RCS de aviones Stealth o Convencionales

Mucho se ha hablado de las RCS (Radar Cross Section) de los cazas Stealth de 5ta generación, así como los de 4,5 generacion.

E incluso medidas que difieren mucho entre distintos analistas, expertos y fuentes respectivamente.
La cuestión es que existe la “costumbre” de mencionar únicamente una cifra “ideal” y “óptima” para determinado producto, como el caso de los misiles BVR como el AIM-120D AMRAAM con un alcance máximo de 180km (cosa que en la vida real jamás se lanzaría a esa distancia), o como el MBDA METEOR con un alcance máximo estimado de mas de 300km (que tampoco se cumple en la realidad).

Se sabe que un misil será letal y tendrá un buen Pk (Probability kill) al momento que esté en su alcance efectivo (Rpi Range of probable Intercept), que suele ser en un promedio de 65 – 78% menos que el alcance máximo (MR Maximum Range) por diversas condiciones de distancia, altitud, velocidad, NEZ (Non-Escape Zone), F-pole, A-pole, posición de ambas plataformas, agilidad, EW, ECM, ECCM, etc.

Como vemos, los fabricantes suelen colocar las cifras a condiciones “ideales y óptimas” donde sus productos luzcan impresionantes, cosa que “si” lo son, pero que estas cifras “se degradan” por una serie de factores y variables que ocurren en la realidad como la distancia, velocidad, altitud, clima adverso, agilidad, sistemas de guerra electrónica, etc.

Esto también se aplica en la RCS de los cazas Stealth y demás cazas de 4,5 generación.
¿Cómo es esto? Bueno, todos conocemos por fuertes rumores que la RCS de un F-22A Raptor es de 0.0001m^2, la de un F/A-18 Super Hornet de 0.1m2, la de un Su-35S Flanker-E es de aproximadamente 2m^2, F-16C de 3-5m2, etc.
Bueno, si bien esto es cierto, no lo es en la vida real.

Entonces, ¿A dónde llegamos para saber bien esto? Resulta que las RCS se miden en cámaras anecoicas y se determinan la RCS en un determinado ángulos, determinada posición X, Y, Z, distancia, con respecto a un radar de determinada banda, “en un determinado punto”.

¡OJO!, lean nuevamente el párrafo anterior mínimo 3 veces.

En otras palabras. La RCS mínima del F-22A, por ejemplo, (que es de 0.0001m2), es cierto “si solo sí”, es en un punto determinado en el espacio (X,Y,Z), en esa misma distancia, en ese mismo ángulo, en esa misma posición (frontal), con respecto a aquel radar estático (fijo como el punto determinadl), a esa misma Banda-X (por ejemplo).
En la vida real, esto “no” se cumple en lo absoluto, ya que tanto el caza (F-22A) como el radar se mueven.

El F-22A al cambiar de velocidad, aceleración, ángulo, giro, viro, etc. ya está cambiando dicho punto de su RCS mínima registrada de 0.0001m^2 en los laboratorios, por otro lado, el radar también se mueve, ¿cómo es posible que el radar se mueva si es estático? recordemos que la tierra gira/rota, y al rotar cambia en un Δd (delta distancia o diferencial de distancia) con respecto a la posición inicial que estaba hace “N” minutos u horas atrás.
Éste Δd en el tiempo es suficiente para que un RCS varíe suponiendo que en condiciones ideales el caza sea “estático”, ya que uno de los dos está que se desplaza en un determinado momento “M”.
Ejemplo: medida de RCS de un A-26 “Invader”.

Apreciamos que al tratar de medir la RCS de esta plataforma, es imposible dar una sola cifra definitiva, ya que a cada punto del sistema X, Y, Z. está cambiando de manera irregular.
Es por eso, que se recurre al RCS “promedio” para determinar con mayor precisión cómo se comporta una plataforma (avión) en un evento o suceso en condiciones reales.

Finalmente, existe una compilación (suma de diferentes ángulos, direcciones, ejes.) de RCS llamada RCS “media” o “promedio”, donde estas cifras se asemejan mucho más a la realidad, siendo mucho más exacta. (Suelen distar de las RCS mínimas de un punto determinado del sistema de coordenadas mencionado con anterioridad).
Es aquí donde Alexander Davidenko, el mismo que diseño el Su-57 menciona que su caza tiene una RCS (0.1m^2 ~ 1m^2), similar a la del F-22A (0.3 ~ 0.4m^2) dados por un “valor promedio”. (1)

Por otro lado, hay un artículo de AviationWeek sobre la medición y distancias de detección de los cazas Stealth, por lo cual está errado/equivocado al momento de considerar una detección debido a que sus valores del F-22A y del F-35A corresponden a un “punto determinado” en el espacio (X,Y,Z) y no a un valor promedio que se vería en una situación real como si se considera al del Su-57 (0.1m^2 ~ 1m^2) en el documento, pasaré a explicarlo en cada captura de pantalla del artículo de AviationWeek. (2)

Cifras erróneas por considerar valores ideales en condiciones reales de batalla.
Cita del artículo: “Conventional aircraft of similar geometries and sizes tend to have similar RCSs. The Boeing F-15 has a frontal RCS of around 10 m2. The Sukhoi Su-27 RCS is also in the 10-15-m2 range and the Panavia Tornado is likely in this neighborhood as well. The figure is larger if external stores are carried. The initial Boeing F/A-18’s RCS is believed to be in the 10-m2 realm, but F/A-18C/Ds began incorporating RAM in 1989. The smaller Lockheed Martin F-16’s RCS is believed to be around 1-3 m2; the later C model is slightly stealthier than the F-16A, and signatures have also been reduced under Have Glass program, which include application of RAM.
Later “Generation 4.5″ fighters all employ RCS reduction to some extent. The Eurofighter Typhoon program sought to reduce RCS by a factor of four compared to Tornado. The Sukhoi Su-35 claims reduction of 5-6 times over Su-27. The likely puts the Su-35, along with Dassault Rafale, in the 1-3-m2 range. The F/A-18E/F, which Boeing says employ the most extensive RCS-reduction measures of any nonstealth fighter, in reported at 0.66-1.26 m2”.
Lo citado es correcto, pero se debe dejar en claro que las cifras expuestas son cifras ideales, del hemisferio frontal de los aviones y en configuración limpia.
En condiciones reales de batalla, el caza se mueve variando su posición en X, Y, Z, variando con sigo su RCS nominal o medio.
Es por eso que cuando se estudia o se intenta determinar una RCS, es bastante complejo debido a diversos factores que se explicarán a continuación.

Sabemos que la RCS (Radar Cross Section) es una serie de medidas por las que se determina la “detectabilidad” o cuán detectable es un objeto determinado mediante un radar con banda específica.
Cuando las ondas de radar se transmiten hacia un blanco, sólo una cierta cantidad de energía se reflejada de vuelta. Un número de diferentes factores determinan qué cantidad de energía electromagnética regresa a la fuente, como:
A) El material (aleaciones, materiales compuestos) del que está hecho la plataforma.
B) El tamaño absoluto del blanco.
C) El tamaño relativo del blanco (en relación con la longitud de onda del radar).
D) El ángulo de incidencia (ángulo con que las ondas de radar llegan a cada punto de la superficie del blanco, el cual depende de
E) La forma del blanco y su orientación respecto a la fuente del radar).
F) El ángulo reflejado (ángulo con el que la onda reflejada sale del blanco, que a su vez depende del ángulo de incidencia).
G) Fuerza de la señal del radar emisor.
H) Distancia entre el radar y el blanco.
Aunque la detección del blanco depende de la fuerza de la señal del emisor y de la distancia hasta el blanco, estos factores no son tenidos en cuenta para el cálculo de un CTR o RCS, porque éste se define como una propiedad exclusivamente del blanco.
También decidí acompañar este post con capturas de pantalla tomadas de WIKIPEDIA en español e inglés, por lo que los pude considerar confiables por un solo motivo, y es que poseen los links de donde se sacó la información.

CAPTURA 1

Aquí se recomienda leer las partes subrayadas, que son las más importantes de resaltar y que casi nunca se menciona a la hora de considerar una RCS fija y/o determinada.
Además, enfatizo que cada párrafo que se subrayó, cuenta con sus respectivas fuentes que pueden corroborar.
CAPTURA 2

Se puede ver que en el recuadro verde, pasa a mencionar los valores de RCS típicos.

Además, podemos comprobar que está citado por una fuente brasilera que ha sido expuesta en este post.

CAPTURA 3

Casi lo mismo que lo anterior (Wikipedia en español), sólo que en inglés suele tener más reputación y credibilidad.
En el recuadro rojo (parte no subrayada), menciona de que los cazas Stealth son más fáciles de detectar por radares de baja frecuencia como los de Banda S o Banda L que suelen tener los radares meteorológicos y radares de alerta temprana respectivamente, aunque estos sean menos precisos por ser más susceptibles al ruido de fondo.
Justamente, cazas como el Su-35S Flanker-E y el Su-57 cuentan con dos radares AESA de banda-L para detectar especialmente aviones Stealth.
CAPTURA 4

Podemos ver la “gran diferencia” de RCS entre el Su-57, F-35A y F-22A. Cosa que no es correcto, ya que en el caso del Su-57 se está considerando el “valor promedio” que va de 0.1m^2 a 1m^2, mientras que al F-35A y F-22A se le están considerando el RCS mínimo en un punto determinado en el espacio (X, Y, Z), por lo que no es una comparación lógica ya que se está mezclando valores en condiciones reales vs ideales.
Por otro lado, en esta captura de pantalla, la parte que no está, ni subrayada ni en el recuadro, concuerda y se asemeja casi en todo al documento de la Academia de Ciencias de Rusia que he expuesto en este post llamado “Fundamental and Applied Problems STEALTH TECHNOLOGY”. (Pág.6, Fig.6)
CAPTURA 5

Si leemos las líneas subrayadas de rojo dice: “The manufacturers of the Su-35 and S-400 claim good performance against “stealthy” targets, but their own numbers do not substantiate this”, al traducirlo dice: Los fabricantes de los Su-35 y S-400 reclaman un buen desempeño contra objetivos “furtivos”, pero sus propias cifras no corroboran esto.
Obvio, como no va a cuadrar las cifras o números si están considerando valores de RCS mínimo (del F-22A y F-35A) en condiciones ideales en un punto determinado en el espacio (X, Y, Z), en un ejemplo en condiciones reales donde las plataformas se desplazan hacia el encuentro.
Es lógico, que los ejemplos de detección que se mencionan a continuación en la captura sean erróneos.

Written by Nicolás Zelaya

Fuentes:
(1) http://rostec.ru/en/news/3958

(2) https://es.scribd.com/document/336032783/Measuring-Stealth-Technology-s-Performance

Como se toca un tema bastante serio en este post, dejare los links de documentos reales donde se explica con mayor seriedad todo lo explicado anteriormente con mayor interactividad.

Fuente 1: https://es.scribd.com/document/335547688/WORLD-S-MOST-FAMOUS-STEALTH-AIRCRAFT-pdf

Fuente 2: https://es.scribd.com/document/336032650/RCS-EN-BANDA-X

Fuente 3: https://es.scribd.com/document/152376871/Fundamental-and-Applied-Problems-STEALTH-TECHNOLOGY

Quiero aprovechar para saludar al Ingeniero Aeronáutico Manuel Solís por compartir y enseñar sobre este tema en particular a mí.