Cazas furtivos: El cambio radical en los combates aéreos

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Tecnología militar

9 min readOct 25, 2020

En este artículo se analizan los factores determinantes que hacen que un avión sea considerado furtivo o de “baja detectabilidad” para después explicar cuales son sus grandes ventajas en los combates aéreos. Es importante recordar que ser furtivo no significa (como se lee en algunos sitios) que ese avión sea invisible, simplemente que es más difícil que pueda ser detectado e “iluminado” por un radar o un sistema infrarrojo.
Los sistemas de detección de aviones y los misiles antiaéreos utilizan sistemas de guiado por infrarrojos y/o radar, por lo que un caza furtivo deberá de contar con una baja observabilidad ambos espectros.

Baja observabilidad radar

El radar es el principal sensor de la mayoría de aviones y sistemas de defensa aérea, por lo que es normal que la mayor parte de los esfuerzos en conseguir una baja observabilidad se concentre en el espectro electrónico.

La métrica más usada para medir la detectabilidad respecto a un radar es la sección transversal radar (Radar Cross Section o RCS, en inglés). Habitualmente se mide en metros cuadrados y equivale al eco de radar de una esfera cuyo corte transversal tenga esa superficie (es decir, dado un avión con un RCS de 1m2 su eco de radar será equivalente al de una esfera metálica cuya sección sea 1m2).

El RCS varía, por supuesto, en función del ángulo de incidencia y de la frecuencia de la señal del radar. Principalmente se trabaja para minimizar el RCS en los ángulos de ±45º en azimut y ±15º en elevación, mientras que la banda más importante de frecuencias es la banda X (8–12Ghz) ya que es en la que la mayoría de radares de tiro trabajan.

Para reducir el RCS, el avión se diseña de tal forma que “disperse” las ondas de radar del emisor. Debido a la forma compleja de un avión, será necesario utilizar una combinación de técnicas para reducir al máximo el RCS. Las técnicas más usadas son las siguientes:

Orientación de las superficies: Las superficies planas reflejan las ondas como un espejo, por lo que es importante asegurarse de que no apuntan directamente a las direcciones en las que es más probable que exista una amenaza.
Evitar esquinas reflectoras, es decir, evitar (en la medida de lo posible) la superficie de cola vertical en el avión (se da preferencia a usar planos inclinados).
Minimizar las discontinuidades en el fuselaje. En el caso que sea inevitable utilizar dientes de sierra para reflejar las ondas en direcciones de baja prioridad. (ejemplo en un B2 y un F35)

Tratar los bordes del avión, ya que reflejan de gran manera las ondas en todas direcciones. Habitualmente se recubren los bordes con fibra de vidrio y carbono, aumentando gradualmente su densidad para “amortiguar” el choque de la onda. Debido a ello los bordes de los aviones furtivos suelen tener un color distinto al del resto del avión:

Reducir el RCS de las tomas de aire: Las tomas de aire para el motor contribuyen de gran manera a aumentar el RCS del avión. Una solución que se utiliza es el conducto en S de las tomas de aire, que permiten que la onda no incida ni se refleje directamente:

Reducir el RCS de la cúpula: Las ondas pasan directamente a la cabina y se reflejan, aumentando de gran manera el RCS. La solución es dar una fina capa de oro en la parte interior de la cúpula, de forma que se previene que las ondas entren a la cabina:

Recubrimiento de oro en la cúpula de un F22

Armamento: Los misiles y las bombas aumentan de manera importante el RCS, por lo que los aviones furtivos deben llevarlas en bahías integradas en el propio fuselaje. En el caso de necesitar llevar armamento externo, se pueden utilizar pilones furtivos pero no es recomendable.
Material absorbente de radar (RAM). No importa la forma del avión o todas las técnicas mencionadas anteriormente, la estructura del avión siempre reflejará las ondas de radar. Debido a ello, los aviones furtivos se “pintan” de un material que absorbe en la medida de lo posible las ondas de radar.

Para terminar, una pequeña tabla de valores estimados (ya que el valor real es un dato confidencial) del RCS de los principales aviones de combate en servicio:

Baja observabilidad en el espectro infrarrojo

Parte de los misiles antiaéreos y sistemas de detección de corto alcance utilizan guiado por infrarrojos, por lo que reducir la firma en este espectro también será importante de cara a mantener la furtividad del avión.

Como consideración inicial, todos los objetos con una temperatura superior a cero absoluto emiten radiación infrarroja. A medida que aumenta la temperatura, también aumenta esa emisión de radiación por lo que la manera en la que reduciremos la firma en el espectro infrarrojo será reduciendo o camuflando la firma térmica del avión.

De la misma manera que en el RCS influye el ángulo desde el que inciden las ondas, en el espectro infrarrojo es aún más importante. Esto es debido a que los motores son la principal fuente de calor del avión, por lo que el avión será mucho más visible en el espectro infrarrojo si es visto desde atrás.

Los cuatro los aspectos fundamentales sobre los que se debe trabajar para reducir la firma térmica del avión son los siguientes:

Calentamiento de la estructura del avión debido a los motores: Para evitarlo se utilizan conductos de ventilación, ya que el aire frío que se encuentra a gran altitud crea una capa de aislamiento entre el motor y el fuselaje.

Temperatura de los gases de escape: Cuando se usa el postcombustor, la firma térmica de un avión convencional es similar al Eurofighter de la imagen. ¿Como reducir la firma térmica? Expulsando aire frío alrededor del cono de gases y utilizando un borde con dientes de sierra en la salida de gases del motor.

Diferencia de un cono entre un avión con salida serrada y uno con salida convencional

Temperatura del fuselaje: La temperatura del fuselaje es más alta que la temperatura ambiente debido a la fricción con el aire. Además de eso, si el avión se mueve a velocidades supersónicas (o transónicas) esa diferencia será aún mayor, además de que la superficie de su firma térmica aumentará debido al cono de Mach. Las dos soluciones más habituales son utilizar el combustible repartido por el fuselaje como disipador del calor y el RAM (recubrimiento absorbente del radar), que además de absorber las ondas del radar es buen disipador de espectro infrarrojo.

Cono de vapor en un F18 a velocidad transónica

Calor generado por los equipos electrónicos del avión: Los equipos del avión generan calor, por lo que refrigerarlos es vital tanto para reducir la firma térmica del avión como para asegurar su correcto funcionamiento. Para ello se suelen usar conductos de aire frío:

Ventajas de los aviones furtivos

Ahora que sabemos cuales son las características de los aviones furtivos, vamos a explicar cuales son las ventajas que tienen y por que todas las naciones avanzadas buscan contar con ellos en su arsenal.

En el combate aéreo actual, prima el combate «más allá del alcance visual». Esto significa que la detección y el disparo se realiza a varias decenas de kilómetros, por lo que obtener información de las posibles amenazas a través de los sensores se vuelve fundamental. Debido a esto, el factor fundamental a la hora de entablar un combate es es la distancia a la que detectamos las amenazas y a la que podemos iluminar el objetivo detectado. Existe una gran diferencia entre detectar un avión y poder iluminarlo y entablar combate contra él. En resumen se puede decir que cuanta más baja sea la frecuencia a la que opere un radar se obtiene una mayor capacidad de detección, pero a costa de tener una menor precisión.

En el caso de un caza, que su radar opera únicamente en la banda X (que es la usada para marcar objetivos), las distancias de detección y de apuntado pueden ser similares. Sin embargo, en sistemas de defensa complejos que combinan radares terrestres, aéreos, etc. es posible que los radares que operan en bandas bajas detecten la existencia de un avión pero que los radares directores de tiro, que operan en la banda X, no lleguen a ser capaces de apuntar y por lo tanto no pueda realizarse un disparo para derribarlo.

En esta imagen podemos ver a la distancia a la que uno de los sistemas antiaéreos más capaces del mundo, el S400 ruso, puede disparar a diferentes modelos de caza en activo. La diferencia entre los aviones furtivos y los demás es evidente.

Aquí se puede ver a la distancia máxima a la que un caza moderno como el Su-35 puede detectar a diferentes cazas en activo. La distancia máxima es apuntando en una dirección concreta y sabiendo a donde apuntar, en casos normales buscando un objetivo la distancia se reduce a aproximadamente la mitad.

Ya solo con estos datos se puede afirmar rotundamente que los aviones furtivos cuentan con una clara ventaja en cualquier tipo de combate (aire-aire y aire-superficie) respecto a aviones convencionales, pero es que aún no hemos entrado en el campo de la guerra electrónica.

En un combate moderno, los aviones de combate o plataformas de combate emiten interferencias (jamming en inglés) hacia los radares enemigos, confundiéndoles y reduciendo su efectividad ya que deben procesar todas las señales y clasificarlas para ver si son interferencias o una amenaza real. Si un avión furtivo tiene un RCS mucho menor al de un avión convencional, necesitará mucha menos potencia para generar una interferencia similar a su firma que un avión convencional… Por lo que a igualdad de potencia para generar interferencias, a un radar enemigo le será mucho más complicado distinguir cual es una interferencia y cual es un avión real. En la siguiente imagen podemos ver la diferencia entre la distancia a la que un avión de alerta temprana puede detectar a un F35 y a un F18E/F usando la misma suite de guerra electrónica.

Como se ha podido ver en todas las ilustraciones anteriores, en casi todos los escenarios un avión furtivo podrá disparar a un objetivo y/o comunicar las posiciones de los aviones/sistemas enemigos mucho antes de ser detectado, lo que da una ventaja total en cualquier tipo de combate.

Desmintiendo mitos

Como le sucede cualquier tecnología moderna y poco comprendida, siempre se cuentan alguna serie de mitos o “medias verdades” que a título personal me gustaría comentar.

Si se inventa un radar que sea capaz de detectar e iluminar a un avión furtivo a una gran distancia, ¿los aviones furtivos ya no valen para nada? En el supuesto caso de que eso sucediera, un avión furtivo sigue teniendo una firma infrarroja y radárica mucho menor a uno convencional, por lo que un avión convencional también sería detectado a una mayor distancia (el avión furtivo mantiene la ventaja).

Un radar pasivo alemán detecta a dos F35 a 150km. La noticia es real, pero en nada se parece a una situación de combate. Los alemanes sabían a donde mirar (ya que los F35 volaban con planes de vuelo públicos), los aviones volaban con los transpondedores encendidos y llevaban los habituales reflectores de radar que usan fuera de situaciones de combate.
Enlace: https://mundo.sputniknews.com/defensa/201910031088866282-no-es-furtivo-un-radar-aleman-detecta-el-invisible-f-35/

Un F117, avión furtivo, fue derribado en Serbia. El derribo se produce por un cúmulo de problemas graves debido a un exceso de confianza. Este exceso de confianza les llevó a volar el avión demasiado bajo y cerca de las defensas antiaéreas Serbias. además de que las mayoría de las comunicaciones iban sin cifrar, por lo que los Serbios sabían las zonas donde iba a volar el avión, y por lo tanto donde colocar sus defensas para apuntar.
Enlace: https://topeteglz.org/2019/03/24/asi-derribaron-los-serbios-un-avion-invisible-stealth-f-117-de-eeuu-en-1999/

Cazas furtivos: El cambio radical en los combates aéreos

Baja observabilidad radar

Baja observabilidad en el espectro infrarrojo

Ventajas de los aviones furtivos

Desmintiendo mitos

Fuentes

Written by Carlos Navas