Juan José Martinez Espinosa Juan Manuel Nolé Manuel Pérez Javier Ruiz Cobos Daniel Romero Falcón José Antonio Vázquez Espinosa
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INDICE:
1- Introducción…………………………………………….…………………. 3 2- Evolución de la tecnología en cazas……………………..…………………5 2.1. Aviones de 1º Generación (1940 – 1950)……….………………....5 2.2. Aviones de 2º Generación (1950-1960)………..…………………..7 2.3. Aviones de 3º Generación (1960-1970)…………..………………..9 2.4. Aviones de 4º Generación…………………...……………………11 2.5. Aviones de 5º Generación……………...…………………………15 3- Comparativa: PAK FA – F-22 Raptor………….………….……………17 4- Tecnologías más destacadas…………………………………………….22 4.1. Radar……………………………………….…………………………22 4.2. Misiles, sistemas de guiado y localización………..…………………24 4.3. Tecnologías furtivas……………………….………………………….28 4.4. Empuje vectorial……………………………………...………………31 5- Futuras tendencias………………………………………………………….36
6.-Conclusión……………………………………….………………………….38
7.-Bibliografía……………………………………….…………………………40
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1. Introducción: Un caza, es una aeronave militar diseñada para el combate aéreo con otras aeronaves, en oposición a los bombarderos. Los cazas son pequeños, veloces y de gran maniobrabilidad. Muchos poseen capacidades secundarias de ataque a tierra. Estas aeronaves son el principal medio con el cual las fuerzas armadas consiguen la superioridad aérea sobre sus oponentes en batalla., lograr y mantener ésta viene siendo un componente clave a la hora de conseguir la victoria en la guerra. De este modo, la adquisición, el entrenamiento y el mantenimiento de una flota de cazas representan un parte muy sustancial de los presupuestos de defensa para las fuerzas armadas actuales. El término ‘caza’ en español, hace referencia a “cazar”, en inglés (figther) a la “lucha”, aunque este término no se hizo oficial hasta después de la Primera Guerra Mundial, los británicos los llamaron
“exploradores”
(scouts) y los rusos
“exterminador” (истребитель).
1.1. Primera Guerra Mundial Podemos considerar que la historia de los cazas comienza con el desarrollo del monoplano Fokker EI por Alemania. Este avión contaba con una novedosa característica: en vez de necesitar a un segundo tripulante que disparase la ametralladora, la tenía fija en la parte anterior, estaba asistida por el piloto y sincronizada con las hélices, de tal modo que no las dañase al disparar. Este modelo y principalmente una versión mejorada (Fokker E.III) dieron a los alemanes una rápida superioridad aérea al principio de la guerra, apenas contestada
por
los
Airco
D.H.2
británicos.
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No obstante, poco después harían su aparición los sobresalientes sesquiplanos (biplano con un par de alas mucho menor que las otras dos) Nieuport 11 bébé franceses, que con su gran maniobrabilidad pronto contuvieron a los Fokker monoplaza alemanes. El avión que devolvería el control del cielo a las potencias centrales sería el Albatros D III, que combinaría con gran éxito la robustez del Albatros D II con la célula sesquíplana de los Nieuport. Estos aparatos comenzaron a aparecer en los campos de batalla en Octubre de 1917. 1.2. Período de entreguerras (1919-1938) Tras la derrota de Alemania en la Primera
Guerra
Mundial,
las
naciones
triunfantes solicitaron aviones Fokker D.VII para su estudio aerodinámico. Obtuvieron grandes progresos y fue así como los perfiles
Spitfire
de las alas comenzaron a evolucionar.
Los fuselajes se tornaron completamente metálicos y las alas eran lo suficientemente gruesas para alojar estructuras como el tren de aterrizaje, depósitos de combustible y ametralladoras.
Ala elíptica del spitfire, para reducir los torbellinos de punta de ala y con ello la resistencia inducida.
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2. Evolución de la tecnología en cazas: Haciendo una breve pausa en cada generación de Cazas queda una subdivisión, establecida por las distintas configuraciones y tecnología disponible en esa época. 2.1. Aviones de 1ª Generación (1940 – 1950) Los aviones de esta etapa se caracterizan por ser los primeros en utilizar motores a reacción. Este cambio supuso un avance tecnológico muy importante en comparación con los que había antes de esta generación, es decir, motores de hélice propulsados por un motor de pistón. Estos nuevos motores de reacción se basaban en la expulsión de aire a gran velocidad, lo que proporcionaba un empuje al avión, igual al aplicado al aire expulsado, basándose en la 3ª ley de Newton (Acción-Reacción). También fueron utilizados los motores cohete, con el fin de alcanzar mayores velocidades que las que eran posibles con los motores a reacción. Este motor cayó en desuso entre los aviones de caza, siendo únicamente utilizado en aeronaves espaciales y en interceptores cuyo objetivo primordial es la interceptación y destrucción de otros aviones de caza en maniobras a alta velocidad. Por el contrario, estos prototipos eran bastante “pobres”: su estructura, tanto la del fuselaje como la del motor, eran muy inestable y eso los convertía en aviones muy frágiles; su potencia estaba muy ajustada. Con el paso de los años, los cazas
adquirieron
una
línea
aerodinámica más acuciada y los sistemas
de
propulsión
fueron
mejorados: al motor de reacción le acompañó un motor de hélice en el morro del caza lo cual aumentaba la aceleración, sistema
convirtiéndose
hélice-reacción
en
F-‐86 Sabre
el un
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denominado sistema híbrido. Este sistema tendría su peso en estos primeros años de desarrollo debido a que facilitó las maniobras de despegue y aterrizaje desde los portaaviones. Además, ésto permitió a ciertos modelos de cazas superar la barrera del sonido en maniobras de picado. Los nuevos avances en otros campos también se dejaron notar. En concreto, uno de los cambios más notables fue la implantación de un nuevo tipo de ala: el ala en flecha, que sustituyó en gran parte de los aviones al ala recta. Otra innovación fue la inclusión de los nuevos estabilizadores horizontales de cola, totalmente móviles a disposición de los requerimientos del piloto. El ya tan conocido asiento eyectable fue otro de las nuevas invenciones para los cazas de entonces y su mecanismo ha sido tan eficaz y ha salvado tantas vidas, que hoy en día perdura en los aviones de caza actuales. Los últimos modelos que se crearon en esta generación desarrollaron instrumentos de visión nocturna aparte del radar, pero sobre todo, lo más notable sería la post-combustión, un sistema de propulsión adicional que se basaba en la combustión de combustible al final de la tobera lo cual aportaba un empuje extra al aire que expulsaba, y por consiguiente, más potencia a la aeronave. Ésto facilita en gran parte las maniobras de despegue y combate aéreo. Sin embargo, el uso de postquemador debe ser limitado debido a su alto consumo de combustible. El comienzo del uso de misiles guiados aire-aire determinaría una línea un tanto confusa y no muy clara entre los cazas de la primera generación y los de la segunda, debido a que el uso de estas armas requiere de un nuevo diseño estructural.
Mirage F-‐1
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2.2. Aviones de 2ª Generación (1950-1960) La tecnología de los nuevos aviones de la segunda generación, a diferencia de los de la primera, no se enfoca en los sistemas de propulsión sino en las innovaciones aerodinámicas y sobre todo en la capacidad armamentística. En esta etapa, los cazas pueden alcanzar con relativa facilidad, velocidades supersónicas debido al sistema de postcombustión antes nombrado, por los que los ingenieros de la época se centran sobre todo en la principal finalidad de los aviones de caza: la capacidad militar. En lo que respecta a la línea aerodinámica, en los modelos de la 1º generación ya se había visto la nueva tendencia de alas en flecha en detrimento de las alas rectas que se habían utilizado desde los orígenes de los cazas, e incluso se descubrió que el uso de alas en delta y de geometría variable mejoraba tanto la maniobrabilidad como la posibilidad de mantener el vuelo a velocidades supersónicas. También es destacable la adopción de los fuselajes con arreglo a la regla del área, la cual establecía un diseño para reducir la resistencia del aire en vuelos a velocidades supersónicas. Con los principales problemas de propulsión resueltos, era el momento de enfocar todos los esfuerzos en hacer del caza un instrumento fundamental de la defensa militar. Hasta entonces, las aplicaciones militares de los cazas consistían en ametralladoras y cañones. Los últimos modelos de la 1ª generación llegaron incluso a poseer radares muy básicos y primeros “esbozos” de misiles aire-aire. La intención de los ingenieros de esta etapa era llevar el campo de visión del piloto más allá del que veían sus ojos. Y para ello, lo primordial era el desarrollo del radar, un instrumento que había sido diseñado tan solo 20 años atrás como producto militar de la II Guerra Mundial, basado en una tecnología de emisión y captación de microondas. Lo cierto era que la principal complicación era convertir un instrumento de gran envergadura a un tamaño aceptable para que lo pudiera portar un avión de caza. Sin embargo, el deseo se realizó y el radar se convirtió en elemento fundamental de un caza para la correspondiente visión y orientación del piloto en el campo de batalla. No obstante, para el guiado de los primeros misiles dirigidos no se usaría el radar sino
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sensores infrarrojos que por entonces tenían una escasa sensibilidad. A medida que se fueron desarrollando, el sensor infrarrojo cayó en desuso y se incorporó un guiado mediante radar. Todas estas innovaciones en el campo de los misiles dirigidos fueron el origen de lo que se iría conociendo como tecnología de misiles BVR (Beyond-Visual-Range: “Más allá del rango visual”). El sistema de propulsión de los novedosos misiles aire-aire se basaría únicamente en los motores cohetes, mediante la quema de combustibles tanto líquidos como sólidos. Gracias a todos estos desarrollos y al ambiente tenso que se respiraba en la época, tanto por el conflicto entre norteamericanos y coreanos, como por la amenaza que existía de que pudiera producirse un holocausto nuclear debido al pulso que mantenían las dos superpotencias mundiales de entonces, E.E.U.U y la U.R.S.S., surgieron otros dos subtipos de aeronaves: los interceptores y bombarderos con capacidad de ataque aire-aire lo cual significaba que podían atacar un objetivo terrestre u otra aeronave enemiga. Ambos modelos estaban preparados English Electric Lightning
para vuelos a gran altitud y viajar a gran velocidad tras el ataque al objetivo. En el caso de los bombarderos, los nuevos diseños permitieron que las aeronaves pudieran cargar bombas de gravedad con el fin de lanzarlas a un blanco sobre la superficie e incluso para llevar bombas nucleares.
Estos dos últimos proyectos supusieron el fin de la 2ª generación y el comienzo de una nueva, la tercera, que se basaría en buscar una maniobrabilidad casi total de estas aeronaves.
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2.3. Aviones de 3ª Generación (1960-1970) Los aviones de cazas ya se habían convertido en dueños del campo de batalla aéreo y en lo que los diseñadores e ingenieros de la 1ª generación hubieran soñado como avión militar. Aún quedaba un margen de mejora, la industria aeronáutica estaba viviendo un auge, y cada vez se desarrollaban nuevas mejoras para el control de vuelo en aviones civiles por lo que, necesariamente, este nacimiento de nuevas ideas debía trascender a la aviación militar. Para mejorar la aerodinámica de los cazas, se utilizaron tres sistemas muy usados y conocidos en la aviación civil: slats, flaps, y canards. Los slats y los flaps, son también conocidos como dispositivos hipersustentadores, y tienen como función el aportar una sustentación extra en momentos críticos de ésta, como las zonas de baja velocidad, sobre todo aterrizajes y despegues (especialmente sobre portaaviones), y en maniobras con elevado ángulo de ataque, alejando la zona de entrada en pérdida.
El
canard
es
una
configuración de aeronave de ala fija por la que el estabilizador horizontal está en una posición adelantada frente a las alas.
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Se distinguen además tres configuraciones: • •
•
Canard de control de vuelo: cuando se emplea del mismo modo que el timón de profundidad o el stabilator. Canard de sustentación: su función es además repartir el peso entre el ala y el canard, obteniendo como ventaja principal que la fuerza necesaria para vuelo equilibrado será ascendente y no descendente, como normalmente ocurre en la cola horizontal. Ala en tándem: extensión del anterior en el que casi se reparte por igual el peso entre las dos superficies alares. Aparte de los elementos hipersustentadores, la aplicación más importante y más
decisiva de las que se iban a instalar en el avión sería el empuje vectorial. Este sistema hacía posible modificar el eje de las toberas girándolas sobre sí mismo, y proyectándolas en la dirección que el piloto deseara. Lo más sorprendente era que también hacía posible el despegue vertical y en combate aéreo, permitía realizar movimientos que no eran posibles con motores convencionales. En materia bélica, la habilidad armamentística de estos aviones también sería renovada. La reciente tecnología láser y la mejora en los sensores infrarrojos y radar harían posible que la lucha entre cazas mediante misiles fuera mucho más depurada y precisa ya que el guiado de estos misiles había adquirido mayor fiabilidad. Las investigaciones sobre la detección radar de los aviones se centraron en cómo evitarla para no ser detectado mediante el uso de contramedidas al igual que los usados en submarinos. También se implementaría un nuevo sistema de aviónica con mayor capacidad para atacar un objetivo terrestre y para el combate cercano entre cazas se dispondría de un nuevo cañón mecanizado mediante un motor eléctrico. A partir de este momento, la tecnología en cuestión de aviones de caza dará un salto muy importante. Las industrias de aviación militar querrán ofrecer el nuevo modelo de caza del futuro, un avión más automatizado que dé más libertad de movimiento y maniobras militares sin tener que depender exclusivamente de las habilidades del piloto. Es aquí donde comenzará la 4º Generación de cazas.
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2.4. Aviones de 4º Generación. Un caza de cuarta generación es aquel que dispone de los suficientes avances en electrónica, especialmente en informática, que hacen que ya no sea el avión en sí (capacidades de maniobra, trepada, combate dogfight) quien decida el combate sino las armas que lleva instaladas y que puede activar, disparar y guiar más allá del horizonte (combate BVR) sin necesidad del apoyo del piloto (dispara y olvida). La 4ª generación fue la que introdujo el diseño integral, los flaperones, HUD, misiles de largo alcance, la alta maniobrabilidad, etc. En esta generación se paró la carrera por la velocidad hasta los Mach 22,5 a favor de la maniobrabilidad y la polivalencia.
Los
aviones
de
3ª
generación como F-4 Phantom II, MiG-23 o Mirage F1, fueron los últimos donde se Sukhoi Su-‐35BM
despreciaba el dogfight a favor de la intercepción a alta velocidad.
Los cazas de cuarta generación continuaron la tendencia hacia configuraciones polivalentes, y fueron equipados con sistemas de armas y aviónica cada vez más sofisticados. El diseño de estos cazas fue significativamente influenciado por la teoría Energía-Maniobrabilidad (E-M) desarrollada por el coronel John Boyd y el matemático Thomas Christie, basada en la experiencia de combate de Boyd en la Guerra de Corea y como instructor en tácticas de cazas durante los años 60. La teoría E-M destacó el valor de mantener la energía específica de la aeronave como una ventaja en el combate entre cazas. Boyd percibió la maniobrabilidad como la principal herramienta para interponerse en el ciclo de tomas de decisiones de un adversario, dicho proceso se denominó “OODA” (Acción-Decisión-Orientación-Observación). Este enfoque destacó los diseños de aviones que fueran capaces de realizar "fast transients" (cambios rápidos en velocidad, altitud, y dirección) en lugar de basarse solamente en la alta velocidad como virtud principal. El pequeño tamaño reduciría al mínimo la resistencia y aumentaría la proporción de empuje-peso.
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La maniobrabilidad
F-‐16 Fighting Falcon
del F-16 fue realzada por su
diseño inestable.
aerodinámico Esta
técnica
llamada RSS fue posible gracias a la introducción del sistema de control de vuelo (FLCS), "el cable de desfile aéreo" (FBW), los avances permitieron utilizar ordenadores y técnicas de integración de sistema. El análogo aviónica, requerido para permitir operaciones FBW, se hizo una exigencia fundamental y comenzó a ser substituido por sistemas de control de vuelo digitales a finales de los años 80. De la misma manera, los Mandos Digitales De Motor (FADEC) para manejar electrónicamente el funcionamiento de la central eléctrica fue presentada con el Pratt y Whitney F100, el turboventilador. La confianza exclusiva de F-16 sobre la electrónica y cables para transmitir órdenes de vuelo, en vez de los cables habituales y mandos de acoplamiento mecánicos, le hizo ganar el sobrenombre de “el motor eléctrico”. FLCS electrónico y FADEC rápidamente se hicieron los componentes esenciales de todos los diseños de luchador subsecuentes. Otras tecnologías innovadoras introducidas en los cazas de cuarta generación incluyen radares (proporcionando una capacidad "look-down/shoot-down"), la HUD, controles HOTAS, y pantallas multifunción (MFD), todo lo cual se ha hecho el equipo esencial. Los elementos de materiales compuestos forman estructuras consolidadas de aluminio y pieles de laminado de epoxi de grafito que comenzaron a ser incorporados en superficies de control de vuelo para reducir el peso. El uso de sensores infrarrojos (IRST) se hizo extendido en armamento de aire-tierra y de aire-aire. Con estos nuevos sensores se realizaron armas superiores de aire, que permitieron controlar el avión del enemigo desde cualquier ángulo (aunque el campo visual permaneciera relativamente limitado).
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Otra revolución se baso en una mayor confianza sobre el mantenimiento, que condujo a la estandarización de partes, reducciones de los números de paneles de acceso y puntos de lubricación, y en general a la reducción del equipo más complicado como los motores. Respecto a las innovaciones aerodinámicas se incluyeron alas de cuerda variable y se explotó el efecto de vórtice para alcanzar ángulos de ataque mayores por la adición de dispositivos de extensión avanzados. A diferencia de los cazas de épocas anteriores, los de esta generación fueron diseñados para ser cazas ágiles en combate cerrado o dogfight (aunque hubo importantes excepciones como el Mikoyan MiG-31 y el Panavia Tornado ADV). El continuo aumento del coste de los cazas, sin embargo, siguió haciendo hincapié en la importancia de la polivalencia. La necesidad de ambos tipos condujo “a la combinación alta/baja”, este concepto consistía en un coste alto y una capacidad alta de superioridad aérea (como el F-15 y el Su-27) complementados por un mayor contingente de cazas polivalentes de menor coste (como el F-16 y el MiG-29). La mayor parte de los cazabombarderos de cuarta generación, como el-F/A-18 Avispón y Espejismo el-Dassault 2000, son verdaderos aviones polivalentes, diseñados como tales desde el principio. Esto fue facilitado por el multimodo de aviónica que podría cambiar entre el aire y tierra. Quizás la tecnología más nueva presentada era "la furtividad", que implicaba el empleo de materiales especiales de “observabilidad baja” y técnicas de diseño para reducir la sensibilidad de un avión a la detección por los sistemas de sensor del enemigo. El primer avión furtivo en ser introducido fue el avión de ataque Lockheed F117 Nighthawk (en 1983) y el Northrop Grumman B-2 ,el bombardero de Espíritu (que voló por primera vez en1989). Aunque ningún caza furtivo apareciera en esta generación se empezaron a desarrollar y fueron aplicados en posteriores generaciones.
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F 117 Nighthawk
Características No está claro el que muchos modelos, especialmente europeos, sean o no de cuarta generación: no existe un acuerdo claro sobre las características que diferencian a la misma. Básicamente se considera que un caza pertenece a ella si dispone de las siguientes ventajas frente a los de tercera: •
Disponer de una aviónica avanzada.
•
Capacidad para recoger y mostrar la información existente sobre campo de batalla en tiempo real.
•
Disparar y guiar todas las armas de que dispone. A este catálogo básico se han unido otras características adicionales: se habla de
generaciones intermedias (4.5, 4+, 4++.....) para diferenciar a estos aparatos que introducen nuevos avances sobre los primeros modelos de la generación dando paso a la quinta. Entre otras están: •
Capacidad furtiva.
•
Toberas orientables.
•
Antena activa.
•
Radar de barrido electrónico ya sea PESA (Passive electronically steered array) O AESA (Active electronically steered array).
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2.5. Aviones de 5º Generación. Son aquellos que comienzan a entrar en servicio a partir de principios del siglo XXI, debido a que se encuentran en el inicio de su fase operativa, es demasiado pronto para especificar las características que los diferencien de anteriores generaciones. Aún así, se destacan: •
Integración de sensores e información, para facilitar la labor del piloto, de forma que pueda observar, en una única pantalla, los datos proporcionados por todos sus sensores y fuentes de información.
•
Capacidad de combate en red. El piloto puede utilizar también los datos proporcionados por otros aparatos conectados a su red.
•
Capacidad polivalente: posibilidad de actuar en varios tipos de misiones, debido a la opción de realizar ataques a tierra o funciones secundarias.
•
Supermaniobrabilidad, es decir, la capacidad de volar en ángulos de ataque supercríticos, un nivel elevado de g y una tasa de ángulos de giro muy alta, lo que requiere un mayor promedio empuje/peso con una aerodinámica mejorada que se logra utilizando nuevos tipos de alas, al igual que los nuevos motores TVC, que permiten orientar su empuje, ya sea en 2D o en 3D.
•
Capacidad de romper la barrera del sonido sin tener que forzar sus motores utilizando postcombustión; esta habilidad, llamada "supercrucero", le permite ahorrar mucho combustible y por lo tanto bajar los costos y aumentar el radio de alcance.
•
Baja visibilidad al radar y a los dispositivos infrarrojos, lo que se logra con el diseño cuidadoso de la silueta, uso de los nuevos materiales absorbentes del radar y dispersadores de calor.
•
Posibilidad de operar en pistas cortas, despegando y aterrizando sin ayuda de dispositivos especiales (como cohetes o paracaídas de frenado).
•
Capacidad de entablar batallas aéreas sin contacto visual, utilizando los últimos adelantos en radares, sensores y comunicación, e integrándolos en un mismo sistema modular.
•
Menores costos de mantenimiento, con el uso de equipos modulares, la automatización de ciertos procesos y la simplificación de los aparatos.
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Como es de esperar, todas estas características no solamente elevan su eficiencia, sino también su costo. Su elevado precio hace que muchas naciones se hayan levantado en contra de un gasto tan alto, y su desarrollo o producción peligra por ello. El costo se refleja principalmente en tres factores: •
La investigación de nuevos tipos de alas, como las de flecha invertida, con canards o en delta, operación costosa y que a veces no se puede hacer solamente en ordenadores, sino que se tienen que construir modelos a escala real o a escala menor para túneles de viento.
•
El desarrollo de los motores TVC supersónicos sin utilizar postcombustión, ya que no hay ningún tipo de estudio previo; se tuvo que comenzar de cero y definitivamente no se puede confiar en modelos teóricos, sino que es necesario construir modelos reales para detectar fallas y errores de diseño.
•
El uso de nuevas computadoras de control, ya que muchas veces estos aviones tienen "inestabilidad natural", lo que significa que su diseño los hace difíciles de manejar eficazmente por un piloto humano, esto obliga a desarrollar nuevos equipos automáticos que logren una "estabilidad artificial", pudiendo solucionar más fácilmente los problemas que puedan surgir durante el vuelo.
Hoy en dia se diferencian dos bloques dentro de los aviones caza de esta generación: EN DESARROLLO PAIS
FABRICANTES
EEUU
Lockheed Martin Northrop Grumman
Reino Unido Italia Paises Bajos Canadá Turquía Australia Noruega Dinamarca Rusia
China
PRIMER VUELO
ENTRADA EN SERVICIO
F-35 Lightning II
2006
2012
PAK FA
2010 Previsto 2012 Previsto 2012 -
2015
Socios del programa
Sukhoi Corporation Sukhoi Corporation
Hal India
AVION
Hal Shenyang
FGFA Medium Combat Aircraft J-‐XX
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2015-2016 2017-2019
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EN SERVICIO
PAIS
CAZA
PRIMER VUELO
ENTRADA EN SERVICIO
EEUU
Lockheed Martin F-‐22
1997
Raptor
2005
3. Comparativa: PAK FA – F-22 Raptor: Pak Fa Se conoce como PAK FA al proyecto ruso de caza de quinta generación, de código T-50 (designado temporalmente como el modelo Su-50). El proyecto está siendo desarrollado por la compañía Sukhoi. Este avión tuvo su primer vuelo el 29 de Enero de 2010. Tendrá alta maniobrabilidad y capacidad stealth, y será el avión de primera línea de Rusia. Se espera que entre en servicio para el año 2015.. NPO Saturn, será la compañía que fabrique los nuevos motores con empuje vectorial, con una nueva forma romboidal; armas internas bajo la estructura central del avión, tendrán dos pilones de carga en cada ala con 4 misiles aire-aire de largo alcance, para la intercepción de objetivos lejanos a los lugares defendidos, en los combates a gran altitud fuera del rango visual del piloto. Con el fuselaje proyectado hacia atrás, que remata en dos ramas junto a los motores y tendrán dos radares traseros con distintas señales de ondas, que van desde la interferencia, a la decepción y engaño, de las señales de radar adversarias. Tiene doble turbina, instaladas en el centro del fuselaje, grandes y potentes, una doble deriva grande y espaciada, para mayor estabilidad a grandes velocidades; cabina de mando con dos pantallas planas juntas, grandes y rectangulares, con comandos de toque touch-screen para información completa al piloto de la situación de vuelo.
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Otro avance mas es el nuevo casco de batalla con información visual del enemigo, directamente a los ojos del piloto; nuevo radar avanzado para detectar treinta blancos enemigos, atacar ocho de ellos al mismo tiempo y ordenar el ataque, de los blancos detectados, marcados o iluminados, a otros aviones caza del ala de combate. Además se introduce el nuevo sistema de
avistamiento
opto-electrónico,
de
funcionamiento «silencioso» o pasivo (sin emisión electromagnética). Este comprende una cámara infrarroja giro-estabilizada sobre el
cono
delantero;
la
toma
de
reabastecimiento aéreo de combustible se situa al costado izquierdo de la cabina y los SISTEMA DEAVISTAMIENTO OPTO-‐ELECTRONICO
potentes motores con empuje vectorial en la zona central trasera.
No se conoce por ahora, si tendrá alerones delanteros canards para ayudar a realizar por más tiempo las nuevas maniobras acrobáticas, como “la maniobra de la Cobra”, que en una situación de combate cercano le dará mayor ventaja al piloto sobre el avión adversario; pero el nuevo caza MiG-35, Su-35 y el F-22 Raptor, han demostrado que pueden realizar éstas maniobras avanzadas con éxito, sin necesidad de tener alerones canards que provocan mayor resistencia al avance, aumentan el peso y el reflejo de radar, por sus nuevos motores con empuje vectorial que tienen un mayor grado de inclinación de las toberas de escape de gases y le ofrecen una mayor capacidad de volar con giros cerrados. Por ahora, no existe mucha información sobre el grado de invisibilidad al radar, que poseerá el PAK-FA. Su
antecesor,
usaba
material stealth convencional, aunque los rusos dicen que han probado con éxito el nuevo sistema Plasma Stealth, que emite señales eléctricas de alta energía sobre el fuselaje del
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avión, en el abultado radomo* delantero, diseñado para lograr más estabilidad a velocidad supersónica y en los dos radomos traseros, junto a los dos motores y que en teoría, crearán un efecto de invisibilidad temporal a los radares activos de largo alcance de los cazas adversarios, de los aviones guía de ataque y de los aviones radar tipo Hawk-eye. La cabina tendrá una cubierta de malla metálica especial, para proteger al piloto de las radiaciones electromagnéticas,
que
emitirán las antenas del nuevo sistema, sobre la estructura, alas y fuselaje del avión, que formará una pequeña
superficie
facetada invisible a través del aire, que rodeará y cubrirá los bordes de ataque del avión, las toberas de entrada de aire de los motores y las superficies de vuelo para poder desviar y absorber las emisiones de señales de radar adversarias, confundir los radares y sistemas de guía de misiles enemigos, además de reducir la fricción del aire en la aeronave y por consiguiente la electricidad estática. El objetivo primario, es que pueda volar en el futuro, en una formación de combate como avión principal de supremacía aérea, junto con otros aviones caza. *Radomo: recubrimiento de la antena, utilizado con el fin de protegerla siendo transparente a las ondas de radio
F-22 Raptor El F-22 Raptor es el único avión de combate de quinta generación que está en servicio. Con los retrasos del Sukhoi / HAL FGFA (PAK FA) y la cancelación de programas de desarrollo similares por el estado Ruso, desde su entrada al servicio a finales del 2005, el F-22 se ha mantenido en el arma más avanzada que una armada pudiese tener en el aire. Su función principal son los enfrentamientos aire-aire, sin
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embargo también tiene la capacidad de ataques a tierra, ejecutar servicios de inteligencia de señales y efectuar ataques electromagnéticos. El Raptor se presenta como un caza con ciertas características típicas, como su
F-‐22 Raptor
cabina monoplaza elevada sobre la línea del fuselaje para mejorar la visibilidad, líneas quebradas, nariz en forma de daga, tomas de aire inclinadas, gran bahía de armas interna, planos verticales, toberas empotradas dentro de la línea del fuselaje (por detrás de la superficie de control de cola), todo mejorar su furtividad,
para
así como alas
trapezoidales que dan un buen rendimiento tanto a velocidades supersónicas como subsónicas. Uno de los puntos fuertes del F-22 es su radar, el Northrop Grumman AN/APG-77. Con un alcance estimado de entre 200 y 240 kilómetros, puede rastrear blancos múltiples en todo tipo de climatología. Al cambiar de frecuencia al menos unas 1.000 veces por segundo, se reduce en gran medida la posibilidad
de
ser
interceptado.
Supuestamente, es tan poderoso y preciso que puede sobrecargar los radares enemigos, enfocándose en ellos de manera que los deja ciegos. La potencia, precisión y supuesta furtividad del radar trae aparejada otra ventaja para el Raptor: se dice que puede funcionar como un avión de inteligencia electrónica, además de servir como un mini-AWACS. El motor elegido para el Raptor fue F119-PW-100 de Pratt & Whitney, una de las empresas líderes en motores a reacción.
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Su característica más fácil de ver es que se trata de un motor TVC (Thrust Vector Control, Vector de Empuje Controlado) en 2D capaz de impulsar al Raptor a velocidades supersónicas sin tener que utilizar la postcombustión, para no atraer los sensores enemigos. Utilizando el empuje vectorizado de los motores, el F-22 puede dar giros muy cerrados y ejecutar maniobras en grandes ángulos de ataque, pudiendo sostener uno de más de 60º de manera constante sin que el piloto pierda el control. En cuanto a armamento, el Raptor fue diseñado para llevar gran cantidad de misiles antiaéreos almacenados en una serie de bahías de armas internas estanca, para mantener su furtividad al radar y mejorar la aerodinámica al reducir la resistencia al aire, logrando así más alcance y velocidad Con lo que respecta a su furtividad, el Raptor depende más de su forma que de su piel para pasar desapercibido al radar. La sección de cruce radar o RCS del Raptor es clasificada, aunque supuestamente es la más baja de cualquier aeronave conocida en el mundo.
Tripulación Longitud Envergadura Altura Velocidad máxima Alcance máximo Techo de servicio Planta motriz
F-22 RAPTOR 1 18.9 m. 13.56 m. 5.08 m. 2.25 Mach 3219 Km. 19812 m. 2 turbofans con empuje vectorial Pratt & Whitney F119-PW-100, con una potencia de más de 35,000 lb cada uno
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PAK FA T-50 1-2 22 m. 14.7 m. 6.5 m. 2.1 Mach 4000 Km. 16000 m. 2 motores NOP Saturn Lyulk AL-41F con postcombustión y capacidad de empuje vectorial.
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4. TECNOLOGIAS MÁS DESTACADAS. 4.1.RADAR: El radar es un sistema de reconocimiento del entorno, indicando posición y velocidad de otros objetos en un área próxima, mediante el uso de ondas electromagnéticas (generalmente microondas) que se emiten y se reciben a la vez. El fenómeno físico que fundamenta este sistema se denomina reflexión de ondas. Éstas, al entrar en contacto con un objeto, literalmente “rebotan” en la superficie de dicho aparato, avanzando en dirección contraria a la que llevaban hacia el receptor del radar. Los primeros países que desarrollaron la tecnología radar fueron los contendientes de la II Guerra Mundial como Gran Bretaña, Alemania y Estados Unidos. Debido al fenómeno de reflexión de las ondas electromagnéticas, éstas tienen la propiedad de dispersión al chocar contra un objeto, es decir, cuando existe una variación en la densidad del medio en el que se propaga. Esta condición se acentúa cuando dicho artefacto está hecho de materiales conductores como el metal, lo cual lo hace muy propicio para la detección de aeronaves. Sin embargo, en los últimos años se ha trabajado en materiales que absorban dichas ondas en vez de reflectarlas mediante el uso de colores oscuros y de sustancias resistivas. En materia aeronáutica, el sistema de radar desarrollado se denomina
AWACS
(Airborne
Warning and Control System). Su principal función es la detección de otros aviones a gran altura. Sin embargo, otra función principal es la de dirigir a la aeronave a su objetivo y guiar a misiles hacia el blanco, si éstos fueran lanzados. También aporta la posibilidad de Aeronave con sistema AWACS incorporado junto a un escuadrón.
vigilar el tráfico aéreo y de informar a un escuadrón en una batalla.
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El eco radar, o tamaño de la imagen de un avión en un radar, se mide por el RCS (Radar Cross Section, Sección Radar Equivalente). Una pieza de metal de área A situada en perpendicular a las radiaciones de un radar, reflejará la mayor parte de estas ondas y será fácilmente detectable. Se habla de una RCS de A metros cuadrados. Los aviones de combate modernos que usan las tecnologías furtivas tienen un RCS equivalente al de pájaros grandes. Estas condiciones varían según radares y los parámetros a medir. Para los radares de onda larga (en el rango de 165 a 190 cm), por ejemplo, el RCS de un avión furtivo es similar al de un avión pequeño normal. Una de las nuevas tendencias en radar es el sistema electro-óptico. Esta invención se refiere a un sistema de seguimiento de objetivos mediante tecnología electro-óptica que permite al piloto observar el objetivo en una imagen. La imagen podría incluir otra del objetivo ampliada. Aún más, el invento es un novedoso diseño que utiliza un cristal combinado por el que el cañón enfoca al objetivo en modo visión y se la muestra al piloto en modo video. Los sistemas de armas contra aeronaves enemigas deben ser mejorados al mismo ritmo al que la tecnología de aviación militar y la capacidad de ataque tierra-aire son desarrollados. La experiencia y el sentido común dictan que la efectividad y el rendimiento de cualquier arma de ataque tierra-aire o aire-aire dependen directamente de la habilidad del piloto para detectar, identificar y marcar el objetivo enemigo. La propuesta del sistema de localización de objetivos es proveer de estas mismas habilidades y así, este sistema es un componente crucial en cualquier sistema de armas mínimamente sofisticado. Los sistemas de localización de objetivos se clasifican en dos categorías: el head-up display y el head-down display. Los últimos están separados de la línea de vista del piloto, donde se muestra una imagen térmica, una imagen amplificada o una imagen electro-óptica. Los head-up displays disponen de indicación de calibre a la misma altura de la vista del piloto.
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En los años recientes, los head-up displays han sido desarrollados para permitir la proyección de una señal misil en un cristal combinado a través del cual la escena es vista. El piloto ve la escena del misil a través del indicador superpuesto. Aparte, también se muestra información adicional como el estado del misil y las condiciones meteorológicas.
4.2.MISILES, SISTEMAS DE GUIADO Y LOCALIZACIÓN: El Sistema de Guía es un componente electrónico que proporciona datos al sistema de control del misil con el fin de interceptar al objetivo,
por
lo
general
moviendo las aletas de guía del misil o variando el ángulo de su chorro de escape. Las órdenes electrónicas impuestas por el Sistema de Guía pueden ser creadas dentro del mismo misil, o recibirse de una fuente externa y en general el Localizador o Buscador se encuentra en la cabeza del misil. Localización Pasiva: Modalidad de localización más simple de implementar, pues depende esencialmente de emisiones proporcionadas por el mismo objetivo (emisiones de calor, radiomagnéticas, radar, luz o sonido). Tras su lanzamiento, los misiles de Localización Pasiva son completamente autónomos, por lo que son conocidos como “Fire-and-Forget” (“dispara y olvida”).
•
Por Infrarrojos: La mayoría de los sistemas de guiado son de este tipo. El mecanismo reacciona al detectar el calor irradiado por el objetivo mediante un material sensitivo a los cambios de temperatura. El detector es enfriado
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criogénicamente para eliminar la temperatura del propio misil y permitir mayor sensibilidad. Esta modalidad es muy utilizada en misiles contra aviones, ya sea aire-aire o tierra-aire, por la gran temperatura que estos emiten, bien por sus motores a reacción o por el roce del aire a gran velocidad. Como desventaja, el calor desprendido por el motor es rápidamente absorbido por el vapor de agua y las nubes. Además, el misil tiene que distinguir entre la fuente y los reflejos del calor en el ambiente, como los rayos del sol reflejados en agua o nubes. Estos inconvenientes han hecho posible la implementación de señuelos de infrarrojos (bengalas de magnesio) en aeronaves militares con el fin de confundir los misiles de guía calórica.
•
Por TV: En este caso, la cabeza buscadora recibe una imagen de televisión o termal del terreno y luego separa el objetivo del fondo de la imagen, empleando filtros
ópticos
que
limitan
determinadas
capas
del
espectro
electromagnético. Los misiles por localización de televisión son principalmente usados de día y en condiciones de buena visibilidad, con utilidad antiaérea de corto alcance o en forma de sencillos misiles airetierra.
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•
Por ondas electromagnéticas: La cabeza buscadora detecta las emisiones de ondas de radar o radio y ordena al misil que vuele directamente hacia ellas hasta hacer impacto. Los modelos iniciales eran de baja velocidad y dependían de que el blanco continuara emitiendo durante toda su trayectoria. Hoy en día, los misiles disponen de un sistema de guía inercial que almacena la localización de la fuente de emisión en caso de que los operadores de la misma adviertan el peligro y dejen de emitir, y también poseen impulsores de gran velocidad.
Localización Semi-Activa: En este caso, el objetivo es iluminado por el lanzador o por un tercer elemento (generalmente por radar o láser), y el sistema de localización instalado dentro del misil se dirige hacia la energía de iluminación reflejada por el objetivo. En caso de que se perdiera este contacto con el reflejo de la iluminación del objetivo, el misil no podrá guiarse hasta su blanco, entrando en una trayectoria balística. Muchas veces cuando esto sucede se activa una carga pirotécnica para su autodestrucción.
•
Por Radar: Para la Localización Semi-Activa, el misil usa una cabeza receptora de radar sintonizada a la misma frecuencia que el Radar de Iluminación. Estos son los misiles aire-aire más utilizados. Si bien la Localización Semi-Activa permite la interceptación de objetivos "no cooperativos" y es muy efectiva para lograr impactos a distancias mayores que las posibles por los misiles pasivos de guía infrarroja, su principal problema es su elevada complejidad, que conllevan una baja rentabilidad. Esencialmente, esta técnica requiere de dos sistemas de adquisición separados e independientes. Ésto también los hace propensos a ser afectados por las contramedidas electrónicas que pudiera emplear el blanco para confundirlo. Otra seria desventaja es que requiere de la iluminación del objetivo por parte de la plataforma de guía durante toda la trayectoria de vuelo del misil. Esta necesidad hace que la plataforma de guía sea muy vulnerable a los misiles de localización pasiva antirradar, y en caso de que la plataforma de guía sea un avión, el mismo suele verse muy restringido en su movimiento
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mientras realiza el disparo hacia su objetivo. Este tipo de localización se emplea generalmente en misiles de interceptación de blancos aéreos a grandes distancias.
•
Por Láser: Los misiles provistos de esta modalidad de localización se emplean junto con un Designador Lasérico. Este designador se localiza en la misma plataforma de lanzamiento, aunque también puede ser independiente de la misma, y es usado para iluminar con láser al objetivo. La cabeza buscadora láser del misil detecta en vuelo al láser reflejado por el objetivo y se dirige a él hasta lograr el impacto. En general, se usan como misiles tácticos para el ataque a blancos rentables en tierra y mar, ya sea lanzándolos desde cazas o desde tierra. Su alcance máximo suele estar en el rango de los 10 o 15 kilómetros, lo que permite hacer fuego fuera del alcance de los misiles pasivos del enemigo.
Localización Activa: En esta modalidad, el misil ilumina y localiza a su objetivo por sí mismo, generalmente empleando un pequeño transmisor/receptor de radar localizado en la parte frontal. Si bien la localización activa requiere de un misil más complejo, pesado y costoso, su sistema de guía no es tan vulnerable a las contramedidas electrónicas, y el sistema en general es menos complejo que el sistema semi-activo, y por ello más rentable. También ofrece a la plataforma de lanzamiento capacidad de “disparar y olvidar”, de la misma forma que los sistemas pasivos. Una desventaja, sin embargo, es el hecho de que el tamaño del emisor/receptor de radar que se puede instalar en un misil es necesariamente pequeño y, como la distancia de localización de objetivos es proporcional al área de la antena iluminadora, las distancias de detección y seguimiento de objetivos son menores que las de otros sistemas de localización.
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Localización Combinada: Muchos misiles, en especial los de mayor alcance, utilizan guías combinadas: guía inercial corregida por radar al comienzo de su trayectoria, y localización pasiva de infrarrojos en la parte terminal del vuelo. En el sistema de guía inercial la computadora de la plataforma de lanzamiento calcula las coordenadas, trayectoria y velocidad relativa del objetivo utilizando la información del sistema de control del misil, y lo dirige hasta la intercepción al blanco. Durante el vuelo del misil, el punto de interceptación de un blanco en movimiento puede variar, por esta razón la corrección por radar complementa a la guía inercial. Esta modalidad aumenta la precisión con la cual el misil alcanza el área del objetivo. Cuando el objetivo está próximo al punto de interceptación, el sistema cambia a modo localización, ya sea activa, pasiva o ambas. 4.3. TECNOLOGÍAS FURTIVAS Las tecnologías furtivas (stealth del inglés), llamadas popularmente de invisibilidad, cubren varias técnicas de ocultación, la mayoría usadas en aviones y barcos, para hacerles menos visibles al radar. La tendencia actual es integrar tecnologías furtivas sobre equipo más convencional, bajo el concepto denominado baja observabilidad. Las tecnologías de invisibilidad no son nuevas, desde siempre los aviones haciendo uso de su maniobrabilidad, siguiendo el perfil del terreno o usando contramedidas electrónicas se han ocultado al radar. Pero las tecnologías de invisibilidad se refieren más al diseño y composición del vehículo para reducir drásticamente el eco radar que reflejan. Estas tecnologías permiten atacar utilizando el factor sorpresa aunque a un alto precio ya que las concesiones de diseño que implica hacer un arma totalmente furtiva hacen que, en caso de ser detectada, no tenga apenas probabilidad de escapatoria. El primer caza con un elevado nivel de furtividad es el F-22 Raptor cuyo complemento es el F-35 JSF. Asumiendo una carga de combate adecuada, no hay nada que impida que estos dos aviones lleven a cabo acciones de combate similares a las del F-117 (ataque al suelo). Un avión furtivo puede aproximarse a un objetivo aéreo con
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mayor probabilidad de no ser detectado, permitiéndole obtener una mejor posición para sus armas guiadas. Ciertos tipos de armas son susceptibles de ser evitadas por este tipo de aviones. Con alta tecnología complementada con escáneres electrónicos activos (AESA), los aviones furtivos pueden actuar como centros de control AWACS para otros aviones, son también una buena escolta para aviones de ataque al suelo.
Bombardero y caza furtivo: F-‐117 y F-‐22 Raptor
Principios: Las tecnologías furtivas son una combinación de varias técnicas: •
Forma del avión Desde los 60 se tiene conocimiento de que la forma de los aviones es un factor importante a la hora de ser representado en un radar. El bombardero nuclear BAC Vulcan tenía un eco radar muy pequeño comparado con su enorme tamaño, y en ocasiones desaparecía del radar. Hoy día se sabe que los motores turbohélice y reactores son una gran fuente de eco radar que hace aparecer a los aparatos muy claramente en él. La forma más eficiente de reflejar las radiaciones del radar es con dos piezas de metal que formen un ángulo recto y que estén en posición perpendicular a las ondas del radar. Esta configuración es común en los empenajes (grupo de cola compuesto de cuatro planos responsables de equilibrar dinámicamente el ala del avión y cambiar su rumbo) y en las góndolas subalares (depósitos de combustible situados bajo las alas, que pueden ser liberados para mejorar la maniobrabilidad), tanto en aviones
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militares como en aviones civiles. Un avión furtivo debe usar configuraciones diferentes, como el F-117 Nighthawk, F-22 Raptor o YF-23 Black Widow II cuyas superficies de cola tienen una configuración en "V", Otros factores importantes son las alas, o las tomas de aire de los motores y las salidas de las mismas. El fuselaje del avión a su vez no debe tener protuberancias, debe ser lo más limpio posible para disminuir su eco radar. Esto significa que las armas y el combustible han de ir en bodegas internas. Cuando un avión furtivo reposta en vuelo se convierte en visible al radar ya que Yf-‐23 repostando en vuelo
modifica drásticamente su forma.
Los aviones furtivos llevan a veces los bordes de algunas partes del fuselaje en forma de sierra, como por ejemplo las tomas de aire, lo que disminuye el eco radar de estas secciones, como por ejemplo el YF-23. Estas
YF-‐23 repostando en vuelo.
configuraciones aerodinámicas se realizan a costa de las prestaciones de
vuelo del aparato, y esto trae como consecuencia la incapacidad de realizar muchas maniobras propias de los aviones militares no furtivos. •
Uso de materiales no metálicos o compuestos para el casco del avión. Los materiales compuestos son transparentes al radar, mientras que los metales reflejan hacia el radar toda la radiación que reciben si forman ángulos rectos o si no tienen una forma adecuada. La utilización de materiales compuestos, como la fibra de carbono, que se emplea como revestimiento, permite reducir el peso de la aeronave enriqueciendo sus prestaciones.
•
Pintura radar-absorbente, especialmente en las terminaciones de materiales metálicos. Estas pinturas ( películas adhesivas) han demostrado ser muy problemáticas en situaciones de alta humedad, hasta el punto de desprenderse en vuelo.
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Tecnologías para reducir otros patrones de emisiones como la infrarroja, ruido, etc. Los aviones furtivos han de volar a velocidades subsónicas para evitar el estampido sónico que se produce al superar la barrera del sonido, y también deben reducir su patrón de emisiones térmicas. Esto se resuelve generalmente usando toberas de escape no circulares y mezclando los gases de salida con el ambiente.
Como
prestaciones
consecuencia,
relacionadas
con
las la
potencia resultan reducidas. •
Sensores pasivos. Aunque su utilización provoca una importante pérdida en las capacidades de detección del aparato, sólo compensables con la coordinación con unidades de reconocimiento (aviones AWACS, satélites, etc) se hacen necesarios ya que cualquier emisión realizada en el campo de batalla delata al emisor ante numerosos sistemas del enemigo.
4.4. EMPUJE VECTORIAL. El empuje vectorial es la habilidad de una aeronave u otro vehículo para dirigir el empuje de su motor en una dirección distinta a la paralela al eje longitudinal del vehículo. La técnica era originalmente pensada para proporcionar empuje vertical hacia arriba, como una manera de darle a un avión la capacidad de despegues y aterrizajes verticales (VTOL) o cortos (STOL). Como consecuencia, se descubrió que usando empuje vectorial en situaciones de combate permite a la aeronave realizar varias maniobras que no son posibles con aeronaves de motores convencionales. Para realizar los giros, una aeronave que no dispone de empuje vectorial sólo cuenta con las superficies estabilizadoras de control, como los alerones o flaps.
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Ejemplos : 2D: F-22 Raptor, F-15S/MTD, Su-30MKI, Su-37, Su-47. 3D: F-16 MATV, F-18 HARV, MiG-29OVT (MiG-35), Su-35BM.
Características Principales de la Tobera Vectorial Tridimensional de ITP •
Tecnología patentada por ITP y verificada a través de ensayos de motor en banco.
•
Tres anillos concéntricos cuyo movimiento controla tanto la vectorización 3D cómo las áreas de garganta y salida de la tobera.
•
Mínimo número de actuadores hidráulicos (3/4) requeridos frente a los 6/9 de otro sistemas.
•
Efecto “balance beam” por el que se utiliza la energía de los gases para cerrar el área de garganta reduciendo los requerimientos de carga de los actuadores.
•
Tobera vectorial con modo de seguridad en caso de fallo hidráulico por el que la tobera se cierra y se mantiene en posición centrada manteniendo siempre el empuje y el control de la aeronave.
•
No requiere equipo externo adicional.
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Vectorización 3D para la Mejora de las Actuaciones de la Aeronave con Costes de Operación Reducidos •
Seguridad en Vuelo: Dispositivo de control de la aeronave adicional. Reducción del riesgo de pérdida de la aeronave debido a despegues a menor velocidad.
•
Actuaciones en Vuelo y Maniobrabilidad de la Aeronave:
Envolvente de vuelo ampliada (Todos los aviones tienen limitaciones físicas: no pueden volar demasiado despacio, o entrarían en pérdida; ni demasiado rápido, ya que, o maniobran dentro de sus parámetros específicos o se efectuará una ruptura. Esas limitaciones se conocen como envolvente de vuelo.) Aumento del ángulo de ataque de la aeronave. Aumento de la tasa de balanceo de la aeronave. •
Perfil de Vuelo: Reducción de la distancia de despegue y aterrizaje. Aumento de empuje y reducción del consumo de combustible mediante la reducción de la resistencia aerodinámica de la parte posterior de la aeronave y optimización del área de salida de la tobera para la envolvente de vuelo completa.
•
Coste del Ciclo de Vida: Aumento de la vida del motor. Aumento de la vida de la aeronave.
•
Una fuerza lateral limitada, en la actualidad estudiada para la aeronave EF2000, no requeriría refuerzo estructural ni en la aeronave ni en el motor.
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Thrust vectoring (Autor: comandante Alfonso Vicente López Soriano): Ventajas del empuje vectorial: Aunque tradicionalmente se asocie con una extrema maniobrabilidad y con la vistosidad que imprime a las exhibiciones aéreas, la verdad es que sus principales ventajas recaen en otros muchos campos:
1.- Reduce el consumo de combustible. Ayuda a optimizar los ángulos de ataque en toda la envolvente de vuelo, disminuyendo la resistencia y mejorando el consumo específico
de
combustible,
lo
que
se
traduce
en
un
aumento
de
la
autonomía/permanencia en vuelo. El consumo de combustible se podría reducir alrededor de un 3% para una misión típica de combate.
2.- Aumenta los factores de carga que se puede conseguir bajo unas condiciones determinadas, en relación a los que se conseguirían sin dicho empuje vectorial. Ello es debido a que parte del “esfuerzo” aerodinámico lo están haciendo los propios motores al “torcer” el empuje, mientras en aviones con tobera convencional toda la maniobra es debida a la deflexión de las superficies aerodinámicas (suponiendo el mismo avión con y sin empuje vectorial, cuando las superficies de control del SIN se hubieran saturado, a las del CON todavía les quedaría recorrido) Por la misma razón mejora los máximos regímenes de viraje instantáneo y sostenido.
3.- Aumenta el empuje de los motores. Permite un mayor control del área de salida de la tobera, que se traduce en una mejora en la eficacia de los motores, con aumentos de empuje que pueden llegar al 7% en determinadas zonas de la envolvente de vuelo, especialmente en la región supersónica. Menor consumo y mayor empuje…mejores características supercruise.
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4.- Mejores capacidades STOL. Mejora la fase de rotación en el despegue y ayuda a controlar el ángulo de ataque en despegue y toma, que unido al mayor empuje que proporcionan los motores se traduce en una reducción tanto de la carrera de despegue como de la de aterrizaje.
5.- Amplía la envolvente de vuelo. Desde el punto de vista Mach-Altitud, la envolvente se amplía por el lado de las bajas velocidades y cotas medias, por el “desahogo” que proporciona a las superficies aerodinámicas. Desde el punto de vista Mach-AltitudÁngulo de ataque, aumenta considerablemente el ángulo de ataque máximo, y por tanto reduce la mínima velocidad de control del avión.
6.- Mejora la supervivencia en combate y la seguridad de vuelo, por la redundancia existente en el sistema de control de mandos de vuelo al disponer de unas “superficies virtuales” extra para controlar el avión en caso de fallo de alguna de las convencionales.
7.- Posibilita la reducción del tamaño de las superficies aerodinámicas. Aunque los estudios son bastantes experimentales, se cree que tras la completa explotación de las posibilidades del control vectorial del empuje, se podrá reducir considerablemente el tamaño de las superficies aerodinámicas convencionales. Esto supondría una reducción de peso para un mismo avión que se estima entre un 15-20%, de ello se derivaría menor consumo de combustible, menores resistencias, mayores relaciones empuje/peso y menor firma radar o RCS (Radar Cross Section)
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5. FUTURAS TENDENCIAS. 5.1. LOS AVIONES DEL FUTURO BATIRAN LAS ALAS COMO PAJAROS Gracias al efecto combinado de los nuevos materiales y del uso de la informática, el avión del futuro imitará cada vez más el vuelo de los pájaros. Utilizará alas aéreo elásticas que se tensarán como los músculos y se juntarán en vuelo, al mismo tiempo que su ancho y longitud podrán variar hasta un 50%, toda una revolución en la ingeniería aeroespacial. “Raúl Morales” Técnicos norteamericanos han conseguido fabricar un caza supersónico experimental que es controlado por el suave batir de sus alas. Las alas de este aparato experimental son muy finas y, aunque conservan los clásicos alerones para los movimientos del avión, estos alerones desempeñan sólo una función secundaria, ya que lo que hacen es desencadenar los correspondientes movimientos de las alas. Las finas alas de este prototipo pesan quince veces menos que un ala convencional y su uso como superficie de control del avión permite obtener una eficacia mayor que la que facilitan los alerones tradicionales. Investigadores de la Nasa, del laboratorio de investigación del ejército del aire (AFRL) y del departamento de investigaciones avanzadas de Boeing, procedieron a ensayos preliminares de este prototipo con la finalidad de medir los parámetros físicos que se aplican a las alas en diferentes condiciones de vuelo. 5.1.1. Alas musculares Pero las investigaciones no se limitan sólo a la consecución de alas flexibles, asimismo pretenden modificar la forma de la superficie de las alas, al igual que ocurre con los músculos, que se tensan y distienden al mismo tiempo que aumenta y disminuye su grosor. Diversas empresas, pretenden asimismo fabricar aviones con pequeñas alas que sustituyan a las tradicionales de tal forma que, adheridas al fuselaje, puedan plegarse y
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aproximarse entre sí, tal como hacen las aves NextGen Aeronautics, por su parte, trabaja en un ala metamórfica que pretende sustituir el ala convencional de los aviones de combate por una mucho más estrecha más favorable a la velocidad, mientras que Raytheon Missile Systems, de Tucson, perfila un ala telescópica adaptada a las necesidades de un misil de crucero. El objetivo que persiguen todas estas investigaciones es crear un conjunto de maquetas de alas funcionales capaces de reducir a la mitad su longitud y grosor, por lo que la tecnología aerodinámica se aproxima a lo que fueron los primeros pasos de la aviación, las alas flexibles de los hermanos Wright, que por razones de seguridad fueron sustituidas a comienzos del siglo XX por estructuras rígidas combinadas con alerones. La creciente capacidad de los ordenadores y la elasticidad y peso de los nuevos materiales, permiten cien años más tarde pensar de nuevo en aviones que imitan el vuelo de los pájaros, aunque todavía queden unas décadas para que esta tecnología, si realmente confirma su validez, traspase la frontera de los vehículos militares y se extienda a la aviación civil. 5.2. ARMA LASER DE ESTADO SOLIDO (105,5 kW) La tecnología se acerca cada vez más a las armas basadas en rayos láser. Northrop Grumman Space Technology, una de las empresas que el departamento de Defensa en EEUU utiliza para desarrollar su armamento, asegura haber desarrollado un láser de estado sólido que dispara un haz de más de 100 kilovatios, potencia más que suficiente para derribar un avión, satélite o misil. En lugar de utilizar perdigones de metal impulsados por la expansión de una pequeña carga explosiva, un cañón láser emplea fotones. A primera vista uno podría creer que un haz de fotones no causaría daño alguno a un sólido grande y fuerte como un avión o un carro de combate. Sin embargo, un haz laser lo suficientemente potente puede pulverizar el metal. En el caso de las armas láser, generalmente se emplea un rayo generado a partir de un láser químico, mecanismos bastante pesados que son complicados de transportar.
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6. CONCLUSIÓN. El desarrollo de aeronaves no ha estado exento de problemas, muchos de ellos graves. Más allá de los problemas técnicos, como la investigación y construcción de nuevos tipos de alas, motores, sensores, sistemas de armas, etc., se esconde el mayor problema de todos: la escasez de fondos. En casos como el de Rusia, ésta puede en el peor de los casos congelar definitivamente todos los planes de investigación y desarrollo.
Pero en Occidente la situación no es mucho mejor. En EEUU, donde desde 1989 se han dado furiosos combates en el Congreso entre los partidarios de reducciones de presupuesto militar y los que quieren aumentarlo, la situación es especialmente crítica. La industria armamentística devora miles de millones de dólares del Estado; la aeronáutica es la que suele llevarse la palma. La NASA ha tenido que recortar severamente sus fondos, lo cual no solo ha repercutido en el programa espacial, sino seguramente en las investigaciones de los programas X, que ahora agrupan a empresas extranjeras y otros organismos de la defensa. Gastar 130 millones en un solo caza como el F-22 es impensable. Si a esto le agregamos la dificultad de vender en Europa (la única otra parte del mundo que podría comprar semejante aparato), que cuenta con numerosas y fuertes empresas aeronáuticas de renombre como EADS y otras, que tienen sus proyectos en vidriera, el panorama no es nada alentador. Es justamente en Europa donde la situación se presenta más positivamente. El Eurofighter, el Rafale y el Gripen sueco se perfilan como alternativas mucho más accesibles en cuanto al factor más importante: el costo. Según muchos analistas, el Eurofighter costará menos de la mitad de un F-22 y tendrá gran parte de sus capacidades. El Rafale ya ha sido confirmado como futuro caza de la Fuerza Aérea y la Marina francesa y además pretende conquistar mercados en otras partes del mundo, cosa que el F-22 nunca podrá pretender. El Gripen ya está en operaciones, siendo un caza liviano y ligero, tal vez no de última generación, pero sí muy capaz y eficiente, además de barato.
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El tema principal es, como siempre, el precio de la paz. Tener el mejor armamento ha sido siempre el deseo de toda nación, ya sea para la defensa o el ataque. Pero, ¿se justifica el costo en momentos de relativa paz mundial, con conflictos aislados y de escasa importancia a nivel internacional? Ciertamente, la Tercera Guerra Mundial todavía podría estallar, pero las posibilidades parecen mínimas. A pesar de todo, los cazas de quinta generación siguen avanzando. ¿Los veremos todos volar en el siglo XXI enfrentando acciones de combate? Ciertamente nunca faltarán razones, sea una guerra mundial o un enfrentamiento aislado. Y entonces, podremos decir cuál de todos es el mejor y lo que todos los involucrados en su desarrollo, su compra y su uso, se están preguntando desde hace ya más de 15 años: ¿han valido la pena? A pesar de que la Guerra Fría ha terminado, los avances iniciados durante su curso siguen adelante, y nuevos adelantos en material bélico siguen surgiendo. Con la aparición de una nueva fuerza mundial como es la Unión Europea, y la persistencia de Rusia, estos adelantos se reflejan sobre todo en la aeronáutica. La nueva generación de cazas está surgiendo: algunos ya están aquí y otros pronto lo estarán.
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7. BIBLIOGRAFÍA. Información general: http://es.wikipedia.org/wiki/Avi%C3%B3n_de_caza http://www.aerospaceweb.org/question/history/q0182.shtml http://razonyfuerza.mforos.com/556432/8490945-cazas-bombarderos-y-prototipos-de4-y-5-generacion/ Foro con curiosidades: http://extrados.mforos.com/620462/7184063-cazas-de-sexta-generacion/ Información sobre el F-22: http://www.fayerwayer.com/2010/03/fidae-2010-f-22-raptor-el-avion-de-combate-masavanzado-del-mundo/ http://cssbl.com/aire/f22-caract.htm Información sobre el Sukhoi PAK FA T-50/I-21: http://es.wikipedia.org/wiki/Suj%C3%B3i_PAK_FA www.taringa.net/posts/info/2666091/Rumbo-al-Sukhoi-PAK-FA-T -50.html Información sobre el F/A-XX http://www.taringa.net/posts/noticias/3587197/Boeing-F_A-XX-avi%C3%B3n-decombate-6ta-generacion.html Información sobre el láser sólido: http://www.neoteo.com/arma-laser-de-estado-solido-105-5-kw-15235.neo Información sobre el sistema de localización: http://es.wikipedia.org/wiki/Guiado_de_misiles www.freepatentsonline.com/5129309.html Información sobre las toberas vectoriales www.itp.es/index.php?option=com_content&task=view&id=143 www.ejercitodelaire.mde.es/ea/pag?idDoc=C79025F9282F2104C125 76B2003312B4 Fuentes impresas: Jane´s All the world´s Aircraft 2008-2009. ISBN-13 978 0 7106 28374 El motor de reacción y sus sistemas auxiliares. Autor:Valentín Sáinz Díez.ISBN: 84283-2939-7 Aerospace enginering desk reference. ISBN: 978-1-85617-575-3 Encyclopedia of Modern U.S. Military Weapons Autor.-Colonel Timothy M.Laur y Steven L. Llanson
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