F-117 Stealth

Perfil Operacional

TECNOLOGIA FURTIVA

La tecnología de la "baja observabilidad" o "furtiva" ha convertido al Lockheed F-117 en un avión de ataque prácticamente inmune a la detección por radar. La "furtividad" ha revolucionado la guerra aérea y constituye uno de los avances más notables en el campo de la tecnología aeronáutica.

Después de casi 15 años de servicio, el F-117 o "caza furtivo" sigue siendo el único avión capaz de penetrar en espacios aéreos hostiles pasando casi desapercibido al radar. Su forma es el resultado de haber añadido un nuevo factor -la observabilidad- a las consideraciones de un avión, tales como la aerodinámica, la gobernabilidad y la integración de los componentes mayores del avión.

AREA DE ECO RADAR

A la hora de fabricar un avión indetectable pero el radar, la consideración principal es la reducción de su área de eco (la RCS, medida en metros cuadrados). En términos generales, al reducir la RCS en una magnitud disminuye el alcance de la detección en la mitad, más o menos. Por ejemplo, un avión con una RCS de 10m2 puede ser detectado por un radar a 161km; esa distancia desciende bruscamente hasta 88.5km para una RCS de 1m2 (1 metro cuadrado), y a 51.5km para una RCS de 0.1m2. Se obtienen, por lo tanto, unos beneficios operacionales enormes al permitir al avión sorprender al enemigo durante su fase de aproximación, incluso a objetivos con gran densidad de defensas y protección, merodear a su antojo, y realizar varias pasadas de ataque. Hay que destacar que la RCS no depende del tamaño, la superficie o el volumen de un objeto. Un avión convencional se suele ajustar a una forma aleatoria, variando su RCS según el ángulo de aspecto (la orientación y la posición del radar respecto del avión).

Cada vez que un radar ilumina un avión, la mayor parte de su energía "rebota" en la superficie como la luz en un espejo. La energía podría muy bien ser reflejada de nuevo desde otra zona del avión. También ocurrirá que parte de la energía se desvíe a lo largo del revestimiento, dispersándose al alcanzar un discontinuidad o cambio en la continuidad.

DISEÑO DEL F-117

El F-117 es un avión pensado para realizar aproximaciones rectas, pasando el menor tiempo posible en una zona defendida. Como consecuencia, fue diseñado para que fuese lo más discreto cuando se aproxima de frente.

Las investigaciones llevadas acabo por Bill Schroeder, un matemático de Lockheed, dieron como resultado un concepto de avión en el que las aristas y las superficies, individuales y planas, se orientaron de modo que la energía radar entrante se reflejara en estrechos haces que se alejaran del detector de radar. Las fuentes más importantes de reflexión radar se situaban ahora dentro de una banda estrecha de elevaciones alrededor del avión.

Sin embargo, esto trajo consigo un problema secundario: las ondas desplazadas por la superficie mostraban tendencia a dispersarse desde las aristas de las nuevas formas. Incapaz de controlar por completo este efecto, Lockheed optó por minimizarlo aplicando a todo el avión un recubrimiento de un material absorbente de la energía radar (RAM).

El RAM se puede fabricar en una amplia gama de materiales. En láminas, consiste por lo general en una base gomas, siliconas, poliuretanos impregnada de materiales con propiedades magnéticas carbonos, materiales ferrosos y dieléctricos. La estructura molecular de todo RAM está diseñada de forma que absorba tanta energía radar entrante como sea posible, convirtiéndola en calor.

Cada tipo RAM ofrece un tipo único de reducción de energía radar, optimizándose para una frecuencia o banda de frecuencia en particular. Para el F-117, los diseñadores de Lockheed eligieron seis tipos distintos de paneles planos de RAM, con el fin de contrarrestar la gama de frecuencias más problemática.

El F-117 utiliza RAM en las superficies exteriores y agudas, en aquellas zonas angulares que contribuyen a una RCS reducida. El RAM convierte al F-117 en un avión con una respuesta al radar muy débil, mientras que las "facetas" (placas planas inclinadas) hacen que "brille" de forma irregular a medida que varía su angula de aspecto. Se podría haber presentado un problema grave al reducir la RCS en la zona donde se encuentran las superficies superior he inferior del avión. Las superficies del ala y de la cola tendrían también bordes distintos.

Los diseñadores del F-117 se dieron cuenta de que, aunque el reflejo residual provenía de los bordes no se podía eliminar, ciertamente se podría controlar, aprovechando el hecho de que las reflexiones más fuertes son las emitidas por los ángulos rectos con respecto al borde. El diseño se desarrolló de tal forma que todos los bordes quedaron agrupados a lo largo de un pequeño número de alineamientos.

El RCS alcanzaría su punto más alto cuando el radar fuera normal a uno de estos bordes, pero esto ocurriría de forma transitoria, según se fuera moviendo el avión con relación al radar, y su rumbo cambiara. Al no existir dispersión por el borde del avión que encara el radar, ni por el borde que queda alejado de él, prácticamente el número más pequeño de picos radar es cuatro. Esto se puede fabricar consiguiendo una forma pura de diamante o dado que el diamante no vuela muy bien creando una forma en la que todos sus bordes o aristas se conformen en dos alineamientos. Por lo tanto, los ángulos de flecha mayores en las aristas del fuselaje y del ala se repiten en otras superficies, como las derivas y el extremo posterior del fuselaje.

En una fase posterior de perfeccionamiento del diseño, los ingenieros de Lockheed se dieron cuento de que el problema de tener que combinar la indetectabilidad con la existencia de registros y otras aperturas se podría aliviar si se ajustaran a los mismos alineamientos que los bordes de las alas y del fuselaje. Las aristas de los registros, como por ejemplo los de la bodega de bombas, el tren la cúpula y las torretas IRADS, aparecen dentadas en las zonas anterior y posterior, de modo que los bordes son angulares mientras que la apertura en sí misma es rectangular.

Además de las "facetas" planas, el F-117 cuenta con otros rasgos que contribuyen a que la RCS sea baja. Los motores F404 se encuentran muy al interior del fuselaje y se alimentan mediante tomas de aire curvas, de forma que la cara del compresor del motor, claramente detectable, queda oculta al radar. A todos los paneles de cristal se les aplica un recubrimiento de oro para desviar la energía radar hacia la célula. Una rejilla muy fina cubre los orificios que así lo requieran. Esta rejilla va provista de una fina malla mucho más pequeña que la longitud de onda de los radares de detección, dando la apariencia, por consiguiente, de otra superficie "facetada". Las ventanillas de la cúpula cuentan también con recubrimientos especiales para hacer que la hoja de cristal den al radar una apariencia de superficies metálicas.

Tales medidas han convertido al F-117 en un avión único. Aunque su parte delantera mide en realidad varios metros cuadrados, se estima que su RCS es de sólo 0.01m2. Ciertas restricciones sin precedentes se impusieron en el diseño del F-117 por los requisitos de baja observabilidad. Ben Rich, jefe de Lockheed, comentaba que "la furtividad no es simplemente una parte de esta historia, sino que lo es todo".

Aerodinámicamente, el F-117 confía en los múltiples vórtices creados por sus bordes afilados para formar un flujo sustentador. Las alas tienen un perfil aerodinámico simple con tres secciones planas en el estradós y otras dos en el intradós. Al contrario de lo que cree alguna prensa, que lo ha bautizado como el "Wobblin" (enano saltarín), el F-117 tiene cualidades de vuelo más que aceptables y una agilidad considerable para un avión de su tamaño y potencia. Los pilotos lo describen como de vuelo fácil y agradable, aunque no totalmente indulgente. Sus características no son muy distintas de las de otros deltas, como el F-106.

Las velocidades de despegue y aterrizaje son muy elevadas (siempre ha de utilizar paracaídas en las tomas) y a bajas velocidades ha de volar muy encabritado, perdiendo velocidad muy rápidamente en lo virajes cerrados.

Otras característiscas furtivas

Además de múltiples facetas planas en su exterior, el F-117 muestra otras características destinadas a conseguir una escasa sección de eco radar. La línea recta que va de proa a los bordes marginales (flecha de 67.5º) y la de las derivas, de flecha similar, es un gran desviador de energía radar. Cada puerta o superficie protuberante tiene sus bordes traseros y delanteros aserrados, y toda la superficie del avión está revestida de material absorbente de radar (RAM, Radar-Absorbent Material), aplicado inicialmente en láminas, pero también disponible en aerosol.

Los aviones en alerta operacional se mantienen normalmente en perfecto estado "stealth" mediante periódicas visitas a las instalaciones de pintado RAM. Todos los paneles transparentes están revestidos con pan de oro para desviar la energía radar hacia la célula. Las aberturas imprescindibles, como las tomas de aire de los motores y los dos sensores IRADS, disponen de rejillas con un entramado menor que la longitud de onda de los radares de detección, actuando por tanto como otra superficie afacetada. Las derivas están cuidadosamente colocadas para reflejar el mínimo eco radar y ayudan a apantallar los escapes de los sensores infrarrojos, sobre todo ante los de posibles cazas perseguidores.

Toberas furtiva

Para reducir de forma drástica su firma infrarroja, el F-117 emplea una original tobera de ranura. El flujo de la tobera de sección circular del motor se mezcla con aire frío mediante una válvula sin retorno y después se amplia y aplana para salir por la ranura en un penacho de unos 10 cm de grosor y 1.5 m de ancho. El flujo es conformado por una estructura alveolar estratificada de aleación de níquel que además absorbe gran parte del calor. Diseñadas por Astech/MCI Manufacturing de Santa Ana, California, las toberas no reducen el empuje e incorporan un labio inferior extendido, para apantallar la fuente principal de calor, y una serie de superficies de guía para mantener la dirección del empuje y losetas cerámicas similares a las del escudo térmico de reentrada del Space Shuttle.

Otros rasgos furtivos

"Stealth" no sólo se refiere a evadir la detección por radar. Según Lockheed, "el F-117A emplea diversas características de diseño para reducir en gran medida la firma del avión. Hay siete campos distintos al respecto:

- radar, infrarrojo, visual, estelas, humo de los motores y emisiones acústicas y electromagnéticas.

Los tres con mayores posibilidades de explotación por los sistemas contrarios son las emisiones de radar, infrarrojas y electromagnéticas. El F-117 ha sido diseñado para reducir al mínimo estas tres firmas"

Componentes Híbridos

Para reducir los riesgos de desarrollo y conservar el secreto, el F-117 se fabricó en parte como un híbrido con componentes de otros aviones. La cabina incluye instrumentos, luces y conmutadores similares a los analógicos de los cazas de la serie "Century". Muchos de los sistemas de la cabina proceden del F-18 Hornet, entre ellos las palancas de mando y de gases, los instrumentos de los motores, los indicadores de combustible y el HUD (Head -Up Display). El F-117 lleva componentes menores de otros muchos aviones, como los P-2 Neptune, F-104 Starfighter, T-33, C-130 Hercules y SR-71 Blackbird. El presentador de sensores es un Texas Instrument muy similar a los del OV-10D Bronco y el P-3C Orion.

Bodegas de armas

El armamento primario del F-117 son las LGB (Laser Guided Bomb), parte de la familia de ingenieros "inteligentes" conocida en la USAF como PGM (Precision-Guided Munition). El F-117 posee una estrecha bodega de bombas, abisagrada centralmente, con dos horquillas de enganche o trapecios, que elevan las armas a la bodega. Dado que el F-117 es inestable direccionalmente durante una gran parte de su envuelta operacional, la apertura de la bodega lo hace aún más inestable. El F-117 puede lanzar en vuelo horizontal, con ángulo de defecto, en picado, en picado y con maniobra LADD (Low-Altitude Drogue Delivery, suelta con paracaídas de frenado a baja cota), pero por lo general utiliza el lanzamiento horizontal estabilizado.

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