El 17 de Julio de 1986, Guy Mitaux-Maurouard, a los mandos del demostrador Rafale A, metió gases a fondo. Se trataba de otra prueba más en un avión demostrador, un prototipo. Por definición, un avión prototipo suele estar inacabado, con una aerodinámica no refinada y motores provisionales, ya de probada eficacia, pero normalmente de empuje inferior al que los aviones de serie montarán si el programa cumple los hitos definidos en el mismo. Guy, como piloto de ensayos, era plenamente consciente de la responsabilidad que todo esto acarreaba al subirse minutos antes a su “oficina”. El programa había ido bien hasta entonces: ensayos en tierra, ensayos en vuelo a 23 grados de ángulo de ataque, reencendido de los motores en pleno vuelo…todas ellas realizadas y superadas satisfactoriamente. Esta vez, en el que sería el sexto vuelo del avión demostrador, se trataba de comprobar la idoneidad del diseño de las toberas de admisión, comprobando que realizasen perfectamente su cometido durante un vuelo de ensayos basado en un perfil de vuelo desde velocidad cero hasta Mach 1.8. Esta velocidad sería alcanzada por gracias a reactores General Electric F404, los utilizados en el demostrador y que se habían demostrado como ideales para el mismo. Con el mando de gases a fondo y el postquemador de ambos motores funcionando a la perfección, tan solo 13 días después del primer vuelo llevado a cabo el 4 de Julio, Guy alcanzó la velocidad de Mach 1.8 a 42.000 pies.
Pero para llegar a este punto, antes tuvieron que solventarse no pocos escollos, tanto en lo que respectaba propiamente al avión en sí, como políticos, acaecidos estos últimos dada la relación inicial de Francia con el programa EFA. Así, y al igual que en la mayoría de los aviones de combate modernos nacidos en Europa, los orígenes del Rafale se remontan a finales de la década de 1970, en la que Dassault acababa de presentar su último modelo de avión de combate: el Mirage 2000, basado en el exitoso Mirage III. Pese a ello, la siempre presente amenaza procedente del bloque soviético y los rápidos avances tecnológicos aparecidos en el campo de la aeronáutica militar, hicieron que Francia solicitase un estudio/propuesta a Dassault sobre el desarrollo de un nuevo de avión de combate de características avanzadas, lo que hoy en día se conoce como State of art. Este estudio también vino en parte dado en tanto en esa época, el Mirage 2000 no era en sí mismo un avión polivalente, existiendo diversas versiones conforme a la misión que era capaz de desarrollar (por ejemplo, la C, de superioridad aérea, o la N, con capacidad nuclear). Así, y dado que otros países europeos pretendían también el modernizar su flota, Francia en un principio se alió con la República Federal de Alemania y con el Reino Unido; las diferencias y necesidades no tardaron en aparecer, la primera de ellas en lo que respectaba a la función del avión: mientras que Francia apostaba por un cazabombardero, tanto el Reino Unido como Alemania lo hacían por un interceptor puro, que sustituyese a la flota de F-4 Phantom que tenían en su arsenal. Lo cierto es que tras una reunión mantenida en Bruselas en 1979, se llega a un acuerdo inicial, en el que se combinan las exigencias de los tres países: el futuro avión será un bimotor de ala en delta con planos canard y sistema de control de vuelo, capaz de alcanzar Mach 2.0 y un techo máximo de 15.000 metros.
En 1980, y tras nuevas diferencias surgidas a raíz de la planta de empuje (tanto Francia como Reino Unido apostaban por turborreactores de fabricación propia, mientras que la República Federal Alemana lo hacía por los General Electric F404), el Ministro de Defensa alemán hizo públicas unas declaraciones, en las que expresaba sus dudas acerca de la llegada a buen puerto del proyecto, dadas las crecientes diferencias en puntos clave del mismo. Finalmente se presentaron tres maquetas estáticas a escala real, una por país. Las más interesantes sin duda fueron la inglesa (embrión del EAP, “padre” del Eurofighter) en 1980 y la francesa, en 1982. En ese año comenzaron a hacerse aún más públicas si cabe diferencias de cierta gravedad entre el Reino Unido y Francia, pues el Ministerio de Defensa británico anunció en Septiembre que financiaría con 70 millones de libras la construcción del EAP o Experimental Aircraft Program, invitando eso sí a las otras dos naciones. Por su parte, el Ministro de Defensa francés hizo lo mismo en Diciembre, afirmando que Francia construiría el ACX u Avion de Combat eXpérimental por si sola llegado el caso.
Los años comprendidos entre 1983 y 1985, en plena definición conjunta de las capacidades del avión, aumentaron aún más si cabe las diferencias entre países participantes. No obstante, bien es cierto que esta alianza, a pesar de las disputas, bien les vino a los tres países, complementando sus conocimientos tecnológicos propios gracias a los aportados por cada nación, en materia de aerodinámica, materiales, tecnología de motores a reacción y los últimos avances en sistemas de control de vuelo digital. Ya en 1984 se habían sumado al proyecto España e Italia, pero nuevas diferencias aparecieron, y no ya solo en cuanto a los materiales a emplear en el futuro avión, sino en cuanto a su misión principal; el Reino Unido en esta fase del programa, apostaba por un avión con una predominante capacidad aire-aire y de una cierta autonomía, mientras que para Francia, con el Mirage 2000 recién entrado en servicio, la misión principal era aire-suelo, teniendo como objetivo secundario el ser empleado también en portaviones y sustituir a la flota de F-8 Crusader y Super Entendard, que poco a poco se iba quedando obsoleta.
Pero sin duda, el detonante final de que supuso la salida de Francia del programa, fueron en cuanto a la planta de empuje del avión. Francia apostaba por los Snecma M88, mientras que el Reino Unido, por motores Turbo Unión, con el diseño de la estructura del avión de por medio. Francia se retiró definitivamente del programa en 1985, anunciando que emprendería por sí misma un programa propio: el Rafale.
Lo cierto es que, restrospectivamente, estos desencuentros se originaron por los diferentes puntos de vista entre dos gigantes aeronáuticos europeos: Dassault por parte francesa y British Aerospace, cuyos excelentes resultados en programas de aviones militares les hicieron entrar en una pugna constante por el liderazgo del programa.
A partir de este momento, el programa Rafale siguió adelante, llevándose a cabo ensayos en vuelo en el avión demostrador Rafale A de forma altamente satisfactoria la superación de una posibilidad de cancelación de la versión naval tras la opción de compra de excedentes de F-18 (alternativa que finalmente no fue contemplada), la creación de versiones de prototipo sobre las que aplicar las lecciones aprendidas durante los vuelos del demostrador (el C01, monoplaza y el B01, biplaza, junto con dos versiones navales M01 y M02) y finalmente, su entrada en servicio en 2001, estando el programa actualmente en constante evolución y recibiendo nuevas mejoras, siendo la versión más capaz actualmente la F3, a la espera de la F3R, cuyas modificaciones serán implementadas en cuanto se integre en el avión el misil aire-aire de largo alcance Meteor.
El fuselaje del avión
El Rafale es un avión de combate bimotor, diseñado para alcanzar factores de carga de +9 Gs (+11 Gs en el caso de necesitarlo) y de -3,6 Gs. En la construcción del fuselaje cabe destacar la gran extensión del mismo en el que se han empleado materiales compuestos; además, en las zonas susceptibles a sufrir grandes esfuerzos y desgate severo (tales como los bordes de ataque del ala y de los planos canard) se emplea titanio. En el radomo en cambio, se emplea kevlar.
El ala, en configuración media, es de tipo delta y dotada de un valor de flecha de 48º, sin capacidad de plegado. El ala en delta de por sí permite una gran penetración aerodinámica, lo que confiere al avión un mayor rendimiento (menor resistencia) durante el vuelo en régimen transónico y especialmente en supersónico. Asimismo, y el hecho de que el valor de la flecha es poco acusado, le permite unas muy notables actuaciones en régimen subsónico. Las superficies de control son del tipo elevons o elevones, característica y tecnología heredada del Mirage III, el gran éxito de Dassault.
El ala en delta se complementa con otros dos elementos aerodinámicos de gran importancia: sendos lerx, uno a cada lado del fuselaje, de un valor en flecha muy pronunciado (72º) y dos planos canard dispuestos en la zona frontal del avión, con un ángulo de incidencia superior al del ala, que se encargan de maximizar la maniobrabilidad en cualquier punto de la envolvente de vuelo, mejorando asimismo las actuaciones en el aterrizaje, disminuyendo la velocidad de aterrizaje y apontaje en portaviones hasta un valor de 115 nudos.
El avión es, por tanto y al igual que el Eurofighter, aerodinámicamente inestable, diseñado explícitamente para una capacidad de subir el morro de forma instantánea y lograr apuntar el armamento en el menor tiempo posible. Por ello, es necesario disponer de un sistema de control de vuelo digital (FBW o Fly-By-Wire, llamado en francés CDVO) que permita al piloto mantener el control de la aeronave en toda su envolvente de vuelo, maximizando la efectividad aerodinámica del avión en cualquier condición, y que ha sido diseñado e implementado por Dassault. El sistema se compone de tres canales digitales y uno analógico que salta automáticamente en el caso de emergencia, alimentados por diferentes buses eléctricos. El sistema ejerce el control de las superficies aerodinámicas a través de servos hidráulicos que funcionan a una presión de 345 bares.
Mención especial merece que, en definitiva, todos los elementos que forman parte de la estructura del avión (alas, lerx, canards, timón de cola, posición de las toberas de admisión …) y su forma, composición, disposición y geometría, contribuyen a reducir la sección transversal del radar (RCS), de forma que el Rafale presenta características furtivas avanzadas, aumentando la capacidad de supervivencia del avión y del piloto en un entorno hostil
El motor SNECMA M88
El M88-2 es un motor capaz de proporcionar un empuje en potencia militar de 50 kN y de 75 kN en postcombustión. Gracias al escaso valor de índice de derivación (0,3), el motor permite obtener dos ventajas: por una parte, al tratarse de un turbofan, ofrece un consumo específico menor que un turborreactor puro; por otra parte, y gracias a ese bajo índice de derivación, sus características de manejo se acercan mucho a la de un turborreactor. Así, la capacidad de spool up y de spool down es enorme, permitiendo al piloto actuar rápidamente sobre el mando de gases, sabiendo que el reactor responderá casi al instante ante cualquier demanda.
Su construcción y diseño es enteramente modular (21 módulos), constando de un compresor de nueve etapas (seis de alta HPC y tres de baja –LPC-), una cámara de combustión anular (única), y una turbina de dos etapas (una de alta presión -HPT-, y otra de baja presión –LPT-). La construcción del motor se corresponde con el state of art actual, es decir, emplea la tecnología blisk (álabes y disco forman un único componente), cubiertas cerámicas para resistir condiciones de alta presión y temperatura, además de otras innovaciones. Todos los parámetros del motor están bajo la supervisión de un sistema FADEC, que optimiza en todo momento el consumo de combustible, posición de la tobera de sección variable, etcétera, basándose en parámetros como la posición del mando de gases, el caudal de aire, temperatura en distintos puntos del compresor, por citar algunos. Además, está diseñado en vista a experimentar un potencial de crecimiento, llegando a poder producir un empuje de 90 kN a plena postcombustión y 60 kN en potencia militar.
La admisión del aire al compresor se produce gracias a unas toberas de admisión situadas en posición lateral, simplificando al máximo el diseño y a la vez permitiendo la entrada óptima de caudal de aire a los motores. A su vez, la tobera de escape, de sección variable, permite por diseño disminuir la firma infrarroja de la pluma de combustión. Además, tanto la tobera de admisión como la tobera de escape están diseñadas con vista a reducir la sección transversal de radar (RCS).
Actualmente, el standard actual es el M88-4E. En esta revisión, se ha conseguido prolongar la vida operativa de elementos claves del motor, tales como las etapas de alta presión del compresor y de la turbina.
La aviónica del Rafale. La cabina y el interfaz hombre máquina
La cabina del Rafale prescinde de sistemas e indicadores analógicos, simplificando la disposición e instrumentación de la misma al máximo (hay un total de 47 interruptores laterales) y presentando al piloto a través de un total de 7 pantallas LCD a color (tres de ellas principales, de dimensiones 25,4×25,4 cm –una- y de 15×15 cm –las dos restantes, táctiles y encargadas de la presentación del sistema de armamento y de la navegación (SNA, – Système de Navigation et d’Attaque-) a toda la información relevante del vuelo y que previamente ha sido recogida por la batería de sensores y sistemas y procesada por los ordenadores del avión; es decir, tanto de los sistemas de búsqueda y seguimiento de objetivos como de los ordenadores de datos aéreos. Esta información, se complementa con la mostrada al piloto en su línea visual frontal a través del HUD de gran angular. La información mostrada depende de la configuración que decida el piloto, tanto a través de los menús de configuración de las propias pantallas como a través del HOTAS (Hands On Throttle And Stick, denominado en Francia 3M –Main sur Manche et Manette).
El piloto se sienta en un asiento eyectable Martin-Baker Mk F16F de tipo cero/cero, fabricado de forma conjunta entre Martin Baker y SEM-MB, a igualdad de participación industrial (al 50%). El asiento está configurado con una inclinación de 29º, permitiendo una gran comodidad en vuelo y una mayor resistencia a factores de carga elevados. El casco no es convencional, en tanto el piloto emplea un HMD (Head Mounted Display) TopSight E de Sextant Avionique-Intertechnique, con un peso de 1,45 kilogramos de forma que toda la información relevante y que ha sido simplificada por los ordenadores de vuelo se le presenta al piloto, independientemente de la posición de su cabeza. La respiración se lleva a cabo a través del sistema OBOGS lo que le permite disponer de una cantidad ilimitada de oxígeno, sin depender de un depósito externo, tomando aire del compresor y separando a nivel molecular las partículas nocivas de las compatibles con la vida humana. Su funcionamiento, basado en una válvula electromecánica, permite controlar la alimentación de oxígeno prescindiendo del diafragma, presente en sistemas más antiguos, reduciendo el peso y tamaño del dispositivo.
Además, el piloto es capaz de controlar mediante comandos vocales ciertas funciones del avión, de forma que no le sea necesario actuar sobre determinados interruptores en cabina, agilizando las acciones a realizar durante el pilotaje.
El concepto de fusión de sistemas francés: la fusión de datos
El Rafale, avión cuyas capacidades son definidas por Dassault como omnirol, hace uso del concepto “fusión de datos”. Hasta hace relativamente poco tiempo, el concepto de aviónica en un avión de combate era entendido como sistema integrado, en el cual, cada sensor de aviónica actuaba de forma autónoma, presentando una serie de informaciones relevantes y entendibles al piloto. Con el concepto de “fusión de datos” o data fusion, el conjunto de sensores captan información según sus capacidades, pero comparten esa información con el resto, de forma que todos interactúan entre sí, presentando sus “conclusiones” al piloto, maximizando tanto la veracidad y exactitud de la información como las soluciones de disparo para el armamento, así como la correcta gestión del sistema de guerra electrónica (EW). Esta característica se ve aún más potenciada con la integración del datalink-16, que permite compartir con aviones de la coalición la información que es captada por sus sensores. La información que recibe el piloto se genera a través del sistema EMTI (Ensemble Modulaire de Traitement de l´Information), el cual recibe tanto las instrucciones del piloto como de los diferentes sensores y elementos del avión.
Así, el Rafale cuenta con los siguientes sistemas principales, tanto de búsqueda y seguimiento de objetivos como de autodefensa.
Radar RBE2
El radar RBE2 es un radar multimodo con capacidad look up/down, shoot up/down y diseñado con vistas a crecimiento y desarrollo de capacidades de tipo PESA (Passive Electronic Scaning Array); estos radares, dotados de una enorme cantidad de módulos T/R (transmisores/receptores), permiten al menos dos ventajas con respecto a su contrapartida mecánica: no depender de la posición de la antena y tener una mayor capacidad de búsqueda y seguimiento de objetivos. Tal es así que el radar es capaz de presentar en pantalla hasta 40 objetivos aire-aire, de los cuales puede priorizar 8 de ellos (priority targets) y proporcionar soluciones de disparo tanto para misiles BVR como WVR; los 32 restantes se continúan siguiendo en tiempo real durante todo el tiempo que estén a la vista del radar.
Asimismo, se disponen de modos aire-suelo de alta complejidad y definición de presentación, como un modo de mapeado del terreno por apertura sintética, un modo de terrain avoidance que genera ante el piloto una cartografía en 3D, de forma que siempre sepa qué es lo que se va a encontrar al desarrollar un perfil de vuelo bajo y rápido.
Como se ha mencionado anteriormente, el radar destaca por el potencial de crecimiento, tanto es así que actualmente se está finalizando una versión AESA que equipará a los Rafale. Tanto la versión PESA como la AESA disponen de aproximadamente 1.000 módulos de transmisión recepción (T/R), la diferencia de funcionamiento radica en cuanto a la alimentación de estos módulos; mientras que en el PESA una única fuente de energía alimenta a todos los módulos T/R, en el AESA la alimentación es individual. Esta característica permite seleccionar automáticamente, gracias al concepto de fusión de datos, la cantidad de módulos T/R en funcionamiento, optimizando la emisión de ondas radar, de forma que se asegure la máxima capacidad de detección de objetivos enemigos y se disminuya la capacidad de detección del avión propio por parte del enemigo, aumentando la situational awareness y la capacidad de supervivencia en el campo de batalla. Esta capacidad aumentará más si cabe con la entrada en servicio del misil Meteor, permitiendo sacar el máximo partido al RBE 2 AESA.
El SPECTRA (Self-Protection Equipment Countering Threats of Rafale Aircraft)
De nada sirve una enorme capacidad de detección de objetivos si un avión militar en incapaz de adentrarse en el espacio aéreo enemigo de forma exitosa. Para ello, es necesario contar con avanzados sistemas de autoprotección que “confundan” a los sistemas de búsqueda y seguimiento de objetivos enemigos. El SPECTRA es el encargado de esa función en el Rafale
El SPECTRA es un sistema de autoprotección de última generación, que integra o contempla en su definición tanto los dispensadores tradicionales de chaff y flare como el conjunto de sensores y emisores destinados a ejercer las funciones de guerra electrónica (EW). El corazón del SPECTRA es el ordenador o computador GIC (Gestion de lÍnterface et Compatibilité) que recibe e integra la información de todos los componentes repartidos por la estructura del avión:
DEBEM (Détection et Brouillage Electromagnétique), compuesto por dos sub-sistemas, el RWR/ECM. Dispone de librerías de amenazas programables y ejerce funciones ELINT/ SIGINT.
RWR/ESM (Radar Warning Receiver/Electronic Support Measures -alertador de radar y soporte de/para medidas electrónica), el conjunto de receptores digitales, compuesto por 3 antenas principales con una cobertura en azimuth de 120º, capaces de detectar emisiones hasta a 250 km. Asimismo, gracias al concepto de fusión de datos, se utiliza también con el resto de sensores de búsqueda y seguimiento de objetivos para mejorar la puntería y precisión durante el guiado del armamento.
DECM (Digital Electronic Countermeasures, contramedidas electrónicas), compuesto por 3 antenas AESA, su perfil de funcionamiento puede ser ofensivo, defensivo y pasivo (furtividad). Tiene capacidad omnidireccional.
DDM (Détecteur infrarouge de Départ de Missiles, detector infrarrojo de misiles, similar al MAW Missile Alert Warning), compuesto por 2 sensores de onda media infrarroja, con una cobertura de 360º en azimuth.
DAL (Detecteur d´Alerte Laser, detector alerta laser, equivalente al LWR –Lasser Warning Receiver). Compuesto por tres sensores distribuidos tanto por la parte frontal y trasera del SPECTRA.
Dispensadores de señuelos, formado por 4 dispensadores de bengalas y señuelos (decoys) y 2 dispensadores de chaff.
De esta forma y con el conjunto de elementos que componen el sistema SPECTRA, se consiguen al menos dos cosas: una enorme capacidad de supervivencia en entorno hostil y un aumento en la capacidad de captación de datos del campo de batalla, que se integrarán y combinarán tanto por los procedentes de otros sensores del avión (fusión de datos) como por los procedentes de aviones aliados (datalink 16).
El FSO (Front Sensor Optronics)
El FSO es el último de los sistemas de búsqueda y seguimiento de objetivos, permitiendo al Rafale disminuir aún más si cabe la capacidad de emisión de ondas electromagnéticas. El FSO se compone de un sensor de TV y un sistema IRST (Infra Red Search and Tracking) que permite identificar aeronaves y objetivos terrestres a grandes distancias, y determinar las mismas gracias a un sistema de puntería laser telemétrico. Así, puede utilizarse para disparar armamento guiado por emisiones infrarrojas tanto aire-aire como aire-suelo. Actualmente se está integrando un sensor con una sensibilidad comprendida entre las 3-5 micras, aumentando exponencialmente la precisión a alcanzar.
Los PODS externos: el Damocles y el AREOS
El Damocles es el pod especializado de THALES, que montado en el Rafale, aumenta exponencialmente las capacidades otorgadas al avión por el FSO en misiones en las que la capacidad de lanzamiento de armamento guiado a grandes distancias y altitudes sea absolutamente necesaria.
El AREOS (Airborne REconnaissance and Observation System), por otra parte, es el pod de reconocimiento táctico del avión, capaz de conseguir imágenes a una alta resolución y definición tanto a grandes distancias y alturas como a nivel del suelo y transmitirlas a especialistas y altos mandos en tiempo real.
El sistema datalink 16
El datalink 16 es el último de los sistemas de aviónica a comentar del Rafale .Este sistema, basado en el llamado link 16, el actual state of art en materia de enlace de datos de la OTAN, permite intercambiar datos entre elementos aéreos, terrestres y marítimos en tiempo real, con la información encriptada en un lenguaje completamente estandarizado. La recepción se produce en el módulo de aviónica llamado MIDS. El MIDS está completamente integrado con el resto de sistemas del avión, incluyendo el sistema de armamento y de autodefensa (recordemos el concepto de fusión de datos), de forma que el piloto siempre mantenga el estado más alto de conciencia situacional posible situational awareness.
El futuro del Rafale
El Rafale se diseñó con un enorme potencial de crecimiento, crecimiento que han estado experimentando todos los sistemas del avión (motores, equipos de aviónica, sensores del SPECTRA, etc). Aunque el estándar actual es el Rafale F3, el F4 es prácticamente una realidad. En esta revisión, se incorporarán de serie los motores SNECMA M88-4E, el sensor de alta definición del FSO mencionado actualmente, así como refinamientos en otras áreas del avión.
La capacidad omnirol del avión es una realidad, contando con ella casi desde el mismo instante de su entrada en servicio, con una amplia panoplia de armamento aire-aire y aire-suelo. Se espera que en poco tiempo el misil Meteor entre en servicio, lo que, junto con el AESA, aumentará enormemente las capacidades BVR del avión (en lo que respecta a la capacidad del misil), y las capacidades de detección del avión tanto en los modos aire-aire como aire-suelo.
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