La tecnologia STEALTH

(di Lorenzo Pasturenzi)

07/02/20

La necessità di nascondersi agli occhi del nemico è, sin dai tempi antichi, un fattore di rilievo in ambito militare. Ne è un esempio la battaglia della foresta di Teutoburgo del 9 D.C., in cui tre legioni romane e 6 coorti ausiliarie furono annientate da una coalizione di tribù germaniche guidate da Arminio. Il barbaro fece costruire un terrapieno lungo 600 metri parallelo al sentiero seguito dall’esercito romano e vi nascose la maggior parte delle sue forze. Al passaggio degli ignari nemici, i germani scatenarono un devastante attacco a sorpresa infliggendo a Roma una delle peggiori sconfitte militari della sua storia.

Con la nascita dei radar il celarsi alla vista nemica ha assunto un nuovo significato, andando ad espandere questo concetto a tutto lo spettro elettromagnetico e non più solo alle frequenze visibili dall’occhio umano. Soprattutto in campo aeronautico, in seguito allo sviluppo delle varie forme di difesa contraerea osservato durante la Seconda Guerra Mondiale, l’importanza di trovare soluzioni per ottenere la “bassa osservabilità” dei propri velivoli divenne capitale. Sovietici e americani finanziarono diversi studi in merito iniziando a sviluppare le cosiddette tecnologie stealth.

È importante sottolineare che la parola è traducibile in “furtività”, non in “invisibilità”. Questo aspetto ci definisce esattamente quale sia lo scopo di tale filosofia, ossia diminuire la propria evidenza all’osservazione da parte nemica. Non è infatti possibile ottenere un velivolo che sia del tutto invisibile ai radar.

Quali sono dunque le strategie perseguite in fase di progetto per rendere un aereo stealth?

Innanzitutto è importante capire il funzionamento di un radar. Tale acronimo (Radio detection and ranging – radiorilevamento e misurazione di distanza in italiano) indica una o più antenne in grado di emettere, ricevere ed analizzare un segnale sottoforma di onda elettromagnetica (onde radio o microonde) al fine di determinare la posizione ed eventualmente la velocità di oggetti (definiti target) che hanno interagito con tali onde elettromagnetiche.

L’antenna radar quindi emette un segnale nello spazio, tale onda viene riflessa dal target in varie direzioni tra cui quella congiungente con il radar, il segnale di ritorno ricevuto dall’antenna viene analizzato.

Da tale analisi si ottiene il tempo che è intercorso tra l’emissione dell’onda e la sua ricezione.

Conoscendo la velocità di propagazione dell’onda elettromagnetica (nel vuoto è pari alla velocità della luce ) si può facilmente calcolare la distanza antenna-target:

Per il calcolo della direzione in cui si trova il target invece si utilizzano antenne direzionali (cioè antenne che emettono un’onda elettromagnetica solo in una certa direzione) rotanti.

Un altro concetto utile per comprendere le tecnologie stealth è quello di Radar Cross Section. La R.C.S. è una misura di quanta potenza viene riflessa verso il radar dal target “illuminato” dall’onda elettromagnetica inviata ed è quindi una misura di quanto l’oggetto sia rilevabile da parte del radar stesso. Più tale parametro risulta piccolo, più è difficile rilevare il bersaglio ad una certa distanza poiché meno potenza ritorna al radar e risulta dunque indistinguibile da quello che è il “rumore di fondo”, ossia dai disturbi. La R.C.S. influisce quindi anche sulla massima distanza a cui può essere individuato un target. Ad esempio, l’R.C.S. associata ad un DC-9 è nell’ordine di 20 mentre quella di un’automobile si attesta sui 100 quindi a parità di radar e condizioni l’automobile potrà essere individuata ad una distanza maggiore dall’antenna rispetto al DC-9. Tale parametro dipende essenzialmente dalla forma e geometria del bersaglio, dai materiali di cui è composto (soprattutto sulla sua superficie), dalla sua posizione e angolazione rispetto al radar e in minima parte dalle sue dimensioni. Per questo è possibile che un DC-9, grazie alle sue forme arrotondate, abbia una RCS minore di un’auto nonostante le dimensioni sicuramente maggiori.

_{^{(Nella tabella RCS stimate di alcuni aerei militari)}}

La progettazione stealth punta quindi a ridurre la radar cross section del velivolo. Per raggiungere tale obiettivo si seguono diversi metodi:

Shaping: l’idea alla base di questo metodo consiste nel progettare forme e superfici del velivolo orientate in modo tale da riflettere l’onda elettromagnetica incidente in altre direzioni rispetto a quella che congiunge il velivolo al radar. Si cerca quindi di evitare che un qualunque punto dell’aereo abbia la superficie rivolta verso la possibile posizione di un radar nemico. L’applicazione di questo metodo è particolarmente visibile sul Lockheed F-117 Nighthawk. La sua implementazione nasconde comunque delle problematiche legate alla aerodinamica, in quanto forme così particolari e spigolose ne degradano le prestazioni rendendo necessari strumenti computerizzati per la stabilità e il controllo del mezzo. Nella categoria dello “shaping” rientra anche l’idea di trasportare i carichi (armi, ecc..) in apposite baie interne in modo che questi, la cui forma non può essere particolarmente ottimizzata, non vadano a contribuire all’R.C.S. complessiva del velivolo. Tale strategia è implementata sui Lockheed F-35.
Materiali Radar-assorbenti: i materiali radar-assorbenti (RAM) sono composti in grado di convertire parte dell’energia del segnale incidente in calore, riducendo in questo modo la potenza del segnale riflesso. Tali materiali sono particolarmente utili nelle zone in cui lo “shaping” si può adottare solo marginalmente o non si può utilizzare del tutto, come nel caso del bordo d’attacco delle ali e nella zona delle prese d’aria. La manutenzione di tali materiali è molto costosa e il loro utilizzo causa un aumento dei costi di produzione e di peso del velivolo, aspetto negativo che non può essere sottovalutato.
Contromisure elettroniche: le contromisure elettroniche si basano sull’idea di produrre un segnale alternativo rispetto a quello riflesso dal velivolo tale che sommandosi all’eco lo vada a cancellare o a ridurre fortemente. Affinché ciò sia possibile, il target deve conoscere la direzione, l’ampiezza, la frequenza e la fase dell’onda elettromagnetica irradiata dal radar nemico e deve essere in grado di produrre il corretto segnale di disturbo, emetterlo al momento giusto e nella direzione corretta. Ovviamente le problematiche tecniche legate allo sviluppo di questo metodo sono molteplici e una sua errata implementazione causerebbe un forte aumento di RCS.

La tecnologia stealth è stata un vero game changer in quella che è la guerra aerea ed è il requisito principe per qualunque aereo militare di quinta generazione. Attualmente questa tipologia di velivoli è composta dai soli F-22 e F-35 (foto in fondo), ma ben presto la famiglia dovrebbe allargarsi.

Quella che una volta era una tecnologia il cui “stato dell’arte” era posseduto solamente dagli Stati Uniti d’America, oggigiorno è stata sviluppata dalla Russia (vedrà la luce con il Sukhoi Su-57 Pak Fa) e dalla Cina (è presente sul nuovo Chengdu J-20).

Restano dei dubbi per quanto riguarda invece l’effettivo livello di stealthness della “versione export” dell’F-35 (foto). Infatti, gli Stati Uniti si sono sempre opposti alla condivisione delle loro conoscenze in materia stealth, impedendo ad esempio la vendita dell’F-22 (considerato il fiore all’occhiello per quanto riguarda questo aspetto) a nazioni terze seppur alleate, come nel caso del Regno Unito. Inoltre, vista l’ampia produzione stimata di tale velivolo, è possibile che per contenerne i costi non si sia puntato a creare un aereo che fosse avanzato quanto l’F-22 per quanto riguarda questa tecnologia, bensì un velivolo che fosse difficilmente individuabile dai radar che lavorano nelle sole frequenze comprese tra gli 8 e i 18 GHz (per esempio dai fire control radar delle batterie antiaeree). Nessun civile ha comunque accesso ai dati relativi alle capacità stealth dell’aereo, quindi tutto ciò resta mera speculazione.