Los aviones furtivos están diseñados para evitar ser detectados utilizando una variedad de tecnologías que reducen la reflexión/emisión de radar , infrarrojos , [1] luz visible, espectro de radiofrecuencia (RF) y audio, todas conocidas colectivamente como tecnología furtiva . [2] El F-117 Nighthawk fue el primer avión operativo diseñado explícitamente en torno a la tecnología furtiva. Otros ejemplos de aviones furtivos incluyen el B-2 Spirit , el B-21 Raider , el F-22 Raptor , [3] el F-35 Lightning II , [4] [5] el Chengdu J-20 , [6] y el Sukhoi Su-57 .
Si bien ningún avión es completamente invisible al radar, los aviones furtivos hacen que sea más difícil para el radar convencional detectar o rastrear el avión de manera efectiva, [7] aumentando las probabilidades de que un avión evite ser detectado por el radar enemigo y/o evitar ser atacado con éxito por armas guiadas por radar . [8] El sigilo es una combinación de características pasivas de baja observabilidad (LO) y emisores activos como radares de baja probabilidad de intercepción , radios y designadores láser. Estos generalmente se combinan con medidas operativas como la planificación cuidadosa de las maniobras de la misión para minimizar la sección transversal del radar del avión , ya que los giros bruscos comunes o la apertura de las puertas de la bodega de bombas pueden más que duplicar el retorno del radar de un avión que de otro modo sería sigiloso. [9] El sigilo se logra mediante el uso de una filosofía de diseño compleja para reducir la capacidad de los sensores de un oponente para detectar, rastrear o atacar al avión furtivo. [10] Esta filosofía tiene en cuenta el calor, el sonido y otras emisiones del avión que también se pueden utilizar para localizarlo. Los sensores están hechos para reducir el impacto de las tecnologías de baja observación y se han propuesto otros, como los sistemas IRST (búsqueda y seguimiento por infrarrojos) para detectar incluso emisiones de calor reducidas, [11] radares de longitud de onda larga para contrarrestar la conformación furtiva y RAM centrado en el radar de longitud de onda más corta, [12] o configuraciones de radar con múltiples emisores para contrarrestar la conformación furtiva. [13] Sin embargo, estos tienen desventajas en comparación con el radar tradicional contra aeronaves no furtivas.
Estados Unidos (en 1977), Rusia (en 2000) y China (en 2011) han volado demostradores de aviones de combate furtivos de tamaño real. [14] A diciembre de 2020 [actualizar], los únicos aviones furtivos listos para el combate en servicio son el Northrop Grumman B-2 Spirit (1997), el Lockheed Martin F-22 Raptor (2005), el Lockheed Martin F-35 Lightning II (2015), [15] [16] el Chengdu J-20 (2017), [17] y el Sukhoi Su-57 (2020), [18] y varios otros países están desarrollando sus propios diseños. También hay varios aviones con detectabilidad reducida, ya sea de forma involuntaria o como característica secundaria.
En el bombardeo de Yugoslavia por parte de la OTAN en 1999 , Estados Unidos utilizó dos aviones furtivos: el veterano F-117 Nighthawk y el recién introducido bombardero estratégico furtivo B-2 Spirit . El F-117 cumplió su función habitual de atacar objetivos de gran valor con precisión y lo hizo bien, aunque un F-117 fue derribado por una brigada serbia de misiles Isayev S-125 'Neva-M' comandada por el coronel Zoltán Dani .
Además de todas las exigencias habituales del vuelo, el diseño de un avión furtivo o de baja observabilidad tiene como objetivo reducir la detección por radar e infrarrojos (térmicos), incluyendo:
Los helicópteros plantean un desafío de diseño particular, no solo debido a sus múltiples superficies de alas y juntas articuladas, sino también a la relación constantemente cambiante de estas con las superficies principales del fuselaje. El Boeing–Sikorsky RAH-66 Comanche fue uno de los primeros intentos de crear un helicóptero furtivo.
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Los primeros aviones furtivos se diseñaron con un enfoque en la sección transversal de radar (RCS) mínima en lugar del rendimiento aerodinámico. Los aviones altamente furtivos como el F-117 Nighthawk son aerodinámicamente inestables en los tres ejes y requieren correcciones de vuelo constantes de un sistema de vuelo fly-by-wire (FBW) para mantener el vuelo controlado. [19] En cuanto al B-2 Spirit , que se basó en el desarrollo del avión de ala volante [20] por Jack Northrop en 1940, este diseño permitió un avión estable con suficiente control de guiñada, incluso sin superficies verticales como timones.
Los primeros aviones furtivos (como el F-117 y el B-2) carecen de postcombustión , porque el escape caliente aumentaría su huella infrarroja, y volar más rápido que la velocidad del sonido produciría un evidente estampido sónico , así como un calentamiento de la superficie de la piel del avión , que también aumenta la huella infrarroja. Como resultado, su rendimiento en las maniobras de combate aéreo requeridas en un combate aéreo nunca igualaría al de un avión de combate dedicado. Esto no era importante en el caso de estos dos aviones, ya que ambos fueron diseñados para ser bombarderos. Las técnicas de diseño más recientes permiten diseños furtivos como el F-22 sin comprometer el rendimiento aerodinámico. Los aviones furtivos más nuevos, como el F-22, el F-35 y el Su-57 , tienen características de rendimiento que igualan o superan las de los aviones de combate de primera línea actuales debido a los avances en otras tecnologías como los sistemas de control de vuelo, los motores, la construcción del fuselaje y los materiales. [3] [4]
Se suele afirmar que el alto nivel de informatización y la gran cantidad de equipos electrónicos que se encuentran en el interior de los aviones furtivos los hacen vulnerables a la detección pasiva. Esto es muy poco probable y, sin duda, sistemas como Tamara y Kolchuga , que a menudo se describen como radares antifurtivos, no están diseñados para detectar campos electromagnéticos dispersos de este tipo. Dichos sistemas están diseñados para detectar emisiones intencionales de mayor potencia, como señales de radar y de comunicación. Los aviones furtivos se operan deliberadamente para evitar o reducir dichas emisiones. [ cita requerida ]
Los receptores de alerta de radar actuales buscan los pings regulares de energía de los radares barridos mecánicamente, mientras que los aviones de combate de quinta generación utilizan radares de baja probabilidad de intercepción sin un patrón de repetición regular. [21]
Los aviones furtivos siguen siendo vulnerables a la detección durante e inmediatamente después de utilizar su armamento. Dado que la carga útil furtiva (bombas RCS reducidas y misiles de crucero ) aún no está disponible de forma generalizada, y los puntos de montaje de municiones crean un retorno de radar significativo, los aviones furtivos llevan todo el armamento internamente. Tan pronto como se abren las puertas del compartimento de armas, el RCS del avión se multiplicará e incluso los sistemas de radar de generaciones anteriores podrán localizar al avión furtivo. Si bien el avión recuperará su sigilo tan pronto como se cierren las puertas del compartimento, un sistema de armas defensivas de respuesta rápida tiene una breve oportunidad de atacar al avión.
Esta vulnerabilidad se aborda operando de una manera que reduce el riesgo y las consecuencias de la adquisición temporal. La altitud operativa del B-2 impone un tiempo de vuelo para las armas defensivas que hace que sea virtualmente imposible atacar al avión durante su despliegue de armas. [ cita requerida ] Los nuevos diseños de aviones furtivos como el F-22 y el F-35 pueden abrir sus compartimentos, liberar municiones y volver al vuelo furtivo en menos de un segundo. [ cita requerida ]
Algunas armas [ especificar ] requieren que el sistema de guía del arma adquiera el objetivo mientras el arma todavía está acoplada a la aeronave. Esto obliga a realizar operaciones relativamente prolongadas con las puertas de la bodega abiertas.
Aviones como el F-22 Raptor y el F-35 Lightning II Joint Strike Fighter también pueden llevar armas adicionales y combustible en puntos de anclaje debajo de sus alas. Cuando operan en este modo, los aviones no serán tan sigilosos, ya que los puntos de anclaje y las armas montadas en ellos aparecerán en los sistemas de radar. Por lo tanto, esta opción representa un equilibrio entre el sigilo o el alcance y la carga útil. Los almacenes externos permiten a esos aviones atacar más objetivos a mayor distancia, pero no permitirán el sigilo durante esa misión en comparación con una misión de menor alcance volando solo con combustible interno y utilizando solo el espacio más limitado de los compartimentos de armas internos para armamento.
Los aviones totalmente furtivos llevan todo el combustible y el armamento en su interior, lo que limita la carga útil. A modo de comparación, el F-117 lleva sólo dos bombas guiadas por láser o GPS, mientras que un avión de ataque no furtivo puede llevar varias veces más. Esto requiere el despliegue de aviones adicionales para atacar objetivos que normalmente requerirían un solo avión de ataque no furtivo. Sin embargo, esta aparente desventaja se ve compensada por la reducción de los aviones de apoyo necesarios para proporcionar cobertura aérea, supresión de la defensa aérea y contramedidas electrónicas, lo que convierte a los aviones furtivos en " multiplicadores de fuerza ".
Los aviones furtivos suelen tener revestimientos fabricados con materiales absorbentes de radiación (RAM). Algunos de estos contienen partículas de negro de carbono , mientras que otros contienen pequeñas esferas de hierro . Hay muchos materiales utilizados en los RAM, y algunos están clasificados, en particular los materiales que utilizan aeronaves específicas. [22]
Los aviones furtivos suelen ser más caros de desarrollar y fabricar. Un ejemplo es el B-2 Spirit , cuya fabricación y mantenimiento son mucho más costosos que los bombarderos convencionales. El programa B-2 le costó a la Fuerza Aérea de Estados Unidos casi 45.000 millones de dólares. [23]
Los radares pasivos (multiestáticos) , los radares biestáticos [24] y, especialmente, los sistemas de radar multiestático detectan algunos aviones furtivos mejor que los radares monoestáticos convencionales , ya que la tecnología furtiva de primera generación (como el F-117) refleja la energía fuera de la línea de visión del transmisor , lo que aumenta de manera efectiva la sección transversal del radar (RCS) en otras direcciones, que monitorean los radares pasivos. Un sistema de este tipo generalmente utiliza señales de radio FM y TV de transmisión de baja frecuencia (en cuyas frecuencias es más difícil controlar la firma del avión).
Investigadores de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign , con el apoyo de DARPA , han demostrado que es posible construir una imagen de radar de apertura sintética de un objetivo de avión utilizando un radar multiestático pasivo, posiblemente lo suficientemente detallada para permitir el reconocimiento automático del objetivo . [25]
En diciembre de 2007, los investigadores de SAAB revelaron detalles de un sistema llamado radar de síntesis de apertura asociativa (AASR, por sus siglas en inglés), que emplearía una gran variedad de transmisores y receptores redundantes y económicos que podrían detectar objetivos cuando pasaran directamente entre los receptores/transmisores y crearan una sombra. [26] El sistema fue diseñado originalmente para detectar misiles de crucero furtivos y debería ser igual de efectivo contra aviones furtivos que vuelen a baja altura. El hecho de que la variedad pudiera contener una gran cantidad de equipo económico podría ofrecer potencialmente cierta "protección" contra ataques con misiles antirradiación (ARM, por sus siglas en inglés) costosos.
Algunos analistas afirman que los sistemas de búsqueda y seguimiento por infrarrojos (IRST) pueden desplegarse contra aviones furtivos, porque cualquier superficie de la aeronave se calienta debido a la fricción del aire y con un IRST de dos canales es posible la detección de CO2 ( máximos de absorción de 4,3 μm), a través de la comparación de diferencias entre el canal bajo y el alto. [27] [28] Estos analistas señalan el resurgimiento de tales sistemas en los diseños rusos en la década de 1980, como los instalados en el MiG-29 y el Su-27 . La última versión del MiG-29, el MiG-35 , está equipada con un nuevo sistema de localización óptica que incluye capacidades IRST más avanzadas. El Rafale francés, el Eurofighter británico/alemán/italiano/español y el Gripen sueco también hacen un uso extensivo de IRST.
En combate aéreo, la suite optrónica permite:
Para objetivos terrestres, la suite permite:
Los sistemas de radar VHF tienen longitudes de onda comparables a los tamaños de las características de las aeronaves y deberían exhibir dispersión en la región de resonancia en lugar de la región óptica, lo que permite detectar la mayoría de las aeronaves furtivas. Esto ha llevado al Instituto de Investigación de Ingeniería de Radio de Nizhny Novgorod (NNIIRT) a desarrollar AESA VHF como el NEBO SVU, que es capaz de realizar la adquisición de objetivos para baterías de misiles tierra-aire . A pesar de las ventajas que ofrece el radar VHF, sus longitudes de onda más largas dan como resultado una resolución deficiente en comparación con la matriz de radar de banda X de tamaño comparable . Como resultado, estos sistemas deben ser muy grandes antes de que puedan tener la resolución para un radar de compromiso . Un ejemplo de un radar VHF terrestre con capacidad de contraataque es el radar P-18 .
La empresa holandesa Thales Nederland , antes conocida como Holland Signaal, ha desarrollado un radar naval de matriz en fase denominado SMART-L , que opera en banda L y tiene capacidad de contraataque. Todos los buques de la clase De Zeven Provinciën de la Marina Real Holandesa llevan, entre otros, el radar SMART-L .
El radar sobre el horizonte es un concepto que aumenta el alcance efectivo del radar en comparación con el radar convencional. La red de radar operacional JORN Jindalee de Australia puede superar ciertas características de sigilo. [29] Se afirma que la frecuencia de alta frecuencia utilizada y el método de hacer rebotar el radar desde la ionosfera superan las características de sigilo del F-117A. En otras palabras, los aviones furtivos están optimizados para derrotar a los radares de frecuencia mucho más alta desde el frente en lugar de a los radares de baja frecuencia desde arriba.
Durante la Primera Guerra Mundial , los alemanes experimentaron con el uso de Cellon ( acetato de celulosa ), un material de recubrimiento transparente, en un intento de reducir la visibilidad de los aviones militares . Se cubrieron con Cellon algunos ejemplares del monoplano de combate Fokker E.III Eindecker , el biplano de observación biplaza Albatros CI y el prototipo de bombardero pesado Linke-Hofmann RI . Sin embargo, resultó ineficaz e incluso contraproducente, ya que la luz del sol que se reflejaba en la cubierta hacía que el avión fuera aún más visible. También se descubrió que el material se degradaba rápidamente tanto por la luz solar como por los cambios de temperatura durante el vuelo, por lo que el intento de fabricar aviones transparentes no se llevó a cabo. [30]
En 1916, los británicos modificaron un pequeño dirigible de la clase SS para realizar reconocimiento aéreo nocturno sobre las líneas alemanas en el frente occidental . Equipado con un motor silenciado y una bolsa de gas negra, el aparato era invisible e inaudible desde tierra, pero varios vuelos nocturnos sobre territorio controlado por los alemanes produjeron poca información útil, y la idea fue abandonada. [31]
Casi tres décadas después, el cazabombardero de ala volante Horten Ho 229 fue desarrollado en la Alemania nazi durante los últimos años de la Segunda Guerra Mundial . En 1983, su diseñador Reimar Horten afirmó que planeaba agregar carbón a las capas adhesivas de la piel de madera contrachapada del modelo de producción para hacerlo invisible al radar. [32] Esta afirmación fue investigada, ya que la falta de superficies verticales del Ho 229, una característica inherente de todos los aviones de ala volante, también es una característica clave de todos los aviones furtivos. En 2008, la Northrop Grumman Corporation realizó pruebas para establecer si la forma de la aeronave habría evitado la detección por las señales primarias de banda HF de gama alta , 20-30 MHz del radar de alerta temprana Chain Home de Gran Bretaña , si la aeronave viajaba a alta velocidad (aproximadamente 550 mph (890 km/h)) a una altitud extremadamente baja: 50-100 pies (15-30 m). [33] Las pruebas no encontraron ninguna evidencia de que se hubiera usado carbón, y confirmaron que habría sido un absorbente deficiente si se hubiera usado, concluyendo que el Ho 229 no tenía características furtivas y nunca fue pensado para ser un avión furtivo. [34]
Los aviones furtivos modernos se hicieron posibles por primera vez cuando Denys Overholser, un matemático que trabajaba para Lockheed Aircraft durante la década de 1970, adoptó un modelo matemático desarrollado por Petr Ufimtsev , un científico soviético, para desarrollar un programa informático llamado Echo 1. Echo hizo posible predecir la firma de radar de un avión hecho con paneles planos, llamados facetas. En 1975, los ingenieros de Lockheed Skunk Works descubrieron que un avión hecho con superficies facetadas podría tener una firma de radar muy baja porque las superficies irradiarían casi toda la energía del radar lejos del receptor. En virtud de un contrato de 1977 de DARPA, Lockheed construyó un avión de demostración de prueba de concepto, el Lockheed Have Blue , apodado "el diamante sin esperanza", una referencia al famoso diamante de la esperanza y la forma del diseño y la inestabilidad prevista. Debido a que había computadoras avanzadas disponibles para controlar el vuelo de un avión que fue diseñado para ser sigiloso pero aerodinámicamente inestable como el Have Blue, por primera vez los diseñadores se dieron cuenta de que podría ser posible hacer un avión que fuera virtualmente invisible al radar. [35] [36] Lockheed pronto desarrolló el Have Blue hasta convertirlo en el F-117. [35]
La sección transversal reducida del radar es sólo uno de los cinco factores que los diseñadores abordaron para crear un diseño verdaderamente furtivo como el F-22. El F-22 también ha sido diseñado para disfrazar sus emisiones infrarrojas para que sea más difícil de detectar por misiles tierra-aire o aire-aire guiados por infrarrojos ("búsqueda de calor"). [ cita requerida ] El F-22 se centra en la superioridad aérea , con supercrucero , alta relación empuje-peso, aviónica integrada y, por supuesto, sigilo. [3]
El primer uso en combate de un avión furtivo diseñado específicamente para ese fin se produjo en diciembre de 1989 durante la Operación Causa Justa en Panamá . El 20 de diciembre de 1989, dos F-117 de la Fuerza Aérea de los Estados Unidos bombardearon un cuartel de la Fuerza de Defensa de Panamá en Río Hato, Panamá. En 1991, los F-117 recibieron la misión de atacar los objetivos más fuertemente fortificados de Irak en la fase inicial de la Operación Tormenta del Desierto y fueron los únicos aviones de la coalición a los que se les permitió operar dentro de los límites de la ciudad de Bagdad y sobre su espacio aéreo. [37] El F-117, si bien tenía suficiente furtividad, también tenía una firma visual baja. Aun así, si el F-117 era detectado visualmente, como todos los aviones, estaba sujeto a la interceptación visual aire-aire. Esto se evitaba fácilmente volando de noche. [38]
Estados Unidos, el Reino Unido e Israel son los únicos países que han utilizado aviones furtivos en combate. [39] [40] Estos despliegues incluyen la invasión estadounidense de Panamá , la primera Guerra del Golfo , el conflicto de Kosovo , la guerra en Afganistán , la guerra en Irak y la intervención militar de 2011 en Libia . El primer uso de aviones furtivos fue en la invasión estadounidense de Panamá, donde se utilizaron aviones de ataque furtivos F-117 Nighthawk para lanzar bombas sobre aeródromos y posiciones enemigas mientras evadían el radar enemigo. [41]
En 1990, el F-117 Nighthawk fue utilizado en la Guerra del Golfo, donde 42 F-117 volaron 1.299 salidas y lograron 1.664 impactos directos con bombas guiadas por láser sin sufrir daños en batalla, mientras alcanzaban 1.600 objetivos de alto valor en Irak. [42] Los F-117 volaron aproximadamente 168 ataques contra objetivos asociados a Scud [43] mientras acumulaban 6.905 horas de vuelo. Solo el 2,5% de los aviones estadounidenses en Irak eran F-117, pero alcanzaron el 40% de los objetivos estratégicos, arrojando 2.000 toneladas de municiones guiadas de precisión y alcanzando sus objetivos con una tasa de éxito del 80%. [44] [45] Sin embargo, el F-117 todavía tenía defectos; tenía que reabastecerse de combustible y estaba indefenso ante un ataque enemigo. Todas las salidas del F-117 tuvieron que reabastecerse de combustible. [43]
En el bombardeo de Yugoslavia por parte de la OTAN en 1999 , Estados Unidos utilizó dos aviones furtivos: el veterano F-117 Nighthawk y el recién introducido bombardero estratégico furtivo B-2 Spirit . El F-117 cumplió su función habitual de atacar objetivos de precisión de alto valor y lo hizo bien, aunque un F-117 fue derribado por un misil serbio Isayev S-125 'Neva-M' comandado por el coronel Zoltán Dani . El entonces nuevo B-2 Spirit tuvo un gran éxito, destruyendo el 33% de todos los objetivos de bombardeo serbios en las primeras ocho semanas de participación estadounidense en la guerra. Durante esta guerra, los B-2 volaron sin escalas a Kosovo desde su base en Missouri y de regreso. [46]
En la invasión de Irak de 2003 se utilizaron los F-117 Nighthawks y los B-2 Spirits, y esta fue la última vez que el F-117 entraría en combate. Los F-117 lanzaron municiones de ataque guiadas por satélite sobre objetivos seleccionados, con gran éxito. Los B-2 Spirits realizaron 49 salidas en la invasión, liberando más de 1,5 millones de libras de municiones. [46]
Durante la operación de mayo de 2011 para matar a Osama bin Laden , uno de los helicópteros utilizados para introducir clandestinamente tropas estadounidenses en Pakistán se estrelló en el complejo de Bin Laden. De los restos se supo que este helicóptero tenía características de sigilo, lo que lo convirtió en el primer uso operativo conocido públicamente de un helicóptero furtivo . [ cita requerida ]
Se utilizaron aviones furtivos en la intervención militar de 2011 en Libia , donde los B-2 Spirits lanzaron 40 bombas sobre un aeródromo libio con defensas aéreas concentradas en apoyo de la zona de exclusión aérea de la ONU. [47]
Los aviones furtivos seguirán desempeñando un papel valioso en el combate aéreo, ya que Estados Unidos utilizará el F-22 Raptor , el B-2 Spirit y el F-35 Lightning II para realizar diversas operaciones. El F-22 hizo su debut en combate sobre Siria en septiembre de 2014 como parte de la coalición liderada por Estados Unidos para derrotar a ISIS . [48]
A partir de febrero de 2018, los Su-57 realizaron el primer vuelo internacional al ser avistados aterrizando en la base aérea rusa Khmeimim en Siria. Estos Su-57 fueron desplegados junto con cuatro cazas Sukhoi Su-35, cuatro Sukhoi Su-25 y un avión Beriev A-50 AEW&C. [49] Se cree que al menos 4 Su-57 están desplegados en Siria [50] y que probablemente hayan estado armados con misiles de crucero en combate. [51]
En 2018, apareció un informe que señalaba que los cazas furtivos F-35I israelíes llevaron a cabo una serie de misiones en Siria e incluso se infiltraron en el espacio aéreo iraní sin ser detectados. [39] En mayo de 2018, el mayor general Amikam Norkin de la IAF informó que los cazas furtivos F-35I de la Fuerza Aérea israelí llevaron a cabo el primer ataque F-35 en combate sobre Siria. [40]
La República Popular China comenzó a realizar pruebas de vuelo de su caza furtivo multifunción Chengdu J-20 en 2011 e hizo su primera aparición pública en el Airshow China 2016. El avión entró en servicio en la Fuerza Aérea del Ejército Popular de Liberación (PLAAF) en marzo de 2017. [52] [53] [54] Otro caza furtivo multifunción de quinta generación de China, el Shenyang FC-31, también se encuentra en pruebas de vuelo. [55]
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