Τα αποτελέσματα μελέτης που παρουσιάστηκαν στο “Defence & Security State of the Art Technology” για τα Ελληνικά F-16 Viper εναντίον τουρκικών F-35, είναι άκρως ενδιαφέροντα.
Γράφει ο Αντισμηνάρχος (ΜΗ) Κωνσταντίνος Ζηκίδης*
Σχολή Ικάρων, Τμήμα Αεροπορικών Επιστημών, Αεροπορική Βάση Δεκελείας
Η επίθεση στο Περλ Χάρμπορ το πρωινό της 7ης Δεκεμβρίου 1941 έχει καταχωρισθεί στο συλλογικό υποσυνείδητο ως μία ξαφνική, μη αναμενόμενη επίθεση, η οποία οφείλεται στην αδυναμία έγκαιρης προειδοποίησης.Από τότε έχουν περάσει σχεδόν 80 χρόνια και υπήρξαν πολλές εξελίξεις όσον αφορά τα ραντάρ, τα οποία αποτελούν πλέον τον βασικό πυλώνα έγκαιρης προειδοποίησης. Επίσης, εδώ και 40 χρόνια υπήρξαν εξελίξεις στην τεχνολογία χαμηλής παρατηρησιμότητας ή στελθ.
Τέλος, τα τελευταία 20 χρόνια εξελίχθηκαν και οι τεχνικές αντιμετώπισης απειλών στελθ.
Το μέγεθος του “ίχνους ραντάρ” ενός στόχου ονομάζεται RCS (Radar Cross Section) ή ραδιοδιατομή και μετράται σε τετραγωνικά μέτρα (m²). Για να γίνει κατανοητή η σημασία του RCS, προτείνεται η εξέταση των αποστάσεων αποκάλυψης που προσφέρει το ραντάρ APG-68(V)9 των F-16 Block 52+/Adv. έναντι διαφόρων στόχων.
Έτσι, λαμβάνοντας υπόψη την εμβέλεια του ραντάρ και το μέσο RCS διαφόρων στόχων από ανοικτές πηγές, καταλήγουμε σε τρεις κατηγορίες:
α. παλαιά μαχητικά με RCS > 1 m² και αντίστοιχες αποστάσεις αποκάλυψης πάνω από 40 ναυτικά μίλια (ν.μ.),
β. σύγχρονα μαχητικά με μειωμένο RCS (της τάξης του 0,1 m²) και αποστάσεις αποκάλυψης 20 – 40 ν.μ.
γ. μαχητικά στελθ, με πολύ μικρό RCS (της τάξης του 0,01 m²) και αποστάσεις αποκάλυψης γύρω στα 10 ν.μ.
Είναι προφανές ότι αποστάσεις αποκάλυψης της τάξης των 10 ν.μ. είναι απολύτως ανεπαρκείς, ιδίως εάν ο αντίπαλος μας έχει αποκαλύψει σε πολύ μεγαλύτερες αποστάσεις.
Με σκοπό τη μελέτη του RCS δυσδιάκριτων στόχων, χρησιμοποιήθηκε ο κώδικας υπολογιστικού ηλεκτρομαγνητισμού (computational electromagnetics) POFACETS, ο οποίος αναπτύχθηκε από το U.S. Naval Postgraduate School και τρέχει σε περιβάλλον MATLAB.
Βασίζεται στην μέθοδο της Φυσικής Οπτικής και μπορεί να υπολογίσει το RCS ενός τρισδιάστατου μοντέλου στόχου, χωρίζοντας την επιφάνειά του σε πολύ μικρά τρίγωνα και αθροίζοντας την επιμέρους συνεισφορά κάθε τριγώνου.
Για την εκτίμηση της ραδιοδιατομής ενός στόχου, απαιτείται κατ’ αρχάς η μοντελοποίησή του.
Έτσι, για το F-35, επιλέχθηκαν ορισμένες εικόνες του, οι οποίες μετά από επεξεργασία σε κατάλληλο λογισμικό σχεδίασης (π.χ. στο πακέτο Blender 3D) οδήγησαν σε ένα τρισδιάστατο μοντέλο. Με τη βοήθεια του POFACETS, το μέσο εμπρόσθιο RCS του F-35, σε συχνότητα 10 GHz (τυπική περιοχή συχνοτήτων ραντάρ αεροσκαφών), υπολογίσθηκε στο 0,1 m².
Όμως, δεν έχει ληφθεί η επίστρωση με ειδικό υλικό που απορροφά την ακτινοβολία, γνωστό ως RAM (Radar Absorbent Material). Ως μία προσέγγιση της δράσης του RAM, αφαιρέθηκαν 10 dB, καταλήγοντας σε μία τιμή της τάξης του 0,01 m². Το αποτέλεσμα αυτό επιβεβαιώνει τις στελθ ιδιότητες του F-35.
Εξετάζοντας το μέσο εμπρόσθιο RCS του F-35 ως συνάρτηση της συχνότητας του ραντάρ, διαπιστώνεται ότι αυτό αυξάνεται σε χαμηλότερες περιοχές συχνοτήτων.
Η διαφορά γίνεται ακόμα πιο σημαντική εάν ληφθεί υπόψη το γεγονός ότι τα υλικά RAM είναι πιο δραστικά σε υψηλότερες συχνότητες. Επομένως, το συμπέρασμα με απλά λόγια είναι ότι το F-35 είναι “λιγότερο στελθ” σε χαμηλές περιοχές συχνοτήτων.
Σύγκριση: F-16 vs F-35
Αυτό δεν συμβαίνει μόνο με το F-35: ανάλογα αποτελέσματα διαπιστώθηκαν στην προσομοίωση του τουρκικού πυραύλου cruise SOM, το RCS του οποίου είναι πολύ μικρό σε μεσαίες – υψηλές συχνότητες και αυξάνει σε χαμηλότερες περιοχές.
Πιο συγκεκριμένα, σύμφωνα με τις ανωτέρω εκτιμήσεις, προκύπτουν οι ακόλουθες αποστάσεις αποκάλυψης:
F-16 με APG-68(V)9 για στόχο F-16: πάνω από 40 ν.μ.
F-16 με APG-68(V)9 για στόχο F-35: γύρω στα 11 ν.μ.
F-16 με APG-83 AESA για στόχο F-35: γύρω στα 21 ν.μ.
F-35 με APG-81 AESA για στόχο F-35: γύρω στα 24 ν.μ.
F-35 με APG-81 AESA για στόχο F-16: πάνω από 100 ν.μ.!
Ανάλογη είναι και η μείωση της απόστασης αποκάλυψης, όσον αφορά τα ραντάρ επιτήρησης. Πιο συγκεκριμένα, πάντα με βάση στοιχεία από ανοικτές πηγές, αν και τα ακόλουθα δύο ραντάρ μπορούν να αποκαλύψουν συνήθεις στόχους σε αποστάσεις της τάξης των 200 ν.μ., οι αποστάσεις αποκάλυψης έναντι του F-35 υπολογίζεται ότι μειώνονται ως ακολούθως:
α. Ραντάρ HR-3000 (λειτουργεί στην S band, περίπου στα 3 GHz): 65 ν.μ.
β. Ραντάρ S743D (λειτουργεί στην L band, περίπου στα 1,3 GHz): 95 ν.μ.
Με βάση τα ανωτέρω, ως πρώτη προσέγγιση για την αντιμετώπιση δυσδιάκριτων απειλών προτείνεται η χρήση ραντάρ χαμηλών συχνοτήτων, στα VHF (γύρω στα 150 MHz), τα UHF (γύρω στα 500 MHz) και έως την L band (1,2-1,4 GHz).
Αν και ραντάρ στις περιοχές συχνοτήτων VHF/UHF δεν χρησιμοποιούνται πλέον στη Δύση, οι πρόσφατες εκθέσεις σε ανατολικές χώρες (ιδίως Ρωσία και Κίνα) βρίθουν από τέτοια συστήματα.
Τα σύγχρονα ραντάρ
Τα σύγχρονα ραντάρ χαμηλών συχνοτήτων είναι ηλεκτρονικής σάρωσης, με ψηφιακή επεξεργασία και φαίνεται ότι έχουν ξεπεράσει πολλά από τα παλαιότερα προβλήματα των ραντάρ αυτής της κατηγορίας.
Επιπρόσθετα, τέτοια ραντάρ δεν μπορούν να στοχοποιηθούν από όπλα τύπου HARM ή HARPY. Τέλος, θα πρέπει να σημειωθεί ότι σχεδόν όλα τα σύγχρονα ραντάρ επιτήρησης διαθέτουν και αντιβαλλιστικές ιδιότητες, επιτρέποντας την αποκάλυψη βαλλιστικών πυραύλων σε πολύ μεγάλες αποστάσεις, καθώς και τον υπολογισμό της περιοχής εκτόξευσης και της περιοχής κρούσης.
Παραδείγματα ραντάρ χαμηλών συχνοτήτων είναι το ρωσικό 1L119 NEBO SVU, το κινεζικό JY-26, το λευκορωσικό VOSTOK E, το ισραηλινό ELM 2090U Ultra C1 και C6, καθώς και το ευρωπαϊκό SMART-L EWC.
Μία άλλη κατηγορία που έχει αναφερθεί ότι έχει σοβαρή πιθανότητα αποκάλυψης είναι τα πολυστατικά ραντάρ, όπου ο πομπός/πομποί και οι δέκτες βρίσκονται σε διαφορετικά σημεία, πράγμα το οποίο επιτρέπει την πιθανή επίτευξη γεωμετρίας που επιτρέπει την αποκάλυψη του στελθ στόχου. Όμως, δεν υπάρχουν τέτοια διαθέσιμα ραντάρ ως αυτόνομα συστήματα.
Τα παθητικά ραντάρ
Τα παθητικά ραντάρ βασίζονται σε υπάρχουσες ακτινοβολίες τηλεόρασης, ραδιοφώνου, κινητής τηλεφωνίας κλπ (προφανώς μόνο σε περιοχές με αστική κάλυψη και όχι σε μεγάλα ύψη).
Τα παθητικά ραντάρ ουσιαστικά συνδυάζουν εκμετάλλευση χαμηλών συχνοτήτων και πολυστατική (διστατική) λειτουργία.
Ως εκ τούτου, αποτελούν μία σημαντική κατηγορία συστημάτων με δυνατότητες αποκάλυψης δυσδιάκριτων απειλών, συμπεριλαμβανομένων των χαμηλά ιπτάμενων UAV και πυραύλων cruise, ενώ προσφέρουν συγκεκαλυμμένη λειτουργία.
Ως χαρακτηριστικά παραδείγματα αναφέρονται τα ακόλουθα: το Silent Sentry της Lockheed Martin (δεν προωθείται πλέον), το Homeland Alerter 100 της γαλλικής Thales Air Systems, ένα ανάλογο σύστημα της γερμανικής Hensoldt, που είχε αναπτυχθεί από την Airbus Defence and Space (πρώην Cassidian), καθώς και το ιταλικό AULOS της Leonardo (πρώην Selex).
Θερμικό ίχνος
Πηγαίνοντας τώρα σε μία άλλη περιοχή του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος, στην υπέρυθρη ακτινοβολία (IR), σημειώνεται ότι, παρά τις όποιες προσπάθειες, είναι αδύνατο να εξαφανιστεί το θερμικό ίχνος ενός αεροπλάνου στο ψυχρό υπόβαθρο του ουρανού.
Η αρχή αυτή χρησιμοποιείται εδώ και 80 χρόνια στους αισθητήρες πυραύλων αέρος-αέρος υπέρυθρης καθοδήγησης, όπως π.χ., ο γνωστός AIM-9 Sidewinder.
Ως εκ τούτου, έχουν αναπτυχθεί τα συστήματα IRST (InfraRed Search & Track), τα οποία υποκαθιστούν σε μεγάλο βαθμό το ραντάρ του μαχητικού.
Το PIRATE του Eurofighter, ένα από τα ικανότερα IRST σε υπηρεσία σήμερα, μπορεί να αποκαλύψει στόχο στα 27 ν.μ. σε εμπρόσθια θέαση και σε σχεδόν στα 50 ν.μ. από πίσω.
F-16 vs F-35
Συνεχίζοντας το σενάριο F-16 vs F-35, ας εξετάσουμε την περίπτωση που το F-16 είναι εξοπλισμένο με ένα ικανό IRST. Όπως διαπιστώθηκε, το ραντάρ του αεροσκάφους είναι μάλλον αναποτελεσματικό εναντίον του F-35, ακόμα κι αν είναι AESA.
Λαμβάνοντας υπόψη τα αποτελέσματα πρόσφατης εργασίας, η οποία έχει υποβληθεί για δημοσίευση, διαπιστώνεται ότι υπό συνθήκες το IRST ξεπερνά κατά πολύ το ραντάρ, τουλάχιστον σε οπίσθια θέαση.
Με άλλα λόγια, ένα F-16, εξοπλισμένο με IRST και με την τακτική εικόνα της επιχειρησιακής κατάστασης που θα λαμβάνει με τη βοήθεια του Link 16, μετατρέπεται σε ένα πολύ δυνατό οπλικό σύστημα, το οποίο μπορεί να απειλήσει σοβαρά ακόμα κι έναν ανώτερο αντίπαλο. Αρκεί βέβαια να υπάρχει τακτική εικόνα από τα ραντάρ επιτήρησης.
Ανακαλύπτουν ξανά τα IRST
Τα τελευταία χρόνια, με την έλευση “ανατολικών” αεροσκαφών στελθ, διαφαίνεται ότι οι ΗΠΑ επανα-ανακαλύπτουν τα IRST.
Έτσι, πέραν των συστημάτων που παραδόθηκαν σε εξαγωγικούς πελάτες, πρόσφατα παρουσιάσθηκε το Legion Pod (έχει ήδη εγκατασταθεί σε F-18) και το Open Pod.
Όσον αφορά τα σύγχρονα ευρωπαϊκά Α/Φ, είναι όλα εξοπλισμένα με συστήματα IRST, ενώ ειδικά το Skyward του Gripen διαφημίζεται ανοικτά ως σύστημα anti-stealth. Ανάλογη προσέγγιση ακολουθούν και τα ρωσικά μαχητικά, όπου το IRST χρησιμοποιείται αδιαλείπτως εδώ και μισό αιώνα.
Συμπεράσματα
Συμπερασματικά, η τεχνολογία στελθ αποδεικνύεται ιδιαίτερα κρίσιμη στο σύγχρονο πεδίο μάχης. Όλα τα στρατιωτικά μέσα σχεδιάζονται ή ανασχεδιάζονται με βάση τις τεχνικές χαμηλής παρατηρησιμότητας. Όμως, η τεχνολογία στελθ δεν είναι μανδύας αορατότητας. Έτσι, με σκοπό την αντιμετώπιση δυσδιάκριτων απειλών, θα πρέπει να ακολουθηθεί μία πολυφασματική και δικτυοκεντρική προσέγγιση, ως ακολούθως:
Ραντάρ χαμηλών συχνοτήτων ως κύριος κορμός των ραντάρ επιτήρησης για έγκαιρη προειδοποίηση.
Παθητικά ραντάρ για χαμηλά και μεσαία ύψη, συμπληρωματικά στα κύρια ραντάρ.
Συγχώνευση στοιχείων (sensor fusion) από όλους τους διαθέσιμους αισθητήρες, επίγειους, θαλάσσιους ή εναέριους.
Μετάδοση μέσω data link των στοιχείων των στόχων στα αεροσκάφη αναχαίτισης ή ακόμα και στα ίδια τα όπλα.
Τέλος, χρήση ηλεκτρο-οπτικών συστημάτων IRST (InfraRed Search & Track) για ανίχνευση και παρακολούθηση.
*Ο Ασμχος (ΜΗ) Κωνσταντίνος Ζηκίδης είναι Διδάκτωρ του ΕΜΠ και διδάσκει ως Στρατιωτικό Διδακτικό Προσωπικό (ΣΔΠ) στην Σχολή Ικάρων, καθώς και στο Μεταπτυχιακό Πρόγραμμα της ΣΣΕ και του Πολυτεχνείου Κρήτης.
Τα τελευταία έτη έχει ασχοληθεί με τις απειλές χαμηλής παρατηρησιμότητας ή stealth και τις τεχνικές αντιμετώπισής τους, στο πλαίσιο επίβλεψης μίας σειράς διπλωματικών εργασιών, οι οποίες έχουν οδηγήσει σε παρουσιάσεις σε Συνέδρια και άλλες δημοσιεύσεις.
Στο Συνέδριο “Defence & Security State of the Art Technology”, που διοργάνωσε το Ελληνικό Ινστιτούτο Στρατηγικών Μελετών (ΕΛ.Ι.Σ.ΜΕ.) και ο Σύνδεσμος Αποφοίτων Σχολής Ικάρων (Σ.Α.Σ.Ι.) στις 3 και 4 Μαΐου 2018 στο Πολεμικό Μουσείο, ανέπτυξε ορισμένα συμπεράσματα που έχουν προκύψει από τις ανωτέρω μελέτες.
