Radares navales: AEGIS y SPY

AEGIS



Desde la Segunda Guerra Mundial la US Navy viene desarrollando tácticas y sistemas para protegerse de ataques aéreos. Después de la Segunda Guerra Mundial varias generaciones de misiles anti-navío aparecieron para unirse a la amenaza aérea. El primer navío hundido por uno de estos misiles fue el destructor israelí Eilat hundido por misiles Styx rusos disparados de lanchas lanza-misiles egipcias en octubre de 1967.

La amenaza fue confirmada en abril de 1988 cuando dos navíos iraníes disparan contra navíos americanos en el Golfo Pérsico. En el cambio de misiles una fragata iraní y una corbeta fueron destruidas por misiles Harpoon americanos.

La estrategia para defenderse de estas amenazas, que pueden atacar desde larga distancias, a partir de mar, tierra, aire y submarinos, coordinados con otros medios, y alcanzando simultáneamente el blanco, fueron las tácticas de defensas en capa. Los cañones fueron sustituidos por la primera generación de misiles superficia-aire.

Operaciones en el litoral requiere la capacidad de defenderse de 5-10 misiles con alerta de 30 segundos, junto con amenaza aérea y de superficie, interferencia y ruido de fondo. Los blancos pueden estar volando bajo, realizando maniobras "pop-up", misiles balísticos y blanco furtivos.


SPG-59/Typhon 

La primera tentativa de hacer un radar de barrido electrónico fue en 1958 con la US Navy desarrollando un sistema de guerra antiaérea (AAW) llamado Typhon que daría capacidad multi-blancos para los sistemas de misiles Terrier Tartar y Talos. Estos sistemas no fueron proyectados para contraponer la amenaza de bombarderos y misiles de la aviación naval soviética en ataque de saturación.

La solución de la época era un modo de guia de tipo "track-vía-missile/" (TVM), usado posteriormente en el Patriot terrestre, donde la señal de radar era recibido por el misil, pero repasado y procesado en el navío que tenía mucha más capacidad de procesamiento. La estructura del sistema necesitaba de un radar capaz de desempeñar varías tareas como control de tiro e iluminación terminal de varios contactos simultáneamente. El corazón del sistema sería el radar de barrido electrónico SPG-59 junto con un misil capaz de interceptar blancos a 200km.

Luego en el inicio de las investigaciones las dificultades comenzaron a aparecer. No había tecnología disponible y los módulos TR eran muy caros. La búsqueda de módulos TR era baja para satisfacer la producción masiva y los módulos eran poco confiables. El coste de una única antena era muy caro y consumiría mucha energía sólo siendo viable en navíos nucleares. El programa fue cancelado en diciembre de 1963.

Los radares SPG-32 y SPG-33 fueron lo próximas tentativas de la USN de hacer un radar de barrido electrónico con los requerimientos relajados. La iluminación de blancos para misiles con guiado de radar semi-activa pasó a tener directores dedicados y continuó a ser usado un radar de vigilancia convencional mientras el SPG-59/Typhon sería el único radar a bordo.

Los requerimientos de acompañamiento preciso de varios blancos continuaba y eran complicados con la capacidad de contra-contramedidas de las escoltas de las aeronaves soviéticas. Los costes de los electrónicos disminuyó en una década pero aún eran caros. Los transistores aún no aparecieron en producción masiva y continuarían a usar válvulas. Aún así los radares fueron instalados en el Nae Enterprise y en el crucero Long Beach.

Estos sistema fueron instalados en navíos nucleares y eran bien pesados. Como el SPG-59, el sistema SCANFAR consumía muchísima energía y era una de las flaquezas de los sistema. La antena era muy pequeña y en un navío menor crearía problemas de estabilidad, o sería instalado próximo a la línea d'agua, disminuyendo su eficiencia.

En el Enterprise el radar daría una visión aérea clara actualizada instantáneamente. Durante el desarrollo fue percibido que cada sistema de vigilancia de área y acompañamiento de blanco necesitaría de características de fajo diferente. Esto resultó en el uso de dos antenas de forma diferente: El SPG-32 era rectangular para vigilancia aérea y el SPG-33 tenía un conjunto de cuadrados posicionado verticalmente para acompañamiento de blancos. Eran cuatro antenas en par cubriendo 90 grados cada.

El sistema mostró ser insatisfactorio durante su carrera. Aún cuando funcionaba, el sistema era incapaz de dar los beneficios prácticos esperados. Esto se debía más a los sub-sistemas analógicos o analógicos/digitales usados. Las dificultades de mantenimiento también era consideradas superiores a los beneficios operacionales. Las antenas del Enterprise y Long Beach fueron retiradas en el fin de los años70 e inicio de los años 80 y sustituidas por sistemas convencionales.


El crucero nuclear CGN-9 Long Beach fue equipado con el radar de barrido electrónico SPS-32 Scanfar, dos lanzadores dobles Terrier con 120 misiles y un lanzador doble Talos con 52 misiles. Fue propuesto para convertirse en AEGIS entre 1978 y 1981. El proyecto fue cancelado debido a edad del navío. En 1979 el Talos y SPG-59 fueron retirados. En 1983 el sistema Terrier fue sustituido por el Standard SM-1 y dos Phalanx. 


En 1958 fue iniciado el proyecto de un nuevo misil para sustituir el Talos, Terrier y Tartar que mostraron ser fácilmente saturado por ataque masivo. La razón de tiro era limitada a lo numero de radares iluminación. En 1958 escogido la guiado TVM con la señal de radar recibido por el misil, repasado para el navío donde era procesado que tendrían muy más capacidad de computación y usaría el radar SPG-59 de barrido electrónica. El misil fue llamado originalmente de Super Talos/Super Tartar, y para evitar confusión fue llamado de Typhon. El RIM-50A Typhoon LR pesando 9.070kg y alcance de 320km sustituiría el Talos y RIM-55A Typhon MR con alcance de 46km sustituiría al Terrier y Tartar. Los misiles tendrían radar activo y propulsión ramjet. Fueron considerados caros y complejos y cancelados en 1963 sin pasar de la fase de proyecto. A US Navy inició el proyecto de la familia Standard. La foto es del Typhoon LR.


Sistemas de Armas AEGIS MK-7 - SPY-1 

En el fin de los años 60, fue percibido que el tiempo de reacción, potencia y disponibilidad de los misiles de la familia Terrier ya no era suficiente. Así surgió el requerimiento del Advanced Surface Missile System (ASMS), y renombrado AEGIS en diciembre de 1969.

El AEGIS fue proyectado como un sistema de armas completo, de la detección hasta la destrucción del blanco para defender a cuadra de misiles anti-navíos, principalmente como una respuesta a la táctica soviética "carrier killer" de saturación con misiles anti-navío.

El sistema de armas AEGIS es un sistema de armas superficie-aire integrado. Fue proyectado para defender la flota contra cualquier amenaza aérea. El AEGIS es responsable por la defensa de aérea para grupo batalla y compila el cuadro aéreo para cazas que se concentran en la batalla aérea externa. Con modernizaciones posteriores el AEGIS pasó a ser el sistema de defensa anti-misiles balísticos primario de la US Navy.

Los componentes principales del sistema: misil y sistema de lanzamiento (Versiones del Standard y el lanzador MK26), Command and Decision System, Weapons Control System, antena de barrido (la famosa antena plana AN/SPY-1A) y sistema computacional asociado y el sistema de comando y control.

El AEGIS fue desarrollado a partir del sistema Typhon para ser instalado en grandes fragatas, aprovechando tecnologías, como los radares de barrido electrónico SPG-59 junto con el programa Talos y Tartar.

En 1968 fue suscrito un contrato con Boeing/General Dynamics y RCA para desarrollo y pruebas del sistema.

La RCA Electronics, que pasó para la General Electric y ahora parte de la Lockheed Martin, recibió un contrato inicial para desarrollar el AEGIS y su componente más importante, el radar de barrido electrónico SPY-1, en 1969. El radar iría a cooperar con el nuevo misil superficie-aire RIM-66 Standard que estaba entrando en servicio masivo.

Las lecciones del Typhon y SPS-32 SCANFAR serviría para que los investigadores piensen en el mundo real con un sistema útil. Desde lo inicio fue pensado en integrar todos los sistema digitales de control y manipulación del haz principal y del procesamiento de la señal recibida. Esto aseguraría que el sistema funcionaría como anunciado. La antena también sería muy leve y consumía menos energía. Fue hecha una separación clara entre hardware y software para facilitar las modernizaciones de largo plazo. Fue dado énfasis el mantenimiento y confianza, aún sacrificando el desempeño.

El sistema inicial fue instalado por primera vez en el navío prueba AVM-1 Norton Sound en 1974. El navío también recibió módulos de todo el sistema como el CIC y radares de iluminación de misiles. En 1975 lo corrió la primera prueba del sistema con un misil Talos modificado siendo abatido por un misil Standard .

El enganche de blancos múltiples fue demostrado en 1977. El navío disparó dos misiles Standard RIM-66C contra dos drones BQM-34. Los misiles no fueron iluminados todo el tiempo como en los SAM navales anteriores. Fueron disparados inicialmente en dirección a un punto en su y guiados hasta allá con su INS. Después recibieron actualización de medio curso de la posición del blanco del radar SPY-1. Los blancos fueron iluminados por el SPG-62 dividiendo el tiempo entre los de los blancos. Los dos blancos fueron derribados.

Entre 1974 y 1980 fueron realizadas pruebas y mejorías en los sistema. La adopción de nuevos ordenadores aumentó en mucho el desempeño y confianza. La prontitud nunca era menor que un 96%.

Desde lo inicio de las pruebas había dudas sobre como el sistema sería usado. Una propuesta era de un destructor para uso masivo y con bajo coste y capacidad limitada. Esto causaría divergencia entre la capacidad prometida y el poder aparentemente limitado del nuevo navío.

Fue estudiada la instalación del AEGIS en los cruceros nucleares de la Clase Virginia (CGN-38), pero los plazos de entrega y otras consideraciones hicieron impracticable. Después fue estudiado un crucero de ataque nuclear (CSGN) para el inicio de la década de 70. Los dieciséis CSGN serían usados a los pares para escoltar cada uno de los ocho NAe nucleares americanos. Esto significa que los AEGIS serían navíos poco numerosos y la tecnología no sería usada como querían.

Con la cancelación del CSGN, finalmente fue adoptado una versión mayor del destructor Spruance con AEGIS y dos lanzadores MK-26, después sustituidos por el VLS Mk-41 de lanzamiento vertical. Estos navíos fueron clasificados como cruceros, llamados de clase Ticonderoga, y entraron en operación en 1983.

El AEGIS es un sistema de sistemas. El corazón del AEGIS es el radar AN/SPY-1 de barrido electrónico que hace búsqueda, detección, acompañamiento y control y guiado de misiles simultáneamente.

Los otros elementos son el Mk 99 fire control directors (radar SPG-62), Command and Decision System, Fire Control System, Weapons Control System, Operational Readiness and Test System, Aegis Combat Trainer System, y Aegis Display System.

El SPY-1 es capaz de detectar y acompañar centenares de blancos de más de 350km, los clasificas, pudiendo enganchar varios al mismo tiempo, más de 20, separadamente, con los misiles SM-2 Standard. El tiempo de reacción medio en segundos supera en mucho los radares giratorios. El radar también es capaz de detectar blancos de superficie y balísticos.

El radar SPY-1 no debe ser descrito sin considerar el contexto de todo el sistema que apoyo. El radar opera en la banda S (3,1-3,5 GHz) y usa cuatro antenas de barrido electrónico pasiva tiene forma octogonal plana midiendo 3,65x3,65m cada. El fajo tiene cerca de 1,7x1,7 grados. La versión inicial SPY-1A tenía 4.480 elementos agrupados en 32 grupos de transmisores.

Los elementos transmisores tienen 132W de pico de potencia. La potencia media es de 58KW y la potencia máxima llega la 4-6 MW. Un radar de búsqueda rotatorio genera cerca de 1 MW en la misma banda.


En la foto, de un crucero Ticonderoga, es posible ver la antena de la proa. Existe otra tres en las laterales y una otra por encima del hangar del helicóptero, en la superestrutura de red. Con esa disposición, el navío posee una cobertura de 360º continua. Cada antena cubre 90 grados. El alcance es de 300 km para búsqueda aérea y cerca de 80km para búsqueda en el horizonte. El coste total del programa AEGIS fue de US$ 42,7 mil millones de dolares.

El centro del sistema Mk7 Mod3 era compuesto de 16 supercomputadores UYK-7, un servidor UYK-19 y 11 minicomputadores UYK-20, todos de la Unisys. Los módulos de computación eran agrupados físicamente juntos para formar una unidad procesadora única con interfaz con pantalla a color Hughes AN/UYA-4 y cuatro otros menores PT-525. El sistema fue limitado a mostrar 128 blancos para evitar saturación y puede ser aumentado en combate. Los últimos modelo usan ordenadores comerciales con más de mil veces la capacidad de procesamiento original.

En el modo automático, los ordenadores tiene total autoridad de los sensores del navío y armas y también de varios navíos próximos subordinados al control del navío vía NTDS u otros sistemas de datalink compatible. La estructura del sistema es compatible con los protocolos NTDS y cambio datos veía Link 11 y Link 16.

La principal diferencia con la próxima versión SPY-1B era la adición de un modo de alta elevación para acompañar misiles la gran altitud como lo Las-4 y Las-6. Nuevos modelos más compactos disminuirían el peso total (cada uno pasó de 5,44kg para 3,56kg por módulo TR). Esto también resultó en la disminución del número de elementos en el subgrupos y la formación de fajos más angostos. Nuevos ordenadores UYK-43/44 fueron instalados con mayor capacidad de procesamiento. Aún con la reducción del consumo de energía los Ticonderoga perdían cerca de 2.000 millas de alcance cuando el SPY-1 transmitía continuamente.

En 1980 fue percibido que navíos menores con capacidad AEGIS ya era posible con la tecnología disponible y manteniendo la misma capacidad. Un navío menor tendría casco con avances para mantener las calidades marineras y disminuir la firma IR y RCS. Así surgió la clase DDG-51 con el primer navío comisionado en 1991.

La nueva clase de destructores DDG-51 Arleigh Burke tiene un desplazamiento inferior comparado con los DDG-47 Ticonderoga y recibieron el modelo SPY-1D. Cada transmisor pesaba 1,91 kg. El SPY-1D también fue instalado en los destructores Kongo japoneses y en las fragatas F-100 españolas.

El SPY-1D(V) fue modernizado para operar en el litoral con mejor capacidad contra misiles crucero furtivos volando bajo y ruido de fondo pesado en la presencia de interferencia electrónica pesada. El SPY-1D(V) fue instalado en los DDG-51 Flight IIA iniciando en 1998.

Las versiones más reciente SPY-1F y SPY-1K son más ligeras y con área menor y proyectadas hacia exportación. El SPY-1F fue seleccionado para las cinco fragatas F-310 noruegas. El SPY-1K es aún más compacto y debe ser usado en fragatas y corbetas. Las versiones menores no tiene capacidad anti-misil balístico


Fragata española F-100 Alvaro de Bazan equipada con AEGIS

A pesar de las incontables ventajas el SPY-1 tenía algunos puntos débiles. El AEGIS fue proyectado para operar en el mar abierto y en el litoral, sin embargo, fue configurado para mirar por encima del terreno para evitar blancos falsos en exceso. Esta configuración puede aumentar la susceptibilidad contra blancos volando bajo. Otro problema es que después de disparar una salva, el blanco no será reenganchado hasta ser confirmado su destrucción. Como el radar es instalado relativamente bajo y no en un mástil, el horizonte radar es menor. Los DDG-51 tampoco tiene un radar de búsqueda secundario AN/SPS-49 como los Ticonderoga.

El AEGIS ya fue probado en combate, pero sólo para disparar misiles Tomahawk. En 1980 el crucero USS Vincennes (CG-49) disparó un misil Standard contra un Airbus pensando que era un F-14 iraní. En otra ocasión un otro Ticonderoga abrió fuego contra nubes pesadas pensando ser un ataque aéreo.

Las versiones bases del sistema AEGIS son:

 Baseline 1 (CG-47 al CG-58) con SPY-1A.

 Baseline 2 (CG-52 la CG-58) con VLS Mk-41, Tomahawk y mejorías en las capacidades ASW.

 Basline 3 (CG-59 al CG-64) usa el AN/SPY-1B con consola AN/UYQ-21.

 Baseline 4 (CG-65 al CG-73) usa ordenadores AN/UYK-43/44 con programas del DDG-51. Forma la base del DDG-51-67.

 Baseline 5, introducido en 1992, incluye JTIDS, Link 16, Combat Direction Finding, Tactical Data Information Exchange System, AN/SLQ-32(V)3 Active Electronic Counter Countermeasures, y el AEGIS Extended Range (ER) Missile.

 Baseline 6 tiene capacidad antimíssil balistico (TBMD) y enganche cooperativo (CEC). Será equipado con ESSM y sistema de identificación modernizado, entre otros.

 Baseline 7 está equipado con AN/SPY-1D(V), Standard-2 Block IIIB y Advanced Integrated Electronic Warfare System (AIEWS).


SPY-3

La US Navy planea instalar un radar multifuncional (MFR) en sus futuros navíos basado en tecnología AESA.

El programa de desarrollo de tecnología Multi-Mission Receive Shared Aperture (MMRSA) para el destructor DD(X) fue iniciado en 2001 para desarrollar un radar de la banda banda H/I/J (6-18 GHz).

Eran dos configuraciones posibles en la forma del AN/SPY-2 operando en la banda Y/F de la Lockheed Martin. Costaría US$ 125 millones cada o US$ 100 millones sin capacidad contra misiles balísticos.

El otro programa sería un radar AESA de la banda I/J de medio alcance de la Raytheon apoyado por un radar de búsqueda de volumen tridimensional (3D) Volumen Search Radar (VSR). El VSR tendría coste de desarrollo de US$100-150 millones con antena de 3,6m de diámetro con tecnología de arreglo en fase equipada con 240 módulos de 140W cada y 730 receptores. El alcance de búsqueda sería de 400km. Costaría US$ 10 millones cada.

El MFR costaría US$ 200-300 millones para desarrollar y sería optimizado para defensa contra misiles de crucero antinavio volando muy bajo. Tendría 24 mil TRM y variantes menores para NAes y navíos anfibios. El coste unitario sería de US$ 30 millones cada o menos para variante de 4 mil elementos. Sería capaz de detectar periscópio, misiles, iluminar blancos, y realizar búsqueda y acompañamiento de blancos.

La US Navy estudió la propuesta del APAR Mk 2 que equiparía el DD(X) y la fragata alemana F-125.

La Raytheon fue escogida e irá a equipar el CVN-77 y DD(X). La entrada en operación está prevista para 2008 con DD(X). El radar dirigirá los misiles ESSM y SM-2/3 Standard, además de proyectos futuros. Si llamará AN/SPY-3 Multi-Function Radar (MFR) operando en la banda X.

El MFR será suplantada por un radar de búsqueda de volumen que substiturá los SPS-48Y, SPS-49, SPN-43, SPS-67, Mk23 TAS y Mk-95 pudiendo ser instalado en navíos antiguos

En junio de 2003 la Raytheon Integrated Defense Systems entregó la primera antena SPY-3 para pruebas en la US Navy.


DD(X)


CVN-78 



Fuente inicial: Sistemas de Armas