Tener un vidrio: Hacer que el F-16 sea menos observable

El sigilo es un concepto muy publicitado, pero raramente bien entendido. El sigilo, o la baja observabilidad (LO), no hace que un avión sea invisible al radar. Sin embargo, si se puede reducir la sección transversal de radar (RCS) de un avión, éste aparecerá "más pequeño" en el radar y podrá ser detectado más tarde, a menor distancia.

Los tipos de quinta generación actuales incorporan un grado de baja observabilidad que les confiere una RCS muy reducida en comparación con los aviones convencionales. Pero la baja RCS es una función del diseño optimizado, la estructura construida a propósito y los materiales especializados avanzados. La sección transversal del radar puede medirse en dBm² (decibelios por metro cuadrado) o, más sencillamente, en metros cuadrados. Sin embargo, en este último caso, la sección transversal de radar de una aeronave NO es la misma que su área de sección transversal real.

F-16CM - Have Glass V [USAF/Staff Sgt Trevor T McBride]
This Have Glass V 480th Fighter Squadron F-16CM Fighting Falcon looks almost black – it has just taken on fuel from a KC-135 Stratotanker assigned to the 50th Expeditionary Aircraft Refueling Squadron over Southwest Asia. The mission was on December 22, 2020. USAF/Staff Sgt Trevor T McBride

En su lugar, el RCS se expresa en términos de la superficie equivalente de una esfera metálica que reflejaría la misma energía de radar que el avión, cuando se ve a la misma altitud, de frente. Por ejemplo, el Lockheed Martin F-22 Raptor tiene un RCS frontal de 0,0001-0,0002m², equivalente a una esfera del tamaño de una canica, mientras que el F-35A tiene un RCS de unos 0,0015m², equivalente a una esfera metálica del tamaño de una pelota de golf.

Este tipo de RCS supone una diferencia táctica inmediata: un F-22 puede ser detectado por un radar de caza, pero sólo a distancias de entre 5 y 10 km (APG-68 y APG-80), demasiado tarde para que los sistemas defensivos puedan reaccionar. Por supuesto, los cazas de quinta generación de la LO están diseñados para conseguir algo parecido al sigilo "en todos los aspectos", es decir, tener una sección transversal de radar baja cuando se mira desde cualquier ángulo. Esto es difícil de conseguir, y algunos aviones que se consideran LO no son sigilosos desde todos los ángulos. Incluso los que lo son, a menudo tendrán que calcular cuidadosamente dónde pueden girar y qué ángulos de inclinación pueden utilizar para seguir siendo lo más discretos posible.

Pero este tipo de sigilo total, o verdadero LO, sólo puede lograrse con un avión diseñado para ser sigiloso desde el principio, con la forma adecuada, incluyendo la orientación y curvatura de las superficies, la alineación de los bordes y el blindaje de cualquier conducto o cavidad. El avión LO utilizará materiales cuidadosamente seleccionados, como materiales compuestos avanzados y materiales absorbentes de radar (RAM), metamateriales y otros tipos artificiales, y se beneficiará de la cancelación activa y pasiva del "retorno de la piel" de un radar de amenaza.

F-16C Have Glass [US ANG/Senior Airman Christi A Richter]
A Block 42 F-16C Fighting Falcon from the 112th Fighter Squadron, part of the 180th Fighter Wing, based at Toledo, Ohio. The aircraft has colored fin markings superimposed on the Have Glass V scheme, and is seen off the wingtip of a KC-135 Stratotanker from the 121st Air Refueling Wing in Columbus, Ohio. US ANG/Senior Airman Christi A Richter

Las aeronaves de combate convencionales, que no son OL, tienen secciones transversales de radar mucho más grandes: la del B-52 se ha calculado en 100m², la del F-15 en 25m², la del F-16 y el MiG-29 en 5m², y la del Super Hornet y el Rafale en 1m², mientras que la del Eurofighter Typhoon se ha informado que es del mismo nivel, o de 0,5m²(GlobalSecurity.Org).

Por lo tanto, aunque estos aviones son visibles para el radar a distancias útiles desde el punto de vista táctico, la reducción de su RCS retrasará la detección y puede hacer que las tácticas y técnicas de EW sean más eficaces. Si el RCS de un F-16 se redujera a un nivel equivalente al de un Super Hornet, por ejemplo, el alcance de detección del radar se reduciría entre un 30 y un 45%, algo que podría ser fundamental para el éxito de la misión, o incluso para la supervivencia.

Impulso del legado

Dado que la USAF hace tiempo que abandonó su fuerza de combate "totalmente sigilosa", y que la adquisición del F-35 avanza más lentamente de lo que se esperaba en un principio, aumentar la eficacia de las plataformas heredadas se ha convertido en una prioridad.

F-16C Have Glass [US ANG/Tech Sgt Luke Olsen]
A USAF Block 40 F-16C, assigned to the 'Lobos' (the 175th Fighter Squadron), part of the South Dakota ANG's 114th Operations Group, kicks up smoke as it touches down. The aircraft is painted in the latest Have Glass V color scheme. US ANG/Tech Sgt Luke Olsen

Las alas de la Guardia Nacional Aérea de Alabama, Vermont y Wisconsin han empezado a recibir F-35A, pero unos 300 F-16C/D del bloque 30 siguen volando en las unidades de la ANG y de la Reserva de la Fuerza Aérea, algunos de los cazas más antiguos del inventario de la Fuerza Aérea. Se ha calculado que podría llevar más de una década reemplazarlos todos. Tampoco hay ningún plan inmediato para retirar los F-16C del último bloque operados por tres unidades regulares de la USAF.

Se trata del 20º Ala de Caza de la Base Aérea Shaw, en Carolina del Sur (con los 55º, 77º y 79º Escuadrones de Caza); el 52º Ala de Caza de la Base Aérea Spangdahlem, en Alemania (480º Escuadrón de Caza) y el 35º Ala de Caza de la Base Aérea Misawa, en Japón (13º y 14º Escuadrones de Caza). Estos aviones también son operados por el 148º Ala de Caza en la base ANG de Duluth, Minnesota (179º Escuadrón de Caza "Bulldogs") y el 169º Ala de Caza en la Base Conjunta de la Guardia Nacional McEntire, Carolina del Sur (157º Escuadrón de Caza "Swamp Foxes"). Como resultado, la Fuerza Aérea planea ahora llevar a cabo un programa de extensión de la vida útil de más de 800 de sus aproximadamente 900 F-16, y sólo los modelos más antiguos del Bloque 25 se retirarán de forma inminente.

Así pues, la USAF seguirá dependiendo del F-16 durante las próximas décadas, y si esos aviones han de ser tan útiles desde el punto de vista operativo y tan capaces de sobrevivir como sea posible, tienen que ser tan sigilosos como sea posible.

F-16s Have Glass [USAF]
Two F-16s from the 148th Fighter Wing, Minnesota ANG, flying from Duluth on October 30, 2019. Both wear Have Glass V paint. USAF

Tratamientos de superficie

Sería posible reducir drásticamente el RCS de un F-16 realizando importantes cambios estructurales, remodelando los conductos de entrada y salida del motor y revisando la tobera de postcombustión del motor. Esto se ha llevado a cabo en varios aviones de investigación F-16, principalmente en apoyo del programa F-35. Pero este tipo de modificación estructural importante no es práctica ni asequible a mayor escala, y la incorporación de una toma supersónica sin desviador en una variante de producción del F-16 no es factible, a pesar de las reducciones de RCS que se producirían.

Pero los tratamientos superficiales son posibles y pueden marcar una verdadera diferencia. La importancia del acabado de la superficie para la sección transversal del radar de un avión puede medirse por la experiencia de la Royal Navy durante la Guerra de las Malvinas. Mientras la Task Force realizaba ejercicios mientras navegaba hacia el sur, quedó claro que había una disparidad significativa entre la sección transversal de radar de los distintos fuselajes de los Sea Harrier. La investigación reveló que esta disparidad se debía a la cantidad de WD-40 (un aceite en aerosol utilizado para repeler la humedad e inhibir la corrosión) que se aplicaba a las aeronaves. Se descubrió que la pintura contaminada con WD-40 reflejaba mejor la energía del radar.

F-16C Have Glass [US ANG/Senior Master Sgt Beth Holliker]
This Block 42G F-16C, assigned to the Ohio Air National Guard's 180th Fighter Wing (112th Fighter Squadron), shows the advantage of the metallic sheen of the Have Glass V paint. US ANG/Senior Master Sgt Beth Holliker

Los diseñadores del Lockheed F-117 abordaron el problema recubriendo completamente el avión con 2.000 libras de RAM, mientras que el F-35 utiliza una serie de técnicas y tecnologías especiales, incluyendo estructuras que absorben el radar para el fuselaje y los bordes de ataque, además de RAM de tipo pintura y una capa superior de infrarrojos (IR). La RAM está incrustada en la piel del avión, convirtiendo todo el fuselaje en una rejilla de radiofrecuencia que se comporta como una vía de circuito de resistencia única, anulando la energía del radar que incide sobre ella.

Pero los tratamientos, y especialmente los revestimientos de superficie y los tratamientos de los bordes, pueden aplicarse a los diseños existentes para reducir su RCS. El F-16 se ha beneficiado de un largo programa de mejoras para minimizar su RCS, bajo el nombre de Have Glass.

F-35B [MoD Crown Copyright]
F-35s have a range of LO technologies, including a stealthy RAM coating, which can appear shiny and metallic in some lighting conditions. This VMFA-211 F-35B deployed to RAF Marham in Suffolk, UK, in March 2020, from its home base at Yuma, Arizona. MoD Crown Copyright

Have Glass

La primera fase, Have Glass I, consistió en la adición de una capa de óxido de indio y estaño a la carlinga dorada de la cabina. Se trataba de un revestimiento depositado por vapor, que se aplicaba de forma similar a la aplicación de revestimientos en las gafas de sol. El tinte dorado formaba una película muy fina y delicada, que era reflectante a las frecuencias de radar, y tendía a ocultar el asiento eyectable y la cabeza del piloto del radar.

Cuando se aplicó a los F-16A holandeses, la película de la capota se conoció como la modificación Pacer Bond. El primero en ser modificado (J- 358) fue entregado el 5 de septiembre de 1986. El programa Have Glass II hizo que unos 1.700 F-16 recibieran nuevas modificaciones. Have Glass II comprendía dos modificaciones distintas, conocidas como Pacer Mud y Pacer Gem I/II.

F-16 Have Glass [USAF/Senior Airman Michael Cowley]
Capt Matthew Feeman of the 55th Fighter Squadron, approaches a South Carolina Civil Air Patrol Cessna during an exercise. Feeman's F-16 wears the Have Glass II scheme, which is very well-worn. USAF/Senior Airman Michael Cowley

Pacer Mud era una modificación que reducía el RCS, añadiendo FMS-3049 RAM a varias zonas del fuselaje, incluida la toma de aire, con espuma RAM instalada detrás de la antena de radar. El revestimiento de RAM contenía partículas ferromagnéticas incrustadas en una base de polímero de alta constancia dieléctrica. El material dieléctrico ralentizaba la onda de radar entrante y las partículas ferromagnéticas absorbían la energía. La pequeña reflexión de la cara frontal del absorbente se "anulaba" por la reflexión residual de la estructura que había debajo.

En total, el RAM cubría alrededor del 60% de la estructura del F-16 (principalmente las zonas orientadas hacia delante y hacia los lados) con un grosor de 10 a 12 mm, lo que añadía 100 kg al peso en vacío del avión. El Pacer Gem implicaba la aplicación de una capa superior FMS-2026 que utilizaba partículas de fibra de vidrio para reducir la firma infrarroja. Relativamente pocos aviones recibieron la mejora Pacer Gem, porque los costes eran demasiado altos y los tiempos de curado eran mucho más largos.

F-16 Have Glass [US ANG/Senior Master Sgt Vincent De Groot]
This 149th Fighter Wing, Texas ANG, F-16, with a new, darker, single-color Have Glass V paint scheme, was one of the first to have its markings applied in black, rather than gray. This particular aircraft shot down a MiG-23 with an AMRAAM during a patrol of the Iraqi no-fly zone on January 17, 1993. This was the second kill using the AMRAAM missile. US ANG/Senior Master Sgt Vincent De Groot

Have Glass II se aplicó principalmente a los aviones F-16CJ "Wild Weasel" (ahora designados como F-16CM/DM del bloque 50/52) encargados de la función SEAD, es decir, de atacar los mortíferos emplazamientos de misiles tierra-aire. Fueron asignados principalmente a Shaw AFB, Eglin AFB y Spangdahlem AFB. La nueva pintura tenía un claro brillo metálico y se aplicaba con el mismo sistema CASPER (Computer Aided Spray Paint Expelling Robot) utilizado para el F-22. El uso de robots pulverizadores de pintura permitió al operario llegar a zonas reducidas, como los conductos de entrada, y trabajar sin pisar el avión.

Envejecimiento lamentable

La pintura tiene un aspecto estupendo al salir por primera vez del taller de pintura, pero en poco tiempo adquiere un aspecto metálico y sucio. Tampoco era muy resistente, y los aviones Have Glass tenían a menudo un aspecto mugriento y descolorido con un acabado descascarillado, aunque no está claro si esto se debía a la propia pintura o a las nuevas imprimaciones "ecológicas" utilizadas en los aviones.

F-16CMs Have Glass [USAF/Tech Sgt Gregory Brook]
Have Glass was initially aimed squarely at the USAF's Wild Weasels - those F-16CMs assigned to the SEAD role. Here one of the flagship aircraft from the 20th Fighter Wing tucks in close off his wingman's starboard wingtip. USAF/Tech Sgt Gregory Brook

Se estimó que esta fase original de Have Glass I/II reducía el RCS de un F-16 en aproximadamente un 15%, pero aún había que hacer más. Desde 2012 (y posiblemente un poco antes), los F-16 de la USAF han empezado a recibir un nuevo esquema de color gris oscuro de un solo tono, similar al aplicado al F-35 Lightning II Joint Strike Fighter. El nuevo esquema de pintura monocolor supone un cambio con respecto al esquema gris bicolor asociado durante mucho tiempo al F-16, y la nueva pintura ferromagnética, que puede absorber la energía del radar, puede ser más robusta y menos propensa al deterioro que la anterior pintura Have Glass I/II.

Es posible que algunos aviones Have Glass V parezcan tener el morro de otro color, porque la pintura absorbente de radar no puede aplicarse al radomo dieléctrico (ni tampoco la mayoría de las pinturas convencionales para aviones), ya que podría interrumpir las señales del propio radar del F-16.

F-16 stealth testbed [Lockheed]
Probably the stealthiest F-16 was this Lockheed-operated testbed, which was fitted with a diverterless supersonic inlet in support of the F-35's development. Lockheed Martin

Pero aunque hay claras similitudes con el esquema de colores del F-35, el Have Glass V no es un intento de igualar las características de baja observabilidad del F-35, lo que sería imposible sin un rediseño desde cero. Sin embargo, supondrá un aumento significativo de la capacidad operativa y de supervivencia del F-16, y promete ofrecer una ventaja de rendimiento con respecto a los aviones de combate de la competencia, ya que varios informes sugieren que un F-16 con Have Glass V tendrá, de media, una sección transversal de radar de 1,2m², en comparación con los 5m² de un F-16 "sin tratar", nada más salir de la línea.

Esta nueva pintura Have Glass V, o "Have Glass de 5ª generación", se aplicó inicialmente a los aviones F-16CM (antes F-16CJ) del bloque 50 asignados al SEAD, pero, en diciembre de 2019, el primer F-16 del bloque 30 que recibió la pintura Have Glass V salió del centro de pintura de la Guardia Nacional Aérea de Iowa en Sioux City. La aeronave fue asignada al 149th Fighter Wing, Texas ANG, volando desde la Base Conjunta San Antonio-Lackland. Curiosamente, el código de cola de dos letras, el número de serie y las marcas del escuadrón se aplicaron en negro en lugar de gris claro.

F-22A Raptor [USAF/Staff Sgt Vernon Young Jr]
Two views of the same F-22 maneuvering over the US Central Command area of responsibility, after being refueled by a KC-135 Stratotanker from the 340th Expeditionary Air Refueling Squadron, based at Al Udeid Air Base, Qatar. The lighting makes the same colour scheme look very different. Both images taken by USAF/Staff Sgt Vernon Young Jr
F-22A Raptor [USAF/Staff Sgt Vernon Young Jr]

Firma menos detectable

En Europa, el nuevo esquema de pintura Have Glass V ha sido aplicado por SABCA en sus instalaciones de Gosselies (Charleroi), en Bélgica. SABCA es responsable de los trabajos de MRO a nivel de depósito en los F-16 de la USAF operados en Europa, y del mantenimiento y actualización del tipo de nueve operadores diferentes.

Aparte de los tratamientos de superficie, una de las cosas más importantes que se pueden hacer para que un caza de cuarta generación sea más sigiloso es gestionar mejor su firma electrónica, haciendo que sea menos detectable a través de las emisiones que emite. Esto significa utilizar sistemas de comunicaciones y enlaces de datos seguros y ágiles en cuanto a la frecuencia, y sensores que incorporen tecnologías LPI (baja probabilidad de interceptación).

F-16CMs - Have Glass II [USAF/Airman 1st Class Dillon Davis]
The shiny metallic finish of the Have Glass II paint is immediately apparent in this view of F-16CM Fighting Falcons from the 480th Fighter Squadron at Spangdahlem Air Base in Germany. USAF/Airman 1st Class Dillon Davis

Los Fighting Falcons de la Base Conjunta Andrews (Maryland) recibieron los primeros radares AN/APG-83 en enero de 2020 y, en julio, la Fuerza de Pruebas Combinadas del Programa de Vuelo Operativo, el 40º Escuadrón de Pruebas de Vuelo y el 85º Escuadrón de Pruebas y Evaluación de la Base Aérea de Eglin, probaron por primera vez el APG-83 en una formación de cuatro naves. Esta misión incluyó F-16 y F-15, con la participación de 12 pilotos de caza, entre los que se encontraban militares en activo, reservistas, guardias, civiles y contratistas.

Ninguna de estas mejoras convertirá al F-16 en un caza de quinta generación, ni lo hará invisible a los radares enemigos, pero sí lo hará menos visible y promete hacerlo mucho más eficaz desde el punto de vista operativo.