¿Qué tan fácil es derribar un avión furtivo de 5º generación?

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Dustin Farrell "Phantom of the Raptor"


La respuesta rápida, es que es muy complicado, y que el derribo sería más cosa de fallo del piloto del avión furtivo que de acierto del operador del radar. Lo primero que debemos aclarar es que es falso que el RCS del F-22-F35 esté solo optimizado para las bandas de frecuencia en X cómo tantas veces se escucha por diversos medios. 

La siguiente es la ficha de RCS de los 2 contendientes que daría lugar al primer avión furtivo de EEUU el F117 hace 40 años, estamos pues hablando de tecnología de unos 50 años cuando comenzarían a diseñarlos.

 

Competición programa Stealth (XST experimental test bed), Lockheed have blue y Northrop XST

En la imagen superior, se puede observar los 2 prototipos contendientes, el modelo de Lockheed y el modelo de Northrop en el programa Stealth. Los RCS de cada uno según las bandas de frecuencia. Se observa que el modelo de Northrop, era mucho más furtivo en bandas de frecuencia L y VHF que el modelo de Lockheed. La decisión de la USAF de elegir el modelo de Lockheed es que éste era más furtivo en la banda X y más allá con lo que contrarrestaría al radar del antiaéreo soviético Shilka ZSU-23-4 más eficazmente.

Visto esto se puede decir que los aviones pueden diseñarse para tener RCS similares a la banda X en frecuencias bajas, hace 50 años eso ya era viable en al menos todas las bandas a excepción de la VHF.

Hoy en día, el F-35 es ya la 3º generación de aviones furtivos, y además sabemos que en su diseño se ha hecho hincapié en reducir el RCS en la banda de frecuencia VHF. Aquí información al respecto.

 
Aviation Week & Space Technology/February 15,1999 pág 27


Además sabemos que la nueva RAM usada en el F-35 es capaz de absorver/disminuir radiaciones electromagnéticas que van desde la banda VHF hasta más allá de la Banda X. Lockheed Martin descubrió en 2010 un nuevo tipo de RAM, mucho más duradera y con la capacidad de reducción de un espectro amplio de frecuencias que van desde los 0,1 Ghz hasta los 60 Ghz. Se conoce como CNT.

Lo que Ton Burgage, el por entonces vicepresidente ejecutivo de Lockheed describió como el mayor avance técnico obtenido en el programa. Esta es la patente.


Teniendo todos estos datos sobre la mesa, no es difícil concluir que las cifras del RCS del F-35 en frecuencias bajas serán no muy lejanas a las de la banda X, habida cuenta que hay 40 años de diferencia en el desarrollo de tecnología furtiva entre el prototipo de Northrop que ya tenía cifras muy buenas en bandas bajas y el JSF.

Lo segundo, los radares de alerta temprana que trabajan a muy bajas frecuencias son radares de aviso de que se ha detectado algo, pero son muy imprecisos, tremendamente imprecisos, por lo que tienen márgenes de error muy grandes, de tal manera que ni sabe lo que ha detectado ni cuantos aviones son los detectados. Solo le aparecerá 1 puntito que puede representar a 1 avión o a todo un escuadrón de aviones debido a la pobre resolución del radar. Los radares de alerta temprana que son pequeños y móviles, no detectarán a rangos de distancia mucho mayores que los radares en banda X a aviones furtivos por lo explicado arriba, y los radares de alerta temprana muy grandes, son radares fijos, enormes, localizables y fácilmente destruibles en las primeras horas de un conflicto. Los radares OTH son peores en el sentido que son radares de incluso varios kms de longitud, y aunque pueden detectar a miles de kms, tienen una zona de penumbra de 500-800 kms frente a ellos.

Dicho esto, para derribar a un avión, se necesita detectarlo, luego hacerle un seguimiento, lo que se conoce como tracking de tal manera que obtengas información necesaria para poderle disparar un misil, luego dispararle el misil, posteriormente se necesita guiarlo hasta que éste se encuentre cerca y pueda encender su radar interno, y luego que el radar interno del misil encuentre el avión. Esa cadena con que se interrumpa una sola vez, es suficiente como para que no se produzca el derribo. Los aviones furtivos intentan romper esa cadena en algún punto de la misma.

Y para hacer tracking se necesita un seguimiento continuo, a poco que se deje de detectarlo unos instantes, se romperá la cadena.  Un esquema de la cadena Kill Chain sería la siguiente a grandes rasgos:

  1. Se necesitará detectar al avión furtivo, que dados los rendimientos de los radares modernos, y los RCS publicados por los norteamericanos (al menos lo que ellos han querido que supiésemos) eso no se producirá hasta tenerlo a 50-60 kms por un radar de alerta temprana y/o de exploración.
  2. Luego se necesita engancharlo con el radar de control de disparo, generalmente trabajando en banda X, que tenga la suficiente resolución cómo para guiar un misil, eso no se producirá hasta tenerlo a 25-30 kms.
  3. Todo esto en condiciones en las que no hay jamming, de lo contrario esas cifras caerán mucho más bajo.
  4. Una vez consigas hacerle tracking, del cual no debes perder el contacto en casi ningún momento, la información de a dónde se dirige en el futuro, podrías lanzarle el misil con las últimas supuestas coordenadas conocidas.
  5. Has de seguir manteniendo el contacto y enviarle al misil información de a dónde debe dirigirse a futuro, has de leer el futuro porque el misil ha de dirigirse a dónde esté en el futuro para impactarle y la información que tu recabes, ya es pasado cuando te vuelva de regreso, las actualizaciones son de unos 5-10 segundos, en ese intervalo de tiempo el avión hostil puede recorrer varios kms. 
  6.  Una vez el misil esté lo suficientemente cerca (no más de 1-2 kms al tratarse de un furtivo) podrá encender el radar interno e intentar enganchar al avión furtivo. Con aviones de 4º (basta con dejarlo a unos 12-16 kms), dependiendo del misil que sea y el alcance de su radar interno.
  7.  El misil ha de ser capaz en tan corto espacio de detectar con su lento radar mecánico y cruzándose a velocidades de vértigo al avión, lo que es casi imposible de realizar con un furtivo, apenas tiene tiempo material de encontrarlo. De ahí que se vaya por soluciones de dotar a las cabezas buscadoras de radares Aesa electrónicos en vez de los mecánicos muchísimo más rápidos de escaneo.
  8.  El avión furtivo puede lanzar señuelos, interferir el radar del misil, etc..
  9.  En cualquier paso de los puntos anteriores, basta con perder el contacto por unos instantes cómo para que la cadena de derribo se rompa. 

 

Esto es la teoría, habida cuenta que un F-35 dispone de armamento con alcance de >100 kms, por lo que antes de que lo detectasen y de comienzo toda la cadena necesaria que ha sido descrita, el radar en cuestión podría ser destruido o evitado sin que éste se de cuenta de la presencia del furtivo...

Es pues muy complicado derribar un avión furtivo, los cuales además cuentan con una pléyade de sensores que los hacen ser básicamente unos mini-awacs dominando la pintura táctica en tiempo real del campo de batalla. Los F-117 en la guerra del Golfo bombardearon el mismo Bagdad el primer día sin apoyo de jamming (1), algo que no pudo hacer ningún otro avión. Y aquella tecnología es ya 50 años vieja comparado a lo que hay hoy en día en el F-35. No llevaban radar interno, no disponían de RWR, iban en rutas preestablecidas, los aviones furtivos actuales, varían continuamente sus trayectorias, y ven el dibujo táctico en tiempo real, es prácticamente imposible pillarlos por sorpresa con la tecnología de radar actual.

En las siguientes dos imágenes, vemos por un lado la zona de enganche de un misil ante un avión furtivo de 5º generación y uno de 4º generación y por el otro lado lo que son las características del buscador de un misil aire-aire ruso (R-77) el cual nos sirve cómo referencia. Cómo se puede observar el buscador tiene un alcance de detección de unos 16 Kms para un RCS del objetivo de 5 m2, lo que viene a ser un caza tipo Mig-29 o aviones legacy de los 90. Sin embargo, atendiendo a la formula de la distancia de detección esto nos daría que para un objetivo tipo F-22 o F-35, los cuales disponen de un RCS de al menos 40db es decir no menos de 0,0001 m2 desde el frontal, según fuentes oficiales norteamericanas, esa distancia de detección pasaría a poco más de 1 km. Esto de por si descartaría el guiado por radares de baja frecuencia ya que el margen de error por parte de estos radares superaría con mucho esa distancia hasta la que habría que guiar el misil antes de encender su propio buscador interno.

Y todo ello, sin la existencia de interferencia o jaming, de lo contrario las posibilidades de perder el tracking del avión y con ello el guiado correcto del misil crecen exponencialmente.


Zona enganche 4º gen versus 5 gen. No a escala.



Cabeza buscadora misil aire-aire R-77

Y aún con todo esto, para un misil aire-aire con radar de búsqueda mecánico, tener que enganchar a un objetivo a alrededor de 1 km se antoja imposible, dadas las enormes velocidades de cruce si se llegase en ángulos frontales entre ambos que hace que apenas exista tiempo para la corrección de rumbo en caso de detección, el poco campo de visión de la cabeza buscadora del misil que hace que sea probable el no detectar nada sino se llega con el ángulo correcto y el lento escaneo del radar mecánico hace que aún colocando al misil en su zona de enganche sea muy difícil blocar al objetivo con la cabeza buscadora del misil.

Para la mejora del escaneo, se están desarrollando cabezas buscadoras basadas en tecnología aesa, mucho más rápidas y precisas que las mecánicas. Se sigue teniendo el problema de las velocidades de cruce en tan corto espacio y el campo de visión de la cabeza buscadora, pero se mejora en la velocidad de búsqueda. No son una piedra de roseta, pero es un avance.

Por ello, cuanto más grande sea la zona de enganche entre el objetivo y el misil, mejor para éste y peor para el objetivo. Cuanto más pequeña sea la zona de enganche, peor y mucho más difícil para el misil, de ahí la dificultad del derribo de aviones furtivos, aún siendo detectados y enganchados por un radar.

Comentar, que un misil tierra-aire, al ser de dimensiones más grandes que uno aire-aire, su cabeza buscadora podrá ser más grande, con lo que las capacidades podrán ser mejores. 



Cabeza buscadora tecnología aesa para misiles a-a tipo R-77, e incluso tierra-aire, no en activo via https://www.f-16.net/





(1) Pag350, vía Gulf War Air Survey Volume II Operations and effects




Referencias: