài ở dưới cánh để sử dụng cho các nhiệm vụ không cần tàng hình, ví dụ như F-22 có thể mang theo thùng nhiên liệu phụ bên ngoài khi được triển khai đến một chiến trường mới.

Máy bay tiêm kích thế hệ thứ năm có tỷ lệ vật liệu composite cao, nhằm giảm bề mặt chắn sóng radar và giảm trọng lượng.

Máy bay định nghĩa bằng phần mềm

Tất cả máy bay tiêm kích thế hệ thứ năm được tiết lộ đều sử dụng bộ xử lý chính thuộc hàng thương mại có sẵn để điều khiển trực tiếp toàn bộ các cảm biến, nhằm tạo sẵn cho phi công một cái nhìn tổng hợp về chiến trường bằng cách kết hợp cả cảm biến trên máy bay và cảm biến liên kết mạng lưới, trong khi máy bay tiêm kích thế hệ trước sử dụng hệ thống trong đó mỗi cảm biến hiển thị thông tin riêng lẻ để phi công tự kết hợp trong đầu họ một cái nhìn về chiến trường.[10][11][12] F-22A khi được giao hàng đã không có radar khẩu độ tổng hợp (SAR) hoặc tính năng tìm kiếm và theo dõi bằng tia hồng ngoại nhận thức tình huống, sau này nó sẽ có SAR thông qua nâng cấp phần mềm.[13] Tuy nhiên, bất kỳ thiếu sót nào trong hệ thống phần mềm phức tạp này đều có thể vô hiệu hóa các hệ thống không liên quan khác của máy bay, và sự phức tạp của một máy bay định nghĩa bằng phần mềm có thể dẫn đến vấn đề khủng hoảng phần mềm làm tăng chi phí và chậm tiến độ.[14][15] Cuối năm 2013, mối quan tâm lớn nhất đối với chương trình F-35 chính là hệ thống phần mềm, đặc biệt là phần mềm cần thiết cho việc tổng hợp dữ liệu trên nhiều cảm biến.[16]

Nhà sản xuất Sukhoi gọi hệ chuyên gia kết hợp cảm biến của họ là trí tuệ nhân tạo của Su-57.[17] Các chuyến bay thử nghiệm trang bị hệ thống điện tử hàng không mô-đun tích hợp bắt đầu vào năm 2017 trên hệ thống bộ xử lý đa lõi đã được liên kết mạng lưới bằng sợi quang học.[18] Hệ thống này không phải là hoàn toàn không gặp lỗi, vào tháng 12 năm 2020, sự cố xảy ra trong hệ thống kiểm soát bay bằng máy tính đã khiến chiếc Su-57 đầu tiên trong đợt sản xuất gặp tai nạn.[19]

Phản ứng tự động của phần mềm đối với tình trạng nhiệt độ quá nóng rõ ràng là đã góp phần gây ra sự cố cho chiếc F-22.[20] Các vấn đề trục trặc xảy ra trên hệ thống điện tử cũng góp phần gây ra vụ tai nạn F-35A vào năm 2020.[21]

F-35 sử dụng hệ thống vô tuyến định nghĩa bằng phần mềm, trong đó phần mềm trung gian điều khiển các mảng cổng lập trình trường.[13] Đại tá Arthur Tomassetti từng nói F-35 là "máy bay chuyên sâu về phần mềm và phần mềm của nó rất dễ nâng cấp, trái ngược với phần cứng."[22]

Để dễ dàng bổ sung thêm các tính năng phần mềm mới, F-35 được áp dụng trách nhiệm bảo mật tách biệt giữa nhân hệ điều hành và ứng dụng.[23]

Steve O'Bryan của tập đoàn Lockheed Martin cho biết F-35 có khả năng điều khiển và vận hành máy bay không người lái thông qua nâng cấp phần mềm trong tương lai.[24] Hải quân Mỹ đã lên kế hoạch đặt hệ thống máy bay chiến đấu không người lái hoạt động trên tàu sân bay (UCLASS) dưới sự điều khiển của máy bay có người lái, hoạt động giống như một kho chứa tên lửa bay.[25]

Nhận thức tình huống

Sự kết hợp giữa khung máy bay tàng hình, cảm biến tàng hình và thông tin liên lạc tàng hình cho phép máy bay tiêm kích thế hệ thứ năm tấn công máy bay đối phương trước khi kẻ thù kịp nhận ra sự hiện diện của nó.[26] Trung tá Gene McFalls của Không quân Mỹ nói rằng việc kết hợp cảm biến sẽ đưa dữ liệu thu thập được vào cơ sở dữ liệu kiểm kê để xác định chính xác máy bay ở khoảng cách xa.[27]

Sự kết hợp cảm biến và theo dõi mục tiêu tự động mang lại cho phi công máy bay tiêm kích thế hệ thứ năm có cái nhìn về chiến trường một cách vượt trội so với máy bay chỉ huy và cảnh báo sớm trên không truyền thống, vì loại máy bay này có thể bị buộc phải rút lui khỏi tiền tuyến do các mối đe dọa ngày càng tăng. Do đó, quyền kiểm soát chiến thuật sẽ được chuyển qua cho các phi công máy bay tiêm kích.[28] Cựu Bộ trưởng Không quân Mỹ Michael Wynne từng đề nghị loại bỏ Boeing E-3 Sentry và Northrop Grumman E-8 Joint STARS để chuyển sang sử dụng nhiều F-35 hơn, đơn giản là vì Nga và Trung Quốc đang cố gắng tập trung rất nhiều vào những nền tảng được xây dựng dựa theo tiêu chuẩn máy bay thương mại này.[29]

Tuy nhiên, các cảm biến mạnh hơn, ví dụ như radar mảng quét điện tử chủ động AESA có thể hoạt động ở nhiều chế độ cùng lúc, dẫn đến cung cấp quá nhiều thông tin để một phi công trên F-22, F-35 và Su-57 có thể sử dụng hết một cách đầy đủ. Vì vậy, máy bay Sukhoi/HAL FGFA từng được đề nghị cho quay trở lại cấu hình hai chỗ ngồi phổ biến trên máy bay tiêm kích cường kích thế hệ thứ tư, nhưng đề nghị này đã bị từ chối vì lo ngại về vấn đề chi phí.[30]

Hiện đang có nghiên cứu áp dụng tính năng theo dõi-trước khi-phát hiện thông qua kết hợp cảm biến trong lõi CPU cho phép máy bay tiêm kích thế hệ thứ năm tấn công các mục tiêu mà không có cảm biến đơn lẻ nào tự phát hiện được.[31] Tính năng này sử dụng lý thuyết xác suất để xác định "nên tin vào dữ liệu nào, tin khi nào và tin ở mức độ bao nhiêu".[32]

Các cảm biến tạo ra quá nhiều dữ liệu làm cho máy tính trên bo mạch khó xử lý đầy đủ, vì vậy sự kết hợp cảm biến sẽ đạt được bằng cách so sánh những dữ liệu nó quan sát được với dữ liệu về mối đe dọa được lưu sẵn trong thư viện máy tính. Dữ liệu mối đe dọa là dữ liệu có chứa thông tin khả năng về kẻ thù đã được biết đến trong một khu vực nhất định.[33] Những dữ liệu quan sát nào được xem là không phù hợp với mối đe dọa thậm chí sẽ không được hiển thị.[34]

Đám mây chiến đấu

Tướng bốn sao Gilmary M. Hostage III của Không quân Mỹ đưa ra ý tưởng rằng trong tương lai, các máy bay tiêm kích thế hệ thứ năm sẽ hoạt động chung với máy bay chiến đấu không người lái, tất cả sẽ tạo thành một "đám mây chiến đấu",[35] còn Michael Manazir đề xuất ý tưởng về một chiếc UCLASS trang bị tên lửa AIM-120 AMRAAM và cất cánh theo lệnh của một chiếc F-35.[36]