Tecnología STEALTH

(Para Lorenzo Pasturenzi)
07/02/20

La necesidad de esconderse ante los ojos del enemigo ha sido un factor militar importante desde la antigüedad. Un ejemplo es la batalla del bosque de Teutoburgo del año 9 dC, en el que tres legiones romanas y 6 cohortes auxiliares fueron aniquiladas por una coalición de tribus germánicas lideradas por Arminio. El bárbaro construyó un terraplén de 600 metros de largo paralelo al camino seguido por el ejército romano y escondió allí a la mayoría de sus fuerzas. Con el paso de enemigos desprevenidos, los alemanes desataron un devastador ataque sorpresa que infligió una de las peores derrotas militares en Roma en su historia.

Con el nacimiento de los radares, esconderse de la vista del enemigo ha adquirido un nuevo significado, expandiendo este concepto a todo el espectro electromagnético y ya no solo a las frecuencias visibles para el ojo humano. Especialmente en el campo aeronáutico, tras el desarrollo de las diversas formas de defensa antiaérea observadas durante la Segunda Guerra Mundial, la importancia de encontrar soluciones para obtener la "baja observabilidad" de su avión se convirtió en capital. Los soviéticos y los estadounidenses financiaron varios estudios sobre esto al comenzar a desarrollar el llamado tecnologías de sigilo.

Es importante enfatizar que la palabra se puede traducir en "sigilo", no en "invisibilidad". Este aspecto define exactamente cuál es el propósito de esta filosofía, es decir disminuir su evidencia a la observación por parte del enemigo. De hecho, no es posible obtener un avión que sea completamente invisible para el radar.

Entonces, ¿cuáles son las estrategias aplicadas en la fase de diseño para hacer un avión sigiloso?

En primer lugar, es importante comprender cómo funciona un radar. Este acrónimo (RaDios detection and rAnging: detección de radio y medición de distancia en italiano) indica una o más antenas capaces de emitir, recibir y analizar una señal en forma de onda electromagnética (ondas de radio o microondas) para determinar la posición y posiblemente la velocidad de los objetos (definido objetivo) que interactuaron con estas ondas electromagnéticas.

La antena del radar emite una señal al espacio, esa onda es reflejada por el objetivo En varias direcciones, incluida la que se conecta con el radar, se analiza la señal de retorno recibida por la antena.

De este análisis obtenemos el tiempo transcurrido entre la emisión de la onda y su recepción.

Conociendo la velocidad de propagación de la onda electromagnética (en el vacío es igual a la velocidad de la luz) puede calcular fácilmente la distancia objetivo de la antena:

Para el cálculo de la dirección en la que se encuentra el objetivo, en su lugar, se utilizan antenas direccionales (es decir, antenas que emiten una onda electromagnética solo en una determinada dirección).

Otro concepto útil para comprender las tecnologías de sigilo es Sección transversal del radar. El RCS es una medida de la cantidad de energía reflejada hacia el radar por el objetivo "iluminado" por la onda electromagnética enviada y, por lo tanto, es una medida de cuánto detecta el objeto el radar. Cuanto más pequeño es este parámetro, más difícil es detectar el objetivo a cierta distancia, ya que menos potencia regresa al radar y, por lo tanto, no se puede distinguir del "ruido de fondo", es decir, de las perturbaciones. Por lo tanto, RCS también afecta la distancia máxima a la que se puede identificar un objetivo. Por ejemplo, el RCS asociado con un DC-9 es del orden de 20, mientras que el de un automóvil se encuentra en 100, por lo tanto, con el mismo radar y condiciones, el automóvil puede identificarse a una distancia mayor de la antena en comparación con el DC-9. Este parámetro depende esencialmente de la forma y la geometría del objetivo, de los materiales de los que está compuesto (especialmente en su superficie), de su posición y ángulo con respecto al radar y, en menor medida, de su tamaño. Por esta razón, es posible que un DC-9, gracias a sus formas redondeadas, tenga un RCS más pequeño que un automóvil a pesar de las dimensiones ciertamente más grandes.

(En la tabla RCS estimada de algunos aviones militares)

El diseño sigiloso, por lo tanto, tiene como objetivo reducir la sección transversal del radar de la aeronave. Para lograr esto, se siguen varios métodos:

  1. Conformación: la idea detrás de este método consiste en diseñar formas y superficies de aeronaves orientadas de tal manera que reflejen la onda electromagnética incidente en otras direcciones que no sea la que conecta la aeronave al radar. Por lo tanto, intentamos evitar que cualquier punto del avión tenga la superficie frente a la posible posición de un radar enemigo. La aplicación de este método es particularmente visible en el Lockheed F-117 Chotacabras. Sin embargo, su implementación oculta problemas relacionados con la aerodinámica, ya que tales formas particulares y angulares degradan su rendimiento haciendo que las herramientas computarizadas sean necesarias para la estabilidad y el control del vehículo. La idea de dar forma también incluye la idea de transportar cargas (armas, etc.) en bahías internas especiales para que éstas, cuya forma no pueda optimizarse particularmente, no contribuyan al RCS general de la aeronave. . Esta estrategia se implementa en el Lockheed F-35.

  2. Materiales absorbentes de radar: los materiales absorbentes de radar (RAM) son compuestos capaces de convertir parte de la energía de la señal incidente en calor, reduciendo así la potencia de la señal reflejada. Estos materiales son particularmente útiles en áreas donde la conformación se puede adoptar solo marginalmente o no se puede usar por completo, como en el caso del borde de ataque de las alas y en el área de las entradas de aire. El mantenimiento de estos materiales es muy costoso y su uso provoca un aumento en los costos de producción y el peso de la aeronave, un aspecto negativo que no puede subestimarse.

  3. Contramedidas electrónicas: las contramedidas electrónicas se basan en la idea de producir una señal alternativa con respecto a la reflejada por la aeronave de modo que, sumado al eco, se cancela o reduce fuertemente. Para que esto sea posible, el objetivo debe conocer la dirección, amplitud, frecuencia y fase de la onda electromagnética irradiada por el radar enemigo y debe ser capaz de producir la señal perturbadora correcta, emitirla en el momento correcto y en la dirección correcta. . Obviamente, los problemas técnicos relacionados con el desarrollo de este método son múltiples y su implementación incorrecta causaría un fuerte aumento en RCS.

La tecnología Stealth ha sido real cambiador de juego en lo que es la guerra aérea y es el requisito principal para cualquier avión militar de quinta generación. Actualmente, este tipo de avión está compuesto solo por F-22 y F-35 (foto en la parte inferior), pero pronto la familia debería expandirse.

Lo que alguna vez fue una tecnología cuyo "estado del arte" era propiedad exclusiva de los Estados Unidos de América, ahora ha sido desarrollada por Rusia (verá la luz con Sukhoi Su-57 Pak Fa) y de China (está presente en el nuevo Chengdu J-20).

Quedan dudas sobre el nivel real de stealthness de la "versión de exportación" del F-35 (foto). De hecho, Estados Unidos siempre se ha opuesto al intercambio de sus conocimientos sobre el tema. sigilo, por ejemplo, evitar la venta del F-22 (considerado el buque insignia a este respecto) a terceros países, aunque aliados, como en el caso del Reino Unido. Además, dada la gran producción estimada de este avión, es posible que para contener sus costos, no se pretendiera crear un avión que fuera tan avanzado como el F-22 con respecto a esta tecnología, sino un avión que era difícil de identificar por radares que funcionan solo en frecuencias entre 8 y 18 GHz (por ejemplo, de radar de control de incendios baterías antiaéreas). Sin embargo, ningún civil tiene acceso a los datos de capacidad. sigilo del avión, así que todo esto sigue siendo mera especulación.

fuentes:

https://www.researchgate.net/publication/287536552_Integrated_review_of_stealth_technology_and_its_role_in_airpower

https://www.researchgate.net/publication/259503614_Low_Observable_Principles_Stealth_Aircraft_and_Anti-Stealth_Technologies

Apuntes del curso de radar (Politecnico di Milano)

Imágenes: Fuerza Aérea de EE. UU. / Web / Defensa en línea