Desde hace décadas se han venido haciendo intentos por desarrollar una familia de radares AESA para los cazabombarderos Eurofighter Typhoon. Por distintas razones, su desarrollo y puesta en servicio se ha venido dilatando en el tiempo, topándose con impedimentos tecnológicos, financieros o políticos. Solo ahora, cuando los cazabombarderos de quinta generación son ya una realidad asentada e, incluso, hay proyectos de desarrollo de aparatos de sexta generación en marcha, se han dado pasos firmes para actualizar los Typhoon con radares AESA. Una historia de frustraciones, decisiones contradictorias y, esperemos, también de éxitos, que bien merece ser contada.
Es de sobra conocido que el programa Eurofighter no ha sido un ejemplo a seguir en lo referente al cumplimiento de los plazos preestablecidos. Un problema que se ha extendido al área de diseño, la planificación de las entregas y la implementación de las actualizaciones y mejoras programadas. Entre las razones nos encontramos con algunos de los problemas tradicionales de la gran mayoría de los programas multinacionales de armamento: cada uno de los socios apunta hacia sus intereses o lo que es peor, pone trabas a las necesidades manifestadas por el resto de los participantes. Huelga decir que estos tira y afloja constantes terminan derivando en retrasos, los cuales suponen un grave quebranto para el usuario final.
Sin embargo, en esta ocasión, los continuos retrasos e indecisiones relacionados con el desarrollo de los radares AESA (Active Electronically Scanned Array) en los años precedentes pueden haber originado una curiosa paradoja, logrando transformar los problemas en virtudes. Y es que, como vamos a ver en este trabajo, los problemas a la hora de tomar decisiones firmes durante tanto tiempo ha permitido a la industria europea madurar los conceptos formulados teóricamente. Gracias a ello, los Typhoon van a poder disfrutar de un radar AESA que puede considerarse entre mejores del mundo, aunque para ello deberá esperar a finales de la presente década.
Eso sí, tal y como como veremos, la realidad es que no va a ser sólo un radar AESA, sino que al menos se han generado tres variantes, lo que habla bastante en contra del principio de optimización de los recursos, algo básico en la industria avanzada. Aun así, y después de mucho sufrimiento, el desarrollo de una familia de radares AESA para los Typhoon está ya al alcance de la mano, con todo lo que ello implica no solo para este aparatos, sino de cara al desarrollo de sus reemplazos.
¡Ah! Los buenos viejos tiempos… antecedentes de los radares AESA
El Eurofighter Typhoon es claramente un hijo de la Guerra Fría. Nacido en la década de 1980, es un aparato de superioridad aérea pensado para competir con los F-15 Eagle estadounidenses y a los Sukhoi Su-27 Flanker soviéticos. Para ello, diversas naciones europeas comenzaron a unirse en torno a una propuesta conjunta en la que cada uno aportaba sus ideas y exponía sus necesidades. Tras numerosos vaivenes, finalmente cuatro naciones decidieron sacar adelante el programa: Reino Unido, Alemania, Italia y España. El primer prototipo tendría su bautismo en el aire hace casi 30 años, concretamente el 27 de marzo de 1994.
Con objeto de reducir los tiempos de puesta en servicio, se utilizó mucha electrónica existente o procedente de otros aparatos, convenientemente puesta al día. En el caso del radar ECR-90, sentaba sus bases en el excelente sistema Blue Vixen de la empresa Ferranti que equipaba a los Sea Harrier FA.2. Esta compañía sería posteriormente absorbida por GEC-Marconi, la cual a su vez años más tarde pasaría a formar parte del gigante BAE Systems.
De todas las decisiones tomadas, una acabaría mostrándose imprescindible para el tema que nos ocupa: la apuesta por la modularidad. Efectivamente, el equipo de diseño decidió que, con objeto de facilitar un importante margen de crecimiento, el radar estaría basado en seis módulos LRU[1]:
- La antena;
- La unidad de transmisión;
- El procesador radar;
- El módulo receptor multicanal;
- La unidad de control de la antena y;
- La fuente de alimentación de la antena.
Todos ellos relativamente sencillos de sustituir, tanto por causas de un fallo técnico como por el hecho de incorporar unidades más modernas y con mejores prestaciones.
Desde el principio, el ECR-90 Captor, un radar con tecnología M-SCAN[2] que se demostró uno de los radares más potentes del mundo. De hecho, estaba a la altura de sus contrapartes estadounidensesy contaba con una excelente resolución y una ínfima tasa de fallos. El Captor-C, que equipaba a las variantes pertenecientes a la Tranche 1 del Typhoon, era capaz de rastrear 20 objetivos, pudiendo atacar a 8 al tiempo.
Años más tarde, aprovechando la modularidad del sistema, se incorporaron diversas secciones más avanzadas y nuevo software. La denominación Captor-C se cambiaría por la de Captor-M. Pese a ello, dado que ningún diseño es inmune al paso del tiempo, la llegada de los radares AESA[3] comenzaron a dejar obsoleta la tecnología mecánica…
Radares AESA: una brevísima introducción
Antes de continuar, creemos interesante hacer un breve resumen relativo al funcionamiento de los radares AESA. Si bien es un concepto sencillo, al menos ayudará a los lectores menos familiarizados a tener claros algunos conceptos.
En los radares tradicionales, de escaneo mecánico[4], la antena emisora/receptora, se debe de orientar de manera física para dirigir los haces electromagnéticos hacia la zona de búsqueda. Dicho movimiento implica el uso de complejos y potentes mecanismos que debe mover la antena con alta precisión y rapidez, incluso cuando la aeronave se encuentra realizando maniobras a altas Gs. Un escenario habitual, por ejemplo, mientras se busca un blanco durante un combate aéreo a corta distancia.
Este tipo de radares tradicionales únicamente son capaces de generar un haz de radio que normalmente se produce en una frecuencia fija. Eso sí, tienen la posibilidad de realizar cambios en la frecuencia de la misma, si bien con una periodicidad relativamente limitada. Además, presentan otra importante carencia: la imposibilidad de operar simultáneamente en modo aire-aire y aire-tierra. Los radares tradicionales también utilizan un único transmisor/receptor, lo que potencialmente puede provocar una mayor tasa de fallos.
En los últimos años han comenzado a aparecer los radares AESA, de escaneo electrónico o de fase. Se trata de un conjunto o matriz de antenas con módulos independientes de estado sólido. Estas se emplean para la transmisión y recepción[5] de señales y van situadas sobre una superficie plana. Los transmisores/receptores, son capaces de emitir -o recibir- de forma individual distintos pulsos electromagnéticos de manera totalmente independiente. Para ello están controlados automáticamente por un software específico que utiliza el desplazamiento electrónico de fase para dirigir el haz radar.
A su vez, y además, compara las diferencias de tiempo entre las señales de cada elemento hacia puntos muy concretos para formar y dirigir dicha señal electromagnética. Esto elimina la necesidad de mover físicamente la antena. A todo lo anterior suma la capacidad de emitir dichas señales con una intensidad inferior a la de los radares convencionales. Capacidad que aumenta su discreción, pudiendo camuflarse con la radiación de fondo, lo que los hace mucho más difíciles de detectar por un potencial enemigo.
Los radares AESA normalmente trabajan con el llamado escaneo tipo Raster[6], que permite utilizar un haz de emisiones más estrecho, el cual proporciona más alcance que el de un radar mecánico equivalente. Debido a la alta velocidad de escaneo, se genera un nódulo más denso y de menor latencia. Esto, unido a la capacidad que tienen de generar múltiples haces, hace innecesario el tener que esperar a que el haz vuelva a reflejarse en el objetivo. Así, se prioriza el escaneo en la zona de alrededor del blanco, y por ende, se genera más información de seguimiento en menos tiempo.
Por otra parte, el haz puede mantenerse apuntado de manera continua hacia un objetivo, mientras el resto de los módulos se centran en otras partes del espectro cubierto por el radar. Esto mejora la resolución y, de forma simultánea se aumenta la capacidad de seguir objetos distantes y separados entre sí, sin una degradación apreciable del rendimiento.
Como hemos dicho, dichas ondas de radio, pueden ser dirigidas de manera independiente, formando haces adaptativos. Estos poseen la capacidad de trabajar en diferentes frecuencias, de forma simultánea y en secuencias aleatorias mediante el trabajo del software. Todo ello sin tener que desplazar la antena, aunque como veremos, el mercado avanza hacia antenas que se mueven en su conjunto para aumentar la superficie cubierta. De igual manera, la capacidad de emitir en diferentes longitudes de onda, los hace mucho más resistentes a las interferencias, así como exponencialmente mucho más precisos en la búsqueda de objetivos.
Otra de las ventajas que ofrecen este tipo de sistemas es la simultaneidad de operaciones, consecuencia de la individualidad de los haces de radio. Un radar AESA permite realizar búsquedas múltiples, continuas y sincrónicas, tanto de objetivos en el aire como en superficie, mapeo de la superficie, texturización de objetivos, etc. Además, como consecuencia de la individualidad de los TRM, el fallo de uno de dichos módulos no afecta significativamente al rendimiento general del conjunto. Incluso aunque se produzca el fallo de varios módulos esto no impide el funcionamiento total del radar: solo se produce una degradación parcial de las capacidades. A todo ello se le une el hecho de contar con menos piezas móviles, mejorando de esta forma la operatividad y reduciendo el coste de ciclo de vida.
En otro orden, las antenas de los radares AESA también se pueden utilizar para crear enlaces de datos entre aeronaves u otros sistemas. Gracias a su gran ancho de banda y ofrecen una útil capacidad de ataque electrónico, de la que hablaremos más adelante.
No todo son ventajas. Por el contrario, los radares AESA también tienen puntos débiles. Por ejemplo, para poder realizar todas estas operaciones necesitan una inmensa cantidad de energía. Esto implica que las aeronaves portadoras deben de incrementar la generación eléctrica de forma acorde a las necesidades del radar. Algo, por cierto, que no ocurría con los primeros ejemplares de radares activos, pues no presentaban un incremento significativo ni en las necesidades energéticas ni en la refrigeración, ni tampoco un refuerzo excesivo del fuselaje. En aquel momento fueron diseñados como equipos “plug-and-play[7]”, aunque sus prestaciones eran más modestas que las de los radares AESA diseñado desde cero.
POor otra parte, si un radar AESA tiene una desventaja notable esa es su limitado campo de visión o FOV (Field of Vision)[8]. Actualmente, el campo de visión máximo para una antena AESA estándar está entre los 90 y 120 grados. Es cierto que ciertos programas están desarrollando equipos que añaden movimiento mecánico al sistema, aumentando las capacidades de manera exponencial. Una mejora que como veremos más adelante puede, aplicada al caso de los Typhoon, puede proporcionar grandes ventajas.
Por otra parte, debemos diferenciar entre dos tipos de radares con barrido electrónico, los de tipo PESA[9] (pasivos) y los AESA (activos). Los de tipo pasivo aparecieron antes, pero presentaban un alcance relativamente modesto además de ser, habitualmente, más pesados y propensos a sufrir problemas. Estos se derivaban de las altas temperaturas que generan los equipos electrónicos durante su operación, incluso en las tareas más rutinarias. Es la razón por la que el desarrollo de esta variante está en declive, centrándose la industria internacional en los de matriz activa.
Antes de acabar con este apartado, y como curiosidad, hay que decir existe cierta controversia respecto a cuál fue el primer radar AESA operativo en el mundo. Hay quien sostiene que es el radar J/APG-1 que equipaba a los Mitsubishi F-2A/B Viper Zero, de la Fuerza Aérea de Autodefensa de Japón. Aparatos que comenzaron a prestar servicio a finales del año 2000. Por esas mismas fechas Boeing entregaba a la USAF los últimos 3 McDD F-15C Eagle modernizados con un radar Raytheon APG-63(v)2[10]. Un total de 18 aparatos que se convertirían en el primer escuadrón operativo del mundo.
Los primeros pasos para desarrollar un radar AESA europeo
Como es habitual, los sistemas de armas desvelan sus mayores carencias una vez que entran en combate. Es por ello que los primeros en darse cuenta de las carencias fueron los británicos, ya que sus Typhoon han sido los más empleados en acciones reales.
Tras operar sobre Libia, Siria e Irak, los pilotos de la RAF, comenzaron a notar cierto déficit en las capacidades de sus radares Captor. Problemas tanto más evidentes en cuanto que un buen número de aviadores británicos habían volado los SuperHornet de la US Navy en programas de intercambio. Aparatos estos últimos equipados con los AN/APG-79, en aquel momento uno de los más punteros sistemas AESA, que había sido desarrollado por Raytheon. Como consecuencia la RAF decidió lanzar un programa de adquisición de un nuevo radar para sus “Tiffies” a finales de la década de los 2000.
Ahora bien, el germen de este programa es bastante anterior. En 1993 se constituyó el consorcio AMSAR[11], con tres actores: Reino Unido, Francia y Alemania (entraría en 1995) con las empresas GEC, DASA y Thomson. Su objetivo era desarrollar un sistema capaz de operar a bordo de la siguiente generación de cazas europeos, en este caso los Typhoon y Rafale. Incluso esperaban utilizarlos para modernizar aparatos ya en servicio, principalmente los Tornado IDS. Los trabajos realizados llevaron al desarrollo de una antena de 60cm de diámetro sobre la que se distribuían 1.000 módulos transmisores/receptores con tecnología GaAs[12]. El diseño prometía una alta capacidad para la guerra aérea con avanzadas prestaciones ECCM[13] y GMTI[14].
Se construyeron varios prototipos, que fueron evaluados entre los años 2003 y 2006 por EADS Alemania, incluyendo numerosos ensayos tanto simulados como reales. Durante los mismos se probó su capacidad frente a las contramedidas, seguimiento de objetivos, etc. En 2008, uno de los equipos se montó en el morro de un BAC 1-11 de la empresa QinetiQ, desde el cual se realizaron 22 vuelos de experimentación. Se pudo comprobar así el comportamiento del AMSAR frente a objetivos en tierra y contra otras aeronaves, detectando sin problemas y gran distancia los Tornado y Alpha Jet que se usaron como adversarios. Incluso realizó varios vuelos en el cuasi-desconocido centro de ensayos Polygone[15], unas instalaciones de Guerra Electrónica situadas en la frontera franco-alemana compartidas por Francia, Alemania y los EE.UU.
Como vemos, este proyecto sentó las bases de la tecnología de electrónica activa europea. Además, sería el punto de partida para equipos posteriores, más concretamente el RBE-2 del Rafale y el propio Captor-E. De esta forma, aunque no desembocaria en un equipo concreto, ya que el consorcio Eurofighter decidió seguir apostando por mejorar la tecnología mecánica, seguía siendo una excelente base sobre la que trabajar.
Para la Tranche 2 del Typhoon se creó la variante D del radar Captor, que incorporaba nuevos equipos de procesamiento y un hardware más potente. Unidos a un software con numerosas mejoras en el código, proporcionaba una mayor resolución, más alcance de detección y una mejor resistencia a las interferencias. Además, el equipo se diseñó con la idea de convertirse en la base de un futuro AESA, manteniendo las partes principales y sustituyendo únicamente la antena delantera. Es por ello que la célula del cazabombardero presentaba una serie de importantes cambios estructurales, con objeto de asumir tanto el incremento de peso que originaría la futura antena como las necesidades de potencia eléctrica.
En un momento dado, los socios del programa Eurofighter esperaban incorporar, desde la propia linea de producción, un radar AESA a la Tranche 3 del EF-2000. A causa de esto, esta evolución concreta se rediseñó para contar con una mayor capacidad de generación de energía eléctrica. También para asegurar una mejor disipación del calor ocasionado por el aumento de la potencia electromagnética. Sin embargo, como es de sobra conocido, los retrasos acumulados en diversas áreas del programa provocaron que dicha generación acabase llegando a sus usuarios con la tan manida “reserva de espacio y peso”. No se perdía sin embargo la esperanza de incorporar esa capacidad en algún momento del futuro.
Si consideramos al programa AMSAR como el fulcro de la tecnología de radar activa europea, es frustrante pensar en lo ocurrido a continuación. Al fin y al cabo, habría que esperar casi una década para el siguiente paso. Concretamente hasta 2002, cuando las industrias británico-germanas decidieron abordar un nuevo sistema de radar avanzado, engendrando el proyecto CECAR[16].
Como pueden deducir por la nomenclatura empleada, se trataba de desarrollar un radar electrónico, utilizando la mayor parte posible de los equipos existentes para el Captor. Esto se traducía, en la práctica, en agregar una antena AESA al Captor-M colocada de manera solidaria, y por tanto, sin partes móviles. Todo ello con el objetivo de reducir al máximo el coste total del “nuevo” sistema.
La antena poseía una superficie significativamente mayor a la del anterior programa, lo que unido a unos transmisores-receptores más pequeños, permitían agrupar 1.424 unidades. Así las cosas, el nuevo diseño contaba con una capacidades muy superiores a las demostradas por el AMSAR. Poco después el programa cambiaba su denominación por la de CAESAR[17], pasando a ser gestionado por el consorcio EuroRADAR.
La planificación avanzó sorprendentemente rápido para tratarse de un sistema conjunto. Más aún si consideramos que era europeo. Hasta el punto que el 24 de febrero de 2006 realizó su primer vuelo instalado en el morro de un viejo conocido, el BAC 1-11. Unos meses más tarde, en mayo de 2007, el prototipo DA5[18] del EF-2000 comenzaba una campaña de ensayos en el aire con el nuevo radar. El Ministerio de Defensa alemán se haría cargo de la mayoría de los gastos de dicho programa de pruebas. Ya en 2008 demostraría la capacidad de llevar a cabo, de manera simultánea, tareas de búsqueda de objetivos en el aire y en tierra, además de SAR[19].
En julio de 2010, EuroRADAR lanzó una oferta oficial para acercar la tecnología activa al EF-2000. La propuesta de este consorcio ofrecía la posibilidad de modernizar todos los equipos de radar de la flota de Eurofighter con una antena AESA. Sin embargo, ninguna nación decidió entonces continuar con la adquisición de dicho sistema. Según se supo después, existían ciertas reticencias. Y es que si bien se trataba de un programa conjunto, las diferencias entre los distintos requisitos de los clientes “obligaban” a crear varias versiones del Captor-E.
De hecho, el principal valedor de este sistema, Reino Unido, y más concretamente la Royal Air Force, consideraba que un sistema de este tipo, traería consigo unas prestaciones mermadas. Al fin y al cabo, al encontrarse la antena colocada de manera vertical y fija con respecto a la célula del Typhoon, su ángulo de apertura estaría limitado, tanto en el plano vertical como en el horizontal. Un problema que se dejaría notar especialmente cuando la aeronave se encontrase realizando maniobras con alto ángulo, con lo cual reduciría notablemente su alcance. Por si esto fuese poco, aumentaba la RCS[20] del avión.
Para tratar de paliar esta problemática, el consorcio decidió estudiar la posibilidad de colocar la antena sobre una superficie móvil con capacidad de desplazamiento en dos dimensiones. Con esto se aumentaba la semiesfera de descubierta que podrían cubrir las emisiones electromagnéticas del radar. De esta manera, se lograba aunar los beneficios de las antenas mecánicas de radares de generaciones precedentes con las capacidades que proporcionan los haces electromagnéticos de los equipos de nueva generación.
Finalmente, el 19 de noviembre de 2014, en la oficina de la empresa Selex (heredera de GEC), la NETMA[21] firmaría un contrato de nada menos que 1.000 millones de euros con el consorcio Eurofighter, para desarrollar el Captor-E ECRS[22]. Este era el nombre que se le daba a partir de entonces al CAESAR, cuya principal novedad consistía en incluir un reposicionador o plato cíclico[23] que permitía ciertos movimientos a la antena. Se recurría así a la solución empleada en los radares mecánicos, algo sobre lo que hablaremos más adelante.
Además de estos esfuerzos conjuntos, también debemos hablar de un programa en solitario llevado a cabo por el Reino Unido, y que corrió de forma paralela. Nos referimos al proyecto ARTS[24], que nacía en febrero de 2006, cuando el Ministerio de Defensa del Reino Unido otorgaba un contrato a la empresa QinetiQ, para desarrollar el programa Reforger. Este buscaba explorar las capacidades de un sistema avanzado de búsqueda y ataque electrónico, dirigiendo los trabajos hacia el desarrollo de un nuevo radar AESA con capacidad de mapeo y seguimiento del terreno. Todo con el objetivo de pasar a ser parte de la dotación de los Tornado GR Mk 4 hacia el año 2010.
La empresa se asoció con SELEX (ahora Leonardo) y BAE. Un año más tarde montaban un equipo de desarrollo en el Tornado de numeral ZG707, aunque poco tiempo después el programa se cancelaba por falta de una previsión de fondos coherente.
Sin embargo, los estudios continuaron, y ARTS se convirtió en el programa de demostración de tecnología Bright Adder[25], que buscaba mejorar las capacidades del Captor del Typhoon. El Gobierno británico aportaría en el año 2014 un total de 72 millones de libras para continuar los trabajos. Como novedad, este programa estudiaba el empleo de las nuevas señales electromagnéticas como método de ataque o de interferencia electrónica. El equipo no llegaría a montarse en ningún avión, pues sus pruebas se realizaron en las instalaciones de Leonardo en Crewe Toll, cerca de Edimburgo. Los ensayos continuaron bajo un cierto halo de secretismo, y nunca se publicaron muchos datos sobre los avances logrados. De hecho, habría que esperar a 2020 para tener nuevas noticias.
Mismos perros con distinto collar
La pasada década, el sector de defensa europeo vivió una serie de convulsos movimientos. Mientras algunas empresas quebraban, otras se fortalecían aprovechándose de las firmas en decadencia mediante compras o absorciones. Se entienden mejor así los nuevos nombres aparecidos en el consorcio EuroRADAR. Representando a Italia aparecía un nuevo gigante: Leonardo. Una empresa que también había adquirido diversas compañías británicas. El Reino Unido, por su parte, mantenía la presencia de BAE Systems. Por parte alemana estaba Hensoldt, mientras que en el caso de España, su campeón nacional era Indra.
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