F-16 A/B Block 15 MLU. Soimul orb la vinatoare. Part III

Promisesem in partea a II-a a acestui serial, dedicat analizei avioanelor F-16 A/B MLU, ca voi reveni cu o trecere in revista a masurilor de protectie electronice, pasive si active, cu precadere a celor dedicate avertizarii de iluminare radar, cunoscute sub numele de RWR ( Radar Warning Receiver), pentru a vedea in ce masura avioanele procurate de Romania din Portugalia ar putea sa compenseze lipsa performantelor radarului de bord printr-un sensor complementar care sa le permita sa fie avertizate de iluminarea radar venita de la radarul de bord sau radarului de cautare al rachetelor autodirijate, inainte de a intra in zona de “no escape” ( No Escape Zone-NEZ)

Aceasta analiza va veni sa adauge inca un handicap major la profilul unui avion, F-16 MLU, a carui sanse de supravieturire in scenariile de lupta in afara razei vizuale ( Beyond Visual Range-BVR), la distanta mare si foarte mare bazate, pe conceptul : “first look, first shot, first kill”, va fi extrem de redusa.

Practic F-16 MLU romanesc va fi surclasat de catre orice avion de generatia 4, care va fi capabil sa-l descopere, sa lanseze rachete si sa-l distruga fara ca acesta sa-si dea seama ce l-a lovit.

Avioanele portugheze F-16 A/B Block 15 au fost echipate la livrare cu Avertizorul de Iluminare Radar ( Radar Warning Receiver-RWR) , AN/ALR-69, produs de firma Litton, care ulterior a devenit parte a concernului Northrop Grumman.

AN/ALR-69 este un RWR din generatia a 2-a, bazat pe un receptor cu oscilator cu cristal ( cuart ), o tehnologie simpla si robusta, dezvoltata la nivelul anilor 70, avind un nivel de sensibilitate de aprox 40 dBm, in masura sa satisfaca cerintele operationale ale acelei perioade.

De altfel in timpul luptelor desfasurate in Irak in anii 90-91, pe parcursul operatiunii Desert Storm, produsele Litton au echipat cca 80 % dintre cele cca 1000 aeronave americane, inclusiv avioanele F-16 cu AN/ALR-69 si cele F-14, F-18 cu AN/ALR-67, acesta din urma avind un receptor de tip Super Heterodina ( SRH), cistingindu-si o reputatie deosebita in rindul pilotilor americani pentru performantele aratate in lupta, privind avertizarea si identificarea tintelor.

Pentru cititorii sunt mai putin familiarizati cu termenii tehnici, mentionez sensibilitatea este caracteristica esentiala a unui receptor radar, pentru ca de ea depinde in mod direct raza de descoperire a receptorului sau a radarului, dupa caz.

La nivelul anilor 90 insa, acest tip de receptor in varianta clasica, era depasit deja, atit nivelul de sensibilitate cit si selectivitatea si gama dinamica a acestuia nefiind la nivelul celor furnizate de receptorul SRH, si nefiind in masura sa asigure o capacitate de detectie intr-un mediu caracterizat de o densitate mare de operatori radar, atit inamici cit si prieteni, si o diversitate mai mare de radare care sa includa si o parte dintre cele de tip impuls-Doppler si Emisie Continua-Continuous Wave ( CW).

Pentru rezolvarea acestor deficiente, la mijlocul anilor 90, a fost introdus un pachet de modificari, cunoscut sub numele de Class IV, care a inclus si un nou pre-amplificator cunoscut sub numele de ACVR ( Advanced Crystal Video Receiver ), care a imbunatatit atit sensibilitatea, cu citeva ordine de marime, cit si selectivitatea si gama dinamica a receptorului. In 1995 acesta a fost svindut si Fortelor Aeriene Portughese, incepind a fi instalat pe avioanele F-16 A/B din anul 1997, regasindu-se acum pe avioanele “modernizate” achizitionate de Romania.

In paralel insa, avertizorul radar bazat pe tehnologie de detectie cu oscilator cu cristal era inlocuit, pe noile modele F-16 C/D aflate in productie, incepind cu Block 40 si 50/52, cu RWR-ul AN/ALR-56M fabricat de firma Loral, o varianta moderna de avertizor, bazata pe oscilatorul cu Super Heterodina, care pe linga sensibilitatea si selectivitatea superioare celui cu cristal are si avantajul de a oferi o mai buna rezolutie a frecventei semnalului selectat.

Acest tip de avertizor radar facea parte din generatie a 3a de avertizoare radar avind partea de preamplificare, amplificare si detectie de de tip analog, si partea de partea de prelucrare a semnalului analog-digitala sau complet digitala, cu capacitati de procesare si de memorie semnificativ marite, ceea ce permite o identificare si ierarhizare a frecventelor analizate in masura sa extraga semnale-amenintari dintr-un mediu cu densitate marita a semalelor si cu mult “clutter” si sa elimine in acelasi timp din avertizarile false.

Primul tip de radar AESA instalat a fost instalat pe avionul Mitsubishi F-2, un derivat al avionului F-16 fabricat in comun de Mistibusishi ( 60%) si LM si alte firme americane (40) %, la mijlocul anilor 90, inaintea radarului AN/APG-77, dezvoltat de firma Northrop, instalat 12 ani mai tirziu pe avionul F-22 Raptor.

Aproximativ in aceiasi perioada a fost dezvoltat si a inceput instalarea puternicului radar IRBIS-E, de tip PESA, pe avionul de suprematie aeriana Sukhoi-35S. Desi cu o intirziere notabila, datorata in mare parte handicapului tehnologic, este de asteptat ca pe masura ce avioanele de tip MiG-29 sunt retrase din exploatare, noile radare de tip AESA, Zhuk-AE sa-si faca aparitia instalate pe mult intirziatul si oarecum depasitul multirol MiG-35. In acelasi timp Sukhoyurile SU-30SM vor fi si ele aduse la standardul SM2 si echipate cu radarul IRBIS-E.

Asa cum vom vedea in continuare, pentru un avertizor radar traditional, generatiile 2-3, ca cele instalate pe avioanele F-16 A/B si C/D mentionate mai sus, folosind tehnologia de tip analog sau analog digital a anilor 70-80, capabile sa detecteze si identifice cu success majoritatea radarelor cu emisie in impuls, probabilitatea de a detecta in timp util un radar AESA/PESA este teoretic si practic 0.

Pentru o intelegere mai buna chiar si de catre un cititor neavizat, este cazul sa reamintesc principalele caracteristici ale unui radar mecanic clasic cu emisie in impulsuri :

• Banda de radio frecventa (RF) a semnalului emis. Majoritatea radarelor de bord lucreaza in benzile X-Ku/I-J, intre 8-12 GHz
• Durata impulsului ( Pulse Width PD/PW )-de ordinal microsecundelor
• Perioada de repetitie a impulsului (PRT)-durata intre doua transmisii successive ale impulsului
• Frecventa de repetitie ( PRF)-inversul perioadei de repetitive; numarul de impulsuri emise pe secunda masurat in Hz. A nu se confunda cu frecventa de operare a radarului
• Coeficientul/factorul de umplere ( duty cycle) : raportul dintre durata impulsului si Perioada de Repetitie si caracterizeaza perioada totala de functionare a radarului
• Perioada de ascultare/receptive- durata rezultata din diferenta intre Perioada de repetitie si durata impulsului.

Pentru a asigura un bun compromis intre raza de actiune si rezolutia furnizata, radarele cu impulsuri, cu baleiere mecanica, sunt nevoite sa emita impulsuri de scurta durata la puterea maxima a radarului, rareori perioada de umplere depasind 30 %. In acelasi timp caracteristica semnalului este relativ uniforma, si usor de detectat chiar si in cazul in care se apeleaza la tehnici de tip “stagger” sau “jitter”, datorita frecventei constante la care acesta este emis pe o durata mai lunga de timp.

Dupa cum se cunoaste radarele de tip AESA/PESA instalate pe avioanele de lupta, sunt construite in majoritatea cazurilor din peste 1000 de elemente radiante, iar orientarea fascicolului radar se obtine prin baleierea electronica a semnalului, posibila prin fazarea ( phase shifting) semnalelor individuale. Nu ma voi opri aici la descrierea diferentelor dintre cele doua tipuri de radare cu baleiere electronica care nu au legatura cu detectabilitatea acestora.

Au fost insa mai putin prezentate pina acum celelalte carateristici ale radarelor de tip PESA/AESA, dintre care. ma voi opri pentru moment, doar la cele relevante pentru subiectul abordat.

Din punctul de vedere al probabilitatii de detectie, este esential de inteles ca aceste radare sunt caracterizate de emisia unor impulsuri de foarte mica putere intr-o unda continua ( Continuos Wave) si intr-o banda foarte larga de frecvente. Fiecare emitator individual schimba atit frecventa cit si puterea dupa fiecare impuls transmis, dupa un algoritm care urmareste “ingroparea” semanalului in zgomotul ambiental. Filmul de prezentare de mai jos furnizeaza o imagine cit se poate de sugestiva a acestor proprietati.

Avertizorul de iluminare radar are de facut fata la multiple provocari pentru a putea cauta si extrage din nivelul de zgomot radiat in spatiu un semnal de puteri reduse, emis intr-o gama larga de frecvente, care variaza extrem de rapid intr-un pattern extrem de neuniform. In timp ce, pentru a se face si mai invizibil, radarul emite pur si simplu “zgomot” la intervale neregulate.

Avertizoarelor radar traditionale, din generatiile 2-3, cum este si cel de pe F-16 MLU, care folosesc tehnologia de tip analog sau analog digital a anilor 70-80, fie ca sunt de tipul cu SHR sau cu cuart, se bazeaza pe o metoda de divizare a banzii de frecventa ( bandwidth sampling) pentru detectarea si procesarea impulsurilor.

In cazul detectorului cu cuart, un multiplexer imparte semnalul primit de la antena in citeva benzi de frecventa, trimise apoi la un numar egal de canale de detectie bazate fiecare pe un detector separat cu cuart. In ce al detectorului cu Super Heterodina ( SHR), acesta scaneaza in serie benzile de frecventa in care emit diversele tipuri de radare, pentru a detecta posibilele semnale de interes care apoi sunt furnizate partii de procesare.

Este cred important de mentionat ca pentru fiecare semnal detectorul creaza un fisier cu caracteristicile acestuia, timpul la care a fost receptionat, directia si frecventa iar procesorul dupa ce adauga caracteristici precum durata impulsului, frecventa de repetitie si altele, il compara cu setul de amenintari existente in “biblioteca” programabila, tot acest proces fiind de ordinul microsecundelor.

De fiecare data cind un semnal este detectat, scanarea este intrerupta pentru a permite procesare semnalului. Acelasi lucru se intimpla si in cazul detectorului cu cuart care desi analizeaza benzile de frecventa simultan, poate fi saturat si pierde din semnale, datorita capacitatii reduse de procesare specifice Circuitelor Integrate si procesoarelor existente la nivelul anilor 80 cind au fost proiectate.

Pentru aceasta generatie de avertizoare radar, probabilitatea de a detecta unda continua a unui radar PESA/AESA, cu semnale de ordinul watilor, care-si schimba frecventa la fiecare emisie,  probabilitatea de detectie devine teoretic si practic 0, datorita mai ales limitarilor procesorului de semnal, atit pe partea de Hardaware cit si cea de Software.

In anul 2003 guvernul Greciei a contractat firma Raytheon pentru furnizarea sistemului de protectie si razboi electronic, ASPIS II, o varianta imbunatatita a sistemului ASPIS I, pentru a echipa un lot de 60 de avioane F-16 C/D Block 52. Recent au fost aprobate vinzarea a inca 26 de astfel de sisteme, ce urmeaza sa fie instalate pe o parte din cele 123 de avioane care vor fi aduse la standardul Block 70, in cadrul unui contract de 2.4 mld de dolari. Cu offset bineinteles, asa dupa cum am mentionat deja intr-un articol precedent.

Aceste sisteme integrate de razboi electronic au ca sensor pasiv un avertizor radar de generatia a 4a, RWR-ul AN/ALR-93V, care se distinge prin doua proprietati remarcabile : capacitatea de a analiza continuu, si nu prin sampling, intregul spectru de frecvente de interes intre 0.5-18 GHz, si capacitatea de a extrage, analiza si detecta cu o probabilitate crescuta semnalele radarelor cu probabilitate redusa de interceptare ( LPI).

Aceste capabilitati au devenit posibile datorita aparitiei noii game de Circuite Intergrate Programabile de tip VLSI ( Very Large Scale Integration” si a arhitecturilor cu multiple procesoare in gama de 16 biti, care au crescut semnificativ capacitatea de procesare, atit pentru a permite comanda rapida a receptorului cu Super Heterodina, cit si folosirea unor algoritmi complecsi pentru detectia semnalelor de putere foarte joasa, ca cele emise de radarele PESA/AESA.

Fata de acestea, cele 17 F-16 MLU portugheze vor fi complete lipsite de sansa si vor fi nu numai surclasate, dar nici macar nu vor sti vreodata ce le-a lovit, intr-o eventuala confruntare cu avioanele Federatiei Ruse, stat declarat inamic in actuala Strategie de Aparare a Tarii.

Singura sansa a F-16 romanesti ar putea veni de la eventuala prezenta a unui avion E-2C Hawkeye, Airborne Early Warning (AEW), echipat cu radarul AN/APS-145, cu capacitate de descoperire de 550-600 km, care sa le permita sa faca calea intoarsa, odata ce vor fi avertizate de apropierea avioanelor SU-35s sau SU-30SM.