Aviones furtivos

aviones furtivos están diseñados para evitar la detección utilizando una variedad de tecnologías que reducen la reflexión/emisión de radar, infrarrojos, luz visible, espectro de radiofrecuencia (RF) y audio, conocidas colectivamente como tecnología furtiva.. El F-117 Nighthawk fue el primer avión operativo diseñado específicamente en torno a tecnología furtiva. Otros ejemplos de aviones furtivos incluyen el B-2 Spirit, el B-21 Raider, el F-22 Raptor, el F-35 Lightning II, el Chengdu J-20 y el Sukhoi Su-57.

Si bien ningún avión es totalmente invisible para el radar, los aviones furtivos hacen que sea más difícil para el radar convencional detectar o rastrear el avión de manera efectiva, lo que aumenta las probabilidades de que un avión evite ser detectado por el radar enemigo y/o evite ser objetivo exitoso de un radar guiado. armas. El sigilo es la combinación de características pasivas de baja observabilidad (LO) y emisores activos, como radares, radios y designadores láser de baja probabilidad de intercepción. Por lo general, estas se combinan con medidas activas, como planificar cuidadosamente todas las maniobras de la misión para minimizar la sección transversal del radar del avión, ya que acciones comunes como giros bruscos o abrir las puertas de la bahía de bombas pueden aumentar a más del doble el rendimiento de un avión que de otro modo sería sigiloso. Regreso del radar de 39; Esto se logra mediante el uso de una filosofía de diseño compleja para reducir la capacidad de los sensores del oponente para detectar, rastrear o atacar el avión furtivo. Esta filosofía también tiene en cuenta el calor, el sonido y otras emisiones del avión, ya que también pueden utilizarse para localizarlo. Existen o se han propuesto sensores fabricados para reducir el impacto de las tecnologías actuales de baja observabilidad, como los sistemas IRST (búsqueda y seguimiento por infrarrojos) para detectar emisiones de calor incluso reducidas, radares de longitud de onda larga para contrarrestar la configuración sigilosa y RAM centrada en radares de longitud de onda más corta, o radar. Configuraciones con múltiples emisores para contrarrestar la configuración sigilosa. Sin embargo, estos lo hacen con desventajas en comparación con los radares tradicionales frente a aviones no furtivos.

Estados Unidos (en 1977), Rusia (en 2000) y China (en 2011) han volado aviones de combate furtivos de tamaño real. En diciembre de 2020, los únicos aviones furtivos listos para el combate en servicio son el Northrop Grumman B-2 Spirit (1997), el Lockheed Martin F-22 Raptor (2005); el Lockheed Martin F-35 Lightning II (2015); el Chengdu J-20 (2017) y el Sukhoi Su-57 (2020), y varios otros países desarrollan sus propios diseños. También hay varias aeronaves con detectabilidad reducida, ya sea de forma involuntaria o como característica secundaria.

En el bombardeo de Yugoslavia por la OTAN en 1999, Estados Unidos utilizó dos aviones furtivos: el veterano F-117 Nighthawk y el recientemente introducido bombardero furtivo estratégico B-2 Spirit. El F-117 cumplió su función habitual de atacar objetivos de precisión de alto valor y tuvo un buen desempeño, aunque un F-117 fue derribado por un avión serbio Isayev S-125 'Neva-M' brigada de misiles comandada por el coronel Zoltán Dani.

Principios de diseño

Además de todas las exigencias habituales del vuelo, el diseño de un avión furtivo o de baja observabilidad tiene como objetivo reducir la detección por radar e infrarrojos (térmica), incluyendo:

• Reducir la emisión térmica infrarroja del motor y su vela de escape
• Reducir el reflejo del radar de regreso a un receptor hostil mediante la configuración del marco aéreo
• Reducir las reflexiones de radar desde el marco aéreo mediante el uso de materiales absorbentes por radar (RAM) o materiales transparentes por radar, como plásticos.
• Reducir la detección por radar de superficies internas expuestas como la cabina, la bahía de armas y la ingesta de motores.
• Reducir la detección de infrarrojos y radares durante condiciones meteorológicas adversas

Los helicópteros presentan un desafío de diseño particular, debido no solo a sus múltiples superficies de ala y uniones articuladas, sino también a la relación en constante cambio de estas con las superficies principales del fuselaje. El Boeing-Sikorsky RAH-66 Comanche fue uno de los primeros intentos de crear un helicóptero furtivo.

Limitaciones

Inestabilidad del diseño

Los primeros aviones furtivos se diseñaron centrándose en la sección transversal mínima del radar (RCS) en lugar del rendimiento aerodinámico. Los aviones altamente sigilosos como el F-117 Nighthawk son aerodinámicamente inestables en los tres ejes y requieren correcciones de vuelo constantes de un sistema de vuelo fly-by-wire (FBW) para mantener el vuelo controlado. En cuanto al B-2 Spirit, que se basó en el desarrollo del avión de alas volantes por Jack Northrop en 1940, este diseño permitía un avión estable con suficiente control de guiñada, incluso sin superficies verticales como timones.

Limitaciones aerodinámicas

Los aviones furtivos anteriores (como el F-117 y el B-2) carecen de postquemadores, porque el escape caliente aumentaría su huella infrarroja, y volar más rápido que la velocidad del sonido produciría un estallido sónico obvio, así como la superficie. calentamiento del revestimiento del avión, lo que también aumenta la huella infrarroja. Como resultado, su desempeño en las maniobras de combate aéreo requeridas en un combate aéreo nunca igualaría al de un avión de combate dedicado. Esto no tenía importancia en el caso de estos dos aviones, ya que ambos estaban diseñados para ser bombarderos. Las técnicas de diseño más recientes permiten diseños sigilosos como el F-22 sin comprometer el rendimiento aerodinámico. Los aviones furtivos más nuevos, como el F-22, el F-35 y el Su-57, tienen características de rendimiento que igualan o superan las de los actuales aviones de combate de primera línea debido a los avances en otras tecnologías, como los sistemas de control de vuelo, los motores y la construcción de la estructura del avión. y materiales.

Emisiones electromagnéticas

A menudo se afirma que el alto nivel de informatización y la gran cantidad de equipos electrónicos que se encuentran dentro de los aviones furtivos los hacen vulnerables a la detección pasiva. Esto es muy improbable y ciertamente sistemas como Tamara y Kolchuga, que a menudo se describen como radares anti-sigilos, no están diseñados para detectar campos electromagnéticos dispersos de este tipo. Estos sistemas están diseñados para detectar emisiones intencionales de mayor potencia, como señales de radar y de comunicación. Los aviones furtivos se operan deliberadamente para evitar o reducir dichas emisiones.

Los receptores de alerta de radar actuales buscan los pings regulares de energía de los radares de barrido mecánico, mientras que los aviones de combate de quinta generación utilizan radares de baja probabilidad de intercepción sin un patrón de repetición regular.

Modos de vuelo vulnerables

Los aviones furtivos siguen siendo vulnerables a la detección mientras utilizan su armamento e inmediatamente después. Dado que la carga útil furtiva (bombas RCS reducidas y misiles de crucero) aún no está disponible de forma generalizada, y los puntos de montaje de artillería crean un retorno de radar significativo, los aviones furtivos llevan todo el armamento internamente. Tan pronto como se abran las puertas del compartimento de armas, el RCS del avión se multiplicará e incluso los sistemas de radar de generación más antigua podrán localizar el avión furtivo. Si bien el avión recuperará su sigilo tan pronto como se cierren las puertas de la bahía, un sistema de armas defensivas de respuesta rápida tiene una breve oportunidad de atacar al avión.

Esta vulnerabilidad se aborda operando de una manera que reduzca el riesgo y las consecuencias de la adquisición temporal. La altitud operativa del B-2 impone un tiempo de vuelo para las armas defensivas que hace prácticamente imposible atacar al avión durante su despliegue de armas. Los nuevos diseños de aviones furtivos, como el F-22 y el F-35, pueden abrir sus bahías, liberar municiones y volver al vuelo sigiloso en menos de un segundo.

Algunas armas requieren que el sistema de guía del arma detecte el objetivo mientras el arma todavía está acoplada a la aeronave. Esto obliga a realizar operaciones relativamente prolongadas con las puertas de la bahía abiertas.

Aviones como el F-22 Raptor y el F-35 Lightning II Joint Strike Fighter también pueden llevar armas y combustible adicionales en puntos duros debajo de sus alas. Cuando operen en este modo, los aviones no serán tan sigilosos, ya que los puntos de anclaje y las armas montadas en esos puntos de anclaje aparecerán en los sistemas de radar. Por lo tanto, esta opción representa una compensación entre sigilo o alcance y carga útil. Los almacenes externos permiten que esos aviones ataquen más objetivos más lejanos, pero no permitirán el sigilo durante esa misión en comparación con una misión de menor alcance que vuela solo con combustible interno y usa solo el espacio más limitado de las bahías de armas internas para armamento.

Carga útil reducida

Los aviones totalmente sigilosos transportan todo el combustible y armamento internamente, lo que limita la carga útil. A modo de comparación, el F-117 lleva sólo dos bombas guiadas por láser o GPS, mientras que un avión de ataque no furtivo puede llevar varias veces más. Esto requiere el despliegue de aviones adicionales para atacar objetivos que normalmente requerirían un solo avión de ataque no furtivo. Sin embargo, esta aparente desventaja se ve compensada por la reducción del número de aviones de apoyo necesarios para proporcionar cobertura aérea, supresión de defensa aérea y contramedidas electrónicas, lo que convierte a los aviones furtivos en "multiplicadores de fuerza".

Piel sensible

Los aviones furtivos suelen tener revestimientos fabricados con materiales absorbentes de radiación o RAM. Algunos de ellos contienen partículas de negro de carbón, mientras que otros contienen pequeñas esferas de hierro. Hay muchos materiales utilizados en los RAM y algunos están clasificados, en particular los materiales que utilizan aviones específicos.

Costo de operaciones

Los aviones furtivos suelen ser más caros de desarrollar y fabricar. Un ejemplo es el B-2 Spirit, que es muchas veces más caro de fabricar y mantener que un bombardero convencional. El programa B-2 le costó a la Fuerza Aérea de Estados Unidos casi 45 000 millones de dólares.

Contramedidas

Ondas reflejadas

Los sistemas de radar pasivo (multiestático), radar biestático y especialmente multiestático detectan algunos aviones furtivos mejor que los radares monoestáticos convencionales, ya que la tecnología furtiva de primera generación (como el F117) refleja la energía lejos de la línea de visión del transmisor. vista, aumentando efectivamente la sección transversal del radar (RCS) en otras direcciones, que los radares pasivos monitorean. Un sistema de este tipo normalmente utiliza señales de radio FM y TV de baja frecuencia (en cuyas frecuencias es más difícil controlar la firma del avión).

Investigadores de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign, con el apoyo de DARPA, han demostrado que es posible construir una imagen de radar de apertura sintética de un objetivo de avión utilizando un radar multiestático pasivo, posiblemente lo suficientemente detallada como para permitir el reconocimiento automático del objetivo.

En diciembre de 2007, los investigadores de SAAB revelaron detalles de un sistema llamado Radar de Síntesis de Apertura Asociativa (AASR) que emplearía una gran variedad de transmisores y receptores económicos y redundantes que podrían detectar objetivos cuando pasan directamente entre los receptores/transmisores y crear una sombra. El sistema fue diseñado originalmente para detectar misiles de crucero furtivos y debería ser igual de eficaz contra aviones furtivos que vuelan a baja altura. El hecho de que el conjunto pueda contener una gran cantidad de equipos económicos podría ofrecer cierta "protección" contra ataques de costosos misiles antirradar (o antirradiación).

Infrarrojos (calor)

Algunos analistas afirman que los sistemas de búsqueda y seguimiento por infrarrojos (IRST) se pueden implementar contra aviones furtivos, porque la superficie de cualquier avión se calienta debido a la fricción del aire y con un IRST de dos canales es un CO₂ (absorción máxima de 4,3 µm) posible, mediante la comparación de diferencias entre el canal bajo y alto. Estos analistas señalan el resurgimiento de tales sistemas en los diseños rusos de la década de 1980, como los instalados en el MiG-29 y el Su-27. La última versión del MiG-29, el MiG-35, está equipada con un nuevo sistema de localización óptica que incluye capacidades IRST más avanzadas. El Rafale francés, el Eurofighter británico/alemán/italiano/español y el Gripen sueco también utilizan ampliamente el IRST.

En combate aéreo, la suite optrónica permite:

• - Detección de objetivos no después de quemar a 45 kilómetros (28 millas) y más;
• Determinación de esos objetivos a un rango de 8 a 10 kilómetros (5.0 a 6,2 millas); y
• Estimaciones del alcance aéreo de hasta 15 kilómetros (9,3 mi).

Para objetivos terrestres, la suite permite:

• Un alcance de detección eficaz en función del tanque de hasta 15 kilómetros (9,3 millas), y la detección de portaaviones a 60 a 80 kilómetros (37 a 50 millas);
• Determinación del tipo de tanque en el rango de 8 a 10 kilómetros (5.0 a 6,2 millas) y de un portaaviones a 40 a 60 kilómetros (25 a 37 millas); y
• Estimaciones del alcance de los objetivos de tierra de hasta 20 kilómetros (12 mi).

Radar de longitud de onda más larga

Los sistemas de radar VHF tienen longitudes de onda comparables a los tamaños de las características de los aviones y deberían mostrar dispersión en la región de resonancia en lugar de en la región óptica, lo que permite detectar la mayoría de los aviones furtivos. Esto ha llevado al Instituto de Investigación de Ingeniería de Radio de Nizhny Novgorod (NNIIRT) a desarrollar AESA VHF como el NEBO SVU, que es capaz de realizar la adquisición de objetivos para baterías de misiles tierra-aire. A pesar de las ventajas que ofrece el radar VHF, sus longitudes de onda más largas dan como resultado una resolución deficiente en comparación con una matriz de radar de banda X de tamaño comparable. Como resultado, estos sistemas deben ser muy grandes antes de que puedan tener la resolución necesaria para un radar de combate. Un ejemplo de radar VHF terrestre con capacidad de contraataque es el radar P-18.

La empresa holandesa Thales Nederland, anteriormente conocida como Holland Signaal, desarrolló un radar naval de matriz en fase llamado SMART-L, que se opera en la banda L y tiene contraataque. Todos los barcos de la clase De Zeven Provinciën de la Marina Real Holandesa llevan, entre otros, el radar SMART-L.

Radar OTH (radar sobre el horizonte)

El radar sobre el horizonte es un concepto que aumenta el alcance efectivo del radar respecto al radar convencional. La red australiana de radar operativo JORN Jindalee puede superar ciertas características de sigilo. Se afirma que la frecuencia HF utilizada y el método de rebote del radar desde la ionosfera superan las características sigilosas del F-117A. En otras palabras, los aviones furtivos están optimizados para derrotar radares de frecuencia mucho más alta desde el frente en lugar de radares de baja frecuencia desde arriba.

Historia

Primera Guerra Mundial y Segunda Guerra Mundial

Durante la Primera Guerra Mundial, los alemanes experimentaron con el uso de Cellon (acetato de celulosa), un material de cobertura transparente, en un intento de reducir la visibilidad de los aviones militares. Se cubrieron con Cellon ejemplares individuales del monoplano de caza Fokker E.III Eindecker, el biplano de observación biplaza Albatros C.I y el prototipo de bombardero pesado Linke-Hofmann R.I. Sin embargo, resultó ineficaz e incluso contraproducente, ya que la luz del sol que brillaba en la cubierta hacía que el avión fuera aún más visible. También se descubrió que el material se degradaba rápidamente tanto por la luz solar como por los cambios de temperatura durante el vuelo, por lo que no se siguió adelante con el intento de fabricar aviones transparentes.

En 1916, los británicos modificaron un pequeño dirigible clase SS con el fin de realizar reconocimiento aéreo nocturno sobre las líneas alemanas en el frente occidental. Equipada con un motor silenciado y una bolsa de gas negra, la nave era invisible e inaudible desde tierra, pero varios vuelos nocturnos sobre territorio controlado por los alemanes produjeron poca información útil y la idea se abandonó.

Casi tres décadas después, el cazabombardero de ala volante Horten Ho 229 fue desarrollado en la Alemania nazi durante los últimos años de la Segunda Guerra Mundial. En 1983, su diseñador Reimar Horten afirmó que planeaba añadir carbón a las capas adhesivas de la piel de madera contrachapada del modelo de producción para hacerlo invisible al radar. Esta afirmación fue investigada, ya que la falta de superficies verticales del Ho 229, una característica inherente de todos los aviones de alas volantes, es también una característica clave de todos los aviones furtivos. La Corporación Northrop-Grumman realizó pruebas en 2008 para establecer si la forma de la aeronave habría evitado la detección por las señales primarias de 20 a 30 MHz de la banda HF superior del radar de alerta temprana británico Chain Home., si el avión viajaba a alta velocidad (aproximadamente 550 mph (890 km/h)) a una altitud extremadamente baja: 50 a 100 pies (15 a 30 m). Las pruebas no encontraron ninguna evidencia de que se hubiera utilizado carbón vegetal y confirmaron que habría sido un mal absorbente si se hubiera utilizado, concluyendo que el Ho 229 no tenía características furtivas y nunca tuvo la intención de ser un avión furtivo.

Orígenes modernos

Los aviones furtivos modernos fueron posibles por primera vez cuando Denys Overholser, un matemático que trabajó para Lockheed Aircraft durante la década de 1970, adoptó un modelo matemático desarrollado por Petr Ufimtsev, un científico soviético, para desarrollar un programa informático llamado Echo 1. Echo hizo posible predecir la firma del radar de un avión fabricado con paneles planos, llamados facetas. En 1975, los ingenieros de Lockheed Skunk Works descubrieron que un avión fabricado con superficies facetadas podría tener una firma de radar muy baja porque las superficies irradiarían casi toda la energía del radar lejos del receptor. Lockheed construyó un avión demostrador de prueba de concepto, el Lockheed Have Blue, apodado "el Diamante Sin Esperanza", en referencia al famoso Diamante Esperanza y la forma del diseño y la inestabilidad prevista. Debido a que se disponía de computadoras avanzadas para controlar el vuelo de un avión diseñado para ser sigiloso pero aerodinámicamente inestable como el Have Blue, por primera vez los diseñadores se dieron cuenta de que podría ser posible fabricar un avión que fuera prácticamente invisible al radar.

La sección transversal reducida del radar es solo uno de los cinco factores que los diseñadores abordaron para crear un diseño verdaderamente sigiloso como el F-22. El F-22 también ha sido diseñado para disfrazar sus emisiones infrarrojas para que sea más difícil de detectar mediante misiles tierra-aire o aire-aire guiados por infrarrojos ('búsqueda de calor'). Los diseñadores también abordaron hacer que el avión sea menos visible a simple vista, controlar las transmisiones de radio y reducir el ruido.

Operaciones modernas

El primer uso en combate de un avión furtivo diseñado específicamente fue en diciembre de 1989 durante la Operación Causa Justa en Panamá. El 20 de diciembre de 1989, dos F-117 de la Fuerza Aérea de los Estados Unidos bombardearon un cuartel de las Fuerzas de Defensa de Panamá en Río Hato, Panamá. En 1991, a los F-117 se les asignó la tarea de atacar los objetivos más fortificados en Irak en la fase inicial de la Operación Tormenta del Desierto y fueron los únicos aviones a los que se les permitió operar dentro de los límites de la ciudad de Bagdad.

Estados Unidos, Reino Unido e Israel son los únicos países que han utilizado aviones furtivos en combate. Estos despliegues incluyen la invasión estadounidense de Panamá, la primera Guerra del Golfo, el conflicto de Kosovo, la guerra en Afganistán, la guerra en Irak y la intervención militar de 2011 en Libia. El primer uso de aviones furtivos fue en la invasión estadounidense de Panamá, donde se utilizaron aviones de ataque furtivos F-117 Nighthawk para lanzar bombas sobre aeródromos y posiciones enemigas mientras evadían el radar enemigo.

En 1990, el F-117 Nighthawk se utilizó en la Primera Guerra del Golfo, donde los F-117 realizaron 1.300 incursiones y lograron impactos directos en 1.600 objetivos de alto valor en Irak mientras acumulaban 6.905 horas de vuelo. Sólo el 2,5% de los aviones estadounidenses en Irak eran F-117, pero atacaron el 40% de los objetivos estratégicos, arrojaron 2.000 toneladas de municiones guiadas con precisión y alcanzaron sus objetivos con una tasa de éxito del 80%.

En el bombardeo de Yugoslavia por la OTAN en 1999, Estados Unidos utilizó dos aviones furtivos: el veterano F-117 Nighthawk y el recién introducido bombardero furtivo estratégico B-2 Spirit. El F-117 cumplió su función habitual de atacar objetivos de precisión de alto valor y tuvo un buen desempeño, aunque un F-117 fue derribado por un avión serbio Isayev S-125 'Neva-M' misil comandado por el coronel Zoltán Dani. El entonces nuevo B-2 Spirit tuvo un gran éxito, destruyendo el 33% de los objetivos de bombardeo serbios seleccionados en las primeras ocho semanas de participación estadounidense en la guerra. Durante esta guerra, los B-2 volaron sin escalas a Kosovo desde su base en Missouri y regresaron.

En la invasión de Irak de 2003, se utilizaron F-117 Nighthawks y B-2 Spirits, y esta fue la última vez que el F-117 entraría en combate. Los F-117 lanzaron municiones de ataque guiadas por satélite sobre objetivos seleccionados, con gran éxito. Los B-2 Spirits realizaron 49 incursiones durante la invasión, liberando 1,5 millones de libras de municiones.

Durante la operación de mayo de 2011 para matar a Osama bin Laden, uno de los helicópteros utilizados para introducir clandestinamente tropas estadounidenses en Pakistán se estrelló en el complejo de bin Laden. A partir de los restos se reveló que este helicóptero tenía características furtivas, lo que lo convierte en el primer uso operativo conocido públicamente de un helicóptero furtivo.

Se utilizaron aviones furtivos en la intervención militar de 2011 en Libia, donde los B-2 Spirits lanzaron 40 bombas en un aeródromo libio con defensas aéreas concentradas en apoyo de la zona de exclusión aérea de la ONU.

Los aviones furtivos seguirán desempeñando un papel valioso en el combate aéreo con los Estados Unidos utilizando el F-22 Raptor, el B-2 Spirit y el F-35 Lightning II para realizar una variedad de operaciones. El F-22 hizo su debut en combate sobre Siria en septiembre de 2014 como parte de la coalición liderada por Estados Unidos para derrotar a ISIS.

A partir de febrero de 2018, los Su-57 realizaron el primer vuelo internacional cuando fueron vistos aterrizando en la base aérea rusa Khmeimim en Siria. Estos Su-57 se desplegaron junto con cuatro cazas Sukhoi Su-35, cuatro Sukhoi Su-25 y un avión Beriev A-50 AEW&C. Se cree que al menos 4 Su-57 están desplegados en Siria y que probablemente hayan estado armados con misiles de crucero en combate.

En 2018, apareció un informe que señalaba que los cazas furtivos israelíes F-35I llevaron a cabo una serie de misiones en Siria e incluso se infiltraron en el espacio aéreo iraní sin ser detectados. En mayo de 2018, el general de división Amikam Norkin de la IAF informó que los cazas furtivos F-35I de la Fuerza Aérea israelí llevaron a cabo el primer ataque F-35 en combate sobre Siria.

La República Popular China comenzó a realizar pruebas de vuelo de su caza multiusos furtivo Chengdu J-20 en 2011 e hizo su primera aparición pública en Airshow China 2016. El avión entró en servicio con el Ejército Popular de Liberación Fuerza Aérea (PLAAF) en marzo de 2017. Otro caza multiusos furtivo de quinta generación de China, el Shenyang FC-31, también se encuentra en pruebas de vuelo.

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