Radar Warning Receiver
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Il Radar Warning Receiver, spesso abbreviato RWR, ricevitore d'allerta radar, è un componente dell'avionica degli aeromobili militari. Questo componente, ricevendone le emissioni, avverte il pilota della presenza di altri mezzi militari avversari dotati di radar, quali ad esempio navi, batterie lanciamissili, aeromobili o missili.
Gli RWR sono in grado di discriminare il tipo di emettitore dalla forma dell'onda ricevuta, filtrando le emissioni radar alleate e presentado la scena su uno schermo (solitamente gli RWR occidentali) o su un pannello dotato di spie luminose (gli RWR del blocco sovietico). Sullo schermo appare la situazione orizzontale attorno all'aeromobile dove vengono indicate posizione e tipo di minaccia. A seconda dell'intensità dell'onda emessa il sistema è in grado di calcolare anche la distanza dell'emettitore.
Un sistema RWR permette al pilota di essere a conoscenza della situazione intorno a lui (situational awareness), una basilare qualità dei moderni aeromobili (sia aerei che elicotteri) da combattimento. Inoltre permette al pilota di essere avvertito dell'eventuale lancio di missili a guida radar e quindi di prendere i provvedimenti del caso, quali il lancio di esche elettroniche, l'attivazione di contromisure (ECM) oppure il semplice allontanamento (quando possibile) dal lanciatore.
I moderni RWR sono in grado di lavorare anche in presenza di densi segnali radar. I primi modelli montati sui caccia, ad esempio durante la guerra del Vietnam, non si dovevano accendere quando l'aereo era sul ponte della portaerei, altrimenti il ricevitore si sarebbe bruciato (sulle portaerei vengono imbarcati radar molto potenti). Il pilota non se ne sarebbe accorto sino a quando non sarebbe stato troppo tardi.
Il sistema è composto dalle antenne riceventi, sagomate sulla fusoliera, solitamente sulla deriva, da processori di segnale, sistemati di solito dietro la cabina, sul dorso, e da un visore, generalmente un piccolo schermo a tubo catodico in toni di verde oppure uno schermo a cristalli liquidi. Sugli aeroplani dell'ex blocco sovietico, questo è invece un pannello con spie luminose.
Negli Stati Uniti gli strumenti di questo tipo sono siglati AN/ALR.
[modifica] Storia e tecnica
Sin dalla guerra del Vietnam l'importanza delle contromisure elettroniche e della conoscenza delle minacce radar sugli aeromobili da combattimento è andata sempre più affermandosi ed affinandosi. Tali sistemi di protezione possono essere suddivisi in due gruppi: le contromisure passive, con il compito di allertare l'equipaggio riguardo una minaccia incombente e quelle attive, a cui è demandato l'incarico di disturbare ed ingannare i radar nemici.
Il radar warning, in tale contesto, è una contromisura elettronica passiva il cui compito è quello di avvertire il pilota che il suo aereo è stato "agganciato" da un radar nemico e può essere tenuto sotto tiro da un sistema missilistico o da una batteria contraerea.
Il 24 luglio 1965, durante una missione sul Vietnam del Nord, un F-4 Phantom venne abbattuto da un missile terra-aria SA-2 di costruzione sovietica; il missile, denominato anche Guideline in codice NATO, era guidato da un radar (chiamato Fansong, sempre in codice NATO) operante nella banda di frequenza compresa fra 2,94 e 3,06 GHz. Sebbene questo non fosse stato il primo velivolo abbattuto nei cieli del Vietnam del Nord, gli Stati Uniti si resero conto che i nuovi sistemi missilistici costituivano un serio ostacolo alla superiorità aerea statunitense.
Diversi comitati di studio convennero che era indispensabile sviluppare degli equipaggiamenti elettronici capaci di individuare i radar nemici che avrebbero guidato i missili. Questo convincimento si rafforzò quando un aereo da ricognizione RA-5C Vigilante della US Navy fu abbattuto sopra Dien Bien Phu, ancora una volta da un SA-2.
Fra le varie soluzioni avanzate dalle industrie USA, la Vector IV della Applied Technology Inc. sembrò quella migliore. Fu così che ebbe origine il radar warning denominato AN/APR-25. Esso era basato sul principio del rilevamento della frequenza del Fansong che guidava gli SA-2.
Sfruttando gli ingressi vettoriali forniti dai diagrammi di radiazione di quattro antenne (da cui il nome Vector IV) il radar warning indicava al pilota, su uno schermo, la direzione di provenienza della minaccia.
I primi radar warning, a causa delle notevoli dimensioni, furono inizialmente installati sui bombardieri Douglas B-66 Destroyer; durante le incursioni aeree un B-66 così equipaggiato precedeva la formazione allertando i compagni e indicando loro la posizione delle batterie missilistiche.
Man mano che i progressi della tecnologia ne riducevano le dimensioni, i radar warning poterono essere installati anche su velivoli più leggeri; fu anche possibile per il pilota ascoltare in cuffia il suono prodotto dagli impulsi emessi dal radar Fansong, permettendogli così, grazie a un repentino cambiamento di tono, di capire quando il radar passava dalla fase di ricerca alla fase di lock-on, cioè di aggancio del bersaglio. Scherzosamente i piloti americani chiamarono questo tono in cuffia "Samsong", la canzone del SAM (surface to air missile (site), (batteria di) missili terra-aria), prendendo ovviamente spunto dal nome del radar.
Successivamente furono costruiti missili anti radar (ARM), gli AGM-45 Shrike. Questi ultimi erano in grado di colpire le batterie di SAM facendosi guidare dalle emissioni del Fansong. Formazioni composte da due a quattro velivoli biposto, in genere del tipo F-105 Thunderchief o F-4 Phantom, avevano questo compito. L'operatore di guerra elettronica (EWO, electronic warfare operator) localizzava le batterie missilistiche grazie al radar warning, finché il pilota era in condizioni di lanciare lo Shrike. Queste missioni vennero definite Wild Weasel, donnola, il piccolo mammifero noto per dare la caccia ad animali nocivi.
A partire dalla fine degli anni 60 la consistenza delle minacce divenne sempre più rilevante; mentre durante la guerra del Vietnam la filosofia di progetto di un radar warning era basata sull'acquisizione di quanti più segnali era possibile ricevere (grazie alla loro limitata differenziazione), in uno scenario di guerra più complesso sarebbe stato indispensabile gestire la priorità delle diverse minacce rilevate. Ciò voleva significare che era necessario presentare al pilota solo quelle insidie che avrebbero potuto abbattere il velivolo, come ad esempio un missile terra-aria pronto al lancio. Un remoto radar di ricerca doveva avere sicuramente una priorità più bassa. Ma per questo scopo si dovette abbandonare la tecnologia "analogica" e utilizzare, come cuore di un radar warning, un processore digitale.
I primi due sistemi digitali furono l'AN/ALR-45 adottato dalla US Navy e l'AN/ALR-46 dall'USAF. Per quanto riguarda la classificazione di queste sigle essa segue le regole delle apparecchiature elettroniche progettate negli Stati Uniti per applicazioni militari. Le lettere AN significavano in passato "Army and Navy", ora invece indicano un qualunque equipaggiamento di impiego esclusivo del Dipartimento della Difesa; le successive tre lettere indicano rispettivamente la piattaforma su cui l'equipaggiamento è installato (ad esempio un velivolo o un sottomarino), il suo tipo e la sua funzione. Nel nostro caso abbiamo: A = velivolo pilotato, L = contromisura, R = ricevitore passivo. Le cifre indicano il numero progressivo del modello.
I benefici di un equipaggiamento digitale si evidenziano nella capacità di "manipolare" un grande numero di segnali elettromagnetici presenti in uno scenario complesso, nella programmazione del software, nonché nella facile interpretazione di dati alfanumerici presentati su di un display. Inoltre tali equipaggiamenti consentono di adattare il radar warning in qualsiasi teatro operativo, avendo la possibilità di sostituire, con estrema facilità, le "memorie" contenenti le caratteristiche delle varie minacce.
L'AN/ALR-45, nella versione D, è installato sugli F-14 della US Navy, mentre nella versione F equipaggia gli A-7E, gli AV-8, e gli A-4M.
L'AN/ALR-46 è installato su molti velivoli d'attacco dell'USAF; nella sua versione aggiornata, denominata AN/ALR-69, equipaggia l'A-10, il C-130 e l'F-16.
Oltre alle contromisure elettroniche passive, esistono anche i sistemi attivi il cui compito è quello di ingannare o accecare i radar avversari. È però necessario un uso oculato di queste contromisure, poiché è indispensabile che esse si preoccupino di disturbare prima di tutto le minacce più pericolose, ovvero quelle ritenute a più alta priorità dal computer del radar warning e successivamente le altre. Si cominciò quindi a integrare fra loro contromisure attive e passive, formando così dei veri e propri sottosistemi di guerra elettronica. Ciò fu possibile grazie ai progressi della microelettronica e dei microprocessori in particolare, che permisero ai radar warning di ridurre il tempo necessario per identificare con certezza il tipo di minaccia. Il primo programma di integrazione delle contromisure fu realizzato dalla US Navy sul Grumman EA-6B Prowler.
Al giorno d'oggi esiste un'ampia gamma di apparati radar warning, costruiti principalmente da ditte statunitensi, francesi, italiane e israeliane e ciascuno di essi possiede una propria peculiarità. Il principio di funzionamento di un radar warning di medie prestazioni, idoneo a essere impiegato su elicotteri o su velivoli da attacco al suolo, è in genere costituito dalle seguenti unità:
- quattro antenne, installate sulla deriva del velivolo, due rivolte in avanti e due all'indietro in modo da coprire un angolo azimutale di 360°;
- due "teste" a radiofrequenza, una per ogni coppia di antenne, che forniscono segnali video all'elaboratore;
- un elaboratore, che contiene nella memoria le caratteristiche di un certo numero di minacce (o meglio, dei radar a esse associati) e che è in grado, dall'esame dei segnali emessi dalle "teste" a radiofrequenza, di riconoscere il sistema d'arma che tiene sotto tiro il velivolo;
- uno schermo consistente in un tubo a raggi catodici sul quale vengono visualizzati i dati di riconoscimento delle minacce;
- un pannello di controllo.
Esso opera nel campo di frequenza compreso fra 2 e 18 GHz ed è in grado di segnalare sia minacce impulsive che a onda continua; consente il rilevamento goniometrico, ovvero indica con una sufficiente precisione la direzione di provenienza di una minaccia impulsiva, mentre di una minaccia in onda continua può evidenziare solo il quadrante di provenienza. Per quanto riguarda la presentazione di una minaccia impulsiva essa può avvenire in due modalità, RAW (Radar Attack and Warning) e SYNTHETIC, che il pilota può scegliere mediante il pannello di controllo.
Nel modo RAW tutte le minacce di tipo impulsivo vengono presentate mediante vettori aventi origine nel centro del display (rappresentante il proprio velivolo) e diretti verso l'origine della minaccia; la lunghezza dei vettori è direttamente proporzionale all'intensità del segnale radar captato, per cui tanto più un vettore è lungo tanto più la minaccia è vicina. Il tratto con cui sono rappresentati i vettori può dare un'informazione, seppur approssimata, del tipo di minaccia; ad esempio, un vettore fisso indica un radar che è in tracking sul velivolo, mentre un radar di ricerca sarà manifestato da un vettore che si illumina solo nel momento in cui il fascio radar investe il velivolo. Nel modo di presentazione SYNTHE-TIC i vettori sono sostituiti da numeri posti idealmente sull'estremità superiore del vettore che si otterrebbe utilizzando la presentazione RAW.
Nella memoria del computer del radar warning sono contenute le caratteristiche (frequenza, periodo di ripetizione dell'impulso, e così via) di diversi radar, ed è grazie a questa memoria che esso può riconoscere quale tipo di sistema sta minacciando il velivolo: a ogni numero della presentazione sintetica è associato un determinato tipo di radar e quindi uno specifico sistema d'arma. Ad esempio, il numero 6 può corrispondere a una batteria di missili SA-6, l'8 ad un AAA (anti-aircraft artillery) e così via.
Normalmente, nella programmazione del calcolatore, i numeri maggiori sono assegnati alle minacce più pericolose in modo che i simboli esprimano, in ordine decrescente, il grado di pericolosità dei sistemi d'arma. Viene di solito presentato sul display un massimo di otto diverse minacce contemporaneamente: questa non è una limitazione, perché è impensabile che il nemico dedichi così tante risorse a un solo aeroplano avversario. Può anche succedere che a minacciare l'aereo sia un radar le cui caratteristiche non sono contenute nella memoria del computer: in questo caso invece di un numero viene presentata la lettera U, iniziale di unknown, sconosciuto. Nel caso di tanti simboli concentrati vicino al centro del display, cioè di tante minacce lontane, è possibile selezionare la funzione "Target Separation" sul pannello di controllo, funzione che permette di variare la scala della presentazione.
La richiesta di presentazione delle minacce in onda continua è invece fatta dal pilota mediante il pulsante CW (Continuous Wave). In questo caso l'individuazione di una emissione radar e il quadrante interessato sono segnalati mediante indicatori luminosi situati ai quattro spigoli del display. L'abilitazione della funzione CW non pregiudica l'analisi dei sistemi d'arma impulsivi. Sono disponibili anche due segnali audio che vengono inviati all'interfono di bordo. Questi sono rappresentati da un segnale d'allarme attivato dall'individuazione di emissioni radar che tengono il velivolo sotto tracking, oppure di emissioni CW. L'altro è invece un segnale cosiddetto "reale", ricavato dall'inviluppo degli impulsi del radar nemico; a ogni tipo di radar è associato un diverso segnale audio, per cui un pilota ben allenato può riconoscere un qualunque radar dal suo "suono".
Per ciò che attiene la sensibilità di un radar warning, contrariamente a quanto possa credersi, non deve essere molto elevata, altrimenti rischierebbe di rivelare anche minacce debolissime (e quindi molto lontane e non rappresentanti un pericolo immediato) allarmando anzitempo il pilota e creando un'inutile confusione di simboli sul display. Inoltre potrebbe presentare come minacce distinte i lobi secondari di un unico radar. D'altra parte la sensibilità non può nemmeno essere troppo scarsa, pena la mancata rivelazione di pericoli reali. I tipici malfunzionamenti di un radar warning interessano invece il "mancato allarme", l'"allarme ambiguo" e il "falso allarme".
Il mancato allarme, o un allarme dato con eccessivo ritardo, sono i più pericolosi perché lasciano il pilota completamente indifeso nei confronti della minaccia; la possibilità che un ritardato allarme si verifichi aumenta con l'aumentare del numero di minacce cui il velivolo è sottoposto contemporaneamente, specialmente se il computer le prende in esame una dopo l'altra, cioè in serie. Questo sistema di funzionamento è considerato pericoloso, poiché un sistema d'arma ha tempi di reazione di non più di 10 secondi; per questo motivo è necessario che le minacce vengano analizzate in parallelo, lasciando un canale libero per quelle le cui caratteristiche non sono inserite nella memoria del computer e che determinano l'informazione "unknown". Va comunque ricordato che, per i motivi già detti, solitamente non più di 2 o 3 sistemi d'arma agganciano contemporaneamente un solo velivolo incursore. Un allarme ambiguo si verifica quando il radar warning trova difficoltà a distinguere fra due possibili minacce. Questo è tipico di quando lo stesso tipo di radar può essere associato a due diversi sistemi d'arma. Per ridurre la probabilità di un allarme ambiguo è necessario limitare il numero di minacce le cui caratteristiche vengono memorizzate nel computer: è buona norma inserirvi solo quelle che, in una data zona di operazioni, sono state rilevate un numero di volte statisticamente significativo. Infatti una minaccia rilevata, al limite, una sola volta, può essere dovuta a un radar in funzionamento anomalo.
Il falso allarme si verifica quando il radar warning è indeciso fra due tipi di minaccia, e presenta quella delle due ritenuta più pericolosa in base a un suo codice di priorità.
Questo modo di funzionamento è solo apparentemente prudente e quindi vantaggioso: infatti a ogni minaccia è associata una precisa manovra evasiva che il pilota deve eseguire ed un'informazione sbagliata indurrebbe il pilota ad effettuare una manovra che potrebbe risultare non adeguata allo scopo.
