El Gran Capitán

Parece que Israel apuesta por el F-15 como compañero de los F-35s.

Disculpa , tu nombre me suena ?

peiper escribió:Disculpa , tu nombre me suena ?

Hola, espero que bien, el tuyo me suena vagamente, creo que tuvimos pequeños rifirrafes, pero bueno falta poco para el nuevo año.

experten escribió: Por lo que yo entiendo.

Los X-22 o X-23 dudo que llevasen RAM alguna, por lo que llevarían una pintura normal y corriente. En esa fase de concurso el que llevasen RAM no es algo que importase en absoluto y no haría más que encarecer los prototipos.

Las tonalidades que se ven distinto en el F-35 o F-22 en todos sus bordes o en acceso a compuertas, etc. en algunos casos corresponde a sellado específico entre varias superficies para no provocar discontinuidades en la superficie que provoque rebote de ondas y por otro lado al tratamiento furtivo de todas las aristas (que por cierto todo hace indicar carece el Su-57). Eso es lo que le hace tener distintos tono los panelados y aristas.

Leí en su día que no usaban camos por el problema que producen los distintos pigmentos, problemas térmicos y radioeléctricos, ya que los distintos colores disponen de pigmentos con dimensiones distintas y por lo tanto su comportamiento difiere.

Los tonos grises que se ven el F-22 parecido a un camo por lo que yo entiendo deben ser los producidos por la misma capa RAM + la imprimación en base plata, de hecho por eso tiene ese tono grisáceo; no es pintura al uso, como sí se puede ver en el Su-57, con tonos azules, blancos....

No obstante voy a intentar enterarme bien en el caso del F-22, porque parece tener dos tonos de gris diferentes, pero yo entiendo que es la propia capa RAM.

Sobre el F-117 y el distinto tono gris claro, piensa que la RAM va evolucionando y eso no significa que sea pintura gris al uso. Lo más lógico es que fuese un tipo de RAM distinta al tono negruzco que se veía en los aviones de producción, que era la RAM definitiva, o que fuese un prototipo sin RAM alguna.

Los F-35 Adir isralíes ya cumplen 1 año en Israel, y no les han metido camo alguno, por lo que hace pensar que no es cosa de pintar por encima y ya está.

Creo que tienes un problema con los conceptos. El RAM no es sólo pintura, son materiales radar-absorbentes, es decir, los compuestos avanzados (como fibras, etc) utilizados en la construcción de la célula. Por tanto, los YF-22 e YF-23 (que no X-22 y X-23, pues nunca fueron así denominados) incorporaban RAM y, c omo digo confundes RAM con RAP (radar absorbent paint), pero es que también incorporaban RAP, de hecho lo especificaba el contrato de la USAF para los prototipos...

Lo de las tonalidades, el sellado de compuertas/paneles en el F-22A y en el F-35, se realiza mediante un pequeño cordón de una especie de silicona, en el caso del F_35 se aplica también (de ahí la distinta tonalidad) otra pintura sobre dichas uniones pensada en que su duración sean sensiblemente superior a la del F-22. Y si, tiene otra tonalidad.

Como te digo, y has comprobado, hay diversas tonalidades de color e incluso colores para aplicar RAP, se han probado en diversas ocasiones pero NO se utilizan por que el color gris es más efectivo, como he dicho, tanto frente al ojo humano como a ciertos sensores EO. Es más seguro que muchos recordaréis que durante la guerra del Golfo del 91, tanto los A-10 como los Apache continuaron con su pintura verde europa, y la razón es que esa pintura era específica para disminuir la señal IR es decir también era una pintura "stealth"...

El F-22A tiene 2 tonalidades de gris, muy similares a los de los F-15 de la flota de superioridad aérea de la USAF. Misma razón por la cual la IAF no ha decidido camuflarlos... sus F-15A/B/C/D siguen en color gris desde su entrada en servicio, y sólo los F-15I de ataque fueron camuflados, por considerarse más eficaz en aquel momento... pero la flota de cazas (a pesar de que en Israel, los A/B/C/D también realizan misiones de ataque al suelo) permanece en gris superioridad aérea...

En cuanto a lo del F-117 "gris", busca más info por la red, era un programa patrocinado por la USAF con objeto de evaluar las posibilidades de empleo de los F-117 en condiciones de luz diurna, hasta entonces sólo volaban de noche. Bajo la luz solar el negro es muchísimo más visible que el gris de ahí que lanzasen un esfuerzo para ver las posibilidades...

Pero bueno, no soy muy dado a dar lecciones a nadie... así que hasta aquí mi intervención.

1Saludo

roberto_yeager escribió:

experten escribió: Por lo que yo entiendo.

Los X-22 o X-23 dudo que llevasen RAM alguna, por lo que llevarían una pintura normal y corriente. En esa fase de concurso el que llevasen RAM no es algo que importase en absoluto y no haría más que encarecer los prototipos.

Las tonalidades que se ven distinto en el F-35 o F-22 en todos sus bordes o en acceso a compuertas, etc. en algunos casos corresponde a sellado específico entre varias superficies para no provocar discontinuidades en la superficie que provoque rebote de ondas y por otro lado al tratamiento furtivo de todas las aristas (que por cierto todo hace indicar carece el Su-57). Eso es lo que le hace tener distintos tono los panelados y aristas.

Leí en su día que no usaban camos por el problema que producen los distintos pigmentos, problemas térmicos y radioeléctricos, ya que los distintos colores disponen de pigmentos con dimensiones distintas y por lo tanto su comportamiento difiere.

Los tonos grises que se ven el F-22 parecido a un camo por lo que yo entiendo deben ser los producidos por la misma capa RAM + la imprimación en base plata, de hecho por eso tiene ese tono grisáceo; no es pintura al uso, como sí se puede ver en el Su-57, con tonos azules, blancos....

No obstante voy a intentar enterarme bien en el caso del F-22, porque parece tener dos tonos de gris diferentes, pero yo entiendo que es la propia capa RAM.

Sobre el F-117 y el distinto tono gris claro, piensa que la RAM va evolucionando y eso no significa que sea pintura gris al uso. Lo más lógico es que fuese un tipo de RAM distinta al tono negruzco que se veía en los aviones de producción, que era la RAM definitiva, o que fuese un prototipo sin RAM alguna.

Los F-35 Adir isralíes ya cumplen 1 año en Israel, y no les han metido camo alguno, por lo que hace pensar que no es cosa de pintar por encima y ya está.

Creo que tienes un problema con los conceptos. El RAM no es sólo pintura, son materiales radar-absorbentes, es decir, los compuestos avanzados (como fibras, etc) utilizados en la construcción de la célula. Por tanto, los YF-22 e YF-23 (que no X-22 y X-23, pues nunca fueron así denominados) incorporaban RAM y, c omo digo confundes RAM con RAP (radar absorbent paint), pero es que también incorporaban RAP, de hecho lo especificaba el contrato de la USAF para los prototipos...

Lo de las tonalidades, el sellado de compuertas/paneles en el F-22A y en el F-35, se realiza mediante un pequeño cordón de una especie de silicona, en el caso del F_35 se aplica también (de ahí la distinta tonalidad) otra pintura sobre dichas uniones pensada en que su duración sean sensiblemente superior a la del F-22. Y si, tiene otra tonalidad.

Como te digo, y has comprobado, hay diversas tonalidades de color e incluso colores para aplicar RAP, se han probado en diversas ocasiones pero NO se utilizan por que el color gris es más efectivo, como he dicho, tanto frente al ojo humano como a ciertos sensores EO. Es más seguro que muchos recordaréis que durante la guerra del Golfo del 91, tanto los A-10 como los Apache continuaron con su pintura verde europa, y la razón es que esa pintura era específica para disminuir la señal IR es decir también era una pintura "stealth"...

El F-22A tiene 2 tonalidades de gris, muy similares a los de los F-15 de la flota de superioridad aérea de la USAF. Misma razón por la cual la IAF no ha decidido camuflarlos... sus F-15A/B/C/D siguen en color gris desde su entrada en servicio, y sólo los F-15I de ataque fueron camuflados, por considerarse más eficaz en aquel momento... pero la flota de cazas (a pesar de que en Israel, los A/B/C/D también realizan misiones de ataque al suelo) permanece en gris superioridad aérea...

En cuanto a lo del F-117 "gris", busca más info por la red, era un programa patrocinado por la USAF con objeto de evaluar las posibilidades de empleo de los F-117 en condiciones de luz diurna, hasta entonces sólo volaban de noche. Bajo la luz solar el negro es muchísimo más visible que el gris de ahí que lanzasen un esfuerzo para ver las posibilidades...

Pero bueno, no soy muy dado a dar lecciones a nadie... así que hasta aquí mi intervención.

1Saludo

Quién ha dicho que la RAM sea solo pintura "stealth"? eso te lo inventas tú. Asi que no hay por mi parte ningún problema con el concepto. En la RAM (radar absorving material) va incluído la pintura stealth, así como otros materiales que absorvan parte de las ondas. Pêro de lo que se hablaba era de la pintura.

Las dos formas de reducir el RCS de un avión es mediante el diseño (lo que se conoce como shaping) y mediante el uso de RAM.

Sobre los paneles... existen 2 tipos, los que se abren asiduamente y los que se abren de pascuas en ramos ()1 -2 veces al año). Estos últimos sí van sellados, y cada vez que se abren hay que volver a realizar la operación de mantenimiento de sellarlos con el material correspondiente que haga uniforme la superficie. Los paneles que se abren asiduamente llevan un cableado cargado electricamente en los extremos para de este modo evitar la discontinuidad de la superficie, y que la discontinuidad actué como esquina reflectora.

Esas zonas van con distinto tono gris, pero ahora ya llevan el mismo tono. La RAM evoluciona y podrán por la razón que sea disponer del mismo tono en ambas zonas cuando antes no.




Sobre los camos, me remito a lo que dije, es un problema de pigmentos y a día de hoy producen un aumento en el RCS del avión. Que el día de mañana encuentran la manera de que parte de los componentes metálicos de las pinturas de colores no sean reflectivas y puedan incorporarlas es una cosa, pero hoy en día tienen ese problema. Y esto es dicho por gente que tiene contacto o ha trabajado en ese mundillo, por lo que me fío más de ellos como podrás entender.

En un caza tipo EF-2000 o Su-57 que lleven tonalidades de colores (el Ef-2000 no lleva) poco creo que importe cuando su RCS está entre 0,1-1 m2, el acople de camos de colores por mucho que degrade el RCS no va a ser significativo.

Pero un caza tipo F-22 o F-35 con un RCS de 0,0001 m2, la degradación del RCS sí puede ser significativo.

El F-22A tiene 2 tonalidades de gris, muy similares a los de los F-15 de la flota de superioridad aérea de la USAF. Misma razón por la cual la IAF no ha decidido camuflarlos... sus F-15A/B/C/D siguen en color gris desde su entrada en servicio, y sólo los F-15I de ataque fueron camuflados, por considerarse más eficaz en aquel momento... pero la flota de cazas (a pesar de que en Israel, los A/B/C/D también realizan misiones de ataque al suelo) permanece en gris superioridad aérea...

Exacto 2 tonalidades de gris, uno más claro que el otro, pero gris al fin y al cabo. No verás tonos azules, rojos, verdes, amarillos creando camos. Y tal y como has dicho que los X-23 llevaban RAM, tú mismo puedes ver como la RAM sí puede ir con distintos tonos de gris, como algunos F-22 llevan.

En cuanto a lo del F-117 "gris", busca más info por la red, era un programa patrocinado por la USAF con objeto de evaluar las posibilidades de empleo de los F-117 en condiciones de luz diurna, hasta entonces sólo volaban de noche. Bajo la luz solar el negro es muchísimo más visible que el gris de ahí que lanzasen un esfuerzo para ver las posibilidades...

Ese F-117 es el único ejemplo de camo como el que se estaba hablando con distintas tonalidades de colores, pero ese F-117 fué operativo? Actúo en combate? no tengo constancia de ello, y ahí quedó el asunto.

Japón aumentará la orden de compra inicial de 42 F-35 a 147, así convertir en el segundo comprador de este avión (después de EE.UU.) y desplazar a Reino Unido al tercer puesto, que planea comprar 138. De los 42 F-35A inicialmente previsto agregará otros 63 del mismo modelo más otros 42 del modelo F-35B. La elección del F-35B transformaran los destructores portahelicópteros Izumo en portaaviones.

https://www.defensenews.com/global/asia ... nal-buyer/

Pues, ya tiene EEUU dónde meter los 100 aviones turcos....

España a verlas venir.

He hecho yo la traducción, así que puede haber algún error. Es la primera parte de una serie de 2 partes (aunque hay más); el problema es que los originales hay que pagar por tener acceso a ellos así que por medio de la fuente secundaria he tenido acceso. La 2º parte es mucho más larga e interesante y la postearé en cuanto tenga tiempo. Aunque se podría abrir hilo aparte, tampoco está mal que se ponga en este hilo al tratar sobre un avión furtivo.

Fuente original: http://aviationweek.com/electronic-warf ... erformance
Fuente secundaria: https://www.reddit.com/r/Dragon029/comm ... chnologys/



Una mirada cercana a la furtividad
Jun 28, 2016 Dan Katz | Aviation Week & Space Technology

Este es el primer artículo de una serie. Para las naciones no estadounidenses que compran el Joint Strike Fighter, el F-35 de Lockheed Martin será su primera experiencia en el manejo de aviones sigilosos o furtivos. Desde que el desarrollo del avión comenzó hace 15 años, la tecnología de radar ha avanzado y el debate sobre el valor del sigilo se ha intensificado. Pero varias naciones ahora han seleccionado el F-35 en competiciones abiertas, citando en parte la capacidad de combate que permite la baja observabilidad. A medida que el F-35 se muestra fuera de los EE. UU., Aviation Week reexamina los fundamentos del sigilo y si proporciona una ventaja sobre los últimos radares enemigos.

Conceptos básicos del sigilo

El sigilo es la ciencia de reducir la detectabilidad de un objeto al radar. El objetivo es minimizar la energía electromagnética reflejada en un radar, por lo que el radar no puede distinguir el retorno de las señales creadas por el desorden ambiental y el ruido de sus componentes electrónicos internos.

La métrica de la detectabilidad se denomina sección transversal al radar (RCS), que normaliza la reflectividad de los objetivos al compararlos con esferas metálicas. Los seres humanos tienen un RCS de aproximadamente 1 m2; devuelven tanta energía de radar como una esfera con una sección transversal geométrica de 1 m2. Dado que los RCS varían en órdenes de magnitud, también es común utilizar la unidad logarítmica "decibelíos por metros cuadrados" (dBsm), en la cual 100 m2 se convierten en 20 dBsm y 0.1 m2 en -10 dBsm.

Los grandes cazas de "cuarta generación" como el F-15, el Su-27 y el Tornado tienen secciones transversales de radar (RCS) de 10-15 m2. Se cree que los cazas F-16 y "Gen-4.5", Typhoon, Rafale, Su-35 y Super Hornet, están en el rango de 1-3 m2. Se dice que los F-35 y F-22 RCS equivalen a una pelota de golf y una canica, respectivamente. Según las afirmaciones de Sukhoi de que su Su-35 puede detectar objetivos de 3 m2 a 400 km en un haz de radar estrecho, y con la búsqueda a máxima potencia, Aviation Week calculó cuanto tan lejos puede detectar a estos cazas. Tenga en cuenta que el rango de detección en una búsqueda estándar es la mitad.

El RCS varía con el ángulo y la frecuencia de la señal del radar. El sector de mayor interés es ± 45 grados en azimut y ± 15 grados en elevación, y la banda de frecuencias de mayor preocupación es la banda X (8-12 GHz), donde operan la mayoría de los radares de control de disparo. El "sigilo en todos los aspectos" -minimizando la detectabilidad desde cualquier ángulo- y el "sigilo de banda ancha", reduciendo la observabilidad en un rango de frecuencia más amplio, se puede lograr a un mayor coste o con compensaciones de ingeniería.

La tecnología Stealth reduce el RCS modelando una aeronave para "dispersar" las ondas de radar alejándolas del emisor y utilizando material absorbente de radar (RAM) para reducir los reflejos convirtiendo la energía en calor. Tradicionalmente, el modelado del avión representa el 90% de la reducción de RCS y los materiales el 10%.

El modelado comienza centrándose en la dispersión "especular", en la que las ondas rebotan en una estructura como las bolas de billar. Las superficies planas reflejan la mayor parte de la energía en un ángulo igual a la onda incidente y, por lo tanto, son preferidas y orientadas para minimizar los retornos al radar.

Entradas del motor, cabinas, esquinas a 90 grados y otras "estructuras de rebote múltiple" reflejan la mayor cantidad de energía entrante a sus fuentes. Los ángulos rectos se evitan por completo. Los vidrios de la cabina se "metalizan" con unos pocos nanómetros de oro u óxido de estaño de indio para hacer que reflejen la energía del radar. El frontal del fan del motor pueden protegerse de la iluminación del radar mediante pantallas externas (F-117 y RQ-170), bloqueadores internos (F / A-18E / F) o entradas en forma de serpentina (B-2, F-22 y F-35 ), todos los cuales incorporan RAM.

Las armas se llevan internamente. Misiles, bombas y tanques de combustible aumentan RCS con sus pilones, cuerpos redondos, aletas cruciformes y aberturas de sensores. También crean geometrías de rebote múltiple con los fuselajes, que pueden aumentar el RCS.

Los bordes difractan la energía del radar en un patrón estrecho similar a un abanico, pero todavía en un ángulo igual a la onda entrante, y las puntas de ala y cola difractan las ondas en todas las direcciones. Ambos se mantienen estrechos para minimizar RCS, y los bordes están en ángulo lejos de la dirección de la amenaza.

Los planos del fuselaje, las superficies de control, los bordes anterior y posterior y los huecos están orientados para concentrar los reflejos en un número mínimo de ángulos. Esta "alineación de planitud" reduce la detectabilidad en cualquier otro ángulo. La superficie se cubre con RAM, con tratamientos especiales para bordes y puntas.

Cuando las ondas golpean superficies en ángulos menores al de incidencia, inducen corrientes que viajan hasta que alcanzan una discontinuidad, donde irradian ondas y rebotan para irradiar nuevamente. Cuanto más tiempo viajan, más débiles se vuelven, especialmente si la superficie contiene RAM, pero cualquier discontinuidad (un borde, hueco o escalón en la superficie, o un cambio material) los refleja. Las brechas alrededor de los paneles de acceso deben cubrirse con cintas conductoras o selladores para cubrir cualquier discontinuidad electromagnética. Los paneles de acceso y las puertas que se abren en vuelo, como los del tren de aterrizaje y las bahías de armas, tienen bordes angulados para reflejar las ondas de viaje alejándose del sector de amenazas, a menudo creando una apariencia de "dientes de sierra".

Estimando RCS

Hay fórmulas para calcular el RCS de formas simples y programas de computadora para estimar las de estructuras más complejas, pero debido a la dificultad de tener en cuenta los mecanismos no especulares, la interacción entre estructuras y la RAM, es mejor confiar en los RCS determinados por los tests. Esos números, a veces ocultos en la terminología de los objetos, se han discutido públicamente.

Almaz-Antey dice que el radar de control de fuego "Gravestone" 92N6E del S-400 puede detectar un objetivo de 4 m2 de sección transversal de radar a 250 km. Según esta cifra, Aviation Week calculó su rango de detección contra los aviones de combate modernos.

Las aeronaves convencionales de geometrías y tamaños similares tienden a tener RCS similares. El Boeing F-15 tiene un RCS frontal de alrededor de 10 m2. El Sukhoi Su-27 RCS también está en el rango de 10-15 m2 y el Panavia Tornado también es probable en este orden. La cifra es más grande si se llevan cargas externas. Se cree que el RCS inicial del Boeing F / A-18 está en el ámbito de 10 m2, pero F / A-18C / D comenzó a incorporar RAM en 1989. Se cree que el RCS del más pequeño Lockheed Martin F-16 está alrededor de 1-3 m2; el último modelo C es ligeramente más sigiloso que el F-16A, y la firma también se ha reducido en los programas Have Glass, que incluyen la aplicación de RAM.

Más tarde, los cazas de la "Generación 4.5" emplean reducción de RCS hasta cierto punto. El programa Eurofighter Typhoon intentó reducir el RCS por un factor de cuatro en comparación con el Tornado. La Sukhoi Su-35 reclama reducción de 5-6 veces sobre el Su-27. Esto probablemente coloque al Su-35, junto con el Dassault Rafale, en el rango de 1-3 m2. El F / A-18E / F, que según Boeing emplea las medidas de reducción de RCS más extensas de cualquier caza no furtivo, se reporta en 0.66-1.26 m2.

Si bien la baja observabilidad es un espectro y no una calidad binaria, el "avión sigiloso" generalmente implica un RCS de menos de 1 m2. Se cree que el nuevo T-50 PAK FA de Rusia está en el rango de 0.1-1 m2. Los misiles de crucero vienen en 0.1-0.2 m2. Se dice que el F-117 tiene un RCS igual a un ave pequeña (0.01-001 m2). El RCS del F-35 se compara con una "pelota de golf" y el del F-22 con "una canica"; estos objetos tienen RCS de 0.0013 m2 y 0.0002 m2, respectivamente.

Detectabilidad vs. Radar


¿Cómo afecta el sigilo a la supervivencia? Dado que las ondas de radar se expanden esféricamente hacia y desde los objetivos, el rango en el que se puede detectar un avión es proporcional a la cuarta raíz de su RCS. Cada reducción de diez veces disminuye el rango de detección en un 44%.

Los radares rusos de control de disparo más avanzados que se han desplegado hasta ahora son el Irbis-E en el Su-35 y el Gravestone 92N6E, parte del formidable sistema de misiles tierra-aire S-400 (SAM). Los fabricantes del Su-35 y el S-400 reclaman un buen desempeño contra los objetivos "furtivos", pero sus propios números no corroboran esto.

Sukhoi afirma que el Su-35 puede detectar un objetivo de 3 m2 a 400 km (250 millas). Ese es un buen rango contra un F-16 o Typhoon, pero significa que este Flanker más nuevo no puede detectar un F-35 hasta que esté a 36 millas, y dentro de 22 millas para un F-22. Y los cazas de EE. UU. pueden lanzar sus AIM-120 AMRAAM de rango medio desde más de 60 millas. Además, ese rango de detección es para una búsqueda de haz estrecho y usando la máxima potencia. En el modo de búsqueda convencional, el rango de detección sería la mitad.

El S-400 de Almaz-Antey es temido por muchas razones, incluido su misil de mayor alcance (380 km), pero no puede disparar hasta que su radar Gravestone tenga un objetivo. Según el fabricante, Gravestone detecta un objetivo de 4 m2 a 250 km (155 millas). De nuevo, es bueno contra los cazas de "reducidos RCS", pero el F-35 no se verá hasta 21 millas de distancia y el F-22 hasta las 13 millas. Las Bombas de Diámetro Pequeño de los EE. UU. transportadas internamente, se pueden tirar desde más de 40 millas.



Gran parte del debate sobre el valor continuo del sigilo ha sido generado por los desarrollos en los radares de baja frecuencia (que se abordarán en la próxima entrega de esta serie), capaces de detectar aeronaves optimizadas para el sigilo de banda X a mayor alcance. Pero estos son radares de búsqueda que carecen de la resolución para proporcionar datos del objetivo. El radar de búsqueda 91N6E "Big Bird" del S-400 puede detectar objetivos de 1 m2 a 338 km (210 millas), casi el doble del alcance de la Gravestone, pero sus baterías no pueden dispararse hasta que el radar de disparo Gravestone tenga un objetivo.

Estas cifras son solo estimaciones, pero se basan en fórmulas establecidas y datos públicos de fabricantes e ingenieros especializados. Las cifras transmiten la ventaja continua de los cazas sigilosos, que pueden permanecer sin detectar hasta dentro del alcance de las armas, incluso contra los radares de control de disparo de más alta gama. Estas cifras sugieren que el sigilo sigue siendo un gran contribuyente a la supervivencia frente a los sistemas de armas de última generación.

2º Capítulo de la serie. Hay 5 más que completan la serie y que he podido dar con ellos.


Fuente original: http://aviationweek.com/air-combat-safe ... technology
Fuente secundaria: https://www.reddit.com/r/Dragon029/comm ... ogress_of/

Física y progreso de la tecnología de baja frecuencia antifurtiva

Aug 25, 2016 Dan Katz | Aviation Week & Space Technology

El Radar Contraataca

Este es el segundo artículo de una serie. Desde la llegada de la tecnología sigilosa o furtiva, han abundado los reclamos sobre la forma en que se pueden detectar aeronaves poco observables. El principal de ellos son los radares que operan a frecuencias más bajas de las que los aviones furtivos están diseñados para derrotar. Con la tecnología de electrónica digital superando algunas de las limitaciones de rendimiento inherentes al VHF y otros radares de baja frecuencia, ¿pueden dejar el sigilo obsoleto?

Para comprender el equilibrio actual entre sigilo y contra-sigilo ya que el Lockheed Martin F-35 se une al F-22 en servicio operacional requiere una mirada más cercana a cómo funcionan los radares, al efecto de la longitud de onda en la reflexión del radar y en las capacidades de sistemas de baja frecuencia que ahora están siendo desplegados.

Los radares de baja frecuencia son mejores para detectar aeronaves furtivas debido a sus longitudes de onda más largas, que son inversamente proporcionales a la frecuencia (consulte la tabla, Frecuencias de bandas de radar y Longitudes de onda). La mayoría de los radares de control de disparo funcionan en banda X (8-12 GHz), aunque algunos sistemas de corto alcance utilizan banda Ku de frecuencia más alta (12-18 GHz). Los radares de búsqueda son típicamente de banda S (2-4 GHz), para mayor alcance. Algunos sistemas de misiles tierra-aire (SAM) usan banda C (4-8 GHZ) tanto para búsqueda como para control de fuego, como un compromiso entre rango y resolución. Los radares de alerta temprana de largo alcance normalmente funcionan en banda L (1-2 GHz) o menos y son estas frecuencias las que tienen propiedades de contra-sigilo. La razón radica en el comportamiento de las ondas de radar, ya que se reflejan en las estructuras, que se pueden dividir en tres regímenes en función del tamaño de la estructura en relación con la longitud de onda.



1. Dispersión de alta frecuencia

Un régimen de alta frecuencia (que no debe confundirse con la banda de radio HF) se aplica cuando la estructura es al menos 10 veces más larga que la onda de radar incidente. En este régimen, los mecanismos especulares dominan el radar, en otras palabras, el ángulo de reflexión es igual al ángulo de incidencia, como bolas de billar colisionando. La "retrodispersión" - reflexión hacia el radar emisor - se reduce al inclinar las superficies de modo que raramente sean perpendiculares a los radares y suprimen las reflexiones de las estructuras entrantes tales como entradas del motor y cavidades de antena con combinaciones de conformación interna, material absorbente del radar (RAM) o superficies selectivas de frecuencia.
En este régimen, los mecanismos de las "ondas de superficie" son pequeños contribuyentes al RCS, pero aun así están presentes. Estas son las ondas electromagnéticas creadas por las corrientes inducidas en una superficie cuando la energía del radar la golpea. A medida que estas corrientes se mueven hacia adelante y hacia atrás en la superficie, emiten energía electromagnética conocida como "ondas viajeras". Si la longitud de onda es pequeña en relación con la superficie, estas ondas son débiles y su superposición generará una retrodispersión máxima cuando la señal del radar forme ángulos pequeños con la superficie del avión.

Cuando estas corrientes encuentran discontinuidades, como el final de una superficie, cambian abruptamente y emiten "ondas de borde". Las ondas de diferentes bordes interactúan constructiva o destructivamente debido a sus fases. El resultado es que refuerzan la reflexión en la dirección especular y crean "lóbulos laterales": un abanico de retornos alrededor de la reflexión especular que se ondula rápidamente y se debilita a medida que el ángulo se desvía de la dirección especular. Las corrientes también pueden oscilar hacia la parte posterior de una estructura, convirtiéndose en "ondas progresivas" que arrojan energía de forma gradual y contribuyen a la retrodispersión cuando vuelven de vuelta hacia el radar.

Aunque sea pequeña en altas frecuencias de radar, las ondas superficiales aún requieren atención en aviones furtivos. Alinear las discontinuidades para dirigir las ondas viajeras directo hacia ángulos de retorno especular inevitable, tales como el borde de ataque del ala, puede limitar su impacto en otros ángulos. Diseñar los planos del fuselaje con esquinas no perpendiculares y de este modo los radares las ven a lo largo de sus diagonales, en ángulos pequeños y frente a los más pequeños ángulos de los planos, se limita el área de emisión de las ondas de borde. A frecuencias relativamente altas, las ondas de superficie también se pueden suprimir con la RAM.

También se pueden reducir al combinar planos. El primer avión furtivo, el F-117, fue diseñado con un programa de computadora que solo podía predecir los reflejos de superficies planas, necesitando una forma completamente angulada, pero todas las aeronaves furtivas posteriores usan planos combinados. Las formas de planos compuestos son más aerodinámicas, pero también permiten que las corrientes hagan una transición suave en sus bordes, reduciendo las emisiones de las ondas de superficie al llegar al borde. Por lo tanto, los planos compuestos tienen el potencial de un RCS más bajo que las superficies totalmente planas. Y mezclar las curvas alrededor de un avión de una manera matemática precisa puede reducir el RCS alrededor del plano azimutal en un orden de magnitud. La penalización suele ser un ligero ensanchamiento del retorno especular en las curvas, pero en direcciones en las que los radares tienen menos posibilidades de colocarse. Este fue uno de los grandes descubrimientos de la segunda generación de tecnología sigilosa.

2. La región de resonancia

A medida que la longitud de onda del radar crece, las reflexiones no especulares se intensifican y las reflexiones especulares se amplían. Para las superficies planas, las ondas que viajan crecen con el cuadrado de la longitud de onda y su ángulo de retrodispersión máxima aumenta con la raíz cuadrada de la longitud de onda: a 1/10 de la longitud de la superficie, es superior a 15 grados. Las difracciones en las puntas y las ondas de borde de los planos vistos diagonalmente también crecen con el cuadrado de la longitud de onda. Las reflexiones especulares de superficies planas disminuyen con el cuadrado de la longitud de onda, pero se ensanchan proporcionalmente: a 1/10 de la longitud de la superficie, son casi 6 grados. Además, la mayoría de los tipos de RAM se vuelven menos efectivos a medida que aumenta la longitud de onda. Por todas estas razones, los especialistas en furtividad dicen que el RCS de un avión furtivo crece aproximadamente con el cuadrado de la longitud de onda de la frecuencia más baja para la que fue diseñado, y que los efectos mencionados anteriormente se vuelven significativos cuando la longitud de onda alcanza aproximadamente 1/10 del tamaño de la estructura.



Pero el RCS de los aviones no necesariamente crece linealmente. A medida que crecen los efectos de las ondas de superficie, sus fases pueden interferir constructiva o destructivamente con reflexiones especulares. Este fenómeno se ilustra en forma simple con una esfera (ver la figura a continuación). A medida que la longitud de onda crece en relación con la circunferencia, la onda progresiva que circunda la esfera crece continuamente, pero su interferencia de fase con el retorno especular varía. Esto hace que el RCS de la esfera se ondule, con picos sucesivamente más altos correspondientes a coincidencias de fase entre el retorno especular y el fortalecimiento de la onda progresiva. Este fenómeno se conoce como "dispersión de Mie" y este régimen -donde la longitud de onda está entre uno y 1/10 del tamaño de la estructura- se conoce como la "región de resonancia". El RCS máximo a menudo se alcanza cuando la longitud de onda alcanza el tamaño aproximado de la estructura

3. La dispersión de Rayleigh



Una vez que la longitud de onda crece más allá de este punto, los detalles de la geometría del avión dejan de ser importantes y solo su forma general afecta a la reflexión. La onda del radar es más larga que la propia estructura del avión y empuja la corriente de un lado a otro a medida que el campo se alterna, lo que hace que actúe como un dipolo y emita ondas electromagnéticas en casi todas las direcciones. Este fenómeno se conoce como "dispersión de Rayleigh". En este punto, el RCS para muchas formas disminuirá con la cuarta potencia de la longitud de onda.

Efectos netos

Estos efectos ocurren individualmente para cada forma en un avión y sus reflejos interactúan con los de cualquier otra forma. Las formas más pequeñas exhiben el comportamiento antes que las más grandes, pero también tienen un RCS máximo más bajo. El comportamiento también puede variar con los cambios en el ángulo de aspecto.

No hay cifras de RCS para cazas fuera de la banda X disponibles públicamente, pero los fenómenos anteriores hacen que las aeronaves poco observables sean más detectables tanto en cuanto el diseño y la mayoría de la RAM se vuelven menos efectivas. Los tamaños de alas y colas en los aviones de combate son del orden de uno a varios metros. Esto significa que estas formas pueden entrar en la región de resonancia en la banda L y alcanzar la dispersión de Rayleigh en VHF, aunque el ángulo específico, la frecuencia y la geometría pueden ser importantes
Sistemas de baja frecuencia

Entonces, ¿por qué no construir todos los radares para las bandas de frecuencias inferiores? Porque son menos precisos a frecuencias más bajas. Cada antena genera un patrón de haz con un cono central llamado lóbulo principal dentro del cual se emite la mayor parte de su energía y se detecta la energía reflejada. El ancho del lóbulo principal depende de la relación entre el tamaño de apertura de la antena y su longitud de onda. Las longitudes de onda más largas requieren aperturas más grandes, lo que aumenta el costo y disminuye la movilidad, e incluso las grandes antenas tienen dificultades para generar precisión a nivel de control de disparo. Al comienzo de la Guerra Fría, los soviéticos desarrollaron los primeros sistemas móviles de VHF, como el P-12 "Spoon Rest", pero su precisión era tan baja que la transferencia a los radares de control de disparo de bandas de frecuencia más altas era difícil. Los radares de combate se han restringido en gran medida a la banda X debido a la necesidad de caber en radomos pequeños.

Pero con la llegada de las antenas activas de escaneado electrónico (AESA) y las mejoras en las computadoras y el procesamiento de la señal, los radares de banda más baja se han vuelto más precisos y su alcance ha aumentado. El sistema State of the art de VHF basado en tierra de última generación es ahora el 55Zh6UME de Rusia, producido por el Instituto de Investigación de Radio de Nizhniy Novogorod (NNhnRT). Y la suite de radar en el nuevo caza Sukhoi T-50 de Rusia incluye antenas N036L-1-01 de banda L AESA en los bordes de ataque del ala. Estos también podrían integrarse en los Su-35 de Sukhoi.

El 55Zh6UME puede detectar aviones furtivos a distancias mucho más largas que los radares de búsqueda de banda alta contemporáneos. NNiiRT establece un rango de detección para el VHF de 265 millas (425 kms) para un objetivo con un RCS de 1m2, aunque a una altitud curiosa de 98,000 pies (30.000 metros). No se ha liberado ninguna distancia de referencia para el N036L-1-01. La banda L podría poner las alas y las colas del F-35 y F-22 en la región de resonancia superior y posiblemente generar mayores rendimientos en las tomas de su motor y de ciertas formas pequeñas. El N036L-1-01 tiene una apertura más pequeña y probablemente menos potencia que los radares montados en el radomo, pero las ventajas de la banda L podrían ser suficientes para detectar cazas furtivos más alejados que el radar principal.

De la detección al compromiso

El uso de frecuencias más bajas puede extender la distancia de detección frente a las aeronaves furtivas y proporcionar una alerta temprana, pero para enfrentarse a ellas, un adversario debe guiar un misil con la precisión suficiente para colocar al objetivo dentro del radio letal de su cabeza de combate. El volumen disponible dentro de los misiles restringe los radares incorporados a una banda C, X o Ku, entonces, ¿cómo guiarlos?

Un enfoque es usar el VHF como guía terminal. La idea es vincular el radar de búsqueda 55Zh6UME con el sistema de arma S-300/400 y utilizar sus datos para dirigir los misiles hacia sus objetivos. Sin embargo, de acuerdo con los datos publicados por NNiiRT, el 55Zh6UME no es lo suficientemente preciso para esto. El fabricante afirma un error cuadrático medio de 0.25 grados en azimut y elevación contra un objetivo con un RCS de 1 m2. Esto significa que para objetivos situados a solo 20 millas de distancia (32 kms) podría tener un error de más de 460 pies (140 metros), y proporcionalmente más metros para objetivos más distantes. Esto es inadecuado para guiar un misil. En cuanto al N036L-1-01, Sukhoi no afirma que el T-50 pueda atacar objetivos con él y, al estar restringido en altura al grosor del ala, el sistema probablemente tenga una precisión de elevación pobre.

Otro enfoque es utilizar sistemas de baja frecuencia para indicar a los radares de control de disparo y ampliar su alcance contra objetivos furtivos. Esta teoría profundiza en cómo los radares detectan los aviones. Un radar debe discernir el retorno de un objetivo del desorden ambiental y el ruido generado por sus propios componentes electrónicos. Los diseñadores eligen una relación entre señal y ruido (S / R) en la cual el radar tiene una probabilidad aceptable de detectar objetivos reales, típicamente 90%, y una tasa aceptable de falsas alarmas, generalmente una por minuto.

Para mejorar la relación S / R, los radares integran los retornos de numerosos pulsos. Dado que un objetivo estará presente en cada pulso, pero el ruido varía aleatoriamente, la señal se acumula hasta que se alcanza la relación señal / ruido y la computadora declara un objetivo. Por lo tanto, si un radar sabe aproximadamente dónde mirar, puede enviar más pulsos a un cono de búsqueda restringido y aumentar la relación S / R desde más lejos.

Teóricamente, esta técnica puede aumentar las distancias del radar de control de disparo hasta la de los sensores de aviso, pero en la práctica tiene limitaciones, como el hardware de procesamiento de señales. Un radar debe generar suficientes pulsos para cubrir todo su campo de visión, lo que significa varios miles de combinaciones de azimut y elevación para la búsqueda regular e incluso de decenas a cientos para una búsqueda restringida. Para cada ángulo, el radar debe dividir cada vuelta en docenas de contenedores de distancia y cada contenedor de distancia debe dividirse en muchos contenedores de velocidad. Las matemáticas complejas también se deben realizar para los contenedores y sus valores resultantes antes de que se pueda declarar un objetivo. Por lo tanto, los requisitos de procesamiento y memoria se acumulan rápidamente.

Además, el procesamiento de señales se realiza mejor de forma digital, pero eso requiere cuantificar la señal analógica en series de bits llamados palabras. La sensibilidad de este convertidor analógico a digital debe establecerse de modo que las señales superiores a la media no saturen el convertidor. Pero esto significa que las señales de gama baja se pueden registrar como cero, y las de aviones furtivos reflejan menos de 1/1000 de la energía de los cazas convencionales. Se pueden usar palabras más grandes, pero cada bit aumenta los requisitos de procesamiento y memoria, lo que aumenta el costo, el tamaño, el peso y la complejidad.

Si bien los detalles del procesador para el S-400 SAM y Su-35 no se conocen, la información de los fabricantes sugiere que los rangos de sus radares de control de disparo de banda X no se pueden extender significativamente. El rango citado de Almaz-Antey para el radar Gravestone del S-400 de 250 km para un objetivo RCS de 4m2 se establece específicamente con la iluminación del radar de búsqueda Big Bird. El Big Bird del S-400 puede detectar objetivos de 1m2 a 338 km (equivalentes a 478 km para un objetivo de 4m2) e iluminar objetivos de 4m2 a 390 km, y aún la distancia de detección del Gravestone es menor. En cuanto al Irbis-E del Su-35, solo detecta un objetivo de 3m2 a 400 km en un modo especial de búsqueda de ángulo estrecho y máxima potencia; el rango de detección en la búsqueda estándar es la mitad de eso. Esto sugiere que las cifras más altas para ambos sistemas se alcanzan solo cuando el radar ya recibe señales externas (Awacs –nota mía-).

Además, ampliar el alcance del radar con señales externas se aplicaría tanto a objetivos convencionales como furtivos. Los RCS de las aeronaves convencionales también crecen con longitudes de onda más largas y el aumento del tiempo de integración de la señal sería efectivo para un objetivo no furtivo. Por lo tanto, esta capacidad probablemente se reflejaría en una mayor distancia de detección contra objetivos RCS más altos.

Un tercer enfoque para enganchar a las aeronaves furtivas es combinar la orientación de mitad de camino con el radar VHF y la orientación terminal con el radar de banda X activa. En este esquema, un radar de baja frecuencia dirige un misil hacia un avión furtivo hasta que el radar de banda X a bordo adquiera el objetivo. La Marina de los EE. UU. por ejemplo, planea utilizar radares AESA de banda UHF en sus E-2D para proporcionar orientación a mitad de camino a sus SM-6 SAM.

El concepto es prometedor, pero primero requeriría que el radar de baja frecuencia sea capaz de localizar al objetivo lo suficiente como para que el misil lo detecte. Los sensores de los misiles no coinciden con la distancia de los radares de combate porque tienen mucha menos potencia y ganancia del radar incorporado. Solo pueden adquirir objetivos hacia el final del vuelo, pero frente a un F-35 o F-22 solo detectarán a aviones furtivos a menos de un quinto del rango habitual que para los otros. Además, incluso si se es detectado por el misil, las contramedidas electrónicas de los aviones furtivos se vuelven más efectivas por su baja observabilidad. Esto se debe a que las técnicas de suplantación de identidad, requieren que la señal de interferencia abrume el retorno real del radar de la aeronave, que es más pequeño para un caza furtivo.

Cuando se les preguntó sobre el radar de baja frecuencia, algunos funcionarios del programa F-35 admiten que la detección es posible, pero descartan la posibilidad de un enganche. Esta evaluación parece reflejar con precisión el estado del equilibrio entre sigilo-contrasigilo, por ahora. Pero los procesadores más rápidos, los chips de memoria más pequeños, los transmisores más potentes, el mejor procesamiento de la señal, una tecnología superior de las antenas, tienen el potencial de erosionar la ventaja que disfrutan las aeronaves furtivas actuales. Cuando se trata del estado de la furtividad, ninguno de los bandos puede reclamar la victoria final.


Anatomía del derribo de un Caza furtivo

Tal vez la mejor historia de advertencia contra el asumir que los cazas furtivos son invulnerables es la historia de cómo uno ya fue derribado. Cuatro días después de comenzar la campaña aérea de la OTAN sobre Serbia, un F-117A fue derribado por un SA-3 al noroeste de Belgrado. Las fuerzas aéreas de la alianza asumieron que el equipo obsoleto de Serbia suponía una amenaza mínima para el Nighthawk. Ni siquiera les importó la multitud de gente, que se cree que incluyó espías serbios, fuera de sus bases aéreas viendo despegar los aviones.

Los cazas furtivos volaron las mismas rutas todas las noches en su camino a Belgrado. Sobre el terreno, el Teniente Coronel Zoltan Dani, comandante del 3er Batallón de Misiles, 250ª Brigada de Misiles de Defensa Aérea, pudo espiar las conversaciones de radio no encriptadas entre los pilotos de combate y el AWACS E-3 dirigiéndolos. El coronel Dani había estudiado la tecnología del F-117 y había colocado su unidad en la posición que él había determinado que era la posición óptima para detectarla.

En la noche del 27 de marzo de 1999, el clima había forzado la cancelación de todas las misiones de ataque de la OTAN con la excepción de ocho F-117. Poco después de las 8 de la tarde, las unidades de radar en el norte de Serbia informaron que habían detectado un objetivo con un pequeño RCS. A 26,000 pies, un F-117 se dirigía al noroeste de Belgrado después de atacar su objetivo.

El Coronel Dani ordenó que se activara su radar de búsqueda P-18 (una actualización del P-12 de los años 70). Inicialmente, no detectó nada, pero luego le indicó al operador que activara una "innovación" y apareció un objetivo en la pantalla a 31-37 millas. El Coronel Dani se ha negado a detallar la "innovación", pero se cree que había habilitado al radar a una frecuencia aún más baja que la normal. Cuando el objetivo se acercó lo suficiente, los operadores del SA-3 comenzaron a encender sus radares por intervalos de 20 segundos, para minimizar la exposición a los misiles antirradar de la OTAN. En el tercer intento, bloquearon un objetivo de 8 a 9 millas de distancia y disparó un par de misiles a las 4 en punto. El primero voló sobre el F-117, sin poder detonar, pero el segundo lo golpeó, volando su ala izquierda y lanzándolo incontrolablemente hacia el suelo.

La primera lección de este incidente es que la supervivencia es una combinación de tecnología y táctica. Cuando los militares usan tecnología avanzada sin tener en cuenta las tácticas, un oponente tácticamente habilidoso puede explotar una debilidad, especialmente si se combina con un poco de ingenio técnico. El Coronel Dani sabía del plan de vuelo del F-117 y los Nighthawks eran los únicos aviones en el aire. Eso hace que la detección sea mucho más fácil que cuando un avión puede acercarse desde cualquier dirección en un cielo abarrotado. De ahí la importancia de las tácticas y también una parte infravalorada de la tecnología furtiva: los receptores electrónicos que detectan las emisiones de radar y las computadoras que trazan los recorridos que minimizan las posibilidades de detección.

La segunda lección es la continua importancia de las operaciones combinadas de armas. Los cazas furtivos podrían realizar algunos trabajos solos, pero son más efectivos y pueden sobrevivir, cuando se combinan con aviones furtivos de banda ancha, guerra electrónica, misiles antirradar, señuelos y armas de larga distancia. Después de que el F-117 fue derribado, se cree que el avión de ataque electrónico EA-6B de EE.UU comenzó a apoyar a los F-117 y los aviones de ataque prestaron más atención a los radares de búsqueda.

La tercera lección es la vulnerabilidad potencial de las aeronaves furtivas a frecuencias más bajas. Sin embargo, es posible que el F-117 sea más susceptible a ellos que sus sucesores. Si bien tiene un fondo plano, su fuselaje totalmente angulado podría ser más vulnerable que una forma combinada a frecuencias más bajas, debido a los efectos de las ondas de superficie, y el P-18 modificado podría haberle pillado en un ángulo adecuado para explotar eso. También usaba materiales RAM antiguos. Por otro lado, los radares de frecuencia más bajos de hoy en día tienen distancias de detección mucho mayores que los P-18 y si pueden resolver el problema del bloqueo de los misiles, pueden ser capaces de enfrentarse a los cazas furtivos modernos. Parafraseando las palabras del Coronel Dani: no existe tal cosa como "invisible para el radar", solo hay diferentes grados de visibilidad.


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Notas:

Grazing angle: Cuando se trata de un haz que es casi paralelo a una superficie, a veces es más útil referirse al ángulo entre el haz y la superficie, en lugar de entre el haz y la normal a la superficie, en otras palabras, 90 ° menos el ángulo de incidencia. Este pequeño ángulo se llama ángulo de visión o ángulo de pastoreo.




N036L-1-01: este array situado en el al del Su-57 no sirve para la detección de aviones en la banda L, por lo que se sabe solo es un identificador IFF y posiblemente pueda usarse como perturbador.

Fuente original: http://aviationweek.com/aircraft-design ... y-aircraft
Fuente secundaria: https://www.reddit.com/r/Dragon029/comm ... absorbing/

La magia detrás de los materiales absorbentes de radar para aviones furtivos
The science, history and future of stealth materials
Oct 28, 2016 Dan Katz | Aviation Week & Space Technology

Dispositivos de encubrimiento

Este es el tercer artículo de lk serie. El sigilo o furtividad se asocia tradicionalmente con el diseño modelado de aeronaves, pero a medida que más naciones operan aviones de baja observabilidad y de sensores contra la furtividad, los materiales que absorben el radar (RAM) pueden adquirir una importancia cada vez mayor.
Por lo general, la conformación o modelado del fuselaje del avión representa el 90% de la reducción de la sección transversal del radar (RCS) de un avión furtivo y la RAM del 10% restante. Y donde la RAM puede reducir el RCS en un orden de magnitud, el diseño del fuselaje puede reducirlo en tres o cuatro órdenes. Pero la RAM reduce los retornos de radar de ciertas características más de lo que implican estas pautas y, si bien el progreso en el modelado del fuselaje parece estar estancado, en los materiales avanza rápidamente.
Materiales electromagnéticos
La capacidad de una sustancia para absorber las ondas electromagnéticas (EM) depende de dos propiedades del material denominadas permitividad y permeabilidad, que son la capacidad de almacenar energía eléctrica o magnética, respectivamente. La fuente de ambas es la existencia de dipolos eléctricos o magnéticos a nivel atómico, molecular o a nivel de la red cristalina.
Cuando una onda EM pasa a través del material, estos dipolos se orientan en dirección opuesta a la dirección del campo. En algunos materiales, los dipolos vuelven sin esfuerzo a neutral después de que el campo EM vuelve a cero. En otros materiales, los dipolos son "pegajosos" y requieren energía para orientarlos o devolverlos a la posición neutral. Esa energía adicional se pierde y se dice que la permitividad o permeabilidad del material tiene un componente de pérdida.

Las RAM son compuestos hechos por un material de matriz y un relleno. La matriz es un material dieléctrico de baja pérdida con permitividad apreciable y permeabilidad insignificante. Son efectivamente "transparentes" a las ondas EM y generalmente se eligen por sus propiedades físicas. Típicamente, son polímeros aislantes como plástico, vidrio, resina, poliuretano y caucho. Las cerámicas tienen mayores permeabilidades y tolerancia al calor. Las espumas y los paneles de abeja tienen una permitividad especialmente baja (almacenamiento de energía eléctrica) porque contienen mucho aire.

El papel de los materiales en la furtividad

·Los materiales absorben las ondas de radar al almacenar y disipar sus componentes eléctrico o magnético.
·La RAM es particularmente importante para controlar los retornos desde motores, bordes y corrientes de superficie.
·El progreso en la RAM continúa y puede ser aún más importante para la tecnología furtiva.

Uno podría tener la tentación de construir el revestimiento de los aviones a partir de materiales "transparentes", pero el radar reflejaría los objetos que se encuentran debajo de la superficie, como los sensores, el combustible, fuselaje metálico y partes del motor y el piloto. En la práctica, la capa inferior de una piel invisible es un material altamente conductor, como el metal, que refleja fuertemente las ondas de radar antes de que alcancen el complejo entorno reflectante que se encuentra debajo.
Mientras tanto, el relleno de RAM son típicamente partículas compuestas o recubiertas con un material con pérdidas. El carbono es el material de elección para la absorción dieléctrica por que la pérdida eléctrica es proporcional a la conductividad y la conductividad del carbono está por debajo de los metales pero por encima de los aislantes. Los absorbentes magnéticos, que tienen cierta permitividad pero una permeabilidad mucho mayor (almacenamiento de energía magnética) son típicamente el carbonil de hierro (una forma de polvo puro del metal) u óxidos de hierro, también llamados ferritas. Estos materiales pueden impregnarse en goma o disolverse en pintura y las ferritas a menudo se sinterizan en baldosas.
A medida que aumentan los componentes de permitividad, permeabilidad y pérdida, un material puede absorber más energía EM porque las longitudes de onda EM se reducen a medida que estos valores aumentan. Pero cuando las ondas alcanzan un límite entre dos medios, la energía puede reflejarse en lugar de admitirse. La cantidad reflejada depende de sus impedancias, la raíz cuadrada de la relación entre la permeabilidad y la permitividad de cada material. Cuanto mayor es el cambio de impedancia, más energía se refleja antes de que pueda ser absorbida. Por lo tanto, el diseño de RAM debe equilibrar la capacidad de absorción con la reflectividad de la superficie para maximizar la absorción.

Diagrama de resonancia magnética absorvente.



Las propiedades ElectroMagnéticas de un material también varían con la frecuencia. En bandas de radar más altas, ningún material magnético tiene permitividad y permeabilidad en una proporción cercana a la del aire, por lo que es inevitable una alta reflexión de la superficie. Pero si el material tiene una profundidad de un cuarto de de la longitud de onda incidente, la reflexión parcial sobre el metal cancela parcialmente la reflexión de la superficie. Debido a la alta permeabilidad de la RAM magnética, la profundidad requerida es pequeña. Rendimientos de absorción de 20 dB (99%) se logra mediante "absorbentes resonantes" disponibles en el mercado con frecuencias de resonancia de entre 1-18 GHz y espesores de 0.04-0.2 pulgadas (0,1-0,5 cms). La técnica es inherentemente de banda estrecha, sin embargo, con una absorción significativa que se extienda quizás en un 15% desde la frecuencia de resonancia.
Dado este ancho de banda limitado, así como un mayor peso y costo, los absorbentes dieléctricos son los preferidos para la absorción de una banda ancha a altas frecuencias. Dado que los dieléctricos no tienen propiedades magnéticas, sus impedancias nunca coinciden con el aire, sino que al usar capas de materiales, cada una con una concentración creciente de partículas de carbono, la permitividad, la conductividad y las pérdidas dieléctricas aumentan gradualmente, mientras que la impedancia disminuye gradualmente. Las capas también se pueden ajustar para maximizar las cancelaciones. Estos absorbentes dieléctricos graduados pueden reducir la reflexión en 20 dB, y su ancho de banda cubre fácilmente las frecuencias más altas. Sin embargo, requieren una profundidad significativa para lograr un rendimiento de baja frecuencia: 1 pulgada (2,5 cms) para la banda X (en torno a 8 Ghz) y 4.5 pulgadas (11,50 cms) para una banda de frecuencia de 500 MHz.
Otro enfoque es utilizar un gradiente físico. Estos absorbentes de "transición geométrica" utilizan objetos puntiagudos de material homogéneo orientado perpendicular a las ondas. La aplicación más común es la de los absorbentes piramidales que recubren las cámaras aneoicas que se utilizan para las pruebas del RCS. En las frecuencias altas, las ondas rebotan entre estas estructuras, perdiendo energía con cada golpe. Si la longitud de onda es grande en relación con la estructura, las ondas actúan como si encontraran un cambio gradual en las propiedades del material en lugar de una forma geométrica. Los absorbentes de este tipo pueden reducir la reflexión en 60 dB, pero requieren estructuras de 15 pies (40 cms) de altura para una efectividad a 30 MHz.

De manera contraintuitiva, en bandas más bajas, algunos materiales magnéticos se vuelven más efectivos porque aumenta su capacidad de almacenamiento de energía. A frecuencias de entre 30-1,000 MHz, ciertas ferritas exhiben una compresión de onda extrema y una impedancia cercana a la del aire. Las baldosas de ferrita comerciales pueden lograr una reducción de más de 20 dB en la banda de VHF y una reducción de 10 dB a través de la UHF, con un grosor de solo 0.25 pulgadas (0,63 cms) y un peso de 7 libras/pie2 (34 kg/m2).
Hasta ahora, lo que se ha discutido es la reducción de los reflejos especulares, aquellos que rebotan contra un objeto como la luz de un espejo, pero la RAM también es particularmente efectiva para reducir las ondas superficiales. Estas son las ondas emitidas por las corrientes inducidas en una superficie conductora cuando es alcanzada por un radar. A medida que se mueven a lo largo de la superficie, emiten ondas viajeras, generalmente en ángulos cercanos al pastoreo (grace angle), y cuando encuentran discontinuidades (un borde del fuselaje, un espacio o paso en la superficie o un cambio en el material) emiten ondas de borde, concentradas más cerca a la reflexión especular. Las corrientes superficiales viajan a lo largo de la superficie de un material en lugar de a través de su grosor, y la RAM actúa como una guía de onda, atrapando las corrientes y absorbiéndolas. La RAM magnética puede suprimir bien las corrientes de superficie en un espesor de solo 0.03 pulgadas (0,7 mm)
Hay maneras para combinar técnicas. Los materiales magnéticos en capas pueden reducir la RCS en 10 dB desde la banda de 2 a 20 GHz con 0.3 pulgadas (0,76 cms) de profundidad. Las RAM híbridas se pueden crear con una capa superior de dieléctrico graduado y una capa inferior de material magnético para atenuar las reflexiones del radar desde VHF hasta la banda Ku.


Dirty Birds (U2) y paneles de pastel

La RAM ha sido parte de los esfuerzos para la reducción del RCS desde el comienzo. En 1943, los hermanos Horten de Alemania diseñaron su ala voladora HoIX con alas de madera contrachapada emparedadas alrededor de una mezcla de pegamento, serrín y carbón granulado. La RAM vería servicio en la guerra a bordo de submarinos alemanes, sobre la cual se aplicó un material llamado "Sumpf" (goma impregnada con gránulos de carbono (algunas fuentes dicen que es un relleno magnético)) para el esnórquel y las torres de bombeo. En 1945, el Laboratorio de Radiación del MIT había desarrollado un material de caucho inpregnado con escamas de aluminio tipo disco llamadas MX-410 que exhibían propiedades antirradar.
Skunk Works de Lockheed y los expertos en radares del MIT probaron muchas configuraciones en el U-2 “Dirty Bird), con la esperanza de reducir el RCS. El enfoque final fue una pintura cargada con carbonil ferrita, que redujo el RCS en un orden de magnitud. Sin embargo, ninguna de estas configuraciones impidió a Rusia rastrear los vuelos.
El sucesor del U-2, el A-12 de la CIA y SR-71 Fuerza Aérea de los EE. UU. usarían la velocidad y la altitud para protegerse, pero la agencia aún insistió en que Skunk Works reduciese el RCS del avión. El avance más importante llegó en el modelado. El avión recibió una extensión delgada y curva de las gondolas de los motores, los bordes delanteros y el fuselaje. Este "chine" lomo creó un fuselaje de curvatura continua con bordes afilados y borde inferior en gran parte plano que redujo el RCS en un 90%.
Además, alrededor del 18% del material del avión era RAM. Había un recubrimiento cargado con ferritas de hierro y mezclado con asbesto para soportar las altas temperaturas de la superficie a Mach 3. Las colas verticales estaban compuestas casi completamente de RAM y inclinadas hacia adentro 15 grados. El borde exterior del A-12 originalmente consistía en piezas triangulares de titanio llamadas filetes, pero en los aviones posteriores se insertaron triángulos de panel resistente de panel de abeja de plástico junto a superficies de fibra de vidrio, llamados "Pie panels; paneles de tarta", fueron introducidos en los bordes de diente de sierra de titanio del ala y en el lomo del fuselaje. El Blackbird terminó con un RCS igual al de un Piper Cub, que es de aproximadamente 4 m2.


Motel de cucarachas

A menos que la RAM esté integrada en una estructura de absorción de radar, el material agrega peso y volumen sin ayudar a la integridad estructural. Por lo tanto, el diseño furtivo/sigiloso ha dictado el uso del diseño para controlar al mayor contribuyente al RCS, las reflexiones especulares. El primer avión furtivo verdadero, el F-117, empleó una forma completamente angulada para controlar estos y ahorró RAM en gran parte para tratar cavidades y ondas superficiales.

Diagrama de técnicas de reducción del RCS en el propulsor



La piel del F-117 erta aluminio recubierta casi por completo con RAM. Originalmente, el material venía en láminas similares al linóleo de un polímero cargado de ferrita. Fueron adheridas a la piel del fuselaje en diferentes grosores en diferentes lugares. Se usó masilla o pintura RAM para cubrir cierres, sellar huecos y alisar superficies desiguales. Las puertas y los paneles de acceso se sellaron antes de cada vuelo con cinta metálica y se cubrieron con RAM. Inicialmente, se minimizó el uso de pintura RAM, ya que es difícil de aplicar con un grosor preciso y requiere el uso de disolventes tóxicos. Las ventanas de la cabina se cubrieron con oro para minimizar la transición de impedancia de la superficie del avión y evitar que las ondas del radar penetren en la cabina, donde la cabeza del piloto tendría un RCS 100 veces más grande que el propio avión.
Se tuvo que prestar especial atención a los motores y entradas porque desde el frente contribuyen con la mayoría del RCS del avión. Los ingenieros colocaron una rejilla impregnada con absorbente de fibra de vidrio en las tomas que actuaron como un “motel de cucarachas” (impidiendo la visión de los alabes del propulsor). La energía de las ondas se absorbia en el camino y no pudían salir. Convenientemente, el material era conductor, de este modo se podía calentar para evitar la formación de hielo. El material de relleno probablemente era carbón, su concentración aumentaba de adelante hacia atrás. Las ondas de radar entrantes verían disminuir gradualmente la impedancia, serían admitidas y absorbidas por el camino, y cuando rebotasen de vuelta hacia la rejilla de entrada sufrirían un severo cambio de impedancia y se reflejarían nuevamente sobre el conducto el cual también podría haber sido cubierto con RAM.
Se realizaron varias mejoras al esquema de la RAM del F-117 durante el desarrollo del programa. El método de revestimiento primario cambió a un sistema robótico en el que una cuna colocaba el avión mientras que las boquillas controladas por computadoras aplicaban la pintura absorbente del radar. Se hicieron esfuerzos para reducir la RCS frontal y desarrollar nuevas pieles de RAM. Durante un tiempo, la flota obtuvo múltiples configuraciones de RAM antes de que un programa lanzado a finales de los años 90 los estandarizase.

Tratamientos de borde, pintura de plata y curvas en S


Se dijo que el siguiente avión furtivo, el Northrop Grumman B-2, dependía más de la forma y menos de la RAM que el F-117. Dado que la forma completamente angulada del caza furtivo lidiaba bien con las reflexiones especulares, es probable que se refería a la supresión de las ondas de superficie. Con superficies superiores e inferiores compuestas totalmente de curvas, la forma del bombardero furtivo no tiene discontinuidades para crear ondas superficiales fuertes, excepto los bordes del avión.
Pero los ingenieros ahora tenían una solución para este problema de borde. Comenzando con el B-2, todos los aviones furtivos de los EE. UU. han lucido un distintivo "tratamiento de borde", visible como una banda de diferente color alrededor del perímetro de la estructura del avión. La teoría sugiere lo que hay debajo. Dentro de la cuña triangular hay un material liviano, como un panel de fibra de vidrio, cargado con carbono en una concentración que aumenta de la punta a la base. Por lo tanto, la impedancia disminuye desde el aire en la punta hasta cero en la superficie conductora detrás de ella. Esto permite que las corrientes superficiales pasen lentamente en lugar de abruptamente, así como que sean absorbidas. Esta disposición suprime tres contribuyentes al RCS: ondas de borde al ralentizar las transiciones de la corriente de superficie; ondas viajeras absorbiendo las corrientes; y la difracción en los bordes por absorción de ondas de radar incidentes. El RCS cae significativamente desde todos los ángulos y particularmente en ángulos fuera de la normal.

Diagrama del tratamiento de los bordes furtivos



El B-2 tiene una considerable profundidad para un absorbente efectivo hecho solo de materiales dieléctricos, pero los informes también indican la incorporación de un material magnético para una mejor absorción en la banda VHF. Para mejorar la conicidad y minimizar la difracción, la superficie conductora debajo también puede hacer una transición lenta hacia una cuña estrecha.
Si bien los tratamientos de borde pueden absorber las corrientes de superficie, esas corrientes deben alcanzar los bordes y cualquier discontinuidad previa de la superficie puede evitarlo. El fuselaje del B-2 utilizó la menor cantidad de paneles posible para minimizar los huecos, pero los canales alrededor de las puertas y los paneles de acceso eran inevitables.
La energía del radar puede incluso inducir corrientes superficiales en las puertas y los paneles en sí mismos y, si esas corrientes encuentran discontinuidades, pueden emitir fuertes ondas de borde y superficiales porque los canales son de pequeñas dimensiones. Por lo tanto, esas brechas se deben salvar con masillas o cintas conductoras. Originalmente se requerían alrededor de 3.000 pies (10.000 metros) de cinta para cada avión. Además, el revestimiento del B-2 incluía una pintura de plata. El efecto de una discontinuidad depende de su tamaño y la conductividad de sus lados. La plata es el metal más conductor, por lo que su aplicación podría minimizar el efecto de las brechas al tiempo que absorbe las corrientes y bloquea la penetración del radar.
Para suprimir el retorno del propulsor, el B-2 usó un conducto en forma de S forrado su interior con RAM. Tanto la forma como el material son vitales para esta técnica de reducción del RCS. La RAM es fina, pero la curva de la entrada hace que las ondas reboten tantas veces que la absorción se acumula. En comparación con un conducto recto, una entrada en forma serpentina en S no tratada podría lograr una reducción de 30 dB en angulo recto a la emisión del radar, pero la ventaja sería cero más allá de 5 grados de la línea normal. Adheriendole RAM el RCS baja otros 30 dB en la vista de referencia y se mantiene entre 30 y 40 dB por debajo de los conductos no alineados, rectos o curvos, más allá de 10 grados.
Los cambios en el esquema de la RAM en el B-2 desde la década de los 90 se han centrado en reducir la carga de mantenimiento, así como el RCS. Se introdujeron mejores cintas junto con masillas más fuertes con tiempos de curado más cortos. En 2003-10, los B-2 también recibieron un material avanzado de alta frecuencia: una RAM magnética aplicada robóticamente a los paneles de acceso para reducir el tiempo requerido para restaurar la furtividad después del mantenimiento de rutina. Flexibles láminas selladas se convirtieron en el puente conductor para algunos paneles y ciertos huecos se rodearon con bandas estrechas de RAM magnética llamadas "marcos de cuadros".
El F-22 continuó el uso de muchas técnicas de reducción del RCS del B-2. Su forma se compone de planos compuestos para minimizar las ondas superficiales. El tratamiento del borde es evidente alrededor de las alas, las superficies de control y las entradas a los propulsores. Las tomas son S-curvadas y recubiertas de RAM. La RAM magnética también se utiliza en ciertos paneles y técnicas conductivas puentean la impedancia en huecos.

La capa “mágica” y el futuro de la RAM


Los materiales de baja observabilidad desarrollados para el B-2 y el F-22 mantuvieron a la RCS pequeña, pero su carga de mantenimiento resultó ser grande. Su durabilidad decepcionó, lo que requirió de frecuentes reemplazos que aumentaron costes de mantenimiento y restringieron la disponibilidad de los aviones. Los rellenos de RAM tienden a ser esféricos, de unas pocas a decenas de micrómetros y formados densamente, lo que es bueno para las cualidades de absorción pero malo para la durabilidad. Adherirlos a las superficies de los aviones también resultó problemático.
Por lo tanto, desde el comienzo del programa del F-35, el objetivo de Lockheed era lograr una furtividad aceptable y reducir las necesidades de mantenimiento. Se continuó con el uso de varias técnicas de RAM, incluidos los conductos curvados en S del propulsor, forrados o recubiertos con RAM, los tratamientos de los bordes y lo que parecen ser “marcos de cuadros” en torno a muchos huecos. Los primeros informes también indicaron que la cantidad de piezas que componen la piel se minimizaría y la alineación con láser ajustaría las piezas de manera tan precisa "que el 99% del mantenimiento no requeriría el mantenimiento de las superficies poco observables o furtivas", dice Lockheed. El objetivo era probable que hiciera innecesarios los procedimientos intensivos de puenteo de los huecos.

Diagrama de una sola capa de la RAM de fibra rellena con CNT



Pero durante el desarrollo, algo sucedió. Primero, los funcionarios del programa comenzaron a insinuar que el F-35 podría ser más furtivo que el F-22; Difícil de creer, dada su forma menos disciplinada. Entonces los funcionarios comenzaron a referirse a un secreto material, una "capa conductora". . . donde ocurre la magia ". En mayo de 2010, Tom Burbage, entonces vicepresidente ejecutivo del programa F-35, reveló la incorporación de la tecnología de "estera de fibra", describiéndola como " el mayor avance técnico que hemos tenido en este programa.”

La esterilla de fibra reemplazaría muchas aplicaciones de RAM al ser curada en la piel compuesta del avión, haciéndola más duradera. Burbage especificó además que dicha capa presentaba un "tejido no direccional", lo que garantizaría que las propiedades Electromagnéticas no varíasen con el ángulo de incidencia. Curada sobre la supercicie, esta capa puede variar en grosor según sea necesario. Lockheed se negó a proporcionar más detalles, citando que es material clasificado. Sin más evidencia, la estera de fibra implicaría el uso de fibras, en lugar de partículas, lo que daría lugar a superficies más fuertes y la palabra "conductora" apunta a RAM basada en carbono.
Pero solo un mes antes de la divulgación de Burbage, Lockheed presentó una patente que reclamaría el primer método para producir un panel de RAM duradero. La patente detalla un método para hacer crecer nanotubos de carbono (CNT) en cualquier tipo de fibra (vidrio, carbono, cerámica o metal) con una precisión sin precedentes en el control de longitud, densidad, número de paredes, conectividad e incluso orientación. Las fibras impregnadas con CNT pueden absorber o reflejar el radar, y la conectividad entre los CNT proporciona senderos para las corrientes inducidas.
Significativamente, los CNT se pueden impregnar con hierro o nanopartículas de ferrita. Las fibras pueden tener diferentes densidades de CNT a lo largo de sus longitudes y las fibras homogéneas pueden estar en capas o mezcladas. Las incorporaciones descritas incluyen capas frontales con aire para la igualación de la impedancia, el uso de espesores de longitud de onda de un cuarto para cancelación, gradientes de densidad CNT escalonados o continuos y densidades continuamente variables a profundidades específicas para la absorción de ondas de frecuencia de banda ancha. Las fibras pueden disponerse con "orientación aleatoria" en materiales incluyendo "una tela tejida, una esterilla de fibra no tejida y una capa de fibra".

La patente reclama que los compuestos con fibras impregnadas de CNT son capaces de absorber ondas electromagnéticas de entre 0.1 MHz a 60 GHz, un ancho de banda sin precedentes en absorbedores comerciales, con una efectividad particular desde la banda L a la banda K. La patente no cuantifica la capacidad de absorción, pero sí dice que los paneles serían "casi un agujero negro a través…de varias bandas de radar”. También, curiosamente, una capa puede ser conformada para que una computadora conectada pueda leer las corrientes inducidas en las fibras, lo que convierte a la capa en un receptor de radar.
Si bien la patente menciona a los aviones furtivos, no menciona específicamente el F-35, y no se conoce el nivel de preparación de la fabricación del material en el momento en que se descubrió. Pero es difícil ignorar la proximidad en el tiempo y la presentación de la tecnología “esterilla de fibra". Cuando se le preguntó sobre si la RAM impregnada de CNT está en uso en el F-35 y si se trata de la tecnología a la que Burbage se había referido, el portavoz de Lockheed Martin, Mike Rein, dijo: nosotros no tenemos nada que adherir a lo que fué descrito en la patente presentada".

Incluso si las fibras inpregnadas de CNT no son la capa "mágica" del F-35, pueden representar el nuevo estadio de técnica en la RAM. Y si bien este puede ser el mayor desarrollo en la tecnología, no es el único. Nuevos materiales están siendo probados todo el tiempo. En particular, los metamateriales que utilizan estructuras geométricas de sub-longitud de onda para comunicar cualidades que no existen en la naturaleza han recibido especial atención por sus aplicaciones en la furtividad. El futuro de la furtividad puede ser inseparable del futuro de la RAM.


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CNTs= Nanotubos de carbono.

Buen trabajo compañero , gracias por la molestia.

peiper escribió:Buen trabajo compañero , gracias por la molestia.

El fin de semana si dios quiere, pondré el siguiente capítulo, el 4º de la serie.

Gran trabajo

Saludos

Gracias

Siguiente entrega nº4 de las 7 que la componen.


Fuente Original: http://aviationweek.com/defense/state-c ... show-china
FuenteSecundaria: https://www.reddit.com/r/Dragon029/comm ... echnology/

Estado de la tecnología contrafurtiva en la feria aérea de China
Enero 17, 2017 Dan Katz | Aviation Week & Space Technology

Este es el cuarto artículo de una serie. Incluso aún cuando el caza Shenyang J-20 realizó su primera exhibición pública en la feria Aérea de Zhuai en China en noviembre, las altas antenas de los radares de vigilancia aérea de baja frecuencia que estaban de pie sobre la multitud eran la evidencia de los esfuerzos de Beijing no solo para igualar sino contrarrestar la ventaja de EEUU en cuanto a la furtividad.
Elevándose sobre la línea de vuelo en Zhuhai había tres radares de defensa aérea de China del Electronics Technology Group Corp. (CETC) y su Instituto de Investigación de Tecnología Electrónica de Nanjing (NRIET). El trío de baja frecuencia revela una filosofía de diseño similar que comprende altas antenas de dipolos polarizados horizontalmente, el radar de banda VHF JY-27A con 400 elementos, el de banda UHF YLC-8B con 1.800 y el de banda L SLC-7 con 2.900 elementos.
El enfoque adoptado por CETC y NRIET para detectar aviones poco observables mientras se superan las limitaciones de los radares de baja frecuencia parece diferente al adoptado por el Instituto de Investigación de Radio Ingeniería (NNiiRT) de Nizhny Novgorod de Rusia, que ha empleado antenas más amplias y, más recientemente, con elementos polarizados verticalmente. Los primeros sistemas de VHF rusos como el P-12 y P-18 de NNiiRT utilizaban dos filas de antenas Yagi polarizadas horizontalmente. El P-12 tenía seis elementos en cada fila, el P-18 tenía ocho. En 1982, NNiiRT introdujo el primer radar VHF con capacidad 3-D, con capacidad de determinar la elevación del objetivo además de la distancia y el rumbo, el 55Zh6 Nebo "Tall Rack". Este sistema masivo y semi-móvil consistió en cuatro antenas con dipolo horizontal situados uno encima del otro, el inferior, consistente en seis filas de 26. Unos años más tarde, el “Box Spring” 1L13 Nebo-SV del mismo instituto entró en servicio con seis filas de 14 Yagis, más cortas que las del P-12 / -18 y con dipolos plegados.

Radares de baja frecuencia contrafurtivos en la feria Aérea de China
• China mostró al menos cuatro radares de baja frecuencia en Zhuhai 2016
• Datos de uno de los radares señalaron una distancia de detección para el furtivo F-22
• Almaz-Antey, de Rusia, promovió los sistemas de radar contrafurtividade Moscú.
• Los datos indican distancias de detección grandes, pero precisión, resolución y movilidad limitadas
• También en Zhuhai había un nuevo radar pasivo chino y un radar ruso “Fencer”.

A principios de la década de los 2000, Rusia reveló su primer radar VHF de matriz activa escaneada electrónicamente conocida como (AESA), el 1L119 "Nebo-SVU", que tenía seis filas de 14 Yagis cortos con dipolos plegados, ahora polarizados verticalmente. Este fue el primer radar de banda VHF móvil en alcanzar la capacidad 3-D, pero su precisión fue limitada, particularmente en la elevación.
NNiiRT solucionó el problema agrandando las matrices al tiempo que agregaba radares de mayor frecuencia al sistema. Al final de la década de los 2000, se introdujo el 55Zh6ME Nebo-M, que consta de tres radares montados en vehículos separados: VHF, L y S-band. El radar VHF tenía siete filas de 24 elementos Yagi. Unos años más tarde, NNiiRT presentó el 55Zh6UME, que montaba un AESA de banda VHF (con seis filas de 20 elementos) junto con una antena de banda L de 36 filas en un solo remolque.
El Radar KB de Bielorusia recientemente adoptó un enfoque similar para agregar una capacidad de búsqueda de altura a su serie de radares de banda VHF. Esta serie Vostok, que utiliza una amplia gama de elementos cuadrados únicos, anteriormente estaba restringida a operaciónes bidimensionales. El nuevo Vostok-3D incorpora una matriz de banda S para agregar una capacidad de búsqueda en altura.


El JY-50 es un radar pasivo de banda VHF 2-D con dos filas de 12 elementos V invertidos respaldados por una rejilla reflectante.

Los radares de banda L también siguen siendo populares para los radares solitarios contrafurtivos, de los cuales al menos uno estaba en exhibición. En uno de los pasillos, China Electronics Corp. (CEC) mostró su radar REL-4, que tiene un conjunto que se parece mucho al radar de banda L Protivnik-GE de finales de los años noventa. NRIET también produce un sistema en banda L, el YLC-2A montado en un camión, y CEC también anuncia un radar en banda VHF, el JL3D-91, aunque ninguno apareció por la feria aérea.

Cerca, pero todavía no blocando

Los datos proporcionados por los fabricantes (ver tabla), hacen posible caracterizar el estado de los radares de baja frecuencia contrafurtivos. Todos estos sistemas pueden presumir de largoas distancias de detección. El más largo parece pertenecer al Nebo-M de Rusia, que puede detectar un objetivo con una sección transversal de radar (RCS) de 1 m2 a 315 millas (510 km) en modo de búsqueda de 90º. Pero lo logra con tres radares. Además, el RCS varía con la frecuencia, por lo que las firmas citadas por cada fabricante no son necesariamente objetivos equivalentes.



Si bien las cifras de RCS para la mayoría de los Aviones furtivos no se han divulgado, algunos fabricantes de radares han reclamado distancias de detección formidables contra aviones específicos. El radar KB de Bielorusia cuenta con una diatancia de detección contra el F-117 de 215 millas (346 kms). para el radar Vostok-3D y sus versiones más recientes. NRIET cita la misma distancia de detección para su YLC-8B contra el F-22 y 340 millas (550 kms) contra un avión no furtivo como el propio JH-7 de China.
Ningún fabricante ha especificado una distancia de detección aún contra el B-2 o el F-35. El RCS del B-2 debe ser mucho más pequeño que el del F-22 en frecuencias de radar más bajas, debido a su forma y las estructuras profundas que absorben las ondas emitidas por el radar enemigo. En cuanto al F-35, su forma sería tan vulnerable a las frecuencias más bajas como la del F-22, si no más; su furtividad en bandas más bajas dependería de si su material absorbente de radar (RAM) puede absorber tales frecuencias.

Pero detectar y rastrear (tracking) un avión no significa que un radar pueda engancharlo/blocarlo. Las técnicas de compresión de pulsos han superado las limitaciones en la precisión de las distancias exhibidas por los primeros radares VHF, pero los ejemplos actuales todavía están limitados en el rumbo y elevación. Algunos pueden igualar a los radares de búsqueda de banda S modernos, pero aún parecen incapaces de guiar un misil a un objetivo.
El sistema más preciso para el cual se dispone de datos es el Nebo-M de triple banda, que tiene un error cuadrático medio de 0,2 grados en azimut y 0,17 grados en elevación. Un misil que usa datos de orientación con esta precisión enganchando a un avión a 20 millas (32 kms) de distancia podría estar alejado lateralmente sobre 370 pies (112 metros) y proporcionalmente más alejado aún para objetivos todavía más lejanos.

Un enemigo podría intentar usar un radar de baja frecuencia para guiar un misil con un radar activo para acercarlo lo suficiente como para que el sensor que incorpora el propio misil adquiera el objetivo por si mismo, pero los radares de los misiles tienen aperturas mucho más pequeñas, menor potencia emitida y menos capacidad de procesamiento. La mayoría todavía utiliza antenas de escaneado mecánico. Los datos no están disponibles para determinar si algún radar de misiles actual tiene la velocidad de exploración y la distancia de adquisición para adquirir de manera fiable un avión furtivo antes de sobrepasarlo o perderlo. Además, muchos misiles antiaéreos activan sus ojivas con expoletas de proximidad por radiofrecuencia, lo cual da a entender un alcance reducido contra un avión furtivo, lo que les requiere que pasen más cerca de lo normal para detonar.

Otra barrera para el el blocaje es la resolución: cuán separados deben estar dos aviones para que el radar los reconozca como objetivos separados. El Nebo-M tiene una resolución de azimut de 4 grados, que se encuentra enuna distancia de 50 millas (80 kms). Esto se traduce a un error en su distancia lateral de unas 3.5 millas (5,6 kms). Si varios aviones vuelan más cerca de eso, el radar verá un solo objetivo, con un centro ponderado por la fuerza de cada retorno.
Los radares VHF de Rusia también pueden tener problemas para discernir los retornos de los aviones del desorden en tierra a largas distancias. Las impresionantes distancias de detección del 55Zh6ME y 55Zh6UME se refieren a objetivos situados alturas de unos 30.000 metros (98.000 pies), más allá del límite de servicio de cualquier caza y al menos al doble de la altura del horizonte del radar en esas distancias. Esto podría deberse a la polarización vertical de sus elementos, que NNiiRT pudo haber elegido para mejorar la detección de aviones furtivos.



El radar JY-27A con banda de frecuencia en VHF tiene dipolos rectos en filas alineadas horizontalmente. La matriz escanea electrónicamente en acimut y elevación.

Los aviones furtivos son vulnerables a frecuencias más bajas en gran parte debido a los efectos de las ondas superficiales. Cuando las ondas de radar golpean el fuselaje, inducen corrientes que luego emiten "ondas de superficie" a medida que viajan a lo largo de la piel y encuentran discontinuidades en la misma. A medida que la longitud de onda de un radar se acerca al tamaño de una superficie, estas emisiones aumentan, lo que hace que aumente su RCS.
Pero estas corrientes superficiales dependen de la polarización del radar. Una onda electromagnética (EM) consiste en campos eléctricos y magnéticos perpendiculares. Las corrientes de superficie solo son inducidas por la porción del campo eléctrico que es perpendicular a la superficie. Un campo eléctrico totalmente perpendicular a la superficie, llamado onda polarizada verticalmente, induce la mayoría de las corrientes de superficie. En canbio una paralela al plano del fuselaje, o sea una onda electromagnética polarizada horizontalmente, no induce ninguna.

El RCS para aeronaves furtivos, por lo tanto, puede ser más alto para los radares polarizados verticalmente, porque tienen más área de superficie paralela al suelo. Pero la polarización vertical aumenta los retornos del desorden en tierra, lo que dificulta la detección de aviones a elevaciones bajas. Esto podría aumentar la altitud mínima a la que el radar puede detectar un objetivo y limitar efectivamente la distancia de detección de los radares modernos de la serie 55Zh6.
Una concesión en los radares de banda baja frecuencia es la movilidad. Los sistemas de misiles tierra-aire (SAM) de tipo "disparar y escapar" como el ruso S-300 / -400 tienen un tiempo de configuración / desconfiguración de 5 minutos, lo que contribuye a su supervivencia. El Vostok-3D tiene un tiempo de desconfiguración de 8-10 minutos y los otros radares de su clase toman al menos 15 minutos. Esto da a los misiles antirradar más tiempo para llegar antes de que el sistema esté en movimiento y escape. El radar de banda UHF 1L121E de NNiiRT es lo suficientemente pequeño como para moverse en 2 minutos después de apagado pero a un gran costo: una distancia de detección contra un objetivo de un RCS de 1 m2 de solo 11 millas (18 kms) , una precisión de 1.0 grado en azimut y elevación y resolución en acimut de 18 grados.





El radar en banda UHF YLC-8B tiene dipolos de barrido, escalonados horizontalmente. El radar escanea electrónicamente en azimut y elevación; rota 360 grados mecánicamente.

Televisión Armada

Literalmente eclipsado en Zuhai por los tres grandes radres de CETC fue el JY-50 de la compañía, un radar pasivo de banda VHF que aparentemente hizo su debut en la feria. El JY-50 monta dos filas de 12 antenas receptoras en V invertida, respaldadas por una rejilla reflectante, sobre un camión en una disposición que recuerda a la serie P-12 / -18.
La mayoría de los radares son activos, en el sentido de que buscan retornos de las señales que ellos mismos emitieron. Pero las ondas de radio siempre están en el aire, desde estaciones de radio o televisión y otras fuentes. Los radares pasivos están diseñados para detectar estas ondas de radio ambientales cuando se reflejan en un avión. Los espectadores de televisores antiguos con antenas en V verían periódicamente una banda oscura atravesar sus pantallas; este es el televisor recogiendo el paso de un avión.
El JY-50 no puede determinar la elevación, y su precisión en azimut y rango probablemente sean limitados, pero puede explotar las ventajas de la banda VHF para la alerta temprana contra aviones furtivos. Debería ser más fácil de sobrevivir pa él debido a su movilidad y operación pasiva, lo que hace que sea imposible de detectar por los sistemas electrónicos de escucha del adversario. Pero no es invulnerable. La mayoría de los aviones modernos llevan radares que pueden detectar objetivos en tierra, y las antenas son excelentes reflectores de radar, incluso si no están transmitiendo.

Una "valla" en el cielo

Otro sistema contrafurtivo más exótico promocionado en Zhuhai, por el fabricante ruso Almaz-Antey, fue el Barrier-E de NniiRT. Se lanzó por primera vez a finales de la década pasada. El Barrier-E está diseñado para proporcionar una alerta temprana de aviones furtivos y aviones convencionales, así como de misiles de crucero, que vuelan a altitudes de entre 100 a 23,000 pies (30 metros a 7 kilometros).
La trampa (2) se logra colocando estaciones de transmisión / recepción opuestas entre sí, en “tramos” de hasta 30 millas (50 kms). Hasta 10 estaciones pueden funcionar juntas en un solo sistema. Las torres crean una valla de 0.9-5-millas (1,5 – 8 kms) de ancho que puede detectar aviones con una precisión de 1,000-5,000 pies (300 – 1500 metros) a lo largo de la valla y de 260-660 pies (80 – 200 metros) a través de ella. (2)
Las torres de banda L operan en una biestática dispersión hacia adelante. La mayoría de los radares son monostáticos, ya que el receptor está colocado junto con el transmisor; En la práctica, suelen compartir una antena. Por lo tanto, las aeronaves furtivas están diseñadas para minimizar la energía reflejada en la dirección desde la cual viene esa energía. En un radar biestático, el transmisor y los receptores están ubicados por separado y, en la Barrier-E, parecen estar destinados a atrapar a los aviones entre ellos para que el receptor vea la energía transmitida por la torre opuesta después de que se refleje en el objetivo.
NNiiRT afirma que este enfoque aumenta la visibilidad del objetivo en un factor de 1,000-10,000 en comparación con los radares convencionales. Estas cifras pueden referirse a cómo esta configuración puede captar un reflejo especular, el más fuerte de todos los retornos de radar, desde la parte inferior del avión mientras atraviesa la valla, suponiendo que es lo suficientemente baja. También podría referirse a la capacidad del receptor para capturar retornos en distancias más cercanas que un receptor de un emplazamiento común. Nota mía: (Sistema monostático, radar común -receptor y emisor emplazados en el mismo lugar-)

Además, NNiiRT afirma que el rendimiento de detección no se ve afectado por los "recubrimientos antiradar". Esto podría significar simplemente que la reflexión especular es tan fuerte y las distancias tan cortas que los recubrimientos furtivos que generalmente son delgados y están diseñados principalmente para atenuar las ondas superficiales, no reducen la reflexión lo suficiente para evitar la detección. Otra posibilidad es que la mayor parte de la RAM magnética y dieléctrica no puede absorber las ondas de banda L de manera efectiva sin un espesor apreciable. Una tercera explicación posible es que un receptor en un sistema de dispersión hacia adelante vería ondas viajeras más fuertes que un radar monostático porque las ondas viajeras se emitirían en su dirección antes de ser atenuadas por los tratamientos de la superficie y los bordes.
Por qué Rusia considera que el Barrier-E es necesario, a pesar de sus numerosos radares monostáticos, es otra cuestión. Una posibilidad es que simplemente cazar todos los aviones a poca altura donde el horizonte restringe las distancias de detección del radar contra cualquier objetivo. Una segunda posibilidad podría ser la necesidad de compensar la dificultad que pueden tener los radares de banda VHF de Rusia para detectar aviones en altitudes medias a largas distancias.

Otra razón puede ser proporcionar protección adicional contra avioness furtivas en altitudes en las que son especialmente difíciles de detectar. A menudo se asume que los aviones Stealth operan a gran altura: si el radar no puede detectar un avión, ¿por qué correr el riesgo de detección visual, acústica o infrarroja a una altitud más baja? Porque para los radares, los aviones furtivos son especialmente difíciles de detectar cerca del suelo, porque a frecuencias más bajas están enmascarados por el desorden de tierra y en las frecuencias más altas se mezclan con el desorden biológico. En las bandas normales de búsqueda y de orientación, las aves y enjambres de insectos tienen un RCS en el mismo rango que los aviones furtivos, y el aleteo de sus alas puede incluso crear cambios Doppler en las ondas de radar reflejadas que imitan las causadas por la velocidad de un avión. Este desorden no existe a 20.000 pies, pero a bajas altitudes ayuda a ocultar la firma de un avión invisible. El sistema Barrier-E puede estar diseñado para mitigar esta vulnerabilidad.

La gran caza

Lo que queda claro de Zhuhai es la cantidad de esfuerzo que Rusia y China están poniendo para superar la furtividad. Si hay alguna duda sobre cuánto está invirtiendo Beijing para resolver el problema, es posible que haya sido respondido por un contratista en la feria, China Aerospace Science and Technology Corp. (CASC). La exhibición de la compañía incluyó un video de UAV actuales y de desarrollo, incluido uno llamado CH-805 El avión tiene la forma de un B-2 a escala 1/13, y CASC dice que exhibirá un RCS de menos de 0.01 m2. Al preguntarle por qué se estaba desarrollando el avión, un representante de la compañía señaló con la cabeza el sistema SAM que estaba detrás de él. Es un drone objetivo.

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Sistema Biestático (transmisor y recibidor por separado)


Tipica antena basada en elementos conocidos como Yagi.



(2) Diagrama E-Barrier pasivo.





-El impacto de la polarización en los receptores y transmisores es bastante claro. Si una antena está diseñada para recibir una polarización particular, tendrá dificultades para recibir una señal con una polarización opuesta. Esta situación se define como polarización cruzada. El impacto de la polarización cruzada en el combate electrónico puede ser dramático.
Si una antena receptora de advertencia de radar RWR (radar warning receiver) está polarizada para recibir señales polarizadas verticalmente, es posible que no se detecte una amenaza que emplee una señal de radar polarizada horizontalmente. Además, si la antena de interferencia en un sistema de ataque electrónico (EA) también está polarizada verticalmente, no puede jamear el sistema que esté polarizado horizontalmente.


https://basicsaboutaerodynamicsandavion ... ermeasure/

Tomo nota , Experten . Sobresaliente , es de reconocer tu criterio.

peiper escribió:Tomo nota , Experten . Sobresaliente , es de reconocer tu criterio.

Me cojes ahora deshubicado. Si te refieres a los artículos, yo solo los traduzco, aunque puede haber algún gazapo. Dejo la fuente original para que la gente si tiene alguna duda acuda al original en inglés.

Fuente: https://www.reddit.com/r/Dragon029/comm ... niques_of/

La Física y Técnicas del espectro Infrarrojo furtivo

Infrarrojo de baja observabilidad en la teoría y práctica.
07 de julio de 2017 Dan Katz | Aviation Week & Space Technology

Este es el quinto artículo de la serie. La llegada de los aviones furtivos ha llevado a las naciones del este y del oeste a perseguir una serie de tecnologías de contrafurtividad. Un enfoque ha sido ir más bajo en el espectro electromagnético (EM) que las frecuencias de radar convencionales, a las bandas de radar L, UHF, VHF e incluso HF.

El otro prometedor enfoque prometedor es ir más alto, a la banda de infrarrojos (IR) donde los sensores pasivos pueden detectar la radiación térmica que emite cada objeto, especialmente los más calientes, como los motores de aviación, los tubos de escape y las estructuras de avión calentadas por la fricción. Al desplegar misiles guiados por infrarrojos y sistemas de búsqueda y rastreo por infrarrojos (IRST), la baja capacidad de observación en el futuro requerirá furtividad no solo en las bandas de radar, sino también en el espectro infrarrojo.

Introducción a la furtividad infrarroja

La banda IR (Infraroja) se extiende técnicamente desde la parte superior de la banda de radio de frecuencia extremadamente alta (EHF) a 300 GHz hasta la banda visible que comienza a 430 THz, una distancia de longitud de onda que va desde 1 mm hasta 0,77 µm. Sin embargo, el espectro utilizable actualmente está limitado desde 0,77-14 µm, que se divide en tres subbandas: IR cercana (NIR) a 0,7-1,5 µm; longitud de onda media (MWIR) a 1.5-6.0 µm; y longitud de onda larga (LWIR) a 6-14 µm. Los límites exactos varían y pueden incluir una región infrarroja de longitud de onda corta (SWIR) en el rango de 0.7-3.0-µm. Los IRST funcionan tanto en MWIR como en LWIR. Los primeros misiles antiaéreos operaron en NIR, pero ahora casi todos operan en MWIR, y las longitudes de onda en operaciones continúan aumentando.

Actualización del Espectro Infrarrojo (IR)

• Los distancias de detección de los sensores IR están mejorando con longitudes de onda más efectivas y más matrices de detección granulares.
• La firma Infrarroja varía según la forma, el material, el ángulo de visión, la velocidad, el suelo, el entorno, la altitud y la longitud de onda del sensor.
• Los principales componentes de la firma infrarroja incluyen las partes calientes del motor, la cola de escape y la estructura del avión, los reflejos de la luz solar, del brillo del cielo y del brillo del terreno.
• El avión furtivo de EEUU suprime la firma en el espectro infrarrojo al enmascarar las partes calientes del motor, enfriar los escapes, reducir el penacho de la cola de escape y emplear recubrimientos de la superficie del avión de baja emisividad.

Hay varios tipos diferentes de sensores IR que utilizan materiales sensibles a la radiación en diferentes longitudes de onda dentro de la banda. Los detectores de sulfuro de plomo sin enfriar (PbS) funcionan entre 2-3 µm. Los detectores de PbS enfriado o de selenio de plomo sin enfriar (PbSe) funcionan entre 3-4 µm. Los sensores más nuevos con detectores PbSe enfriados, indio antimonio o teluro de cadmio y mercurio (HgCdTe) pueden operar a 4-5 µm. El HgCdTe también puede operar en LWIR junto con microbolómetros y fotodetectores IR quánticos. Además, las distancias de detección se han beneficiado de la integración de matrices de plano focal, con un número creciente de detectores para una resolución más alta.



En esta imagen infrarroja de longitud de onda media el F / A-18 Blue Angel de la Armada de los EEUU en un vuelo de baja altitud, observe la fuerza del penacho del motor, su reflejo en el estabilizador posterior del avión y el calentamiento de la parte trasera del fuselaje.

Todos los objetos con una temperatura por encima del cero absoluto emiten radiación en la banda Infraroja. A medida que aumentan las temperaturas, las emisiones totales aumentan con la cuarta potencia de grados Kelvin / Celsius, pero se distribuyen a lo largo de las longitudes de onda y, con cada aumento de grado, la curva de emisiones cambia a longitudes de onda más cortas. Un objeto a 20C (68F) irradia al máximo a 9.9 µm, mientras que uno a 1.000C irradia al máximo a 2.3 µm de longitud de onda.

Las emisiones también dependen de los materiales. Una capacidad métrica llamada "emisividad" expresa la relación entre la radiación de un material a una temperatura dada y la de un emisor teóricamente perfecto llamado "cuerpo negro" con una emisividad de 1. La emisividad generalmente no varía con la longitud de onda, pero los materiales se pueden diseñar para que lo hagan.

La temperatura y la emisividad determinan la “radiancia" de un material o las emisiones por unidad de área. Sin embargo, la "intensidad" de un objeto, la fuerza de la firma infraroja con respecto a un sensor, depende de su área proyectada en el sensor porque un detector responde a la "irradiancia" o la concentración de emisiones que lo golpean. Por lo tanto, la intensidad IR de un objeto depende del ángulo de visión y, debido a que el sensor está mirando desde el centro de una esfera, la irradiancia siempre disminuye con el cuadrado de la distancia.
Además de emitir radiación térmica, los aviones pueden reflejar las emisiones del Sol, del cielo y la tierra, conocidas como brillo del sol, brillo del cielo y brillo del suelo o terreno. El control de la firma IR requiere considerar tanto la radiación emitida como la reflejada. Debido a la ley de conservación de la energía, toda radiación incidente debe ser absorbida, transmitida o reflejada. La emisividad siempre es igual a la capacidad de absorción, y los materiales suelen ser demasiado gruesos para transmitir. Entonces, si la emisividad disminuye, la reflectividad debe aumentar.

Pero la radiación debe llegar a un sensor para ser detectado. La atmósfera transmite algunas longitudes de onda menos que otras debido a la absorción molecular y la dispersión especular, principalmente por el vapor de agua y el dióxido de carbono. Ambos se vuelven más densos con la presión, y cuanto más denso es el gas, más profunda y ancha es la "banda de absorción". La densidad del vapor de agua también varía con la temperatura, pero es tan delgada por encima de los 30,000 pies que se vuelve insignificante. En la práctica, esta absorción limita la detección en MWIR y LWIR a "ventanas atmosféricas" de entre 2-5 y 8-14 µm y significa que las distancias de detección siempre son peores en más bajas altitudes y ángulos.



Finalmente, los objetivos deben distinguirse de cualquier radiación de fondo o "radiación de trayectoria" entre el objetivo y el sensor. La luminosidad del terreno depende de la vegetación y la temperatura y puede tener mayor intensidad que los objetivos. La luminosidad del cielo aumenta hacia el horizonte y varía con la época del año y la latitud. Un cielo despejado puede ser un fondo difícil para detectar un avión, pero a su vez las nubes pueden bloquear la radiación IR y reflejar la luz solar con una intensidad mayor que los objetivos. Por debajo de 3 µm, la fuente dominante de la radiación de trayectoria es la luz solar dispersada por los aerosoles, y por encima de 3 µm, las emisiones térmicas del aire aumentan hasta el final de la banda MWIR.

El nivel de firma IR total (IRSL) de un objetivo es la suma de las firmas de todos sus componentes. La firma de cada componente está determinada por el contraste entre su radiación, y el fondo y trayectoria; su área proyectada en el sensor; la atenuación atmosférica de las longitudes de onda emitidas, que, junto con el contraste y el área proyectada, determinan la "intensidad de contraste" del componente, y la respuesta del sensor a esas longitudes de onda. Por lo tanto, los contribuyentes principales al IRSL de un avión dependen del ángulo de visión y de la sub-banda del sensor.

En MWIR, el IRSL de un avión es más grande desde atrás y más pequeño desde el frente. Desde la parte trasera, la firma IR está dominada por las “partes calientes” del motor: el cuerpo central del escape del motor, las paredes interiores y la cara posterior de la turbina de baja presión. Las temperaturas de estos componentes están en el rango de 450-700C, al igual que las del escape y el penacho de gases que se forma tras el escape. Es por esto que casi todos los misiles antiaéreos guiados por IR operan en MWIR.

La visión desde el más ancho cuarto trasero del avión, las partes calientes todavía contribuyen. Lo mismo ocurre con el penacho de escape, pero ya no es tan visible como se podría pensar. A diferencia de los sólidos, las moléculas de gas oscilan libremente, lo que hace que emitan y absorban energía en "líneas espectrales" específicas. Dado que los principales productos de la combustión de hidrocarburos -el vapor de agua y el dióxido de carbono- también se encuentran en la atmósfera, las emisiones del penacho de escape se absorben más que otros componentes de la firma infrarroja. Sin embargo, la alta presión y la temperatura de los gases de escape amplían sus emisiones alrededor de la línea de absorción de dióxido de carbono a 4,2 µm, creando picos en la intensidad de contraste entre 4,15 µm y 4,45 µm. Pero aun así la atmósfera los atenúa, particularmente en altitudes más bajas, mucho más rápido que un pequeño pico a 2,2 µm.

Desde el perfil del avión, la intensidad del penacho del escape es máxima. Puede extenderse más de 50 pies (15 metros) tras del avión, pero su luminosidad se concentra en los primeros 4.5 pies (1,40 metros). De lado a lado, el fuselaje también se convierte en un contribuyente importante a medida que aumenta el área proyectada hacia el sensor. Desde el frente, el cono del radomo, los bordes delanteros de las alas y las entradas de aire al motor son contribuyentes principales de la firma IR y el penacho de gases del motor sigue siendo visible porque se extiende radialmente desde el eje del escape, aunque con una temperatura que disminuye rápidamente.

En la banda LWIR, la mayor preocupación es el fuselaje, que puede alcanzar temperaturas de 30-230 ° C debido al calentamiento aerodinámico del frontal del avión y el calentamiento del motor de la parte trasera. Aunque es menos radiante que el tubo escape, el área proyectada de la cubierta trasera del fuselaje es 10 veces más grande. Brillos reflejados del terreno y del del cielo sobre el avión también son significativos en la banda LWIR, en particular para las superficies de baja emisividad y para los aviones vistos desde arriba o desde abajo, con la contribución del brillo del terreno creciendo a medida que se disminuye de altitud. En la banda NIR, la luz solar reflejada es el principal impulsor del IRSL desde la mayoría de los ángulos. El penacho de los gases de escape contribuyen poco en las bandas LWIR o NIR.



El IRSL varía mucho con la velocidad. Con el motor sin postcombustión, el tubo de escape y el fuselaje trasero suelen tener firmas infrarrojas más grandes que el penacho de gases de escape. Cuando se activa la poscombustión se expande en gran medida el penacho de escape, e duplican las temperaturas del tubo de escape y se eleva la temperatura del fuselaje trasero en aproximadamente 70 ° C. Estos efectos pueden aumentar el IRSL en casi 10 veces.

El fuselaje, particularmente sus bordes delanteros, también se calienta a velocidades más altas. A 30,000 pies y Mach 0.8, la temperatura del fuselaje podría estar un 11% por encima del ambiente, pero a Mach 1.6 podría estar un 44% por encima de la temperatura del ambiente, lo que puede más que duplicar la distancia de detección. Y cuando un avión supersónico traspasando la barrera del sonido, crea un cono de aire caliente comprimido que puede aumentar el área en contraste con el fondo en un orden de magnitud y aumentando más del doble la distancia de detección.

No hay datos disponibles públicamente para el IRSL de los aviones de combate modernos y, con todos los factores, no hay una métrica simple de detectabilidad como pueda ser la sección transversal al radar (RCS). Para propósitos de tests comparativos, Sukhoi sostiene que el OLS-35 MWIR IRST en su caza Su-35 puede detectar un objetivo del tamaño de un Su-30 a 90 km (56 millas) desde atrás y 35 km desde el frente. Pero el Su-30 es un enorme avión bimotor sin supresión significativa de su firma IR. Datos teóricos también indican que los misiles tierra-aire guiados por IR adquieren objetivos a unos 10 km de distancia desde atrás.

La supresión de la firma infrarroja para un avión generalmente comienza por el motor. Las firmas de las partes calientes se suprimen más fácilmente mediante el enmascaramiento. El penacho de los gases del escape son reducidos principalmente al mejorar la mezcla del aire de escape con el aire frío ambiental para reducir la temperatura y la presión más rápidamente. Otras técnicas comunes incluyen aumentar el Bypass del motor e inyectar aire más frío, vapor de agua o partículas de carbono en el escape. Otro más es aumentar el escape con Chevrones, para promover la propagación radial de los gases del penacho de escape y su mejor mezcla con el aire ambiental. Los Chevrones a lo largo del borde posterior del escape también crean vórtices, que aceleran la mezcla. Este aditamento también reduce las emisiones acústicas, por lo que los motores de los nuevos aviones están equipados con escapes en diente de sierra. Las patentes solicitadas para estos escapes citan "una reducción sustancial en el ruido (firma radárica) y en la firma Infraroja”.

Las emisiones del fuselaje se pueden reducir utilizando materiales de baja emisividad. Estudios teóricos han sugerido que reducir la emisividad del fuselaje de 1 a 0 puede reducir a la mitad la distancia de detección. Los materiales estratificados con diferentes índices de refracción pueden hacer que las superficies sean reflectantes en ciertas longitudes de onda y emisivas en otras, como aquellas con mayor atenuación atmosférica. Por supuesto, los recubrimientos de superficie en aviones furtivos también deben considerar sus efectos sobre las ondas de radar.

Meos de pantera y Ornitorrinco

La supresión/reducción de la firma térmica ha sido parte de las iniciativas sobre baja observabilidad de los EEUU durante más de medio siglo, a menudo integradas con esfuerzos para reducir la RCS trasera. El A-12 de la CIA, el primer avión diseñado con control de su firma como un criterio importante, fue el primer avión de los EEUU que suprimió su RCS trasero y redujo su vulnerabilidad a los misiles guiados por infrarrojos. El radar posterior del avión así como las firmas infrarrojas eran grandes, debido a los escapes redondos de titanio y acero y los enormes penachos de gases de la cola de escape. Lockheed lo compensó al agregar "Panther Piss", -que luego se revelaría en documentos desclasificados de la CIA como Cesio-, al combustible. Esto ionizaba el penacho de escape, reduciendo el RCS del cuadrante de popa, a la vez que confundía los misiles guiados por IR de la época, posiblemente irradiando tan intensamente en las bandas NIR y MWIR que saturaba los sensores de la época.

Con el F-117, el primer avión en usar la baja observabilidad como su principal medio de supervivencia, Lockheed hizo que la supresión de IR fuese inherente a su construcción. El fuselaje del F-117 se inclinó hacia la popa desde un alto vértice sobre la cabina hacia una característica amplia y plana apodada el "ornitorrinco". Así que el fuselaje trasero terminó en un labio de 8 pulgadas (20 cms) de anchura y 5 pies (1,5 metros) de longitud. más allá del escape en un ángulo ligeramente inclinado hacia arriba. Esto se cubrió con baldosas “que reflejaban el calor”, similares a las utilizadas en el transbordador espacial, que eran enfriadas con aire de derivación de los motores.
El ornitorrinco protegió las partes metálicas calientes, mientras que el penacho aplanado redujo la intensidad del espectro infrarrojo desde el perfil y aceleraba la mezcla con el aire frío ambiental. El labio extendido enmascaró la ranura de escape y las primeras 8 pulgadas (20 cms) del penacho de gases visto desde abajo, mientras que las baldosas de baja emisividad limitaron la absorción y emisión del espectro IR.



Propulsor F-135 perteneciente al F-35

Al diseñar el escape del motor F135 que alimenta al F-35 Joint Strike Fighter, Pratt & Whitney se propuso rivalizar con los escapes en cuña del F-22, mientras lo batían en costes de mantenimiento. Las aletas del escape incorporan orificios diminutos para suministrar aire frío, como los del F119 del F-22, y se superponen para crear un borde posterior en forma de diente de sierra, que introduce vórtices en el escape y reduce el penacho de gases. Sus superficies interiores y exteriores probablemente se componen de cerámica de baja emisividad y absorbente de ondas de radar.

Con el F-117, los ingenieros conocieron la dificultad de equilibrar la supresión a las ondas de radar y la firma infraroja con demandas de tolerancia extrema al calor y a la presión. El ornitorrinco fue, según informes, la parte más difícil del diseño. El alto calor hacía que la estructura se deformase y perdiese su forma exterior angulada. En última instancia, un experto en estructuras diseñó un conjunto de paneles "escalonados" que se deslizaron unos sobre otros para adaptarse a la expansión térmica.

El bombardero furtivo B-2 de Northrop mantuvo muchas de las técnicas de supresión de infrarrojos del caza furtivo. Enterrado en lo profundo del ala voladora, se evita que los motores del B-2 calienten la superficie exterior. El escape se enfría por medio de aire de derivación, incluso de tomas de aire secundarias, y se aplana antes de salir sobre zanjas existentes sobre el "fuselaje de popa" construidas de titanio y cubiertas con baldosas cerámicas de baja emisividad. Probablemente contengan material absorbente de radar magnético (RAM), estos se extienden varios pies por detrás de los escapes, bloqueando la visión del núcleo del penacho de gases de los escapes desde abajo y desde los lados. Además, el carenado de los propulsores y la cubierta a popa terminan en grandes Chevrones, que vuelven a introducir vórtices al final del fuselaje con los benficios inherentes antes explicados.
Este fuselaje a popa ha demostrado ser uno de los grandes impulsores del costo y tiempo de mantenimiento en el avión. A finales de la década de los 90, los B-2 experimentaban la aprición de ampollas en los labios de los escapes y la erosión de la RAM magnética más rápido de lo previsto. Se desarrollaron nuevas baldosas y se agregaron nuevos recubrimientos al tubo de escape, pero el agrietamiento en el fuselaje de popa continuó. A mediados de la década de los 2000, las 21 unidades de B-2 sufrían de ellos. Se realizaron arreglos provisionales, incluidas cubiertas térmicas de protección para las baldosas, mientras que se desarrolló una solución a largo plazo que en 2010 se hizo llamar, fuselaje de popa de tercera generación.

Paletas del motor y Capa final

Para los F-22 y F-35 de Lockheed, la necesidad de motores de postcombustión, vuelo supersónico y agilidad para el combate, así como el deseo de menos mantenimiento, requerirían algunos enfoques nuevos. Los aviones furtivos de los EEUU utilizan técnicas de supresión de IR similares para las piezas internas del motor, las estructuras de la cola y los recubrimientos de la estructura del avión. Sin enbargo ellos difieren más notablemente en el diseño de los escapes.
Los estabilizadores horizontales de cabeceo de ambos aviones se extienden más allá de los escapes, restringiendo la vista de los escapes y el núcleo del penacho de gases en el plano azimutal desde el costado y dentro del cuadrante posterior. Los motores de ambos también disfrutan de aumentadores (1) furtivos. La popa de la turbina de baja presión esta compuesta por paletas gruesas y curvadas que, al mirar el tubo de escape desde atrás, bloquean cualquier visión directa de los componentes calientes y giratorios de la turbina. Los inyectores de combustible están integrados en estas paletas, reemplazando las barras de rociador de postcombustión y los soportes de llama convencionales. Las paletas enmascaran la turbina y contienen agujeros diminutos que introducen aire más frío.

Ambos aviones también cuentan con recubrimientos sobre la superficie supresores de la firma térmica IR. La adición final al tratamiento de baja observabilidad del F-22 es una "capa superior IR" a base de poliuretano rociada con alta precisión por robots. Tales capas de acabado IR también se han incluido en el programa de reducción de firma “Have Glass” del F-16. El F-22 también puede usar combustible para enfriar los bordes delanteros de las alas que son causantes tambien de aumento de la firma térmica.

A pesar de la esterilla de fibra RAM en la superficie del F-35, Lockheed dispone una capa por encima al avión con un revestimiento de RAM basado en poliuretano aplicado por un sistema robótico más nuevo. Los funcionarios del programa han declarado que esta capa externa posee propiedades antifricción; Las imágenes MWIR del F-35 también sugieren una baja emisividad. Ambos recubrimientos en los aviones siguen mostrando una pobre resistencia al desgaste y a la temperatura y han necesitado intensivo mantenimiento del recubrimiento que requieren mucho tiempo y con más frecuencia de la deseada. En 2015, la Fuerza Aérea de los Estados Unidos anunció que estaba probando un nuevo revestimiento para el F-35 con una mejor resistencia a la abrasión y la temperatura.

La composición exacta de los recubrimientos es desconocida, pero el poliuretano se usa a menudo como material de matriz debido a su durabilidad, adherencia y resistencia relativamente altas a componentes químicos y al clima. Tiene una emisividad natural de 0.9, pero se ha demostrado que muchos rellenos reducen la emisividad cuando se usan en materiales compuestos. Se han alcanzado niveles tan bajos como 0.07 con el bronce, aunque a expensas de una mayor conductividad y, por lo tanto, de la reflectividad al radar. Las microesferas de vidrio multicapa de entre 5-500 µm mezcladas al 50-70% del peso pueden lograr una baja emisividad en longitudes de onda seleccionadas y probablemente serían neutras para el radar. El hierro no oxidado también tiene emisividad en el rango de 0,16 a 0,28 µm, y sus compuestos de matriz de poliuretano han mostrado una emisividad por debajo de 0,5.

Cuñas y penachos del escape

Los escapes del motor "no-aximétricos" o en 2D del F-22 tienen la superficie superior e inferior que terminan en cuña con borde central en diente de sierra. Estas boquillas enmascaran aún más las piezas calientes del motor mientras aplanan el penacho de escape y generan vórtices. Los diminutos orificios son evidentes en sus superficies internas, lo que probablemente proporciona aire de derivación para un mejor enfriamiento.



Se cree que los escapes en cuña son efectivos en la reducción de la firma térmica, pero son un factor importante en el costo de mantenimiento y la carga de trabajo del Raptor (las aletas internas de la boquilla son una de las piezas que se reemplazan con más frecuencia incluso en los cazas convencionales). Por lo tanto, al diseñar el Joint Strike Fighter (JSF), los fabricantes de motor y fuselaje buscaron un enfoque más rentable.



Los motores F119 de Pratt & Whitney utilizan varias técnicas para reducir sus penachos y limitar la firma IR del Lockheed Martin F-22 Raptor. Apenas visibles en esta fotografía se encuentran el final de las paletas curvas que bloquean la visión directa de la turbina de baja presión y contienen agujeros diminutos que inyectan aire más frío al escape. Las boquillas en "cuña" también aplanan el escape, lo que acorta el penacho al mezclarlo con el aire frío ambiente y al estrecharlo desde el lateral.

A finales de 1996, mientras la competencia por el concurso del JSF aún seguía su curso, los dos competidores del motor testaron diseños asimétricos con el objetivo de rivalizar con la firma térmica del escape en cuña al tiempo que mejoraban el costo de mantemiento. Pratt & Whitney testó el escape asimétrico de baja observabilidad (LOAN) en un F-16C, que demostró reducciones significativas en el RCS e IRSL. El LOAN incorporaba recubrimientos, revestimientos internos y externos especiales y "un sistema de enfriamiento avanzado" que se esperaba duplicara la vida útil de las aletas del escape.

A principios de 1997, GE General Electric probó un sistema de escape Asimétrico de baja observabilidad (LO Axi) similar en un F-16C, logrando sus objetivos de firma térmica. GE declaró que el (LO Axi) incluía formas de diamante superpuestas, recubrimientos y eyectores con ranura dentro del escape para proporcionar aire de enfriamiento a la bahía del motor. El fabricante de motores dijo que las mejoras en el diseño del RCS y en la tecnología de materiales permitieron que los escapes asimétricos rivalizar con las firmas térmicas de los escapes 2D, mientras que pesaban la mitad y costaban un 40% como mucho de aquellos.

El escape en el motor F135 del Pratt And Wittney del F-35 desciende de estos enfoques. Comprende dos conjuntos superpuestos de 15 aletas, desplazadas de manera que las aletas externas se centran en el espacio entre las aletas internas. Las aletas interiores son delgadas, tienen el exterior metálico, los lados rectos y terminan en "Vs" invertidas. Los lados crean espacios rectangulares entre ellos con la boquilla completamente desviada.

Las aletas exteriores, que Pratt and Wittney llama "plumas del penacho” son más gruesas y cubiertas de plaquetas con facetas (planos de un poliedro) combinadas. Terminan en ángulos que se superponen a los extremos de las aletas internas para crear un borde de diente de sierra. Hacia el fuselaje, las plaquetas terminan en 4 chevrones y son cubiertos por plaquetas adicionales que terminan en proa y popa en chevrones y se entrelazan con plaquetas adyacentes todo ello formando característicos dientes de sierra.
El escape del F135 probablemente suprime la firma IR a través de múltiples métodos. Los dientes de sierra del borde posterior crean vórtices, acortando el penacho, mientras que su ángulo axial más inclinado probablemente dirige el aire ambiental más frío hacia la trayectoria del flujo de escape. Las superficies internas de ambos conjuntos de aletas son blancas e incorporan agujeros diminutos similares a los del F119, que podrían suministrar aire de refrigeración. Algunos informes sugieren la presencia de boquillas entre las plumas de la cola y los dientes de sierra para proporcionar aún más aire de enfriamiento (2). Las plaquetas y las superficies de las solapas internas probablemente se compongan de compuestos de RAM de baja emisividad. El borde posterior del fuselaje central también termina en pequeños dientes de sierra, posiblemente aumentando aún más la vorticidad del flujo de aire. (1)

Es difícil cuantificar el éxito de estos esfuerzos de supresión de la firma térmica Periódicamente, las cámaras de infrarrojos registran aviones furtivos que vuelan en espectáculos aéreos, pero a distancias tan cerca de las imágenes no se pueden ver los efectos supresores de la absorción atmosférica. Tras el inicio de las pruebas de firma térmica del F-22 en el 2000, los funcionarios de la Fuerza Aérea declararon que el Raptor exhibiría una "firma IR de bajo aspecto en todas las condiciones bajo condiciones supersónicas". Algunas imágenes capturadas por el fabricante de sensores IR FLIR del F-35 en El Farnborough Airshow en 2016 sugiere una supresión efectiva de la radiacción del fuselaje del motor y las emisiones de los escapes. Sin lugar a dudas, los sensores térmicos están avanzando, pero también se están encontrando iniciativas para suprimir la firma térmica.

https://www.youtube.com/watch?v=AzyH0M4C8TY



(1) Se pueden observar los petalos que terminan formando dientes de sierra, y en su parte delantera cada pétalo formado por 4 chevrones. De igual manera la unión del fuselaje con el la cola del escape va en diente de sierra.


(2) Se puede observar marcado con un circulo orificios de salida de aire frío entre los pétalos del escape.



-Página recomendable para el que desee ampliar conocimientos en el espectro IR.

https://basicsaboutaerodynamicsandavion ... jpg?w=1200

Nota: Radio HF (alta frecuencia) aunque parezca engañar el nombre no se refiere a frecuencias de ondas muy corta tipo X, sino frecuencias de ondas muy muy bajas con la longitud de onda muy grande por debajo de la frecuencia VHF.

Aumentador:

Los que se informan, , tienen criterio , o no ? Haber si tb vamos a discutir eso.
Tú estas informao , e ilustras al populacho.
Buen trabajo.

Algo que objetar ?

peiper escribió:Los que se informan, , tienen criterio , o no ? Haber si tb vamos a discutir eso.
Tú estas informao , e ilustras al populacho.
Buen trabajo.

Algo que objetar ?

Si tú lo dices no te voy a llevar la contraria.

Sobre las traducciones, he hecho lo que he podido. Hay párrafos muy sencillos pero otros muy complicados, porque se usa un lenguaje técnico y a la vez frases hechas que no concuerdan con el español, y si se traducen tal cual en algún caso carecen de sentido. Así que en algunos casos los he interpretado a mi manera, pero eso no significa que sea la única manera o que sea la correcta, por lo que ante la duda de algún párrafo tenéis el original en inglés al que acudir.


Quedan dos entregas, que si no hay mala novedad, una de ellas la pondré este finde, y la última de la serie la semana que viene. El que haya llegado hasta el final, tendrá una buena idea de qué va este mundillo apasionante, luego ya si quiere indagar más tiene que ir a textos en idioma inglés y buscarse mucho la vida cogiendo retazos de un lado y de otro. En español no hay nada o casi nada.

Fuente: https://www.reddit.com/r/Dragon029/comm ... alth_from/

Siguientes pasos en la Furtividad: de los diamantes sin esperanza a las cometas de viento “Cranked Kites”.

La necesidad de furtividad en banda ancha desde todos los aspectos para contrarrestar una gama más amplia de radares está impulsando el diseño del avión furtivo.
Aug 1, 2017 Dan Katz | Aviation Week & Space Technology

Protegiendo los flancos

Este es el sexto artículo de la serie. A medida que más naciones despliegan aviones de combate con furtividad frontal, lo que reduce su detectabilidad cuando se enfrentan de frente, dos factores distinguen cada vez más los diseños de baja observabilidad (LO – Low Observability-). Uno es el grado en que la sección transversal al radar (RCS) se reduce cuando se ve desde el lado y la parte trasera. El otro es la “furtividad de banda ancha”: el grado en que la firma permanece pequeña a medida que se reducen las frecuencias del radar.

La Furtividad de todos los aspectos y de la banda ancha está adquiriendo cada vez más importancia a medida que se requiere que los aviones penetren en los sistemas de defensa aérea, cada vez más integrados, equipados con radares de contrafurtividad más precisos y de baja frecuencia. Para especular sobre cómo podría avanzar la furtividad a continuación, es necesario comprender cómo ha progresado la tecnología hasta el momento.
Cuando a finales de la década de 1970 comenzaron a surgir rumores sobre el desarrollo de la tecnología de evasión al radar en los EEUU, La mayoría de los analistas pensaron que la tecnología se centraría en redondear las estructuras de los aviones para eliminar cualquier línea recta que reflejara el radar. Los observadores quedaron confusos en 1988 cuando surgió por primera vez el F-117 con sus superficies estrictamente planas y angulosas y luego el B-2 con su sección transversal compuesta completamente de curvas.
Estos parecían ser principios de conformación o diseño diametralmente opuestos, pero los diseños de furtividad desarrollados desde entonces han combinado estas técnicas en diferentes grados. La razón radica en la creciente sofisticación del modelado del RCS, las diferentes misiones de los aviones furtivos y el desarrollo de materiales para compensar ciertos problemas de configuración.


Alcanzando la furtividad desde todos los aspectos

• La firma al radar cuando se ve desde el lado puede ser de un orden de magnitud mucho más alto
• Las entradas al propulsor, las colas y las uniones entre superficies son contribuyentes importantes al RCS del avión
• Los bombarderos y aviones no tripulados han evolucionado a diseños de ala voladora sin cola.
• Se espera que los próximos pasos en el diseño de los cazaz aborden la furtividad desde todos los aspectos y hasta la banda baja de frecuencias


Rompiendo el Código

Como se detalla en las series anteriores de la serie “State of Stealth” de Aviation Week, las reflexiones de radar se rigen por las cuatro ecuaciones codificadas por James Maxwell a principios de la década de 1860. Estos relacionan los campos eléctricos y magnéticos con las propiedades electromagnéticas y las corrientes eléctricas de los materiales.

Estas reflexiones se pueden clasificar de cinco maneras (1)

• Las reflexiones “especulares” rebotan en las superficies en un ángulo igual y opuesto al ángulo de incidencia.
• Los bordes "difractan" las ondas de polarización paralela en un cono de reflexiones con un medio ángulo igual al ángulo entre la onda incidente y el borde. Las puntas difractan las ondas hasta 360 grados.
Las componentes perpendiculares de las ondas incidentes también generan corrientes en las superficies, que luego emiten tres tipos de "ondas de superficie":
• Las “ondas viajeras” son emitidas por las corrientes a medida que viajan a lo largo de las superficies y rebotan en los bordes de una manera especular.
• Las "ondas rastreras" (creeping waves) son ondas viajeras que pasan al lado "oculto" del objetivo y luego regresan al lado iluminado.
• Las “ondas de borde” son emitidas por corrientes de superficie cuando golpean los bordes de superficie. Estos intensifican y ensanchan el lóbulo principal del retorno especular y crean un abanico de retornos (lóbulos laterales) alrededor de la reflexión especular.

Resolver las ecuaciones de Maxwell para un objetivo 3D complejo desde todos los ángulos de visión es increíblemente difícil. Se han desarrollado técnicas matemáticas, la más popular de las cuales es el Método de Momentos, pero el cálculo requerido para generar diagramas RCS completos de objetivos eléctricamente grandes (determinados por sus dimensiones en longitudes de onda) con características complejas es tan grande que desafía incluso a las computadoras más modernas.


El B2 es un ala voladora sin cola que fue diseñada por la necesidad de minimizar el RCS a través de más ángulos y frecuencias.

Uno de los mayores impulsores para la mejora de la tecnología furtiva han sido los métodos más precisos para estimar el RCS en frecuencias relativamente altas, aquellos en los que las características del objetivo tienen una longitud de al menos 5-10 veces las longitudes de onda incidente. Para tales objetivos eléctricamente grandes, la interacción electromagnética entre las características constituyentes es limitada, lo que permite que el efecto de dispersión total del radar se aproxime dividiéndolo en centros de dispersión discretos y sumándolos.

La más simple técnica de estimación se conoce como óptica geométrica, en la cual se trazan los rayos de un frente de ondas para determinar sus reflexiones especulares. La óptica física intenta aproximar los campos generados en una superficie por las ondas incidentes y las corrientes resultantes haciendo aproximaciones múltiples. Ambos tienen sus puntos fuertes, pero también formas en las que no se pueden predecir los reflejos con precisión, particularmente en ángulos bajos donde la difracción se vuelve más importante. Una teoría geométrica de la difracción avanzó en este sentido, pero aún se encontró problemas en ángulos importantes.

El avance que hizo posible el Lockheed F-117 fue logrado por el físico ruso Pyotr Ufimtsev, quien en 1962 publicó un artículo sobre un nuevo método para estimar la difracción de bordes, que se conoció como la Teoría Física de la Difracción. Ignorado por Moscú, el documento en 1971 fue traducido por la División de Tecnología Extranjera de la Fuerza Aérea de los Estados Unidos. En 1975, un ingeniero eléctrico en Skunk Works de Lockheed, Denys Overholser, incorporó el enfoque de Ufimtsev en un programa de computadora llamado "Echo 1." Esto dividió al objetivo en miles de planos triangulares para estimar sus RCS´s individualmente, y luego los sumó para calcular la firma radárica de todo el objetivo. La capacidad limitada de la computadora de la época significaba que el programa solo podía calcular reflexiones de formas 2D.



El DARPA / Lockheed Have Blue es un demostrador furtivo a base de planos (facetas) que sería el precursor del operacional F-117.

Para cuando el B-2 estuvo en desarrollo, una nueva generación de supercomputadoras permitió la estimación del RCS de superficies curvas. A mediados de la década de los 80, McDonnell Douglas se había propuesto desarrollar un código de análisis del RCS más sofisticado. Se había descubierto que los códigos basados en planos triangulares o facetas, aunque podían ejecutarse rápidamente, eran menos precisos que los que usaban secciones curvas. Los modelos facetados causaron errores, denominados "ruido de faceta", que dieron como resultado predicciones de RCS demasiado altas, hasta 20 dB para los diseños LO en ángulos de aspecto bajo. Para acercarse a la precisión de los modelos basados en curvas, los objetivos tenían que modelarse con dos facetas por longitud de onda, requiriendo alrededor de 1 millón de facetas para un caza en la banda X y aumentaba considerablemente el tiempo para construir el modelo facetado.

Para 1987, el nuevo código de McDonnell Douglas incluía técnicas para analizar curvas precisas definidas por los diseñadores de aviones al modelarlas no como facetas, sino como innumerables cintas estandarizadas, cada una con su propia geometría y consideraciones angulares. Esto permitió predicciones de alta fidelidad de formas de doble curva esenciales en el diseño de aviones de baja observabilidad. El programa normalmente modelaba en hasta ocho ejemplos por longitud de onda en cada dirección. Para las "protuberancias" tales como protuberancias de sensores, se utilizaron 16 muestras para evaluar con precisión el impacto.

El código también tenía en cuenta las aperturas, la difracción de bordes, las estructuras de rebote múltiple, transparencias, interacción del borde de superficie, el material absorbente radar (RAM) y los tratamientos de borde. Los cálculos computacionales tomaban al menos en dos órdenes de magnitud más tiempo que las técnicas basadas en facetas, pero eran más precisas, en particular para formas de baja firma con curvas complejas, y finalmente redujeron los tiempos generales del diseño.

Existen algunas reglas generales con respecto al efecto de las curvas en el RCS. El RCS de una esfera aumenta con el cuadrado de su radio; la de una sola curva curva aumenta con el radio y con el cuadrado de la longitud; Los cuerpos simples de doble curvatura son proporcionales a ambos radios. Pero lo que sucede cuando los radios cambian continuamente, cuando una curva se une a una superficie plana, cuando los radios son eléctricamente pequeños, o cuando los huecos o aperturas o la RAM, solo puede determinarse mediante códigos de modelado sofisticados, frecuentemente patentados. La experiencia de diseño con el B-2 y el F-22 en la década de los 90 demostró a las compañías que incluso los resultados de modelado más sofisticados deben ser verificados a escala completa por un centro de pruebas del RCS.

Protegiendo las 6

La firma de radar de un caza convencional cuando se ve desde la parte trasera es similar en magnitud a la del frente. Visto desde el lado, el RCS puede ser un orden de magnitud mayor. La firma suele ser mínima cuando se ve a 45 grados, tal vez 5-10 db más bajo que de frente y atrás.

Desde atrás, la fenomenología del RCS es similar a la parte frontal. El contribuyente dominante al RCS es el motor de escape. Las ondas de radar que entran por el conducto de los gases de escape desde atrás saldrán en esa dirección, mientras que las que golpean las aletas de los bordes del escape enviarán retornos difractados en la misma dirección. Los bordes posteriores en el ala o la cola también envían ondas difractadas en la misma dirección. Las fuertes ondas superficiales generadas por las aletas del escape también pueden aumentar el RCS en gran parte del aspecto posterior.


La forma del F-117 se simplificó a una serie de facetas (planos poligonales) para hacer posible el cálculo de la sección transversal al radar.

De lado, las estructuras de los aviones convencionales tienen mayores secciones transversales geométricas y, a menudo, contienen características que hacen que los refelejos al radar sean buenos. Las superficies verticales generan "flashes especulares" desde el lado. Los ángulos rectos formados por colas verticales y horizontales generan fuertes rendimientos especulares a los radares sobre el plano azimutal, mientras que los formados por el ala y el fuselaje o los pilones hacen lo mismo por debajo del avión. Las formas cilíndricas, como las bocas de escape y las góndolas del motor, también generan fuertes y consistentesretornos especulares en todos los ángulos perpendiculares a sus superficies.

Pero el diseño de baja observabilidad debe considerar no solo a la propia firma, sino también al sensor. El rendimiento del radar se degrada en los ángulos de visión donde un objetivo debe distinguirse del desorden de fondo. La mayor parte de la energía del radar se transmite y se recibe a través de un lóbulo principal alineado con la mira de la antena, pero pequeñas cantidades ingresan a través de lóbulos laterales que apuntan en casi todas las direcciones. El desorden puede ingresar al receptor a través de los lóbulos laterales, y el procesador no tiene forma de saber que la devolución no proviene del lóbulo principal. Tales devoluciones pueden enmascarar la del objetivo.

Los radares modernos mitigan este fenómeno con el procesamiento Doppler. Un radar de pulso Doppler registra el tiempo de llegada de un retorno y también compara su fase con la de la onda transmitida. La diferencia entre los dos revela la velocidad radial del objetivo. La computadora crea una matriz de (distancia / velocidad) 2D de todos los retornos, que coloca a los objetivos que se aproximan en celdas sin desorden de tierra estacionario. Esta es la razón por la cual los radares en el aire exhiben sus mejores distancias de detección contra objetivos que se aproximan.

Pero si el objetivo está siendo perseguido, su velocidad radial coincidirá con parte del desorden del suelo, y será más difícil de detectar. Por ejemplo, el radar Irbis-E del Sukhoi Su-35 en búsqueda de haz estrecho de alta potencia puede detectar desde el frente a un objetivo de 3 m2 (32 pies2) a 400 km (250 millas) pero solo 150 km desde atrás, y estas distancias se reducen a la mitad en el modo de búsqueda normal. Los objetivos aéreos más difíciles de ver son aquellos que se mueven perpendicularmente al radar, porque su perfil Doppler coincide con el suelo situado directamente debajo del avión.
Además, todos los misiles ven reducido su alcance cinemático contra los objetivos que huyen. Por ejemplo, el misil aire-aire guiado por radar semiactivo ruso R-27ER1, equivalente a un Sparrow AIM-7 de versión final, tiene un alcance de 93 km contra los objetivos que se aproximan, pero solo 26 km a los objetivos que se alejan.


El F-35 muestra la inclinación del fuselaje y las derivas de la cola, pero tiene muchas más protuberancias que los diseños furtivos anteriores.

Para los radares terrestres, se aplican los mismos principios, pero la antena es estacionaria. Los objetivos que huyen se destacan tanto como los aviones que se aproximan. Pero los radares basados en tierra tienen un desafío especial en la detección de objetivos que se mueven perpendicularmente, porque su perfil Doppler coincide con el desorden estacionario en todo. Una táctica utilizada por los pilotos de combate contra los radares terrestres, llamada "notching", es girar perpendicular al radar, colocando el avión en la " Doppler notch" en la que el radar sufre significativamente un alcance reducido.

Además, los radares modernos utilizan antenas de arrays en fase, que electronicamente apuntan y escanean con el haz utilizando las diferencias de fase entre los módulos fijos. Para estas antenas, a medida que el haz se aleja de su vista física, sus lóbulos se ensanchan con el coseno del ángulo, hasta 50% o 60 grados, el límite de la mayoría de los arrays en fase. Esto pone menos energía en el objetivo y puede reducir la distancia de detección hasta en un 30%.
Diamantes sin esperanza

Desde el inicio de los esfuerzos de reducción del RCS por los EEUU, Los ingenieros se han esforzado por minimizar las firmas radar del lateral y de la parte posterior. El avance en el A-12 de la CIA fue la adición de un mentón al fuselaje con forma de bala. No se pudo hacer nada en ese momento acerca de lsa formas redondeadas de los grandes escapes del avión, por lo que se usó un aditivo de combustible para ionizar el penacho de los gases de escape, reduciendo el RCS. El A-12 fue el primer signo de cómo el diseñar para la baja observabilidad cambiaría la forma de los aviones de combate.

El A-12 nunca tuvo que penetrar las defensas aéreas del Pacto de Varsovia, pero el F-117 fue diseñado precisamente para ese propósito. A mediados de la década de los 70, el Mach 3 no era lo suficientemente rápido para garantizar la capacidad de supervivencia, y el programa “Echo 1” había determinado que la forma óptima para un RCS mínimo era un forma de diamante con fondo plano. Dudando que alguna vez volase, los aerodinámicos de Lockheed llamaron a esto "Diamante sin esperanza". Pero perseveraron y cortaron la menor cantidad posible de segmentos para poner en el aire en 1977 el Diamante sin esperanza, oficialmente el demostrador furtivo Have Blue de DARPA.

El facetado del fuselaje dirigía todos los reflejos especulares en un pequeño número de ángulos. Los bordes fueron angulados los más alejados posible del ángulo de visión y alineados, junto con los bordes traseros, con los retornos especulares. Donde las amplitudes de retorno del radar se disparaban, se desplomaban rápidamente a medida que cambiaba el ángulo de aspecto. El fondo plano impidió el retorno especular a los radares que no miraban directamente a la aeronave, y las facetas superiores estaban inclinadas hacia el interior, para enviar retornos especulares y algunos de los lóbulos laterales hacia arriba. Have Blue fue diseñado con las colas inclinadas hacia adentro, alineadas con los lados del fuselaje, pero el problema de ambos prototipos fue su inestabilidad. El diseño cambió la inclinación hacia afuera para la producción en serie del F-117.

Desde atrás, la misma característica de ornitorrinco que redujo la firma infrarroja del F-117 también mantuvo bajo su RCS trasero. Con un escape estrecho y un borde que se extiende más allá de él en un ángulo ligeramente hacia arriba, los radares que se encuentran debajo del avión no pueden ver los escapes. Los radares de búsqueda aéreos que miran por su parte trasera al avión se habrían bloqueado parcialmente por la corta altura del escape y los compartimentos estrechos, ya que las ondas de radar no pueden ingresar a una abertura a menos que la dimensión más pequeña del hueco tenga al menos la mitad de la longitud de onda que incide.

El F-117 usó una forma puramente facetada porque Echo 1 no pudo calcular el RCS de las superficies curvas. A la hora del B-2, las computadoras sí podían y mostraban que las curvas y la furtividad no eran incompatibles sino complementarios. En la competición Advanced Tactical Fighter, ganada por el F-22, Lockheed en realidad comenzó a volar aviones con curvas antes de que supiera cómo modelar sus firmas radáricas.

Un mejor diseño y las pruebas del RCS demostraron que en realidad era más efectivo combinar facetas con curvas de radios en constante cambio. Esto amplió el retorno especular en la unión de las superficies, pero no aumentó el RCS total en esos ángulos, probablemente porque redujo la onda de borde de la unión. Al mismo tiempo, la curva redujo las ondas viajeras enviadas de vuelta al borde del ala, reduciendo el RCS en el plano azimutal hasta los 10 db.


Los programas RCS originales solo podían manejar facetas, pero para la década de los 80 el nuevo código de Software ya podía manejar superficies curvas.

A diferencia del F-117, los lados del fuselaje del F-22 se encuentran debajo del ala. Pero están alineados con las derivas verticales en ángulos para los que las reflexiones especulares se devuelvan solo a radares distantes basados en tierra. Los tratamientos de borde probablemente disminuyeron la necesidad de un ala en flecha de los bordes delanteros, mientras que una combinación de diseño y prueba/error demostró que la firma radárica podía tolerar pequeñas protuberancias o sobresalienets en los actuadores de las alas y el tren de aterrizaje.

El requisito de maniobrabilidad extrema exigía escapes de empuje vectorial, pero los escapes rectangulares están compuestos por cuñas que restringen las reflexiones especulares a ángulos altos por encima y por debajo de la aeronave. Un recubrimiento probablemente suprime las ondas viajeras, mientras que los tratamientos de borde suprimen la difracción y las ondas de borde. Finalmente, los planos de cabeceo se extienden más allá de los escapes, ocultándolas a lo largo del plano azimutal.

El más pequeño F-35 incorpora muchas de las técnicas de furtividad del F-22. Aparecen más carenados con curvas complejas alrededor del fuselaje densamente repleto de sistemas, pero el diseño y las pruebas pueden haber mostrado que estos tienen un pequeño efecto en el RCS desde los ángulos importantes. Los avances en el modelado del RCS permitieron a Pratt & Whitney producir un escape del propulsor asimétrico con una firma de radar similar al de las cuñas 2D del F-22.

Furtividad en banda ancha

El cambio clave en la reflexión al radar que se produce cuando las frecuencias se reducen y las longitudes de onda aumentan es que los retornos especulares se debilitan y amplían mientras que los mecanismos no especulares se fortalecen. Los retornos especulares de las placas planas disminuyen con el cuadrado de la longitud de onda, pero aumenta el ancho del lóbulo principal. La fuerza de la onda viajera crece con el cuadrado de la longitud de onda, y el ángulo de más fuerte retorno aumenta con la raíz cuadrada.

La difracción de los bordes curvados aumenta con la longitud de onda y con su cuadrado para las cuñas rectas. Un borde de 50 pies (15 metros) de largo, en forma de cuña, barrido a 45 grados podría resultar en -49 dBsm desde el frontal en la banda X, pero con mucho más RCS, -13 dBsm en la banda baja de fercuencia VHF. La difracción del borde y el vértice también aumenta con el cuadrado de la longitud de onda. A 100 MHz (VHF), un borde de ala de ángulo agudo puede medir más de -10 dBsm por sí misma, en todas las direcciones. Los lóbulos laterales generados por las ondas de borde de placas planas aumentan con el cuadrado de la longitud de onda, pero las superficies de doble curvatura crean ondas de borde muy débiles porque las corrientes se afilan suavemente en los bordes.

A medida que las dimensiones de la estructura se aproximan a 5-10 veces las longitudes de onda, estos efectos se vuelven significativos y el objetivo comienza a mostrar un comportamiento "resonante" en el que RCS aumenta de forma ondulada. El aumento continúa hasta que las estructuras alcanzan entre 0.5-1 vez la dimensión de la longitud de onda incidente, dónde las ondas superficiales son maximizadas debido a que tiene que viajar solo una longitud de onda y entonces por lo general, decrecen con la cuarta potencia de la longitud de onda.

El primer paso para diseñar un avión furtivo en banda es eliminar las superficies que puedan mostrar este comportamiento resonante antes de la estructura primaria, es por esto por lo que el B-2 carece de derivas verticales. Las derivas aumentan el RCS en muchos ángulos, debido a las ondas viajeras en los ángulos de pastoreo, a las ondas de borde, a una reflexión especular cada vez mayor en los ángulos más altos y a la difracción en muchos ángulos. Esta es también la razón por la que se dice que las dos superficies de la cola para el caza YF-23 son más furtivas que las cuatro del F-22 y F-35, en todas las longitudes de onda.

Para controlar las ondas viajeras y minimizar los picos azimutales en el RCS, los bordes del B-2 solo lo están en el plano horizontal y están estrictamente alineados con los bordes delanteros. El gran tamaño del bombardero también proporciona a los recubrimientos una gran cantidad de área sobre la cual atenuar las corrientes de superficie, incluso para largas longitudes de onda del radar. Para minimizar el retorno especular y de la onda de borde, un fuselaje todo-ala ofreció un enfoque novedoso para la vista lateral: no tenía ninguno.

En el perfil, el B-2 se compone de dos superficies curvas unidas en un ángulo estrecho. Las curvas cambian continuamente el radio en múltiples direcciones, pero son lo más suaves posible al tiempo que evitan una sección transversal prohibitiva y permiten que el cuerpo central sea lo suficientemente profundo como para acomodar propulsores, bahías de armas, una cockpit con ventanas lo suficientemente grandes para que los pilotos tengan una vista adecuada y antenas de radar debajo de la nariz en ángulos inclinados a imagenes de objetivos terrestres a 100 millas (160 kms) por delante del avión. Hay pocos ángulos aparte de directamente por debajo o por encima del avión que puedan generar un retorno especular fuerte.

La suavidad de las curvas del B-2 limita los ángulos de los reflejos especulares y minimiza el reflejo de las corrientes superficiales. Si bien no son tan severas en las uniones en ángulo, las curvas aún pueden hacer rebotar corrientes, lo que exacerba las ondas superficiales, pero las curvas de al menos 1 m de radio generalmente pueden ignorarse.

Para limitar los retornos del motor, el B-2 usa un conducto serpenteante y un escape estrecho que están recubiertos con RAM, pero también ocultan el compresor y la turbina al radar. Las entradas de aire y los escapes de gases se encuentran en la superficie superior, sus bordes se insertan desde los bordes delanteros y traseros del avión. Para que un radar vea esto, tendría que estar en un ángulo poco profundo respecto a la aeronave y, por lo tanto, muchisimo más lejos.
Esta característica de diseño es clave para mantener el RCS de la aeronave bajo en todas las bandas de radar. El enfoque básico para suprimir los reflejos de las entradas al propulsor es cubrir la entrada con una capa delgada de RAM y curvarla para que cualquier onda entrante rebote en las paredes tantas veces que se suprima a pesar de la delgadez de la RAM. Esto funciona bien para la banda X, en la cual la longitud de onda es mucho más pequeña que la cavidad formada por las tomas y la RAM delgada es adecuada para su supresión.

Cuando la longitud de onda es pequeña, el conducto en serpentina recubierto de RAM funciona según lo diseñado, y las ondas rebotan hasta que se atenúan. La admisión tampoco es una preocupación si la longitud de onda del radar es más del doble de la dimensión mínima de la entrada, porque entonces la apertura refleja la señal como una superficie sólida. El peligro está en longitudes de onda intermedias.

A medida que la longitud de onda crece más allá de la quinta parte del tamaño de la cavidad, el comportamiento de la entrada del aire cambia de "espacio libre" a "resonancia de cavidad" y la entrada comienza a actuar como una guía de ondas, devolviendo las ondas entrantes. Además, a medida que aumenta la longitud de onda, la RAM se atenúa menos. El RCS de admisión alcanza un máximo cuando la longitud de onda entrante es 1-2 veces la dimensión máxima de la entrada. Esto puede explicar por qué el F-35 tiene una capa extra gruesa de RAM en sus entradas, pero es mejor simplemente negar a los radares una vista del atributo.

El B-2 aún así tiene un perímetro que puede generar difracción y rebotar corrientes de superficie que sobreviven al viaje hacia los bordes exteriores del avión. Se cree que el RCS geométrico del borde se minimiza al usar una forma convexa en forma de "pico" con una borde de ángulo mínimo. La mayoría del perímetro también está cubierto por dos tipos de RAM: RAM magnética que puede atenuar las ondas de radar VHF en 20 dB y UHF en más de 10 dB con un grosor de menos de 0.25 pulgadas (60 cms); y quizás más de 1 pie (30 cms) de RAM conductora, profundidad suficiente para reducir los reflejos en 20 dB desde la banda Ku a la L o incluso a la banda UHF.

La única declaración oficial sobre el RCS del B-2 proviene del testimonio en el Senado del jefe de personal de la Fuerza Aérea en 1990. El servicio había presentado un folleto que incluía el RCS de varias aves e insectos, el último de los cuales incluía ejemplos en 0.001, 0.0001 y 0.000063 m2. Cuando se le preguntó dónde caía concretamente el B-2 en la tabla, el jefe respondió: "en la categoría de insecto", pero se negó a especificar más. Desde entonces, los analistas han evaluado al B-2 en el rango de 0.001-0.0001 m2 de RCS (-30 a -40-dBsm). Pero a finales de la década de los 90, los funcionarios del programa insinuaron que las mejoras de RAM habían reducido el RCS y que la tendencia continuaría.

Hasta ahora, el enfoque de ala voladora sin cola o "cometa acordada" para todos los aspectos, y para la furtividad en bandas bajas solo se ha visto en bombarderos y aviones no tripulados optimizados para una gran carga útil y resistencia, pero no en cazas con necesidad de agilidad. Pero la última ilustración del concepto de Dominio Aéreo de la Próxima Generación (Next Generation Air Dominance) de Lockheed Martin, representativa de los cazas de "sexta generación" que se están estudiando para la Fuerza Aérea y la Marina de los EEUU, muestra un diseño sin cola y con una curva suave. La forma de los aviones de combate que estan por venir puede estar a punto de cambiar de nuevo.

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Notas:

Configuración Cranked Kite


X-47


(1)

Último capítulo de la serie "Arte de la furtividad".



Fuente: https://www.reddit.com/r/Dragon029/comm ... ivability/

Estado de la Furtividad: Parte 7 - El futuro de la Supervivencia.

El B-21 de Northrop Grumman y la propuesta del caza de sexta generación muestra las formas del futuro.
Sep 8, 2017 Dan Katz | Aviation Week & Space Technology

Dar forma a las cosas que vienen

Este es el último artículo de una serie de siete partes. Los primeros conceptos del bombardero Northrop Grumman B-21 Raider y de los posibles cazas de "sexta generación" sugieren cómo la tecnología de baja observabilidad continuará evolucionando e impulsará la forma de los futuros aviones de combate. Pero a medida que los radares se mueven a frecuencias más bajas, se vuelven más ágiles y precisos y se combinan con otros sensores distintos, ¿puede sobrevivir la furtividad?

Cuando el único concepto hasta la fecha del Raider B-21 de Northrop Grumman fue lanzado en febrero de 2016, su similitud con el bombardero B-2 era inconfundible (ver imágenes a continuación). Muchos observadores esperaban algo diferente, pero si se desea diseñar una forma que muestre furtividad en la banda ancha - y que vuele-, el ala volante con un cuerpo combinado y borde en forma de W es probablemente la solución óptima.

Un análisis más detallado de la imagen revela mejoras en el diseño que sugieren que la sección transversal del radar del B-21 (RCS) será más baja que la de su antecesor. La primera diferencia es el borde de salida: una solo W en comparación con la doble W del B-2. Eso significa dos vértices menos, que tienen RCS altos en bajas frecuencias. El B-2 fue diseñado originalmente con una sola W. Durante el desarrollo, surgió la preocupación de que el progreso soviético en la construcción de masivos radares VHF podría permitir a Rusia detectar incluso al B-2. Así que se decidió que la aeronave tenía que ser capaz de volar bajo, por debajo del radar y entre el desorden de tierra, y se rediseñó el borde posterior trasero.

Las formas de las cosas que están por venir:

• fuselajes sin cola, combinados con entradas y escapes de propulsores conformados para la furtividad en banda ancha.
• Materiales diseñados a nivel molecular para lograr las cualidades electromagnéticas deseadas.
• Metamateriales con estructuras de longitud de onda secundaria que manipulan la dispersión del radar.
• Empuje vectorial fluídico para incrementar la maniobrabilidad a la que vez que mayor furtividad.

El diseño de la entrada del aire al propulsor del B-21 también se cambia. Se acabaron los bordes serrados del B-2. En cambio, los labios son rectos y al ras con el fuselaje superior. La superficie inferior de la admisión parece fluir suavemente desde el borde de ataque, eliminando los bordes que reflejan las ondas del radar de los desviadores de capa límite del B-2. Esto puede ser similar a las tomas sin desviador del F-35, que eliminan el hueco entre la entrada de aire y el fuselaje observadas en el F-22. Además, la cubierta del propulsor parece sobresalir menos, lo que significa curvas con radios más pequeños para reducir las ondas superficiales.
La mayor pregunta planteada por la imagen inicial del B-21 inicial es la aparente falta de escape de gases. Tendría sentido ubicar el escape en la parte superior de la aeronave, hacia delante desde el borde posterior, como en el B-2. Esta es probablemente una omisión deliberada por parte del artista conceptual. La primera y cruda ilustración del B-2 lanzado por la Fuerza Aérea de los Estados Unidos en 1988, dibujada desde casi la misma perspectiva, también dejó fuera del concepto los escapes. Se necesita conocimiento de su forma para modelar con precisión el RCS de un avión, por lo que tiene sentido mantenerlos ocultos por un tiempo mayor. La cubierta de popa ha demostrado ser uno de los mayores problemas de mantemiento del B-2, por lo qué si los ingenieros han encontrado una solución, también sería conveniente mantener esa información clasificada durante el mayor tiempo posible.


El último concepto de caza de sexta generación de Lockheed Martin es un diseño de alas mezclado sin cola.

Incluso en el lanzamiento del B-2, Northrop y la Fuerza Aérea intentaron ocultar el diseño del escape impidiendo que se viera la aeronave desde la parte trasera. Pero fueron derrotados por el editor de Aviation Week, Michael Dornheim, quien sobrevoló el evento en un Cessna alquilado y fotografió el B-2 desde arriba, revelando exclusivamente sus misteriosos escapes (AW&ST 28 de noviembre de 1988, p. 20). Estos y otros elementos de la banda de frecuencia baja del B-21, los avances furtivos desde todos los aspectos probablemente también se aclararán con el tiempo.

¿Qué tan bajo puede ir un radar?

Las técnicas empleadas por el B-2 y el B-21 se consideran efectivas para reducir el RCS a través de al menos la mitad de la banda VHF de entre 30-300 MHz, más allá de donde operan casi todos los radares contrafurtivos. Pero ya hay radares en el mundo que operan en la banda de alta frecuencia (HF) de 3-30 MHz. Con longitudes de onda de HF de entre 10-100 m, parece imposible diseñar un avión que sea geométricamente inmune a la resonancia o la dispersión de ondas electromagnéticas de Rayleigh en esa longitud de onda. El material absorbente de radar (RAM) también es menos efectivo en estas frecuencias. Sin embargo, varios materiales magnéticos que muestran una atenuación de más de 20 dB a 30 MHz pueden mantener una reducción de 10 dB hasta 3 MHz, y se está investigando sobre mejores absorbentes de alta frecuencia HF (3-30 hz). Estas frecuencias también permiten que las señales de radar se refracten en la ionosfera, lo que los convierte en sensores sobre el horizonte (OTH -Over The Horizon-) distancia de miles de millas y con la capacidad de detectar objetivos volando bajo.

El más famoso de estos sensores OTH es la Red de Radares Operacionales Jindalee (JORN) de Australia, cuyos operadores afirmaron que podían detectar el B-2 poco después de su aparición. Se sabe que China ha desplegado radares similares a lo largo de su costa, en su interior y posiblemente en una isla reclamada en el Mar de China Meridional. Rusia también ha desarrollado modelos, como el sistema Sunflower.

Pero estos radares sufren de todos los problemas de operación de baja frecuencia llevados al siguiente nivel. Son grandes e inexactos; se dice que el JORN exhibe errores del orden de un kilómetro y no puede determinar la altitud de un objetivo, lo que los convierte, en el mejor de los casos, en sensores de alerta temprana que pueden indicar a los sensores de orientación dónde mirar. También les falta movilidad. La mayoría son fijos, y el "semimóvil" Sunflower de Rusia tarda 10 días en instalarse. Eso hace que tales Arrays sean especialmente vulnerables en tiempos de guerra.



El concepto del B-21 (arriba). El único concepto del B-21 omite los detalles de los escapes, al igual que el primer concepto publicado del B-2 (abajo)



Detalles de los escapes (concepto) en el B-2.

Los radares de alta frecuencia HF (no confundir con los radares de corta longitud de onda) tampoco escanean como los radares normales, sino que se detienen durante períodos prolongados, probablemente debido al ciclo lento de las ondas de HF. Eso significa que los radares a menudo requieren inteligencia externa para saber dónde mirar y probablemente no puedan rastrear un objetivo mientras buscan a otro. Debido a su dependencia en el procesamiento Doppler, los radares de alta frecuencia no pueden detectar objetos que se mueven en paralelo a sus arrays.

También pueden tener problemas para detectar objetivos pequeños como armas de apoyo debido a su pequeño tamaño en comparación con la longitud de onda del radar; La Real Fuerza Aérea Australiana (RAAF) dice que solo espera que el JORN detecte objetivos del tamaño de un BAE Systems Hawk jet trainer. Las capacidades de detección de los radares de HF también dependen del material objetivo, y el RAAF destaca que JORN está diseñado para detectar objetos metálicos por lo que es poco probable que vea botes de madera pequeños, globos de aire caliente o planeadores de madera. La madera es un reflector de radar notoriamente pobre, y la RAM magnética puede tener el potencial de causar dificultades similares para los radares de alta frecuencia.
El funcionamiento de los OTH también es notoriamente complicado. La ionosfera varía con la hora del día, el ciclo solar de 11 años, las perturbaciones solares, la actividad geomagnética y los patrones climáticos. Los radares de HF funcionan mejor durante el día, y cualquiera de los factores mencionados anteriormente puede hacer que la detección de objetivos sea menos probable. El JORN aún experimenta todas estas dificultades, y Australia lo ha estado refinando durante más de cuatro décadas.

"Furtividad activa"

Los radares de alta frecuencia también son probablemente más vulnerables a la "furtividad activa". Más conocido como cancelación activa, este enfoque para evitar la detección es más una técnica de guerra electrónica (EW). Funciona al registrar una señal de radar entrante y luego emitir una señal combinada con la mitad de una longitud de onda fuera de fase, con el efecto de poner a cero el retorno.

Se cree que la técnica es empleada por cazas europeos, como el Rafale de Dassault, para limitar la distancia de detección incluso a frecuencias más altas. Sin embargo, a frecuencias más altas, la cancelación activa es un enfoque menos robusto para reducir la distancia de detección. La sección transversal al radar de un avión es la suma del RCS de todos sus componentes, pero las firmas de estos componentes están siempre en diferentes fases que interfieren entre sí de manera constructiva o destructiva, según el ángulo de visión. Cuanto más alta es la frecuencia, más corta es la longitud de onda y más rápidos son los cambios de los RCS totales con el ángulo, lo que obliga al sistema de cancelación activa a tener un conocimiento más específico del RCS y una mayor precisión para hacer coincidir la salida. Si el sistema se equivoca, la señal actuaría como un faro en la noche.

Los radares más nuevos que son más rápidos y ágiles para cambiar sus formas de onda también desafiarán esta tecnología. Muchos radares terrestres intentan variar su señal lo suficiente como para que los aviones enemigos no los detecten. Si un avión no detecta una señal, no puede cancelarla. E incluso si el sistema de guerra electrónica EW de la aeronave detecta el radar enemigo, existe una competencia continua entre los radares que intentan cambiar las formas de onda más rápido de lo que los sistemas EW puedan seguir. Finalmente, los radares están empezando a aprender a cómo detectar devoluciones de características específicas en un avión, lo que requeriría a un sistema de cancelación activo emitir una señal por característica que se rastrea, para lograr un retorno nulo.


La necesidad de combinar la agilidad del caza con la furtividad de banda ancha podría requerir avances tales como el vector de empuje fluidico.


Pero mientras que la cancelación activa puede ser menos robusta en frecuencias más altas que la furtividad pasiva, puede ser particularmente efectiva en las bandas de radar más bajas. Cuanto más baja es la frecuencia, menos rápidamente cambia la firma del radar con el ángulo. Cuando un objetivo muestra la dispersión de Rayleigh, las características geométricas de su forma dejan de ser importantes. Con el ciclo de onda más lento de las frecuencias más bajas, es más fácil para los sistemas de guerra electrónica (EW) mantenerse al día con el radar para cancelarle la señal o engañarlo. Durante mucho tiempo se ha rumoreado que el B-2 utiliza la cancelación activa de forma selectiva, pero no ha surgido evidencia confirmatoria de la misma.

El futuro de la furtividad

Quizás la mejor evidencia de que la furtividad seguirá siendo relevante en el diseño de aviones militares durante décadas es la cantidad de países que invierten en dicha tecnología. Además de los EEUU, se han incorporado 11 naciones para operar el F-35, y varias más están interesadas. Rusia ha desarrollado un caza furtivo y China dos. También se cree que ambos están trabajando en bombarderos con furtividad de banda ancha. Gran Bretaña y Francia están colaborando en un vehículo aéreo de combate furtivo y no tripulado, mientras que India, Japón, Corea del Sur y Turquía están desarrollando cazas nativos, todos los cuales cuentan con caparazones aéreos furtivos.
A lo largo de las próximas décadas, la tecnología decontrafurtividad sin duda avanzará. El alcance, la precisión y la resolución del radar aumentarán con una potencia de salida más alta, componentes electrónicos con menos ruido, mejores arrays de antenas, computadoras de mayor capacidad y procesamiento avanzado de señales. Los sensores infrarrojos también progresarán, con mayores resoluciones de los arrays de plano focal, materiales de detectores que funcionan en longitudes de onda más largas y procesamiento superior. Los enlaces de datos de mayor ancho de banda permitirán la fusión de datos de múltiples sensores de múltiples tipos en múltiples ubicaciones.
Pero la tecnología furtiva no se detiene. Las secciones transversales al radar son cada vez más pequeñas que los −30 a −40 dBsm estimados para la generación actual de aviones furtivos. El RCS del F-22 se comparó con el de una canica (−40 dBsm) durante su desarrollo, pero se rumorea que superó esta cifra. El RCS del F-35 se equiparó originalmente con el de una pelota de golf (−30 dBsm), pero más recientemente, los expertos insinuaron que su RCS podría haber vencido al del F-22 con un diseño superior, tomas más furtivas y materiales avanzados.

La próxima generación de aviones furtivos probablemente logrará un RCS aún más bajo. El B-21 casi seguramente será más furtivo que el B-2. Los aviones de combate de sexta generación de los EEUU están empezando a tomar forma, y casi todos los conceptos de los artistas lanzados hasta el momento apuntan a reducciones del RCS. Los diseños son todos sin cola, fuselajes combinados, la mayoría con tomas de aire y escape de gases por encima de las alas y hacia adentro desde los bordes, lo que sugiere un cambio de a mayor furtividad por menor maniobrabilidad.

Además de las mejoras en la configuración de la estructura del avión, el progreso en múltiples tecnologías facilitará firmas de radar más bajas. Los avances en la ciencia de los materiales permitirán el control a nivel molecular de las propiedades electromagnéticas (EM) de una estructura. Esto podría permitir que los materiales se diseñen de manera que las cualidades electromagnéticas (EM) deseadas se mantengan en frecuencias más altas, desde 30 MHz hasta la banda Ku. También se han registrado patentes sobre nuevos métodos para producir nanotubos de carbono e incrustarlos en estructuras para reducir la firma del radar. El trabajo también está progresando en metamateriales diseñados con estructuras de longitud de onda secundaria que dispersan las ondas electromagnéticas (EM) para cancelar los retornos.


El concepto de next generation air dominance de Boeing subraya la tendencia al diseño sin cola con menos bordes.

Para combinar la maniobrabilidad con mayor furtividad, se han propuesto escapes fluídicos de empuje vectorial con geometrías externas fijas y sin partes móviles. En su lugar, el chorro del escape es controlado inyectando aire purgado en el interior de la boquilla del escape para bloquear selectivamente el flujo y redirigirlo. Cuando se activan simétricamente, estos inyectores restringen el chorro del escape como un escape convergente / divergente. Cuando se activan de forma asimétrica, vectorizan el chorro del escapeen dirección al punto de blocaje. Dichas boquillas permitirían que la geometría externa se optimice para la furtividad al radar y al espectro infrarrojo (IR). La falta de sistemas de accionamiento mecánico significa menos piezas y menor peso. Y con el empuje vectorial, las superficies externas de control aerodinámico pueden hacerse más pequeñas y usarse con menos frecuencia, lo que mejora la furtividad.

Para una mejor supresión de la firma infraroja, la mejora de la ciencia de los materiales también producirá materiales con una emisividad más baja y más controlable en diferentes longitudes de onda. Los motores de tres etapas en desarrollo para mejorar el consumo de combustible también suministrarán más aire de derivación para enfriar los escapes más rápido y reducir la firma termica del penacho de gases. El aire de derivación puede enfriarse activamente antes de ser expulsado al escape. Si la tecnología de detección infraroja avanza más rápido que la de la supresión, se pueden aplicar contramedidas infrarrojas dirigidas a los cazas furtivos.

Hoy en día, la furtividad sigue siendo un medio eficaz de supervivencia. Muchos adversarios claman sobre sus capacidades contrafurtivas, pero la furtividad es relativa, y los aviones de combate de los Estados Unidos parecen conservar la ventaja. Uno de los mayores beneficios de la furtividad, aunque no es el único, es cómo permite que un avión dispare sus armas antes de que sea detectado por otros cazas o sistemas de defensa aérea. Esta ventaja está aumentando con la creciente gama de armas. El misil aire-aire AIM-120C7 tiene un alcance de 60-70 millas (95-112 kms) y la bomba de diámetro pequeño GBU-39 de al menos 45 millas (72 kms). La distancia del más reciente AIM-120D se informa en alrededor de 110 millas (180 kms), y se están promocionando varias bombas de planeo con distancias de más de 60 millas (95 kms).
Ciertamente, hay radares de banda baja que podrían detectar cazas furtivos a distancias tácticamente útiles, pero esto no significa que la furtividad ya no sea relevante. Ninguno de estos radares tiene la precisión de dirigir de forma fiable los misiles a sus objetivos. Y la mayoría de ellos no pueden superar las características de banda ancha de plataformas tales como la B-2 y la próxima del B-21.

Pero la furtividad es una herramienta, no una panacea, y existen otros enfoques de supervivencia que trabajan sinergicamente con la furtividad. La guerra electrónica a menudo se discute como una alternativa a la furtividad, pero también es un complemento. El primer avión furtivo, el F-117, no llevaba contramedidas de soporte electrónico, pero todos los aviones furtivos desde entonces han llevado receptores de radiofrecuencia para detectar radares enemigos y trazar un rumbo a través de ellos que presenta sus ángulos de RCS más bajos a los radares más amenazantes y minimiza las posibilidades de detección. El ruido producido por el jamming reduce las distancias de detección contra aviones furtivas, lo mismo que para las aviopnes no furtivos, lo que les permite acercarse aún más a los objetivos. Las tácticas de interferencia o de engaño (jamming) también son mejoradas con la furtividad, porque la señal que necesita ser cancelada o multiplicada es menor. Interrumpir las comunicaciones entre radares también puede evitar que compartan datos o permitan que radares más grandes conduzcan a radares más pequeños o guíen misiles.

En el pasado, el concepto para operaciones era que los aviones furtivos eliminarían los sitios clave de defensa aérea, haciendo que el espacio aéreo fuera seguro para los aviones convencionales. En el futuro, el concepto operativo podría ser que los bombarderos furtivos de banda ancha, las armas de larga distancia y los perturbadores electrónicos eliminen o supriman los sistemas de banda baja enemigos, haciendo que el espacio aéreo sea seguro para los cazas furtivos, mientras que los cazas convencionalessiguen vedados por la presencia de innumerables mientras que los combatientes no insalubres siguen vedados por la presencia de innumerables radares convencionales de alta potencia y con formas ondas de extrema agilidad.

En los años venideros, la competencia de furtividad-contrafurtividad continuará. Los observadores deben estar atentos a las mejoras en la tecnología, pero es importante tener en cuenta que la furtividad es la ciencia de reducir las posibilidades de que los sensores puedan detectar, rastrear y enganchar aviones. Todos los objetivos tienen firmas radáricas que cambian con el ángulo, y todos los sensores tienen una distancia a la que detectan firmas radáricas y en el que exhiben errores al ubicar esas señales. Las afirmaciones son fáciles de hacer, pero los datos son los que de verdad las prueban. La furtividad no hace invisibles a los objetivos, ni tiene que hacerlo. La pregunta es si el coste y las concesiones de diseño a la furtividad valen los beneficios obtenidos en la supervivencia y las posibilidades de victoria para una fuerza entera.

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Notas:

Empuje vectorial fluídico. No se usa partes móviles para dirigir el flujo de los gases de escape sino la inyección de un fluído dentro del interior de la boquilla del escape con el fin de dirigir el flujo de los gases de escape.
Documentos de interés:

https://es.scribd.com/document/25427495 ... ctoring-LO

https://nal-ir.nal.res.in/12145/1/cp191.pdf

https://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi ... 031765.pdf

En uno de los capítulos de la serie Arte de la furtividad, concretamente el 4º de la serie, se hablaba sobre los últimos adelantos presentados por cuanto a radares contrafurtivos en la Feria de la aviación de la ciudad China de Zhuhai. Uno de ellos el radar Chino JY-27, que opera en la banda VHF de frecuencias, este novedoso radar serviría para la alerta temprana de todo tipo de aviones incluído los VLO tipo F-35/F-22.

Pues bien, llegan noticias de que uno de estos radares ha sido destruído en Siria el dia 20 de enero pasado, y podría estar detrás de esto nada menos que el F-35 Adir.




https://twitter.com/REjercitos/status/1 ... 5908275200

Saludos

Y muy buenas noticias para la Armada, el almirante Urcelay confirma que la Armada solo piensa en F-35B, y que junto al Ejercito del Aire que estaría interesado en la versión A, están trabajando para traer este avión para España. Entre 12-15 uds para la Armada, y que de no traerse la versión A para el ejército del Aire, la Armada seguiría en su empeño de la versión B. Han presentado ya un estudio al estado mayor para la adquisición del avión por parte de la Armada y del Ejército del aire.

https://www.infodefensa.com/es/2019/02/ ... rrier.html

Así con esto, lo normal sería un pedido este mismo año de 30-40 EF tranche 3, y ya para el 2025 un pedido de 12-15 F-35B para la Armada y quizás otro de 30-40 F-35 A para el Ejercito del Aire para sustituir el resto de F-18. Nos quedaría una fuerza aérea rica, rica, rica, que diría Arguiñaño.

Primero buen trabajo experten.

Buena noticia, lo única duda que tengo es sobre si los 2.000 horas de vida útil es verdad o falso, porque hasta ahora los ingleses no a comentado nada sobre tema siendo el segundo usuario de F-35B después de los Marines.

Madera escribió:Primero buen trabajo experten.

Buena noticia, lo única duda que tengo es sobre si los 2.000 horas de vida útil es verdad o falso, porque hasta ahora los ingleses no a comentado nada sobre tema siendo el segundo usuario de F-35B después de los Marines.

Todas las versiones del F-35 deben alcanzar su célula una vida útil minima de 8.000 horas de vuelos. Esto se sabrá realmente cuando las primeras uds las vayan alcanzando o presenten antes problemas de fatiga.

Se han hecho pruebas de fatiga en test a las distintas versiones para simular si se podrían alcanzar. La versión A no ha tenido problema, de hecho se espera que pueda pasar de las 10.000 horas facilmente. Los problemas han venido con la versión B y veremos con la C, ya que éstos al apontar necesitan de refuerzos especiales

La primeras uds de la versión B que será muy pocas parece que podrían alcanzar un minimo de 2100 horas tras los tests de fatiga, lo que significa que quedan muy lejos de las 8000 horas requeridas. LM ya ha tomado cartas en el asunto, y las nuevas uds ya saldrían con las medidas implementadas en su estructura para que alcancen como tienen previsto esas 8.000 horas. Las pocas uds que pudieran tener los problemas antes mencionados se les harán un retrofit y deben ser imagino solo uds de lo Marines.

Saludos

- IOC para el F-35C.

- Trump bloquea la venta de F-35 a Turquía. Lo más razonable es la suspensión definitiva una vez se consume la venta de S-400 a Turquía. Uno de los problemas es que Turquía es la encargada de la fabricación de un parte del F-35, que en estos momentos LM debería estar ya buscando sustituto. Las entregas del F-35 se verían comprometidas en tanto no se sustituya a Turquia del programa.

Pues EEUU va a tener que pagar a Turquía 1.000 millones de dólares más indemnización. Más 10.000 millones perdidos por la no venta de los aviones y mantenimiento.

Un negocio redondo.

De todas maneras, habrá que ver lo de las indemnizaciones, porque me extraña que no haya algún tipo de cláusula en el contrato de adquisición del F-35 por parte turca o de otro pais que no sea EEUU que no prohiba de alguna manera que esa tecnología caiga dónde no debe, y una forma de liberar al pais propietario de los derechos de la venta o continuar la venta si ya se han hecho algunas entregas en el caso fehaciente de que esta tecnología pueda estar comprometida. Ya la cagaron con el F-14 y los iraníes, es de suponer que no la vuelvan a cagar con el F-35, cuando están a tiempo de remediarlo.

Erdogan no es de fiar ni para EEUU ni para la Otan. Si no fuese por el paso del bósforo, ya hace tiempo le hubiesen dato puerta.


Saludos

Singapur comprará 4 aviones de combate F-35 con opción de 8 más, vaya con ciudad-estado que no necesita una gran reserva de petroleo para conseguir una poderosa fuera aérea.

https://www.channelnewsasia.com/news/si ... 9-11300934