Τα συστήματα IRST και η αναβάθμιση των ελληνικών αεροσκαφών F-16

Το F-14D Super Tomcat ήταν το τελευταίο πλήρως επιχειρησιακό αμερικανικό αεροσκάφος εξοπλισμένο με σύστημα IRST. Με την απόσυρσή του το 2006, δημιουργήθηκε ένα κενό, καθώς για μία δεκαετία δεν υπήρχε ανάλογο αεροσκάφος στις ΗΠΑ, μέχρι να ανακηρυχθεί σε “αρχική επιχειρησιακή κατάσταση” (IOC) το F-35, το οποίο φέρει το DAS (Distributed Aperture System).

Του Κωνσταντίνου Ζηκίδη

Στην Ευρώπη, όλα τα σύγχρονα αεροσκάφη (Rafale, Eurofighter Typhoon, Gripen NG) φέρουν εξελιγμένα IRST (αν και στο τρέχον στάνταρ F3 του Rafale δεν περιλαμβάνεται IRST/FLIR, το οποίο θα επανεμφανιστεί ανανεωμένο στο επόμενο στάνταρ F4).

Στην παρούσα φάση, το PIRATE του Eurofighter είναι ίσως το ικανότερο IRST σε επιχειρησιακό αεροσκάφος, ενώ το SkyWard που θα εξοπλίσει το Gripen NG διαφημίζεται ως σύστημα anti-stealth. Όσο για τα ρωσικά μαχητικά, σχεδόν σε όλη την οικογένεια των Su-27/30/35, όπως και στο νέο Su-57, το IRST αποτελεί στάνταρ εξοπλισμό…

Κάθε αεροπλάνο αποτελεί πηγή θερμότητας, λόγω της καύσης (κινητήρας, καυσαέρια), της αεροδυναμικής τριβής, καθώς και της ανάκλασης υπέρυθρης ακτινοβολίας (IR) του ήλιου και της γης. Έτσι, ένα μαχητικό αεροσκάφος μπορεί να γίνει αντιληπτό από έναν αισθητήρα IR, έναντι του ψυχρού υποβάθρου. Αυτό είναι γνωστό εδώ και 70 χρόνια, όπου ξεκίνησε η ανάπτυξη του AIM-9 Sidewinder.

Τα συστήματα IRST βασίζονται σε ηλεκτρο-οπτικούς αισθητήρες που μπορούν να “δουν” στο φάσμα IR και πιο συγκεκριμένα στα “παράθυρα” με μήκη κύματος 3-5 μm (Mid-Wave IR) και 8-12 μm (Long Wave IR), όπου είναι χαμηλότερη η απορρόφηση της ατμόσφαιρας. Παρέχουν δυνατότητες έρευνας και ιχνηλάτισης στόχων, καθώς και εξαπόλυσης – κατεύθυνσης όπλων, εφάμιλλες με αυτές των ραντάρ.

Σε σχέση με τα ραντάρ των μαχητικών, τα IRST διαθέτουν ορισμένα σημαντικά πλεονεκτήματα:

  • Οι αποστάσεις αποκάλυψης στόχων είναι (υπό συνθήκες) μεγαλύτερες, επιτρέποντας έτσι την ανίχνευση ακόμα και αεροσκάφη stealth σε ικανές αποστάσεις.
  • Η λειτουργία τους είναι παθητική, δηλαδή δεν εκπέμπουν καμία ακτινοβολία. Ως εκ τούτου, εάν ένα αεροσκάφος ιχνηλατεί έναν στόχο με IRST, ο στόχος δεν μπορεί να το γνωρίζει, εν αντιθέσει με το ραντάρ, το οποίο εκπέμπει και είναι ανιχνεύσιμο από το σύστημα αυτοπροστασίας του στόχου, προδίδοντας το φέρον αεροσκάφος.
  • Δεν παρεμβάλλονται όπως το ραντάρ, το οποίο είναι επιρρεπές σε παρεμβολή (jamming).
  • Παρέχουν πιο ακριβή εκτίμηση της κατεύθυνσης του στόχου.

Όμως, τα υπόψη συστήματα παρουσιάζουν και ορισμένους περιορισμούς:

  • Δεν μπορούν να μετρήσουν άμεσα την απόσταση του στόχου, όπως το ραντάρ. Για το λόγο αυτό, ορισμένα IRST περιλαμβάνουν και υποσύστημα laser για αποστασιομέτρηση, το οποίο όμως παρέχει ενδείξεις σε μικρές αποστάσεις (κάτω από 10 ναυτικά μίλια). Πιο πρόσφατα, έχει προταθεί η χρήση κατάλληλου ελιγμού (kinetic ranging), με τη βοήθεια του οποίου μπορεί να υπολογιστεί η απόσταση του στόχου, καθώς και η τεχνική του τριγωνισμού (triangulation), με ανταλλαγή στοιχείων από άλλο αεροσκάφος του σχηματισμού μέσω τακτικού δικτύου δεδομένων.
  • Η απόδοσή τους εξαρτάται από τις καιρικές συνθήκες και ιδίως από την υγρασία, εν αντιθέσει με το ραντάρ, η απόδοση του οποίου δεν επηρεάζεται σημαντικά από τις καιρικές συνθήκες.

Με σκοπό την εξέταση των δυνατοτήτων και των περιορισμών των IRST, πραγματοποιήθηκε μελέτη βασισμένη στην προσομοίωση. Ως στόχος θεωρήθηκε το F-35 σε οπίσθια θέαση (low aspect), σε μεγάλο ύψος (30 kft), σε υψηλή υποηχητική ταχύτητα και χωρίς χρήση μετάκαυσης (ΑΒ). Για την μοντελοποίηση του IRST, χρησιμοποιήθηκαν χαρακτηριστικά ενός σύγχρονου αισθητήρα, όπως του SkyWard.

Σύμφωνα με τα αποτελέσματα της προσομοίωσης, σε πεδίο θέασης MFOV (Medium Field Of View) που καλύπτει τομέα 16° × 12,8° και σε καλό καιρό (καθαρή ατμόσφαιρα), ο στόχος θα ανιχνευθεί σε αποστάσεις 45-60 ναυτικών μιλίων.

Η απόσταση αυξάνεται σε χαμηλή υγρασία (συνθήκες ξηρασίας) ή σε στενό πεδίο θέασης (Narrow FOV). Αντιθέτως, μειώνεται καθώς αυξάνεται η υγρασία ή σε ευρύ πεδίο θέασης (Wide FOV).

Πιο συγκεκριμένα, σε συνθήκες μέτριας βροχόπτωσης, σε MFOV, η απόσταση αποκάλυψης μειώνεται στο μισό (22 ν.μ.). Σημειώνεται ότι η απόσταση αποκάλυψης του F-35 (σε head on) από το ραντάρ AESA APG-83 εκτιμάται σε 21-22 ν.μ., ενώ από το APG-68(V)9, σε 11-12 ν.μ.

Υπενθυμίζεται, ότι η προσομοίωση αφορά οπίσθια θέαση, όπου η κύρια πηγή θερμότητας είναι τα θερμά μέρη του κινητήρα. Για εμπρόσθια θέαση (high aspect), όπου κύρια πηγή θερμότητας είναι η αεροδυναμική τριβή, οι αποστάσεις αποκάλυψης αναμένεται να είναι αρκετά χαμηλότερες.

Τα τελευταία έτη, με την έλευση απειλών stealth στο “ανατολικό” στρατόπεδο, οι ΗΠΑ ανακάλυψαν εκ νέου τα IRST. Έτσι, πέραν του DAS του F-35, έχει παρουσιαστεί το Legion Pod της Lockheed Martin, το οποίο αξιοποιείται πλέον επιχειρησιακά σε F-18 και F-15, ενώ έχουν ολοκληρωθεί οι δοκιμές επί F-16. Πιο πρόσφατα, εμφανίστηκε το Open Pod της Northrop Grumman (σε συνεργασία με την ευρωπαϊκή Leonardo).

Από τα ανωτέρω, καθίσταται σαφές ότι η εγκατάσταση συστήματος IRST στα F-16 της ΠΑ θα προσέφερε πολύ σημαντικά επιχειρησιακά πλεονεκτήματα, επιτρέποντας ικανές αποστάσεις αποκάλυψης, καθώς και την ανάπτυξη νέων τακτικών, που θα εκμεταλλεύονταν την “σιωπηλή” λειτουργία.

Με τη βοήθεια ενός συστήματος IRST και με την μετάδοση (μέσω τακτικού δικτύου δεδομένων) της “μεγάλης εικόνας” από ένα (κατάλληλα αναβαθμισμένο) Σύστημα Αεροπορικού Ελέγχου, το F-16 μετασχηματίζεται, από ένα τακτικό μαχητικό, σε ένα ολοκληρωμένο οπλικό σύστημα – κόμβο ενός ευρύτερου δικτυοκεντρικού συστήματος, με αυξημένη επίγνωση κατάστασης, έτοιμο να “υποδεχθεί” με τον “κατάλληλο” τρόπο υφιστάμενες και μελλοντικές απειλές.

Αναφορές

George-Konstantinos Gaitanakis, Andreas Vlastaras, Nikolaos Vassos, George Limnaios, Konstantinos C. Zikidis: “InfraRed Search & Track Systems as an Anti-Stealth Approach”. Αρχικά αποτελέσματα παρουσιάσθηκαν στο Συνέδριο “International Conference on Operational Planning, Technological Innovations and Mathematical Applications (OPTIMA)”, στη Στρατιωτική Σχολή Ευελπίδων, στις 25 – 26 Μαΐου 2017. Πιο εκτενής εργασία έχει υποβληθεί για δημοσίευση στο επιστημονικό περιοδικό Journal of Computations & Modelling της Scienpress Ltd.