Por Carlo Kopp
Los misiles aire-aire guiados por buscadores de calor o infrarrojos han sido un armamento característico de los cazas desde 1950, y es probable que siga siendo un arma clave en las próximas décadas. En el medio siglo que casi los misiles guiados por buscadores de calor han estado en uso, hemos observado cambios profundos y fundamentales a menudo en las tecnologías utilizadas para la construcción de este tipo de armas, ya su vez, y mejoras significativas en el rendimiento, la letalidad y la capacidad de rechazar las viejas contramedidas.
Misil AA-27 ET2 de guiado por infrarrojo de largo alcance (BVR)
Los misiles guiados por buscadores de calor fueron el arma de elección durante las grandes batallas aéreas que se lucharon en Vietnam del Norte durante la década de 1960 y principios de 1970. En 1982, los misiles con buscadores de calor fueron fundamentales para el éxito de la Real Armada contra las fuerzas argentinas, así como de la sorprendente victoria de Israel sobre los sirios en el cielo sobre el valle de la Bekaa en el Líbano. Un cambio a predominantemente misiles guiados por radar al combate más allá del alcance visual se produjo durante la década de 1990 en las batallas aéreas sobre Irak y más tarde sobre Serbia y Kosovo. Este cambio refleja la superioridad aplastante de fuerzas de la coalición, utilizando Alerta Temprana Aerotransportada para elegir la hora y el lugar de los trabajos.
La orientación por búsqueda de calor también es la técnica de elección en la mayoría de los misiles de corto alcance tierra-aire, y en especial los misiles lanzados desde el hombro (MANPADS). También se ha encontrado un nicho en la orientación de misiles anti-balísticos, siendo ejemplos los NCADE SM-IV de la Fuerza Aérea y la Marina de los EE.UU.
Actualmente hay dos escuelas de pensamiento sobre el futuro de los misiles buscadores de calor. El punto de vista adoptado por la mayoría de las burocracias de defensa occidentales es que el futuro estará dominado por el combate de misiles de largo alcance, en el que los misiles con buscadores de calor serán en gran parte desplazados por misiles guiados por radar. Esta escuela de pensamiento se basa en algunos supuestos importantes, como la opinión de que los opositores carecen de sofisticados perturbadores de radar, enlaces de datos y buscadores de misiles. No hay evidencia para apoyar esta creencia, pero en realidad no deja de ser enormemente popular en el mundo occidental. La otra escuela de pensamiento es la adoptada por los rusos, que ven riesgos en misiles guiados por radar siendo atascadas o eludidos por aviones furtivos. Los rusos ven en los misiles buscadores de calor, como una alternativa no fáciles de superar, y siguen equipando sus misiles de largo alcance con búsqueda, guiado y orientación tanto de calor como de radar.
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| Imagen del buscador infrarrojo del AIM-9X |
Los orígenes de la orientación por búsqueda de calor llegan a los años oscuros posteriores de la Segunda Guerra Mundial, cuando Werner von Braun, después del famoso alunizaje del Apolo, diseñó el primer cono buscador de barrido infrarrojo. Se destinado a ser instalado en el morro del misil balístico A-4/V-2, para permitir que el misil se guiara hacia áreas urbanas como objetivo a medida que picaba hacia el suelo en el apogeo de su trayectoria de vuelo balístico. No fue un éxito gracias a Dios, en gran parte debido a la inmadurez de la tecnología utilizada en su construcción.
La radiación infrarroja se produce en la naturaleza cuando un objeto está tibio o caliente. Invisible para el ojo humano, la radiación infrarroja es esencialmente luz, pero con una longitud de onda un poco demasiado grande para que el ojo humano pueda enfocarlo y detectarlo. De lo contrario, la luz infrarroja comparte la mayoría de las mismas conductas en forma de luz visible. Ambos pueden ser centrados, en tanto se pueden detectar utilizando diversas tecnologías, ambos están bloqueados o absorbida por las nubes, vapor de agua, polvo u otros oscurecedores.
Cuando la luz infrarroja difiere de la luz visible es en gran medida de cómo es absorbida por la atmósfera. A diferencia de la luz visible, donde los colores a través del espectro de color rojo oscuro a los rayos ultravioleta se propagan a través de la atmósfera con una pérdida mínima, la luz infrarroja de diferentes colores pueden ser fuertemente absorbida, o propagar con poca pérdida. Tres 'colores' infrarrojos se pueden detectar a grandes distancias, estos son conocidos como las bandas de "onda corta", "onda media 'y 'onda larga'. No es sorprendente que todos los sensores de infrarrojos, como cámaras termográficas y buscadores de misiles, están diseñados para "ver" estos 'colores' infrarrojos.
Las toberas de aeronaves y sus escape de jet son más a menudo balizas infrarrojas muy brillante a un sensor de infrarrojos, como un buscador de misil. La parte más brillante y más colorido de los aviones, en términos de infrarrojos, es su escape del motor.
La cavidad del tubo de escape de un motor de jet irradia más intensamente en infrarrojo, y en las tres bandas de color infrarrojo. Esta es también la razón por los primeros misiles buscadores de calor con buscadores básicos y no muy sensibles tuvieron que ser disparados desde el punto muerto de popa, a corta distancia y más a menudo derribaban a su objetivo, volando hasta el tubo de escape del motor y demolían la sección de popa del motor. Imagínese una pieza de dos metros de largo por cuatro pulgadas de tubo arrojados a la parte trasera de un motor a reacción a una velocidad relativa de unos 500 metros/seg.
La parte más brillante al lado de un avión es típicamente el exterior de la tobera de escape del motor, y con frecuencia los paneles de metal que rodean el compartimiento del motor. Como se trata de mucho más frío que el interior del tubo de escape, no son tan brillantes en la banda de la "onda corta", pero todavía muy brillante en las bandas de color de 'onda media" y "onda larga".
El siguiente paso en el brillo es la piel exterior de la aeronave, más fría que el área del motor, pero también son propensos a reflejar la luz infrarroja producida por el sol durante el día. La mayoría de los aviones son razonablemente brillante en los objetos de 'onda media' y, a menudo muy brillante en las bandas de color de 'onda larga'. Mientras reflectancia de las pinturas es baja en el infrarrojo y recubrimientos han convertido en algo común desde la década de 1970, en el mejor de los casos el problema puede ser reducido pero no totalmente eliminado.
Mientras que el avión en sí es siempre el objetivo de elección para los diseñadores de misiles, la estela de escape, el rastro de gas caliente detrás de una aeronave, sigue siendo una fuente problemática de luz infrarroja, en la aeronave no a diferencia de una cola esponjosa unida a un animal. A lo sumo, una estela de escape puede ser enfriada y disipada pero nunca eliminada por completo. Si el avión tiene una cámara de postcombustión, que inyecta y enciende combustible en el tubo de escape para aumentar el empuje varios niveles, entonces el brillo infrarrojo de la tobera será varias veces mayor que el resto de la aeronave, en todas las bandas de color. Los pilotos de combate con experiencia en el uso de sensores de búsqueda y exploración infrarroja (IRST) a menudo observan que una tobera con cámara de postcombustión encendida de un caza puede ser detectado en varias veces el alcance de la propia aeronave.
Los aviones invisibles tienen, en general, las firmas de calor más bajas entre los aviones de combate, pero esto se consigue con un gasto considerable. Las zonas calientes que rodean el motor están enterrados en el interior de la estructura y refrigeradas de forma activa con el flujo de aire. La tobera de escape es rectangular, para aplanar la estela de escape en una forma más difícil de ver tipo cola de castor, y para reducir el rango de ángulos desde los cuales puede ser vista la cavidad del tubo de escape. El aire fresco se mezcla en el flujo de salida de escape para que se enfríe y, a menudo los gases de escape está enterrado en un canal. El F-117A, B-2A, F-22A y YF-23A son buenos ejemplos de esta práctica.
La idea básica en el diseño de todo la dirección del misil buscador de calor es ajustar un misil con un sensor de infrarrojos capaz de detectar un blanco, y medir la dirección angular entre el objetivo y la dirección del misil que está apuntando. El propósito de la guía es volar el misil hasta que choca con el objetivo.
¿Qué tan bueno es el sistema de guiado depende de su diseño? Los misiles lanzados desde el hombro ilustran esto bien, ya que sus cabezas de tamaño de granadas de mano son a menudo incapaces de infligir daño inmediatamente fatal al objetivo, por lo que luego llega a ver fotos interesantes de los daños después de que la aeronave se dispersaron de nuevo a una pista de aterrizaje. El carguero Airbus de DHL golpeado por un misil lanzado desde el hombro, cerca de Bagdad en 2003 es un buen ejemplo - el misil era tan inexacto que perdió el motor y se clavó a través del ala, produciendo una onda de choque en el combustible que se rompió el tanque lateral y casi derriba a la aeronave .
El tipo de sensor infrarrojo utilizado ha sido un área importante de la evolución en los misiles buscadores de calor, que hicieron su aparición en la década de 1950. Los primeros misiles utilizaban exploración cónica (conscan) o diseños reticulares rotativos, muy simple y que todavía se utilizan ampliamente. En tales diseños, un filtro óptico de hilado con los patrones grabados en su superficie se coloca en frente de un elemento detector de infrarrojos, el detector generalmente se enfría mediante la expansión de flujo de gas o un refrigerador termoeléctrico - siendo este último la misma tecnología utilizada en la batería portátil alimentado para refrigeradores de cerveza.
Los buscadores de retícula/exploración cónica eran demasiado complejos y caros para misiles lanzados desde el hombro, que utilizaban principalmente una técnica de barrido de roseta, donde el misil gira alrededor de su eje en vuelo y el escáner asiente fuera de la dirección del misil está apuntando hacia adentro. El resultado es un patrón de exploración de roseta. Estos tipos de buscadores pueden ser simples y barato de construir, pero son muy susceptibles a las interferencias, y más a menudo propensas a la seducción de objetos brillantes. Hay numerosas anécdotas que circulan sobre buscadores de calor de misiles iniciales que se bloqueaban en las nubes o en características del terreno brillantes, o la orbe del sol. Una característica muy común durante 1960 el combate aéreo era la propensión de los buscadores de dichas cambiaban de blanco fijado si un blanco más brillante que el que seguía pasaba lo suficientemente cerca, el misil decidía derribar a un rebelde amistoso en lugar del pretendido hostil.
Basta con decir que toda una ciencia evolucionó en torno a la tecnología de bengalas, diseñada para seducir a los misiles buscadores de calor. El primer misil lanzado desde el hombro soviético Strela-2/SA-7 era tan primitivo, que una bengala disparada desde una pistola podía seducirlo. Los diseñadores incorporaron pronto circuitos y filtros de color para rechazar las bengalas, y los diseñadores de bengalas soviéticos innovaron con bengalas ardientes de baja temperatura a su vez. Otra tecnología que se desarrolló para derrotar bengalas fue el "buscador de dos colores', en el que se emplearon dos detectores, cada uno con un filtro de color diferente. La idea era comparar el brillo del objetivo estaba en las dos bandas de color, luces de bengala que se comportan de manera diferente a los objetivos reales. Los diseñadores estadounidenses tomaron un paso más allá en el misil Stinger, que combina un detector ultravioleta con un detector de infrarrojos - el cielo es generalmente brillante en la banda de color UV.
Las tecnologías de buscador de exploración por infrarrojo están siendo suplantados por detectores de imágenes, una variación sobre la tecnología de la cámara CCD en el teléfono móvil, cámara web o una cámara digital. Los chips detectores utilizados para tales buscadores de misiles están hechos de materiales muy diferentes a los CCD que se utilizan comúnmente, y debe ser enfriados. Lo que ofrecen es excepcional resistencia a las interferencias y el engaño, y también sensibilidad mucho mejor como la superficie total del sensor es más grande. Los detectores de imágenes más recientes, basados en la tecnología de pozo cuántico (quantum well), son realmente capaces de formación de imágenes simultáneamente en dos colores infrarrojos.
La sensibilidad a los colores infrarrojos también ha sido un área de evolución a través de la historia de estos misiles. Los primeros misiles fueron sensibles en la banda de color "onda corta", pero ciegas a las demás. En la década de 1970 detectores de banda de 'onda media' surgieron, y fueron muy buscadas ya que proporcionaban una capacidad de "todo aspecto" al misil, lo que le permitía bloquearse a su objetivo desde cualquier aspecto, no sólo a los ángulos de donde las partes más calientes del motor podrían ser visto. Hoy en día, casi todos los misiles que buscan calor operan en la banda de color de 'onda media', con dos buscadores de color también cubriendo la banda de "onda corta". La derrota de los misiles buscadores de calor es cada vez más difícil, ya que los detectores y las mejoras en el procesamiento digital se vuelven más inteligente con el tiempo. Aunque las erupciones siguen siendo ampliamente utilizados son cada vez menos eficaces, y hemos visto un cambio hacia el uso de perturbadores infrarrojos, favorecidos por helicópteros y aviones de transporte. Estos perturbadores parpadean una lámpara de infrarrojos o láser para confundir la exploración del buscador del misil. Todavía tenemos que ver un misil lanzado desde el hombro con un buscador de imágenes, pero ahora es sólo una cuestión de tiempo. Un perturbador intermitente de infrarrojos no derrotará a un buscador, y un rayo láser se requerirá para que el buscador quede ciego.
¿Hacia dónde avanza está tecnología en el largo plazo? Los buscadores de imágenes se convertirá en dominante en la próxima década, es ahora inevitable a medida que los perturbadores convierten a los buscadores de exploración más antiguos en impotentes. Muchos de ellos serán buscadores de dos colores, y es probable que veamos buscadores cada vez más sensibles a la banda de color de "onda larga", a medida que los supresores de infrarrojos sean más ampliamente utilizados. En este momento los buscadores de infrarrojos se utilizan en misiles lanzados hombro, y en combate aire-aire de muy corto alcance por todas las naciones, con sólo ejemplos de misiles guiados por búsqueda de calor para combate más allá del campo visual siendo fabricados únicamente por franceses y rusos. Eso también es apto para cambiar a medida que las técnicas digitales de interferencia de radar y la furtividad proliferen.
Lo que está claro es que los buscadores de misiles de calor tienden a permanecer en uso durante las décadas por venir.
Australian Air Power
