aeronaves y vehiculos espaciales, 1º aeronáutica

Juan José Martinez Espinosa Juan Manuel Nolé

Manuel Pérez Javier Ruiz Cobos

Daniel Romero Falcón José Antonio Vázquez Espinosa

ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIEROS

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INDICE:

1- Introducción…………………………………………….…………………. 3

2- Evolución de la tecnología en cazas……………………..…………………5

2.1. Aviones de 1º Generación (1940 – 1950)……….………………....5

2.2. Aviones de 2º Generación (1950-1960)………..…………………..7

2.3. Aviones de 3º Generación (1960-1970)…………..………………..9

2.4. Aviones de 4º Generación…………………...……………………11

2.5. Aviones de 5º Generación……………...…………………………15

3- Comparativa: PAK FA – F-22 Raptor………….………….……………17

4- Tecnologías más destacadas…………………………………………….22

4.1. Radar……………………………………….…………………………22

4.2. Misiles, sistemas de guiado y localización………..…………………24

4.3. Tecnologías furtivas……………………….………………………….28

4.4. Empuje vectorial……………………………………...………………31

5- Futuras tendencias………………………………………………………….36

6.-Conclusión……………………………………….………………………….38

7.-Bibliografía……………………………………….…………………………40


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1. Introducción:

Un caza, es una aeronave militar diseñada para el combate aéreo con otras

aeronaves, en oposición a los bombarderos. Los cazas son pequeños, veloces y de gran

maniobrabilidad. Muchos poseen capacidades secundarias de ataque a tierra.

Estas aeronaves son el principal medio con el cual las fuerzas armadas

consiguen la superioridad aérea sobre sus oponentes en batalla., lograr y mantener ésta

viene siendo un componente clave a la hora de conseguir la victoria en la guerra. De

este modo, la adquisición, el entrenamiento y el mantenimiento de una flota de cazas

representan un parte muy sustancial de los presupuestos de defensa para las fuerzas

armadas actuales.

El término ‘caza’ en español, hace referencia a “cazar”, en inglés (figther) a la

“lucha”, aunque este término no se hizo oficial hasta después de la Primera Guerra

Mundial, los británicos los llamaron “exploradores” (scouts) y los rusos

“exterminador” (истребитель).

1.1. Primera Guerra Mundial

Podemos considerar que la historia de los cazas comienza con el desarrollo del

monoplano Fokker EI por Alemania. Este avión contaba con una novedosa

característica: en vez de necesitar a un segundo tripulante que disparase la

ametralladora, la tenía fija en la parte anterior, estaba asistida por el piloto y

sincronizada con las hélices, de tal

modo que no las dañase al disparar.

Este modelo y principalmente una

versión mejorada (Fokker E.III) dieron

a los alemanes una rápida superioridad

aérea al principio de la guerra, apenas

contestada por los Airco D.H.2

británicos.


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No obstante, poco después harían su aparición los sobresalientes sesquiplanos

(biplano con un par de alas mucho menor que las otras dos) Nieuport 11 bébé franceses,

que con su gran maniobrabilidad pronto contuvieron a los Fokker monoplaza alemanes.

El avión que devolvería el control del cielo a las potencias centrales sería el Albatros D

III, que combinaría con gran éxito la robustez del Albatros D II con la célula

sesquíplana de los Nieuport. Estos aparatos comenzaron a aparecer en los campos de

batalla en Octubre de 1917.

1.2. Período de entreguerras (1919-1938)

Tras la derrota de Alemania en la

Primera Guerra Mundial, las naciones

triunfantes solicitaron aviones Fokker D.VII

para su estudio aerodinámico. Obtuvieron

grandes progresos y fue así como los perfiles

de las alas comenzaron a evolucionar.

Los fuselajes se tornaron completamente metálicos y las alas eran lo

suficientemente gruesas para alojar estructuras como el tren de aterrizaje, depósitos de

combustible y ametralladoras.

Spitfire

Ala elíptica del spitfire, para reducir los torbellinos de punta de ala y con ello la resistencia inducida.


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2. Evolución de la tecnología en cazas: Haciendo una breve pausa en cada generación de Cazas queda una subdivisión,

establecida por las distintas configuraciones y tecnología disponible en esa época.

2.1. Aviones de 1ª Generación (1940 – 1950)

Los aviones de esta etapa se caracterizan por ser los primeros en utilizar motores

a reacción. Este cambio supuso un avance tecnológico muy importante en comparación

con los que había antes de esta generación, es decir, motores de hélice propulsados por

un motor de pistón.

Estos nuevos motores de reacción se basaban en la expulsión de aire a gran

velocidad, lo que proporcionaba un empuje al avión, igual al aplicado al aire expulsado,

basándose en la 3ª ley de Newton (Acción-Reacción).

También fueron utilizados los motores cohete, con el fin de alcanzar mayores

velocidades que las que eran posibles con los motores a reacción. Este motor cayó en

desuso entre los aviones de caza, siendo únicamente utilizado en aeronaves espaciales y

en interceptores cuyo objetivo primordial es la interceptación y destrucción de otros

aviones de caza en maniobras a alta velocidad.

Por el contrario, estos prototipos eran bastante “pobres”: su estructura, tanto la

del fuselaje como la del motor, eran muy inestable y eso los convertía en aviones muy

frágiles; su potencia estaba muy ajustada.

Con el paso de los años, los

cazas adquirieron una línea

aerodinámica más acuciada y los

sistemas de propulsión fueron

mejorados: al motor de reacción le

acompañó un motor de hélice en el

morro del caza lo cual aumentaba la

aceleración, convirtiéndose el

sistema hélice-reacción en un

F-‐86 Sabre


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denominado sistema híbrido. Este sistema tendría su peso en estos primeros años de

desarrollo debido a que facilitó las maniobras de despegue y aterrizaje desde los

portaaviones. Además, ésto permitió a ciertos modelos de cazas superar la barrera del

sonido en maniobras de picado.

Los nuevos avances en otros campos también se dejaron notar. En concreto, uno

de los cambios más notables fue la implantación de un nuevo tipo de ala: el ala en

flecha, que sustituyó en gran parte de los aviones al ala recta. Otra innovación fue la

inclusión de los nuevos estabilizadores horizontales de cola, totalmente móviles a

disposición de los requerimientos

del piloto. El ya tan conocido

asiento eyectable fue otro de las

nuevas invenciones para los cazas

de entonces y su mecanismo ha

sido tan eficaz y ha salvado tantas

vidas, que hoy en día perdura en

los aviones de caza actuales.

Los últimos modelos que se crearon en esta generación desarrollaron

instrumentos de visión nocturna aparte del radar, pero sobre todo, lo más notable sería

la post-combustión, un sistema de propulsión adicional que se basaba en la combustión

de combustible al final de la tobera lo cual aportaba un empuje extra al aire que

expulsaba, y por consiguiente, más potencia a la aeronave. Ésto facilita en gran parte las

maniobras de despegue y combate aéreo. Sin embargo, el uso de postquemador debe ser

limitado debido a su alto consumo de combustible.

El comienzo del uso de misiles guiados

aire-aire determinaría una línea un tanto confusa y

no muy clara entre los cazas de la primera

generación y los de la segunda, debido a que el uso

de estas armas requiere de un nuevo diseño

estructural.

Mirage F-‐1


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2.2. Aviones de 2ª Generación (1950-1960)

La tecnología de los nuevos aviones de la segunda generación, a diferencia de

los de la primera, no se enfoca en los sistemas de propulsión sino en las innovaciones

aerodinámicas y sobre todo en la capacidad armamentística.

En esta etapa, los cazas pueden alcanzar con relativa facilidad, velocidades

supersónicas debido al sistema de postcombustión antes nombrado, por los que los

ingenieros de la época se centran sobre todo en la principal finalidad de los aviones de

caza: la capacidad militar.

En lo que respecta a la línea aerodinámica, en los modelos de la 1º generación ya

se había visto la nueva tendencia de alas en flecha en detrimento de las alas rectas que

se habían utilizado desde los orígenes de los cazas, e incluso se descubrió que el uso de

alas en delta y de geometría variable mejoraba tanto la maniobrabilidad como la

posibilidad de mantener el vuelo a velocidades supersónicas. También es destacable la

adopción de los fuselajes con arreglo a la regla del área, la cual establecía un diseño

para reducir la resistencia del aire en vuelos a velocidades supersónicas.

Con los principales problemas de propulsión resueltos, era el momento de

enfocar todos los esfuerzos en hacer del caza un instrumento fundamental de la defensa

militar. Hasta entonces, las aplicaciones militares de los cazas consistían en

ametralladoras y cañones. Los últimos modelos de la 1ª generación llegaron incluso a

poseer radares muy básicos y primeros “esbozos” de misiles aire-aire.

La intención de los ingenieros de esta etapa era llevar el campo de visión del

piloto más allá del que veían sus ojos. Y para ello, lo primordial era el desarrollo del

radar, un instrumento que había sido diseñado tan solo 20 años atrás como producto

militar de la II Guerra Mundial, basado en una tecnología de emisión y captación de

microondas. Lo cierto era que la principal complicación era convertir un instrumento de

gran envergadura a un tamaño aceptable para que lo pudiera portar un avión de caza.

Sin embargo, el deseo se realizó y el radar se convirtió en elemento fundamental de un

caza para la correspondiente visión y orientación del piloto en el campo de batalla. No

obstante, para el guiado de los primeros misiles dirigidos no se usaría el radar sino


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sensores infrarrojos que por entonces tenían una escasa sensibilidad. A medida que se

fueron desarrollando, el sensor infrarrojo cayó en desuso y se incorporó un guiado

mediante radar.

Todas estas innovaciones en el campo de los misiles dirigidos fueron el origen

de lo que se iría conociendo como tecnología de misiles BVR (Beyond-Visual-Range:

“Más allá del rango visual”).

El sistema de propulsión de los novedosos misiles aire-aire se basaría

únicamente en los motores cohetes, mediante la quema de combustibles tanto líquidos

como sólidos.

Gracias a todos estos desarrollos y al ambiente tenso que se respiraba en la

época, tanto por el conflicto entre norteamericanos y coreanos, como por la amenaza

que existía de que pudiera producirse un holocausto nuclear debido al pulso que

mantenían las dos superpotencias mundiales de entonces, E.E.U.U y la U.R.S.S.,

surgieron otros dos subtipos de aeronaves: los interceptores y bombarderos con

capacidad de ataque aire-aire lo cual significaba que podían atacar un objetivo terrestre

u otra aeronave enemiga.

Ambos modelos estaban preparados

para vuelos a gran altitud y viajar a gran

velocidad tras el ataque al objetivo. En el

caso de los bombarderos, los nuevos diseños

permitieron que las aeronaves pudieran cargar

bombas de gravedad con el fin de lanzarlas a

un blanco sobre la superficie e incluso para

llevar bombas nucleares.

Estos dos últimos proyectos supusieron el fin de la 2ª generación y el comienzo

de una nueva, la tercera, que se basaría en buscar una maniobrabilidad casi total de estas

aeronaves.

English Electric Lightning


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2.3. Aviones de 3ª Generación (1960-1970)

Los aviones de cazas ya se habían convertido en dueños del campo de batalla

aéreo y en lo que los diseñadores e ingenieros de la 1ª generación hubieran soñado

como avión militar.

Aún quedaba un margen de mejora, la industria aeronáutica estaba viviendo un

auge, y cada vez se desarrollaban nuevas mejoras para el control de vuelo en aviones

civiles por lo que, necesariamente, este nacimiento de nuevas ideas debía trascender a la

aviación militar.

Para mejorar la aerodinámica de los cazas, se utilizaron tres sistemas muy

usados y conocidos en la aviación civil: slats, flaps, y canards.

Los slats y los flaps, son también conocidos como

dispositivos hipersustentadores, y tienen como función el

aportar una sustentación extra en momentos críticos de ésta,

como las zonas de baja velocidad, sobre todo aterrizajes y

despegues (especialmente sobre portaaviones), y en

maniobras con elevado ángulo de ataque, alejando la zona

de entrada en pérdida.

El canard es una

configuración de aeronave de ala

fija por la que el estabilizador

horizontal está en una posición

adelantada frente a las alas.


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Se distinguen además tres configuraciones:

• Canard de control de vuelo: cuando se emplea del mismo modo que el timón de profundidad o el stabilator.

• Canard de sustentación: su función es además repartir el peso entre el ala y el canard, obteniendo como ventaja principal que la fuerza necesaria para vuelo equilibrado será ascendente y no descendente, como normalmente ocurre en la cola horizontal.

• Ala en tándem: extensión del anterior en el que casi se reparte por igual el peso entre las dos superficies alares.

Aparte de los elementos hipersustentadores, la aplicación más importante y más

decisiva de las que se iban a instalar en el avión sería el empuje vectorial. Este sistema

hacía posible modificar el eje de las toberas girándolas sobre sí mismo, y

proyectándolas en la dirección que el piloto deseara. Lo más sorprendente era que

también hacía posible el despegue vertical y en combate aéreo, permitía realizar

movimientos que no eran posibles con motores convencionales.

En materia bélica, la habilidad armamentística de estos aviones también sería

renovada. La reciente tecnología láser y la mejora en los sensores infrarrojos y radar

harían posible que la lucha entre cazas mediante misiles fuera mucho más depurada y

precisa ya que el guiado de estos misiles había adquirido mayor fiabilidad. Las

investigaciones sobre la detección radar de los aviones se centraron en cómo evitarla

para no ser detectado mediante el uso de contramedidas al igual que los usados en

submarinos. También se implementaría un nuevo sistema de aviónica con mayor

capacidad para atacar un objetivo terrestre y para el combate cercano entre cazas se

dispondría de un nuevo cañón mecanizado mediante un motor eléctrico.

A partir de este momento, la tecnología en cuestión de aviones de caza dará un

salto muy importante. Las industrias de aviación militar querrán ofrecer el nuevo

modelo de caza del futuro, un avión más automatizado que dé más libertad de

movimiento y maniobras militares sin tener que depender exclusivamente de las

habilidades del piloto. Es aquí donde comenzará la 4º Generación de cazas.

Grumman F-‐14 Tomcat


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2.4. Aviones de 4º Generación.

Un caza de cuarta generación es aquel que dispone de los suficientes avances en

electrónica, especialmente en informática, que hacen que ya no sea el avión en sí

(capacidades de maniobra, trepada, combate dogfight) quien decida el combate sino las

armas que lleva instaladas y que puede activar, disparar y guiar más allá del horizonte

(combate BVR) sin necesidad del apoyo del piloto (dispara y olvida).

La 4ª generación fue la que introdujo el diseño integral, los flaperones, HUD,

misiles de largo alcance, la alta maniobrabilidad, etc.

En esta generación se paró la

carrera por la velocidad hasta los Mach 2-

2,5 a favor de la maniobrabilidad y la

polivalencia. Los aviones de 3ª

generación como F-4 Phantom II, MiG-23

o Mirage F1, fueron los últimos donde se

despreciaba el dogfight a favor de la

intercepción a alta velocidad.

Los cazas de cuarta generación continuaron la tendencia hacia configuraciones

polivalentes, y fueron equipados con sistemas de armas y aviónica cada vez más

sofisticados. El diseño de estos cazas fue significativamente influenciado por la teoría

Energía-Maniobrabilidad (E-M) desarrollada por el coronel John Boyd y el matemático

Thomas Christie, basada en la experiencia de combate de Boyd en la Guerra de Corea y

como instructor en tácticas de cazas durante los años 60. La teoría E-M destacó el valor

de mantener la energía específica de la aeronave como una ventaja en el combate entre

cazas. Boyd percibió la maniobrabilidad como la principal herramienta para

interponerse en el ciclo de tomas de decisiones de un adversario, dicho proceso se

denominó “OODA” (Acción-Decisión-Orientación-Observación).

Este enfoque destacó los diseños de aviones que fueran capaces de realizar "fast

transients" (cambios rápidos en velocidad, altitud, y dirección) en lugar de basarse

solamente en la alta velocidad como virtud principal. El pequeño tamaño reduciría al

mínimo la resistencia y aumentaría la proporción de empuje-peso.

Sukhoi Su-‐35BM


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La maniobrabilidad

del F-16 fue realzada por su

diseño aerodinámico

inestable. Esta técnica

llamada RSS fue posible

gracias a la introducción del

sistema de control de vuelo

(FLCS), "el cable de desfile

aéreo" (FBW), los avances

permitieron utilizar ordenadores y técnicas de integración de sistema. El análogo

aviónica, requerido para permitir operaciones FBW, se hizo una exigencia fundamental

y comenzó a ser substituido por sistemas de control de vuelo digitales a finales de los

años 80. De la misma manera, los Mandos Digitales De Motor (FADEC) para manejar

electrónicamente el funcionamiento de la central eléctrica fue presentada con el Pratt y

Whitney F100, el turboventilador. La confianza exclusiva de F-16 sobre la electrónica y

cables para transmitir órdenes de vuelo, en vez de los cables habituales y mandos de

acoplamiento mecánicos, le hizo ganar el sobrenombre de “el motor eléctrico”. FLCS

electrónico y FADEC rápidamente se hicieron los componentes esenciales de todos los

diseños de luchador subsecuentes.

Otras tecnologías innovadoras introducidas en los cazas de cuarta generación

incluyen radares (proporcionando una capacidad "look-down/shoot-down"), la HUD,

controles HOTAS, y pantallas multifunción (MFD), todo lo cual se ha hecho el equipo

esencial. Los elementos de materiales compuestos forman estructuras consolidadas de

aluminio y pieles de laminado de epoxi de grafito que comenzaron a ser incorporados en

superficies de control de vuelo para reducir el peso. El uso de sensores infrarrojos

(IRST) se hizo extendido en armamento de aire-tierra y de aire-aire. Con estos nuevos

sensores se realizaron armas superiores de aire, que permitieron controlar el avión del

enemigo desde cualquier ángulo (aunque el campo visual permaneciera relativamente

limitado).

F-‐16 Fighting Falcon


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Otra revolución se baso en una mayor confianza sobre el mantenimiento, que

condujo a la estandarización de partes, reducciones de los números de paneles de acceso

y puntos de lubricación, y en general a la reducción del equipo más complicado como

los motores.

Respecto a las innovaciones aerodinámicas se incluyeron alas de cuerda variable

y se explotó el efecto de vórtice para alcanzar ángulos de ataque mayores por la adición

de dispositivos de extensión avanzados.

A diferencia de los cazas de épocas anteriores, los de esta generación fueron

diseñados para ser cazas ágiles en combate cerrado o dogfight (aunque hubo

importantes excepciones como el Mikoyan MiG-31 y el Panavia Tornado ADV). El

continuo aumento del coste de los cazas, sin embargo, siguió haciendo hincapié en la

importancia de la polivalencia. La necesidad de ambos tipos condujo “a la combinación

alta/baja”, este concepto consistía en un coste alto y una capacidad alta de superioridad

aérea (como el F-15 y el Su-27) complementados por un mayor contingente de cazas

polivalentes de menor coste (como el F-16 y el MiG-29).

La mayor parte de los cazabombarderos de cuarta generación, como el-F/A-18

Avispón y Espejismo el-Dassault 2000, son verdaderos aviones polivalentes, diseñados

como tales desde el principio. Esto fue facilitado por el multimodo de aviónica que

podría cambiar entre el aire y tierra.

Quizás la tecnología más nueva presentada era "la furtividad", que implicaba el

empleo de materiales especiales de “observabilidad baja” y técnicas de diseño para

reducir la sensibilidad de un avión a la detección por los sistemas de sensor del

enemigo. El primer avión furtivo en ser introducido fue el avión de ataque Lockheed F-

117 Nighthawk (en 1983) y el Northrop Grumman B-2 ,el bombardero de Espíritu (que

voló por primera vez en1989). Aunque ningún caza furtivo apareciera en esta

generación se empezaron a desarrollar y fueron aplicados en posteriores generaciones.


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Características

No está claro el que muchos modelos, especialmente europeos, sean o no de

cuarta generación: no existe un acuerdo claro sobre las características que diferencian a

la misma. Básicamente se considera que un caza pertenece a ella si dispone de las

siguientes ventajas frente a los de tercera:

• Disponer de una aviónica avanzada.

• Capacidad para recoger y mostrar la información existente sobre campo de

batalla en tiempo real.

• Disparar y guiar todas las armas de que dispone.

A este catálogo básico se han unido otras características adicionales: se habla de

generaciones intermedias (4.5, 4+, 4++.....) para diferenciar a estos aparatos que

introducen nuevos avances sobre los primeros modelos de la generación dando paso a la

quinta. Entre otras están:

• Capacidad furtiva.

• Toberas orientables.

• Antena activa.

• Radar de barrido electrónico ya sea PESA (Passive electronically steered array)

O AESA (Active electronically steered array).

F 117 Nighthawk


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2.5. Aviones de 5º Generación.

Son aquellos que comienzan a entrar en servicio a partir de principios del siglo

XXI, debido a que se encuentran en el inicio de su fase operativa, es demasiado pronto

para especificar las características que los diferencien de anteriores generaciones. Aún

así, se destacan:

• Integración de sensores e información, para facilitar la labor del piloto, de

forma que pueda observar, en una única pantalla, los datos proporcionados por

todos sus sensores y fuentes de información.

• Capacidad de combate en red. El piloto puede utilizar también los datos

proporcionados por otros aparatos conectados a su red.

• Capacidad polivalente: posibilidad de actuar en varios tipos de misiones,

debido a la opción de realizar ataques a tierra o funciones secundarias.

• Supermaniobrabilidad, es decir, la capacidad de volar en ángulos de ataque

supercríticos, un nivel elevado de g y una tasa de ángulos de giro muy alta, lo

que requiere un mayor promedio empuje/peso con una aerodinámica mejorada

que se logra utilizando nuevos tipos de alas, al igual que los nuevos motores

TVC, que permiten orientar su empuje, ya sea en 2D o en 3D.

• Capacidad de romper la barrera del sonido sin tener que forzar sus

motores utilizando postcombustión; esta habilidad, llamada "supercrucero", le

permite ahorrar mucho combustible y por lo tanto bajar los costos y aumentar el

radio de alcance.

• Baja visibilidad al radar y a los dispositivos infrarrojos, lo que se logra con

el diseño cuidadoso de la silueta, uso de los nuevos materiales absorbentes del

radar y dispersadores de calor.

• Posibilidad de operar en pistas cortas, despegando y aterrizando sin ayuda de

dispositivos especiales (como cohetes o paracaídas de frenado).

• Capacidad de entablar batallas aéreas sin contacto visual, utilizando los

últimos adelantos en radares, sensores y comunicación, e integrándolos en un

mismo sistema modular.

• Menores costos de mantenimiento, con el uso de equipos modulares, la

automatización de ciertos procesos y la simplificación de los aparatos.


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Como es de esperar, todas estas características no solamente elevan su

eficiencia, sino también su costo. Su elevado precio hace que muchas naciones se hayan

levantado en contra de un gasto tan alto, y su desarrollo o producción peligra por ello.

El costo se refleja principalmente en tres factores:

• La investigación de nuevos tipos de alas, como las de flecha invertida, con

canards o en delta, operación costosa y que a veces no se puede hacer solamente

en ordenadores, sino que se tienen que construir modelos a escala real o a escala

menor para túneles de viento.

• El desarrollo de los motores TVC supersónicos sin utilizar postcombustión,

ya que no hay ningún tipo de estudio previo; se tuvo que comenzar de cero y

definitivamente no se puede confiar en modelos teóricos, sino que es necesario

construir modelos reales para detectar fallas y errores de diseño.

• El uso de nuevas computadoras de control, ya que muchas veces estos

aviones tienen "inestabilidad natural", lo que significa que su diseño los hace

difíciles de manejar eficazmente por un piloto humano, esto obliga a desarrollar

nuevos equipos automáticos que logren una "estabilidad artificial", pudiendo

solucionar más fácilmente los problemas que puedan surgir durante el vuelo.

Hoy en dia se diferencian dos bloques dentro de los aviones caza de esta generación:

EN DESARROLLO

PAIS FABRICANTES AVION PRIMER VUELO

ENTRADA EN SERVICIO

EEUU Lockheed Martin Northrop Grumman

F-35 Lightning II 2006 2012

Reino Unido Italia

Paises Bajos Canadá Turquía Australia Noruega

Dinamarca

Socios del programa

Rusia Sukhoi Corporation PAK FA 2010 2015 Sukhoi Corporation

FGFA Previsto 2012 2015-2016

India Hal

Hal Medium Combat Aircraft

Previsto 2012 -

China Shenyang J-‐XX - 2017-2019


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EN SERVICIO

PAIS CAZA PRIMER VUELO

ENTRADA EN

SERVICIO

EEUU Lockheed Martin F-‐22

Raptor 1997 2005

3. Comparativa: PAK FA – F-22 Raptor: Pak Fa

Se conoce como PAK FA al proyecto ruso de caza de quinta generación, de

código T-50 (designado temporalmente como el modelo Su-50). El proyecto está siendo

desarrollado por la compañía Sukhoi. Este avión tuvo su primer vuelo el 29 de Enero de

2010. Tendrá alta maniobrabilidad y capacidad stealth, y será el avión de primera línea

de Rusia. Se espera que entre en servicio para el año 2015..

NPO Saturn, será la compañía que fabrique

los nuevos motores con empuje vectorial, con una

nueva forma romboidal; armas internas bajo la

estructura central del avión, tendrán dos pilones de

carga en cada ala con 4 misiles aire-aire de largo

alcance, para la intercepción de objetivos lejanos a

los lugares defendidos, en los combates a gran

altitud fuera del rango visual del piloto.

Con el fuselaje proyectado hacia atrás, que remata en dos ramas junto a los

motores y tendrán dos radares traseros con distintas señales de ondas, que van desde la

interferencia, a la decepción y engaño, de las señales de radar adversarias. Tiene doble

turbina, instaladas en el centro del fuselaje, grandes y potentes, una doble deriva grande

y espaciada, para mayor estabilidad a grandes velocidades; cabina de mando con dos

pantallas planas juntas, grandes y rectangulares, con comandos de toque touch-screen

para información completa al piloto de la situación de vuelo.


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Otro avance mas es el nuevo casco de batalla con información visual del

enemigo, directamente a los ojos del piloto; nuevo radar avanzado para detectar treinta

blancos enemigos, atacar ocho de ellos al mismo tiempo y ordenar el ataque, de los

blancos detectados, marcados o iluminados, a otros aviones caza del ala de combate.

Además se introduce el nuevo sistema

de avistamiento opto-electrónico, de

funcionamiento «silencioso» o pasivo (sin

emisión electromagnética). Este comprende

una cámara infrarroja giro-estabilizada sobre

el cono delantero; la toma de

reabastecimiento aéreo de combustible se

situa al costado izquierdo de la cabina y los

potentes motores con empuje vectorial en la

zona central trasera.

No se conoce por ahora, si tendrá alerones delanteros canards para ayudar a

realizar por más tiempo las nuevas maniobras acrobáticas, como “la maniobra de la

Cobra”, que en una situación de combate cercano le dará mayor ventaja al piloto sobre

el avión adversario; pero el nuevo caza MiG-35, Su-35 y el F-22 Raptor, han

demostrado que pueden realizar éstas maniobras avanzadas con éxito, sin necesidad de

tener alerones canards que provocan mayor resistencia al avance, aumentan el peso y el

reflejo de radar, por sus nuevos motores con empuje vectorial que tienen un mayor

grado de inclinación de las toberas de escape de gases y le ofrecen una mayor capacidad

de volar con giros cerrados. Por ahora, no existe mucha información sobre el grado de

invisibilidad al radar, que poseerá el PAK-FA.

Su antecesor, usaba

material stealth convencional,

aunque los rusos dicen que han

probado con éxito el nuevo

sistema Plasma Stealth, que

emite señales eléctricas de alta

energía sobre el fuselaje del

SISTEMA DEAVISTAMIENTO OPTO-‐ELECTRONICO


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avión, en el abultado radomo* delantero, diseñado para lograr más estabilidad a

velocidad supersónica y en los dos radomos traseros, junto a los dos motores y que en

teoría, crearán un efecto de invisibilidad temporal a los radares activos de largo alcance

de los cazas adversarios, de los aviones guía de ataque y de los aviones radar tipo

Hawk-eye.

La cabina tendrá una

cubierta de malla metálica

especial, para proteger al

piloto de las radiaciones

electromagnéticas, que

emitirán las antenas del

nuevo sistema, sobre la

estructura, alas y fuselaje

del avión, que formará una

pequeña superficie

facetada invisible a través del aire, que rodeará y cubrirá los bordes de ataque del avión,

las toberas de entrada de aire de los motores y las superficies de vuelo para poder

desviar y absorber las emisiones de señales de radar adversarias, confundir los radares y

sistemas de guía de misiles enemigos, además de reducir la fricción del aire en la

aeronave y por consiguiente la electricidad estática. El objetivo primario, es que pueda

volar en el futuro, en una formación de combate como avión principal de supremacía

aérea, junto con otros aviones caza.

*Radomo: recubrimiento de la antena, utilizado con el fin de protegerla siendo transparente a

las ondas de radio

F-22 Raptor

El F-22 Raptor es el único avión de combate de quinta generación que está en

servicio. Con los retrasos del Sukhoi / HAL FGFA (PAK FA) y la cancelación de

programas de desarrollo similares por el estado Ruso, desde su entrada al servicio a

finales del 2005, el F-22 se ha mantenido en el arma más avanzada que una armada

pudiese tener en el aire. Su función principal son los enfrentamientos aire-aire, sin


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embargo también tiene la capacidad de ataques a tierra, ejecutar servicios de

inteligencia de señales y efectuar ataques electromagnéticos.

El Raptor se presenta como un caza

con ciertas características típicas, como su

cabina monoplaza elevada sobre la línea del

fuselaje para mejorar la visibilidad, líneas

quebradas, nariz en forma de daga, tomas de

aire inclinadas, gran bahía de armas interna,

planos verticales, toberas empotradas dentro

de la línea del fuselaje (por detrás de la

superficie de control de cola), todo para

mejorar su furtividad, así como alas

trapezoidales que dan un buen rendimiento

tanto a velocidades supersónicas como

subsónicas.

Uno de los puntos fuertes del F-22 es

su radar, el Northrop Grumman AN/APG-77.

Con un alcance estimado de entre 200 y 240

kilómetros, puede rastrear blancos múltiples

en todo tipo de climatología. Al cambiar de

frecuencia al menos unas 1.000 veces por

segundo, se reduce en gran medida la

posibilidad de ser interceptado.

Supuestamente, es tan poderoso y preciso que

puede sobrecargar los radares enemigos,

enfocándose en ellos de manera que los deja ciegos.

La potencia, precisión y supuesta furtividad del radar trae aparejada otra ventaja

para el Raptor: se dice que puede funcionar como un avión de inteligencia electrónica,

además de servir como un mini-AWACS.

El motor elegido para el Raptor fue F119-PW-100 de Pratt & Whitney, una de

las empresas líderes en motores a reacción.

F-‐22 Raptor


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Su característica más fácil de ver es que se trata de un motor TVC (Thrust

Vector Control, Vector de Empuje Controlado) en 2D capaz de impulsar al Raptor a

velocidades supersónicas sin tener que utilizar la postcombustión, para no atraer los

sensores enemigos. Utilizando el empuje vectorizado de los motores, el F-22 puede dar

giros muy cerrados y ejecutar maniobras en grandes ángulos de ataque, pudiendo

sostener uno de más de 60º de manera constante sin que el piloto pierda el control.

En cuanto a armamento, el Raptor fue diseñado para llevar gran cantidad de

misiles antiaéreos almacenados en una serie de bahías de armas internas estanca, para

mantener su furtividad al radar y mejorar la aerodinámica al reducir la resistencia al

aire, logrando así más alcance y velocidad

Con lo que respecta a su furtividad, el Raptor depende más de su forma que de

su piel para pasar desapercibido al radar. La sección de cruce radar o RCS del Raptor es

clasificada, aunque supuestamente es la más baja de cualquier aeronave conocida en el

mundo.

F-22 RAPTOR PAK FA T-50 Tripulación 1 1-2 Longitud 18.9 m. 22 m.

Envergadura 13.56 m. 14.7 m. Altura 5.08 m. 6.5 m.

Velocidad máxima 2.25 Mach 2.1 Mach Alcance máximo 3219 Km. 4000 Km. Techo de servicio 19812 m. 16000 m.

Planta motriz 2 turbofans con empuje vectorial Pratt & Whitney F119-PW-100,

con una potencia de más de 35,000 lb cada uno

2 motores NOP Saturn Lyulk AL-41F con

postcombustión y capacidad de empuje vectorial.


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4. TECNOLOGIAS MÁS DESTACADAS. 4.1.RADAR:

El radar es un sistema de reconocimiento del entorno, indicando posición y

velocidad de otros objetos en un área próxima, mediante el uso de ondas

electromagnéticas (generalmente microondas) que se emiten y se reciben a la vez. El

fenómeno físico que fundamenta este sistema se denomina reflexión de ondas. Éstas, al

entrar en contacto con un objeto, literalmente “rebotan” en la superficie de dicho

aparato, avanzando en dirección contraria a la que llevaban hacia el receptor del radar.

Los primeros países que desarrollaron la tecnología radar fueron los contendientes de la

II Guerra Mundial como Gran Bretaña, Alemania y Estados Unidos.

Debido al fenómeno de reflexión de las ondas electromagnéticas, éstas tienen la

propiedad de dispersión al chocar contra un objeto, es decir, cuando existe una variación

en la densidad del medio en el que se propaga. Esta condición se acentúa cuando dicho

artefacto está hecho de materiales conductores como el metal, lo cual lo hace muy

propicio para la detección de aeronaves. Sin embargo, en los últimos años se ha

trabajado en materiales que absorban dichas ondas en vez de reflectarlas mediante el

uso de colores oscuros y de sustancias resistivas.

En materia aeronáutica, el

sistema de radar desarrollado se

denomina AWACS (Airborne

Warning and Control System). Su

principal función es la detección

de otros aviones a gran altura. Sin

embargo, otra función principal es

la de dirigir a la aeronave a su

objetivo y guiar a misiles hacia el

blanco, si éstos fueran lanzados.

También aporta la posibilidad de

vigilar el tráfico aéreo y de

informar a un escuadrón en una

batalla.

Aeronave con sistema AWACS incorporado junto a un escuadrón.


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El eco radar, o tamaño de la imagen de un avión en un radar, se mide por el RCS

(Radar Cross Section, Sección Radar Equivalente). Una pieza de metal de área A

situada en perpendicular a las radiaciones de un radar, reflejará la mayor parte de estas

ondas y será fácilmente detectable. Se habla de una RCS de A metros cuadrados. Los

aviones de combate modernos que usan

las tecnologías furtivas tienen un RCS

equivalente al de pájaros grandes. Estas

condiciones varían según radares y los

parámetros a medir. Para los radares de

onda larga (en el rango de 165 a 190

cm), por ejemplo, el RCS de un avión

furtivo es similar al de un avión

pequeño normal.

Una de las nuevas tendencias en radar es el sistema electro-óptico. Esta

invención se refiere a un sistema de seguimiento de objetivos mediante tecnología

electro-óptica que permite al piloto observar el objetivo en una imagen. La imagen

podría incluir otra del objetivo ampliada. Aún más, el invento es un novedoso diseño

que utiliza un cristal combinado por el que el cañón enfoca al objetivo en modo visión y

se la muestra al piloto en modo video.

Los sistemas de armas contra aeronaves enemigas deben ser mejorados al mismo

ritmo al que la tecnología de aviación militar y la capacidad de ataque tierra-aire son

desarrollados. La experiencia y el sentido común dictan que la efectividad y el

rendimiento de cualquier arma de ataque tierra-aire o aire-aire dependen directamente

de la habilidad del piloto para detectar, identificar y marcar el objetivo enemigo. La

propuesta del sistema de localización de objetivos es proveer de estas mismas

habilidades y así, este sistema es un componente crucial en cualquier sistema de armas

mínimamente sofisticado.

Los sistemas de localización de objetivos se clasifican en dos categorías: el

head-up display y el head-down display. Los últimos están separados de la línea de vista

del piloto, donde se muestra una imagen térmica, una imagen amplificada o una imagen

electro-óptica. Los head-up displays disponen de indicación de calibre a la misma altura

de la vista del piloto.


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En los años recientes, los head-up displays han sido desarrollados para permitir

la proyección de una señal misil en un cristal combinado a través del cual la escena es

vista. El piloto ve la escena del misil a través del indicador superpuesto. Aparte,

también se muestra información adicional como el estado del misil y las condiciones

meteorológicas.

4.2.MISILES, SISTEMAS DE GUIADO Y LOCALIZACIÓN:

El Sistema de Guía es

un componente electrónico

que proporciona datos al

sistema de control del misil

con el fin de interceptar al

objetivo, por lo general

moviendo las aletas de guía

del misil o variando el

ángulo de su chorro de

escape.

Las órdenes electrónicas impuestas por el Sistema de Guía pueden ser

creadas dentro del mismo misil, o recibirse de una fuente externa y en general el

Localizador o Buscador se encuentra en la cabeza del misil.

Localización Pasiva:

Modalidad de localización más simple de implementar, pues depende

esencialmente de emisiones proporcionadas por el mismo objetivo (emisiones de

calor, radiomagnéticas, radar, luz o sonido). Tras su lanzamiento, los misiles de

Localización Pasiva son completamente autónomos, por lo que son conocidos como

“Fire-and-Forget” (“dispara y olvida”).

• Por Infrarrojos:

La mayoría de los sistemas de guiado son de este tipo. El mecanismo

reacciona al detectar el calor irradiado por el objetivo mediante un material

sensitivo a los cambios de temperatura. El detector es enfriado


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criogénicamente para eliminar la temperatura del propio misil y permitir

mayor sensibilidad. Esta modalidad es muy utilizada en misiles contra

aviones, ya sea aire-aire o tierra-aire, por la gran temperatura que estos

emiten, bien por sus motores a reacción o por el roce del aire a gran

velocidad.

Como desventaja, el calor desprendido por el motor es rápidamente

absorbido por el vapor de agua y las nubes. Además, el misil tiene que

distinguir entre la fuente y los reflejos del calor en el ambiente, como los

rayos del sol reflejados en agua o nubes. Estos inconvenientes han hecho

posible la implementación de señuelos de infrarrojos (bengalas de

magnesio) en aeronaves militares con el fin de confundir los misiles de guía

calórica.

• Por TV:

En este caso, la cabeza buscadora recibe una imagen de televisión o termal

del terreno y luego separa el objetivo del fondo de la imagen, empleando

filtros ópticos que limitan determinadas capas del espectro

electromagnético. Los misiles por localización de televisión son

principalmente usados de día y en condiciones de buena visibilidad, con

utilidad antiaérea de corto alcance o en forma de sencillos misiles aire-

tierra.


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• Por ondas electromagnéticas:

La cabeza buscadora detecta las emisiones de ondas de radar o radio y

ordena al misil que vuele directamente hacia ellas hasta hacer impacto. Los

modelos iniciales eran de baja velocidad y dependían de que el blanco

continuara emitiendo durante toda su trayectoria. Hoy en día, los misiles

disponen de un sistema de guía inercial que almacena la localización de la

fuente de emisión en caso de que los operadores de la misma adviertan el

peligro y dejen de emitir, y también poseen impulsores de gran velocidad.

Localización Semi-Activa:

En este caso, el objetivo es iluminado por el lanzador o por un tercer

elemento (generalmente por radar o láser), y el sistema de localización instalado

dentro del misil se dirige hacia la energía de iluminación reflejada por el objetivo.

En caso de que se perdiera este contacto con el reflejo de la iluminación del

objetivo, el misil no podrá guiarse hasta su blanco, entrando en una trayectoria

balística. Muchas veces cuando esto sucede se activa una carga pirotécnica para su

autodestrucción.

• Por Radar:

Para la Localización Semi-Activa, el misil usa una cabeza receptora de radar

sintonizada a la misma frecuencia que el Radar de Iluminación. Estos son

los misiles aire-aire más utilizados. Si bien la Localización Semi-Activa

permite la interceptación de objetivos "no cooperativos" y es muy efectiva

para lograr impactos a distancias mayores que las posibles por los misiles

pasivos de guía infrarroja, su principal problema es su elevada complejidad,

que conllevan una baja rentabilidad. Esencialmente, esta técnica requiere de

dos sistemas de adquisición separados e independientes. Ésto también los

hace propensos a ser afectados por las contramedidas electrónicas que

pudiera emplear el blanco para confundirlo.

Otra seria desventaja es que requiere de la iluminación del objetivo por

parte de la plataforma de guía durante toda la trayectoria de vuelo del misil.

Esta necesidad hace que la plataforma de guía sea muy vulnerable a los

misiles de localización pasiva antirradar, y en caso de que la plataforma de

guía sea un avión, el mismo suele verse muy restringido en su movimiento


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mientras realiza el disparo hacia su objetivo. Este tipo de localización se

emplea generalmente en misiles de interceptación de blancos aéreos a

grandes distancias.

• Por Láser:

Los misiles provistos de esta modalidad de localización se emplean junto

con un Designador Lasérico. Este designador se localiza en la misma

plataforma de lanzamiento, aunque también puede ser independiente de la

misma, y es usado para iluminar con láser al objetivo. La cabeza buscadora

láser del misil detecta en vuelo al láser reflejado por el objetivo y se dirige a

él hasta lograr el impacto.

En general, se usan como misiles tácticos para el ataque a blancos rentables

en tierra y mar, ya sea lanzándolos desde cazas o desde tierra. Su alcance

máximo suele estar en el rango de los 10 o 15 kilómetros, lo que permite

hacer fuego fuera del alcance de los misiles pasivos del enemigo.

Localización Activa:

En esta modalidad, el misil ilumina y localiza a su objetivo por sí mismo,

generalmente empleando un pequeño transmisor/receptor de radar localizado en la

parte frontal.

Si bien la localización activa requiere de un misil más complejo, pesado y

costoso, su sistema de guía no es tan vulnerable a las contramedidas electrónicas, y

el sistema en general es menos complejo que el sistema semi-activo, y por ello más

rentable. También ofrece a la plataforma de lanzamiento capacidad de “disparar y

olvidar”, de la misma forma que los sistemas pasivos.

Una desventaja, sin embargo, es el hecho de que el tamaño del

emisor/receptor de radar que se puede instalar en un misil es necesariamente

pequeño y, como la distancia de localización de objetivos es proporcional al área de

la antena iluminadora, las distancias de detección y seguimiento de objetivos son

menores que las de otros sistemas de localización.


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Localización Combinada:

Muchos misiles, en especial los de mayor alcance, utilizan guías

combinadas: guía inercial corregida por radar al comienzo de su trayectoria, y

localización pasiva de infrarrojos en la parte terminal del vuelo.

En el sistema de guía inercial la computadora de la plataforma de

lanzamiento calcula las coordenadas, trayectoria y velocidad relativa del objetivo

utilizando la información del sistema de control del misil, y lo dirige hasta la

intercepción al blanco. Durante el vuelo del misil, el punto de interceptación de un

blanco en movimiento puede variar, por esta razón la corrección por radar

complementa a la guía inercial. Esta modalidad aumenta la precisión con la cual el

misil alcanza el área del objetivo. Cuando el objetivo está próximo al punto de

interceptación, el sistema cambia a modo localización, ya sea activa, pasiva o

ambas.

4.3. TECNOLOGÍAS FURTIVAS

Las tecnologías furtivas (stealth del inglés), llamadas popularmente de

invisibilidad, cubren varias técnicas de ocultación, la mayoría usadas en aviones y

barcos, para hacerles menos visibles al radar. La tendencia actual es integrar tecnologías

furtivas sobre equipo más convencional, bajo el concepto denominado baja

observabilidad.

Las tecnologías de invisibilidad no son nuevas, desde siempre los aviones

haciendo uso de su maniobrabilidad, siguiendo el perfil del terreno o usando

contramedidas electrónicas se han ocultado al radar. Pero las tecnologías de

invisibilidad se refieren más al diseño y composición del vehículo para reducir

drásticamente el eco radar que reflejan.

Estas tecnologías permiten atacar utilizando el factor sorpresa aunque a un alto

precio ya que las concesiones de diseño que implica hacer un arma totalmente furtiva

hacen que, en caso de ser detectada, no tenga apenas probabilidad de escapatoria.

El primer caza con un elevado nivel de furtividad es el F-22 Raptor cuyo

complemento es el F-35 JSF. Asumiendo una carga de combate adecuada, no hay nada

que impida que estos dos aviones lleven a cabo acciones de combate similares a las del

F-117 (ataque al suelo). Un avión furtivo puede aproximarse a un objetivo aéreo con


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mayor probabilidad de no ser detectado, permitiéndole obtener una mejor posición para

sus armas guiadas. Ciertos tipos de armas son susceptibles de ser evitadas por este tipo

de aviones. Con alta tecnología complementada con escáneres electrónicos activos

(AESA), los aviones furtivos pueden actuar como centros de control AWACS para otros

aviones, son también una buena escolta para aviones de ataque al suelo.

Principios:

Las tecnologías furtivas son una combinación de varias técnicas:

• Forma del avión

Desde los 60 se tiene conocimiento de que la forma de los aviones es un

factor importante a la hora de ser representado en un radar. El bombardero

nuclear BAC Vulcan tenía un eco radar muy pequeño comparado con su

enorme tamaño, y en ocasiones desaparecía del radar. Hoy día se sabe que

los motores turbohélice y reactores son una gran fuente de eco radar que

hace aparecer a los aparatos muy claramente en él.

La forma más eficiente de reflejar las radiaciones del radar es con dos

piezas de metal que formen un ángulo recto y que estén en posición

perpendicular a las ondas del radar. Esta configuración es común en los

empenajes (grupo de cola compuesto de cuatro planos responsables de

equilibrar dinámicamente el ala del avión y cambiar su rumbo) y en las

góndolas subalares (depósitos de combustible situados bajo las alas, que

pueden ser liberados para mejorar la maniobrabilidad), tanto en aviones

Bombardero y caza furtivo: F-‐117 y F-‐22 Raptor


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militares como en aviones civiles. Un avión furtivo debe usar

configuraciones diferentes, como el F-117 Nighthawk, F-22 Raptor o YF-23

Black Widow II cuyas superficies de cola tienen una configuración en "V",

Otros factores importantes son las alas, o

las tomas de aire de los motores y las

salidas de las mismas. El fuselaje del avión

a su vez no debe tener protuberancias, debe

ser lo más limpio posible para disminuir su

eco radar. Esto significa que las armas y el

combustible han de ir en bodegas internas.

Cuando un avión furtivo reposta en vuelo se

convierte en visible al radar ya que

modifica drásticamente su forma.

Los aviones furtivos llevan a veces los bordes de algunas partes del fuselaje

en forma de sierra, como por ejemplo las tomas de aire, lo que disminuye el

eco radar de estas secciones, como por ejemplo el YF-23. Estas

configuraciones aerodinámicas se realizan a costa de las prestaciones de

vuelo del aparato, y esto trae como consecuencia la incapacidad de realizar

muchas maniobras propias de los aviones militares no furtivos.

• Uso de materiales no metálicos o compuestos para el casco del avión.

Los materiales compuestos son transparentes al radar, mientras que los

metales reflejan hacia el radar toda la radiación que reciben si forman

ángulos rectos o si no tienen una forma adecuada. La utilización de

materiales compuestos, como la fibra de carbono, que se emplea como

revestimiento, permite reducir el peso de la aeronave enriqueciendo sus

prestaciones.

• Pintura radar-absorbente, especialmente en las terminaciones de materiales

metálicos. Estas pinturas ( películas adhesivas) han demostrado ser muy

problemáticas en situaciones de alta humedad, hasta el punto de

desprenderse en vuelo.

YF-‐23 repostando en vuelo.

Yf-‐23 repostando en vuelo


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• Tecnologías para reducir otros patrones de emisiones como la infrarroja,

ruido, etc.

Los aviones furtivos han de volar a

velocidades subsónicas para evitar el

estampido sónico que se produce al

superar la barrera del sonido, y también

deben reducir su patrón de emisiones

térmicas. Esto se resuelve generalmente

usando toberas de escape no circulares

y mezclando los gases de salida con el

ambiente. Como consecuencia, las

prestaciones relacionadas con la

potencia resultan reducidas.

• Sensores pasivos.

Aunque su utilización provoca una importante pérdida en las capacidades

de detección del aparato, sólo compensables con la coordinación con

unidades de reconocimiento (aviones AWACS, satélites, etc) se hacen

necesarios ya que cualquier emisión realizada en el campo de batalla delata

al emisor ante numerosos sistemas del enemigo.

4.4. EMPUJE VECTORIAL.

El empuje vectorial es la habilidad de una aeronave u otro vehículo para dirigir

el empuje de su motor en una dirección distinta a la paralela al eje longitudinal del

vehículo. La técnica era originalmente pensada para proporcionar empuje vertical hacia

arriba, como una manera de darle a un avión la capacidad de despegues y aterrizajes

verticales (VTOL) o cortos (STOL). Como consecuencia, se descubrió que usando

empuje vectorial en situaciones de combate permite a la aeronave realizar varias

maniobras que no son posibles con aeronaves de motores convencionales. Para realizar

los giros, una aeronave que no dispone de empuje vectorial sólo cuenta con las

superficies estabilizadoras de control, como los alerones o flaps.


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Ejemplos :

2D: F-22 Raptor, F-15S/MTD, Su-30MKI, Su-37, Su-47.

3D: F-16 MATV, F-18 HARV, MiG-29OVT (MiG-35), Su-35BM.

Características Principales de la Tobera Vectorial Tridimensional de ITP

• Tecnología patentada por ITP y verificada a través de ensayos de motor

en banco.

• Tres anillos concéntricos cuyo movimiento controla tanto la

vectorización 3D cómo las áreas de garganta y salida de la tobera.

• Mínimo número de actuadores hidráulicos (3/4) requeridos frente a los

6/9 de otro sistemas.

• Efecto “balance beam” por el que se utiliza la energía de los gases para

cerrar el área de garganta reduciendo los requerimientos de carga de los

actuadores.

• Tobera vectorial con modo de seguridad en caso de fallo hidráulico por

el que la tobera se cierra y se mantiene en posición centrada

manteniendo siempre el empuje y el control de la aeronave.

• No requiere equipo externo adicional.


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Vectorización 3D para la Mejora de las Actuaciones de la Aeronave con Costes de

Operación Reducidos

• Seguridad en Vuelo:

Dispositivo de control de la aeronave adicional.

Reducción del riesgo de pérdida de la aeronave debido a despegues a

menor velocidad.

• Actuaciones en Vuelo y Maniobrabilidad de la Aeronave:

Envolvente de vuelo ampliada (Todos los aviones tienen limitaciones físicas: no pueden volar demasiado despacio, o entrarían en pérdida; ni demasiado rápido, ya que, o maniobran dentro de sus parámetros específicos o se efectuará una ruptura.

Esas limitaciones se conocen como envolvente de vuelo.)

Aumento del ángulo de ataque de la aeronave.

Aumento de la tasa de balanceo de la aeronave.

• Perfil de Vuelo:

Reducción de la distancia de despegue y aterrizaje.

Aumento de empuje y reducción del consumo de combustible mediante

la reducción de la resistencia aerodinámica de la parte posterior de la

aeronave y optimización del área de salida de la tobera para la

envolvente de vuelo completa.

• Coste del Ciclo de Vida:

Aumento de la vida del motor.

Aumento de la vida de la aeronave.

• Una fuerza lateral limitada, en la actualidad estudiada para la aeronave

EF2000, no requeriría refuerzo estructural ni en la aeronave ni en el

motor.


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Thrust vectoring (Autor: comandante Alfonso Vicente López Soriano):

Ventajas del empuje vectorial:

Aunque tradicionalmente se asocie con una extrema maniobrabilidad y con la vistosidad

que imprime a las exhibiciones aéreas, la verdad es que sus principales ventajas recaen

en otros muchos campos:

1.- Reduce el consumo de combustible. Ayuda a optimizar los ángulos de ataque en

toda la envolvente de vuelo, disminuyendo la resistencia y mejorando el consumo

específico de combustible, lo que se traduce en un aumento de la

autonomía/permanencia en vuelo. El consumo de combustible se podría reducir

alrededor de un 3% para una misión típica de combate.

2.- Aumenta los factores de carga que se puede conseguir bajo unas condiciones

determinadas, en relación a los que se conseguirían sin dicho empuje vectorial. Ello es

debido a que parte del “esfuerzo” aerodinámico lo están haciendo los propios motores al

“torcer” el empuje, mientras en aviones con tobera convencional toda la maniobra es

debida a la deflexión de las superficies aerodinámicas (suponiendo el mismo avión con

y sin empuje vectorial, cuando las superficies de control del SIN se hubieran saturado, a

las del CON todavía les quedaría recorrido) Por la misma razón mejora los máximos

regímenes de viraje instantáneo y sostenido.

3.- Aumenta el empuje de los motores. Permite un mayor control del área de salida de la

tobera, que se traduce en una mejora en la eficacia de los motores, con aumentos de

empuje que pueden llegar al 7% en determinadas zonas de la envolvente de vuelo,

especialmente en la región supersónica. Menor consumo y mayor empuje…mejores

características supercruise.


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4.- Mejores capacidades STOL. Mejora la fase de rotación en el despegue y ayuda a

controlar el ángulo de ataque en despegue y toma, que unido al mayor empuje que

proporcionan los motores se traduce en una reducción tanto de la carrera de despegue

como de la de aterrizaje.

5.- Amplía la envolvente de vuelo. Desde el punto de vista Mach-Altitud, la envolvente

se amplía por el lado de las bajas velocidades y cotas medias, por el “desahogo” que

proporciona a las superficies aerodinámicas. Desde el punto de vista Mach-Altitud-

Ángulo de ataque, aumenta considerablemente el ángulo de ataque máximo, y por tanto

reduce la mínima velocidad de control del avión.

6.- Mejora la supervivencia en combate y la seguridad de vuelo, por la redundancia

existente en el sistema de control de mandos de vuelo al disponer de unas “superficies

virtuales” extra para controlar el avión en caso de fallo de alguna de las convencionales.

7.- Posibilita la reducción del tamaño de las superficies aerodinámicas. Aunque los

estudios son bastantes experimentales, se cree que tras la completa explotación de las

posibilidades del control vectorial del empuje, se podrá reducir considerablemente el

tamaño de las superficies aerodinámicas convencionales. Esto supondría una reducción

de peso para un mismo avión que se estima entre un 15-20%, de ello se derivaría menor

consumo de combustible, menores resistencias, mayores relaciones empuje/peso y

menor firma radar o RCS (Radar Cross Section)


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5. FUTURAS TENDENCIAS.

5.1. LOS AVIONES DEL FUTURO BATIRAN LAS ALAS COMO PAJAROS

Gracias al efecto combinado de los nuevos materiales y del uso de la

informática, el avión del futuro imitará cada vez más el vuelo de los pájaros. Utilizará

alas aéreo elásticas que se tensarán como los músculos y se juntarán en vuelo, al mismo

tiempo que su ancho y longitud podrán variar hasta un 50%, toda una revolución en la

ingeniería aeroespacial. “Raúl Morales”

Técnicos norteamericanos han conseguido fabricar un caza supersónico

experimental que es controlado por el suave batir de sus alas. Las alas de este aparato

experimental son muy finas y, aunque conservan los clásicos alerones para los

movimientos del avión, estos alerones desempeñan sólo una función secundaria, ya que

lo que hacen es desencadenar los correspondientes movimientos de las alas.

Las finas alas de este prototipo pesan quince veces menos que un ala

convencional y su uso como superficie de control del avión permite obtener una eficacia

mayor que la que facilitan los alerones tradicionales.

Investigadores de la Nasa, del laboratorio de investigación del ejército del aire

(AFRL) y del departamento de investigaciones avanzadas de Boeing, procedieron a

ensayos preliminares de este prototipo con la finalidad de medir los parámetros físicos

que se aplican a las alas en diferentes condiciones de vuelo.

5.1.1. Alas musculares

Pero las investigaciones no se limitan sólo

a la consecución de alas flexibles, asimismo

pretenden modificar la forma de la superficie de

las alas, al igual que ocurre con los músculos, que

se tensan y distienden al mismo tiempo que

aumenta y disminuye su grosor.

Diversas empresas, pretenden asimismo fabricar aviones con pequeñas alas que

sustituyan a las tradicionales de tal forma que, adheridas al fuselaje, puedan plegarse y


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aproximarse entre sí, tal como hacen las aves NextGen Aeronautics, por su parte, trabaja

en un ala metamórfica que pretende sustituir el ala convencional de los aviones de

combate por una mucho más estrecha más favorable a la velocidad, mientras que

Raytheon Missile Systems, de Tucson, perfila un ala telescópica adaptada a las

necesidades de un misil de crucero.

El objetivo que persiguen todas estas investigaciones es crear un conjunto de

maquetas de alas funcionales capaces de reducir a la mitad su longitud y grosor, por lo

que la tecnología aerodinámica se aproxima a lo que fueron los primeros pasos de la

aviación, las alas flexibles de los hermanos Wright, que por razones de seguridad fueron

sustituidas a comienzos del siglo XX por estructuras rígidas combinadas con alerones.

La creciente capacidad de los ordenadores y la elasticidad y peso de los nuevos

materiales, permiten cien años más tarde pensar de nuevo en aviones que imitan el

vuelo de los pájaros, aunque todavía queden unas décadas para que esta tecnología, si

realmente confirma su validez, traspase la frontera de los vehículos militares y se

extienda a la aviación civil.

5.2. ARMA LASER DE ESTADO SOLIDO (105,5 kW)

La tecnología se acerca cada vez más a las armas basadas en rayos láser.

Northrop Grumman Space Technology, una de las empresas que el departamento de

Defensa en EEUU utiliza para desarrollar su armamento, asegura haber desarrollado un

láser de estado sólido que dispara un haz de más de 100 kilovatios, potencia más que

suficiente para derribar un avión, satélite o misil.

En lugar de utilizar perdigones de metal impulsados por la expansión de una

pequeña carga explosiva, un cañón láser emplea fotones. A primera vista uno podría

creer que un haz de fotones no causaría daño alguno a un sólido grande y fuerte como

un avión o un carro de combate. Sin embargo, un haz laser lo suficientemente potente

puede pulverizar el metal.

En el caso de las armas láser, generalmente se emplea un rayo generado a partir

de un láser químico, mecanismos bastante pesados que son complicados de transportar.


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6. CONCLUSIÓN.

El desarrollo de aeronaves no ha estado exento de problemas, muchos de ellos

graves. Más allá de los problemas técnicos, como la investigación y construcción de

nuevos tipos de alas, motores, sensores, sistemas de armas, etc., se esconde el mayor

problema de todos: la escasez de fondos. En casos como el de Rusia, ésta puede en el

peor de los casos congelar definitivamente todos los planes de investigación y

desarrollo.

Pero en Occidente la situación no es mucho mejor. En EEUU, donde desde 1989

se han dado furiosos combates en el Congreso entre los partidarios de reducciones de

presupuesto militar y los que quieren aumentarlo, la situación es especialmente crítica.

La industria armamentística devora miles de millones de dólares del Estado; la

aeronáutica es la que suele llevarse la palma.

La NASA ha tenido que recortar severamente sus fondos, lo cual no solo ha

repercutido en el programa espacial, sino seguramente en las investigaciones de los

programas X, que ahora agrupan a empresas extranjeras y otros organismos de la

defensa. Gastar 130 millones en un solo caza como el F-22 es impensable. Si a esto le

agregamos la dificultad de vender en Europa (la única otra parte del mundo que podría

comprar semejante aparato), que cuenta con numerosas y fuertes empresas aeronáuticas

de renombre como EADS y otras, que tienen sus proyectos en vidriera, el panorama no

es nada alentador.

Es justamente en Europa donde la situación se presenta más positivamente. El

Eurofighter, el Rafale y el Gripen sueco se perfilan como alternativas mucho más

accesibles en cuanto al factor más importante: el costo.

Según muchos analistas, el Eurofighter costará menos de la mitad de un F-22 y

tendrá gran parte de sus capacidades. El Rafale ya ha sido confirmado como futuro caza

de la Fuerza Aérea y la Marina francesa y además pretende conquistar mercados en

otras partes del mundo, cosa que el F-22 nunca podrá pretender. El Gripen ya está en

operaciones, siendo un caza liviano y ligero, tal vez no de última generación, pero sí

muy capaz y eficiente, además de barato.


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El tema principal es, como siempre, el precio de la paz. Tener el mejor

armamento ha sido siempre el deseo de toda nación, ya sea para la defensa o el ataque.

Pero, ¿se justifica el costo en momentos de relativa paz mundial, con conflictos aislados

y de escasa importancia a nivel internacional? Ciertamente, la Tercera Guerra Mundial

todavía podría estallar, pero las posibilidades parecen mínimas.

A pesar de todo, los cazas de quinta generación siguen avanzando. ¿Los veremos

todos volar en el siglo XXI enfrentando acciones de combate? Ciertamente nunca

faltarán razones, sea una guerra mundial o un enfrentamiento aislado. Y entonces,

podremos decir cuál de todos es el mejor y lo que todos los involucrados en su

desarrollo, su compra y su uso, se están preguntando desde hace ya más de 15 años:

¿han valido la pena?

A pesar de que la Guerra Fría ha terminado, los avances iniciados durante su

curso siguen adelante, y nuevos adelantos en material bélico siguen surgiendo. Con la

aparición de una nueva fuerza mundial como es la Unión Europea, y la persistencia de

Rusia, estos adelantos se reflejan sobre todo en la aeronáutica. La nueva generación de

cazas está surgiendo: algunos ya están aquí y otros pronto lo estarán.


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7. BIBLIOGRAFÍA. Información general:

http://es.wikipedia.org/wiki/Avi%C3%B3n_de_caza

http://www.aerospaceweb.org/question/history/q0182.shtml

http://razonyfuerza.mforos.com/556432/8490945-cazas-bombarderos-y-prototipos-de-

4-y-5-generacion/

Foro con curiosidades:

http://extrados.mforos.com/620462/7184063-cazas-de-sexta-generacion/

Información sobre el F-22:

http://www.fayerwayer.com/2010/03/fidae-2010-f-22-raptor-el-avion-de-combate-mas-

avanzado-del-mundo/

http://cssbl.com/aire/f22-caract.htm

Información sobre el Sukhoi PAK FA T-50/I-21:

http://es.wikipedia.org/wiki/Suj%C3%B3i_PAK_FA

www.taringa.net/posts/info/2666091/Rumbo-al-Sukhoi-PAK-FA-T -50.html

Información sobre el F/A-XX

http://www.taringa.net/posts/noticias/3587197/Boeing-F_A-XX-avi%C3%B3n-de-

combate-6ta-generacion.html

Información sobre el láser sólido:

http://www.neoteo.com/arma-laser-de-estado-solido-105-5-kw-15235.neo

Información sobre el sistema de localización:

http://es.wikipedia.org/wiki/Guiado_de_misiles

www.freepatentsonline.com/5129309.html

Información sobre las toberas vectoriales

www.itp.es/index.php?option=com_content&task=view&id=143

www.ejercitodelaire.mde.es/ea/pag?idDoc=C79025F9282F2104C125 76B2003312B4

Fuentes impresas:

Jane´s All the world´s Aircraft 2008-2009. ISBN-13 978 0 7106 28374

El motor de reacción y sus sistemas auxiliares. Autor:Valentín Sáinz Díez.ISBN: 84-

283-2939-7

Aerospace enginering desk reference. ISBN: 978-1-85617-575-3

Encyclopedia of Modern U.S. Military Weapons Autor.-Colonel Timothy M.Laur y

Steven L. Llanson

aeronaves y vehiculos espaciales, 1º aeronáutica

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