Nye kampfly og egenbeskyttelse -En analyse av stealth og EK

Transkript

1 3 Luftkrigsskolen HOVEDOPPGAVE LKSK II/2 Modul VI We killed 33 F-15Cs and didn t suffer a single loss, he said. "They didn t see us at all Nye kampfly og egenbeskyttelse -En analyse av stealth og EK Skrevet av: Jann Olav Lande Eskil Amdal

2 Nye kampfly og egenbeskyttelse en analyse av stealth og EK 4 BERIKTIGELSE De meninger og konklusjoner som kommer til uttrykk i denne hovedoppgaven står utelukkende for forfatterens egen regning. De representerer ikke Luftkrigsskolens- eller Luftforsvarets offisielle mening.

3 Nye kampfly og egenbeskyttelse en analyse av stealth og EK 5 1 Forord Innledning Problemområde, analyse og avgrensning PROBLEMSTILLING ANALYSE OG AVGRENSNING Metode LITTERATURSTUDIE OG GRADERING TEORI OG DRØFTING LUBA MODELLEN Teoretisk bakgrunn HISTORISK UTVIKLING STEALTH-TEORI Radar cross section Skrogdesign (Shaping) Radar Absorberende materialer (RAM) Passiv kansellering (Impedance loading) Aktiv kansellering (Active loading) Temperaturdemping ELEKTRONISK KRIGFØRING Definisjoner Aktiv EK Radartyper Monopuls Polarisering Koherens og Pulskompresjon Electronic Attack (EA) KAMPFLY OG FREMTIDIG SCENARIO BESKRIVELSE AV LUBA (LUFT TIL BAKKE)-MODELLEN Hensikt Beskrivelse Eget oppsett av scenario Resultater LuBa Analyse/drøfting KILL CHAIN STEALTH Air to Air Air to Ground og SAMs Fordeler med lavsignatur Ulemper med lavsignatur Mottiltak til lavsignaturteknologi EK Støyjamming EA mot moderne Puls-Doppler-radarer Off-board Decoys LuBa-resultater og EK Ny teknologi Support jamming LUBA MODELLEN Resultatene i LuBa Sterke sider ved LuBa modellen Svake sider ved LuBa-modellen Videre utfordringer Oppsummering og konklusjon... 73

4 Nye kampfly og egenbeskyttelse en analyse av stealth og EK OPPSUMMERING KONKLUSJON Litteraturliste HOVEDLITTERATUR STØTTELITTERATUR INTERNETT Vedlegg A Resultater av LuBa Tabeller og figurer Tabell 1: RCS reduksjon og deteksjonsavstand...20 Tabell 2: RF signaturreduksjon for militær overlegenhet...22 Tabell 3: EM strålingsreduksjon vs militær overlegenhet...22 Tabell 4. Barkerkoder...39 Tabell 5: Resultater LuBa...51 Tabell 6: Oversikt over mottiltak mot lavsignaturteknologi...61 Figur 1: Horton Figur 2: Deteksjonsavstander til tre radartyper vs RCS...21 Figur 3: B-2 Spirit og F/A Figur 4: Radarstråler og spredning...24 Figur 5: Broadband RAM. Eksempel på demping i komposittmateriale...27 Figur 6: Prinsipp magnetiske absorbenter...27 Figur 7: EK. De nye NATO definisjonene...31 Figur 9. 8-bits faseskifter...39 Figur 10: Luft-til-luft våpenrekkevidde. LuBa...48 Figur 11: Luft-til-bakke våpen rekkevidde. LuBa...49 Figur 13: Resultater LuBa...51 Figur 14: Kill chain...52 Figur 15: F-117 nedskutt 28/ Figur 16: Multipolariserende antenne...66 Figur 17: Fly-RCS som funksjon av vinkel...70

5 Nye kampfly og egenbeskyttelse en analyse av stealth og EK 7 1 Forord Omtrent klokka 0400 morgenen etter det første nattangrepet under operasjon Allied Force den 24. mars 1999 fikk vi et lite tankekors. I følge CNN, den amerikanske nyhetskanalen, var det mulig at en F-117 Stealth Fighter hadde blitt skutt ned av serbiske styrker i løpet av natten. Som norske jagerflygere hadde vi ikke noe særlig inngående kunnskap om lavsignaturteknologi og F-117, men nok til å bli rimelig overrasket, da det i utgangspunktet ikke skulle kunne skytes ned. Dette var vår reality-check og ga ytterligere bekymringer da vår takeoff var planlagt om fire timer. Siden den gang har ikke lavsignatur vært diskutert i noen særlig grad i Luftforsvaret, verken på skvadronene eller i ledelsen. Det har heller kanskje ikke vært noe behov for det? I dag er det likevel høyaktuelt i forbindelse med nytt kampflykjøp, og vurdering av kandidater som både har og ikke har denne kapasiteten er pågående. Av stor egeninteresse har vi brukt mye tid på å sette oss inn i lavsignaturteknologi og elektronisk krigføring, og i et samarbeid med Forsvarets Forskningsinstitutt (FFI) har vi hatt stor motivasjon i håp om å kunne bidra i forbindelse med vurdering av kandidater til nytt kampfly. Vårt grunnlag for vurderingen av lavsignatur og elektronisk krigføring ligger i til sammen 15 års erfaring som jagerflygere på operative skvadroner som inkluderer flytypene F-16 og Tornado F-3, samt tidligere karriere som Radartekniker og diverse EK-kurs. Eskil Amdal Jann Olav Lande.

6 Nye kampfly og egenbeskyttelse en analyse av stealth og EK 8 2 Innledning Med ett brytes den rutinemessige kjedsomheten av å fly så å si rett fram i stummende mørke midt på natten av at sensor-fusion systemet for egenbeskyttelse skriker: Missile, missile! Året er 2018 og jeg er ute på et offensivt oppdrag et sted langt øst. ESM 1,- radarvarsler- og missilvarslersystemet har alle registrert at det er et radar-guidet-missil av ukjent type som har blitt avfyrt etter meg foran på høyre side. Ja men, jeg flyr jo et av Norges nye jagerfly som er kjent for sine gode stealthegenskaper. 2 Dette er tydeligvis et nytt og ukjent system som har klart å detektere meg allikevel. Jeg registrerer at det elektroniske krigføringsutstyret umiddelbart begynner å sende ut signaler som et mottiltak. Radaren går over til en funksjon som kalles electronic attack. ESM-utstyret estimerer avstanden til det fiendtlige radarsystemet til å være ca 30 nautiske mil. Med en antatt hastighet på missilet på ca Mach 5, betyr det at det kan treffe meg om ca 40 sekunder. Dette er den tiden utstyret om bord i flyet har til rådighet for å prøve å lure missilet til å bomme eller å få fiendens radar til å miste track. Jeg ser det blinker på panelene og det kommer opp en firkantet boks i hjelmsiktet slik at jeg kan begynne å se etter missilet. Jeg har integrert IR-sensor som viser bildet i hjelmsiktet og får med en gang øye på missilet. Det nærmer seg i faretruende høy hastighet. Jeg forbereder den siste unnvikelsesmanøvren i det det blir stille i headsettet, og indikasjonen på radarvarsleren forsvinner. Missilet ser ut til å bøye litt av og suser forbi rett bak meg utenfor rekkevidden til nærhetsbrannrøret. Utstyret gjorde jobben sin perfekt. Jeg gir flyet et klapp på skulderen mens jeg takker ingeniører og politikere for at jeg sitter i et topp moderne jagerfly med det ypperste av teknologi som kan redde oss ut av slike situasjoner. Etter landing får jeg beskjed av etterretningsfolkene at det på det gitte tidsrom var detektert signaler fra noen nye multi-static deteksjonssystemer. Disse kan gjøre det mulig å se de tradisjonelle stealthflyene på radarskjermene. Situasjonen kan være en norsk jagerflygers virkelighet om noen år. I Forsvarssjefens militærfaglige utredning (MFU03) står det at Luftforsvaret skal fokusere på høyintensitetsoperasjoner som en del av allierte luftstridskrefter. Det sier noe om omfanget av operasjonene, og grad av samarbeid med andre nasjoner. For jagerflyets del er oppdraget noe mer spesifisert i et av innspillene til MFU03; Denne beskriver et av kampflyets roller som; levering av strategisk ild på dypet. 3 Luftforsvaret står i dag overfor en rekke utfordringer med sin aldrende materiellpark og kutt i budsjetter. Det kommer tydelig frem i MFU03 at omtrent alle flytyper som Luftforsvaret nå 1 Electronic Support Measures, Begrepet blir forklart nærmere senere i oppgaven i kap Stealth er det samme som lavsignatur og gjør at et fly kan bli nesten usynlig for en radar. 3 Forsvarets Overkommando (2003): Ministudie Nye Kampfly, Innspill til MFU03. Oslo:Forsvarets Overkommando s. 8

7 Nye kampfly og egenbeskyttelse en analyse av stealth og EK 9 opererer må skiftes ut i perioden Blant disse er våre F-16 Mid-Life-Update (MLU) som våre tre jagerflyskvadroner opererer i dag. Kampflyet er kanskje den militære våpenplattformen som har gjort seg mest synlig med bakgrunn i de internasjonale operasjonene det har deltatt i. Kampfly er ettertraktet som bidrag på grunn av kapasiteten til å levere presise våpen omtrent hvor som helst og når som helst. Utskifting av kampflyflåten er for Norge og luftforsvaret en meget stor investering. Ikke bare selve flymaskinen, men vedlikehold, oppdateringer, våpen og så videre, koster svært mye. Et nytt kampflykjøp er en investering som vil ha stor betydning for Luftforsvaret i lang tid fremover. Et eventuelt nytt kampfly skal kunne være operativt i mange tiår, kanskje enda lengre enn estimert tid for F-16, som vil være nesten 40 år. Det er derfor viktig at Norge velger den type kampfly som vil dekke de oppgaver og inneha de egenskaper som ansees påkrevd i fremtiden. Avgjørelsen bør derfor baseres på så grundige analyser og fremtidsrettet tenking som overhodet mulig. Flere ulike typer kampfly er tilgjengelig for innkjøp om noen år. Nettverksbasert forsvar gjør at jagerflyene får nye kapasiteter langt utover det å bare være en våpenplattform. Sensorrollen har blitt sterkt utviklet og benyttes både før, under og etter en eventuell våpenlevering. Dette stiller krav også med tanke på interoperabilitet. Mange nasjoner er i ferd med å skifte ut jagerflyene sine grunnet alderdom. Spesielt nå er det mer viktig enn noen gang å kjøpe en plattform som er interoperabel med de koalisjonspartnerne en ser for seg i løpet av flyets levetid. Dersom en ser på de kandidater som er aktuelle for Norge, så er det én som skiller seg ut på et konseptuelt nivå. Flere flymaskiner er kort sagt utbedringer av eksisterende plattformer, 5 og andre er konstruert på en relativt lik måte. 6 Men det finnes også en kandidat som baserer seg på teknologi som ennå ikke er utprøvd i noe særlig omfang innen jagerflykonstruksjon. 7 Vi tenker da på stealth - teknologi eller lavsignatur- teknologi, og Lockeed-Martins F-35 Joint Strike Fighter (JSF). Lockeed Martin satser sterkt på stealth teknologien. Spørsmålet er om vi i Norge har bruk for denne teknologien innenfor de bruksområder politikerne ser for seg at de norske jagerflyene vil bli brukt under i fremtiden. Noe som er felles for alle kandidatene er at de er utstyrt med egenbeskyttelsesutstyr for Elektronisk Krigføring (EK). Utstyrsmengden, kapasiteter og teknikker som benyttes varierer fra kandidat til kandidat. 4 Forsvarets Overkommando (2003): Forsvarssjefens militærfaglige utredning 2003 (MFU03). Oslo: Forsvarets Overkommando avsnitt 5.5 Luftmilitære kapasiteter, s F-16 Block 60, F/A-18E/F Superhornet, F-15K osv. 6 Rafale, Eurofighter, JAS Gripen

8 Nye kampfly og egenbeskyttelse en analyse av stealth og EK 10 3 Problemområde, analyse og avgrensning 3.1 Problemstilling Hvilket jagerfly skal Norge velge å kjøpe som erstatter for dagens F-16? For å finne den beste kandidaten er det mange faktorer som spiller inn. Det er ikke bare teknologi og prestasjoner hos de enkelte alternativene som blir analysert, men også det sikkerhetspolitiske og økonomiske med blant annet gjenkjøpsavtaler og offset-avtaler for norsk industri. Det vi skal ta for oss i denne oppgaven ligger innenfor den teknologiske delen og omhandler stealth og EK. Problemstilling: - Hvilken type egenbeskyttelse bør et nytt norsk kampfly inneha? 3.2 Analyse og avgrensning Hensikten med oppgaven er å analysere hvor det er fornuftig av Norge å bruke ressursene når de skal investere i nye kampfly. Vi skal se på to hovedkonsepter med tanke på egenbeskyttelse av kampfly. Et passivt utgangspunkt med Stealth, eller et aktivt med EK. Bør Norge kjøpe et nytt kampfly som baserer seg på lavsignaturteknologi, er det tilstrekkelig med aktivt elektronisk krigføringsutstyr, eller er det fornuftig at flyet har begge deler? Vi kommer ikke til å drøfte taktiske aspekter med jagerflyging i oppgaven, men fokusere på teknologien og om den fører til at flyene har større sannsynlighet for å gjennomføre kampflyoppdragene på en for piloten trygg måte. Denne oppgaven er ikke en studie mot en kjent og definert fiende. Det er heller ikke benyttet en bestemt flytype som plattform i analysene og datasimuleringsmodellen LuBa. 8 I LuBa er alle aktører av generisk art og det er ugraderte parametere som er brukt for å studere de to konseptene. Ordet stealth vil utstrakt bli brukt i oppgaven. Enkelte vil hevde at stealth kun er lavsignaturteknologi i form av ekstremt lave RCS verdier. Vi har valgt å bruke ordet sidestilt med lavsignatur. Det scenarioet vi ønsker å bruke i LuBa er valgt med bakgrunn i MFU 03 der en av rollene skal være; levering av strategisk ild på dypet. Vi mener at dersom et kampfly kan utføre disse 7 Vi ser her bort i fra F-117 som kun innehar en luft-til-bakke rolle, samt F-22A som kun innehar en initial operational capability (IOC). Begge systemene er i alle tilfeller sær-amerikanske, som det er lite aktuelt at allierte vil få tilgang til. 8 Se beskrivelse av LuBa i kapittel 5.5

9 Nye kampfly og egenbeskyttelse en analyse av stealth og EK 11 oppdragene i et utfordrende luftrom på en tilfredsstillende måte, kan det også benyttes i konflikter med lavere intensitet. Hoveddelen i teorien vil være stealth og elektronisk krigføring (EK). Vi har også tatt med en forklaring på hvordan LuBa-modellen virker. Vi har valgt å ta med teori om emnene stealth og EK for å gi leseren litt forståelse og innblikk i hva disse to konseptene inneholder, samt å beskrive litt av problematikken spesielt rundt det å analysere effekten av EK. Stealth er effekten av å redusere den elektromagnetiske strålingen over hele spektret. Her kunne det ha vært interessant og drøftet teori om for eksempel sorte hull som beskriver det å kunne detektere fly i mangel på stråling. IR teknologi, plasma-teori, og tanker om betydningen av denne delen av det EM spektret for stealth-fly er i seg selv også meget interessant, men vi har satt størst fokus på RF-signaler og radar. I tillegg har vi valgt å kun se på den delen av EK som omhandler offensiv bruk av det elektromagnetiske spekteret og noen av beskyttelsestiltakene som er utviklet på radarsiden og hvilke utfordringer dette gir.

10 Nye kampfly og egenbeskyttelse en analyse av stealth og EK 12 4 Metode 4.1 Litteraturstudie og gradering Under arbeidet med oppgaven er mange ulike kilder brukt og vurdert. Mye informasjon finnes på internett, men det meste er som regel meget overfladisk. Mystikken rundt dagens kjente fly som B- 2 Spirit og F-117 Nighthawk ser ut til å være en stor drivkraft for mange internettsider og forum. Historie og teori innen lavsignatur er hentet fra mange primært forskermiljø nasjonalt og internasjonalt. Prinsippene bygger mye på fysikk og mattematikk, og definisjoner ser ut til å være rimelig samstemte over det vi har funnet, noe som bidrar til økt troverdighet. De mest sentrale kildene innen lavsignatur har vært studier fra Forsvarets Forskningsinstitutt. FFI har publisert flere rapporter om LS, og det har vært interessant følge utviklingen av disse rapportene. Boken Electronic Warfare in the Information Age av Dr. Schleher har også hatt en sentral rolle, og ble spesielt anbefalt av Forsker Norodd Hagenson(Operasjonsanalytiker) og Forsker Stein Kristoffersen(Radar og EK) på FFI. Sistnevnte stilte også opp på et lite møte der vi fikk veldig nyttig hjelp og informasjon om hvor langt teknologien har kommet, og da spesielt innen jammeutstyr. Innen teknologien har mye av prinsippene vært de samme, og det er kanskje ikke så rart da matematikken og fysikken ikke har hatt like store forandringer som flyindustrien de siste 50år! Utviklingen har derimot vært stor på datamaskinfronten, og har direkte bidratt til utviklingen av flyskrog. Dette har blitt til gjennom store avanserte utregninger, hvorpå de matematiske ligningene i kapittel 3 ligger i bunn. Utviklingen innen radar absorberende materialer (RAM) har også vært stor. Glassfiber, kevlar, limblandinger og spraybokser med magnetiske absorbenter er i dag hyllevare, og brukes faktisk mer og mer i dagliglivet til den enkelte forbruker, og ikke bare til hemmelige, militære prosjekter. I dag brukes RAM i datamaskiner, mobiltelefoner og andre elektroniske applikasjoner hvor det er ønskelig med redusert elektromagnetisk stråling og redusert interferens med andre apparater. Elektronisk krigføring har hatt en kanskje enda brattere utvikling. Grunnen er mye den samme med økt datamaskinkapasitet til utregning og manipulering av elektromagnetiske pulser. Her er kappløpet mellom tiltak og mottiltak mye mer synlig enn innen lavsignaturteknologi. Våre kilder har vært Fighter Weapon Instructor Training (FWIT) teoribøker, som er vel anerkjent i jagerflymiljøet for sin oversikt over EK emner, spesielt for jagerfly. Likevel har vi funnet mer oppdatert og detaljert informasjon i Electronic Warfare in the Information Age.

11 Nye kampfly og egenbeskyttelse en analyse av stealth og EK 13 Gradering på oppgaven har vi diskutert underveis, og mottatt vurdering fra ulike EK ressurspersoner i Luftforsvaret. Vi ønsket en ugradert oppgave som kan fremme informasjonsutveksling og tilgjengelighet for interesserte, samt at det praktiske ved gradert forfatterskap er en hemsko. All informasjon vi bruker er fra ugraderte kilder, og det er ikke knyttet noen spesifikasjoner direkte til konkrete flytyper. Vi ønsker heller at den enkelte leser opparbeider en forståelse av teknikker innen EK og Stealth, og selv kunne bli i stand til å vurdere hva som vil være av størst betydning. 4.2 Teori og drøfting Vi har fokusert på beskrivelse i teorikapittelet, og ønsker å gi leseren bred kunnskap innen moderne lavsignaturteknologi samt oversikt over radarteori og jamming av ulike typer radarer. Vi har også prøvd å kunne treffe lesere med ulik bakgrunn, slik at flere skal kunne dra nytte av oppgaven. Dybden av teori har vært bevisst i forhold til at vi mener det er meget viktig å ha et slikt fundament dersom en skal være i stand til å kunne drøfte lavsignatur og elektronisk krigføring. Stealth jagerfly har ikke vært prøvd tidligere, og for å kunne forstå og vurdere potensialet til et lavsignaturfly, må teorien være på plass. Mye av den første informasjonen en potensiell kjøper får om nye produkter som for eksempel F-22A Raptor vil alltid ha et kommersielt tilsnitt, og vi ønsker å være mest mulig forberedt til å kunne vurdere denne riktig. I tillegg vil teorien og matematiske formler veldig ofte være grunnlaget for beregninger av slik teknologi, og derfor det nærmeste vi kommer i å analysere en kapasitet som enda ikke er mulig å prøve ut i praksis. Teorien søker også å fremvise kompleksiteten i konstruksjoner og utregninger, selv om regneeksemplene i drøftingskapittelet bruker en enklere modell. Modellen vil likevel gi et riktig forhold i utregningene. I drøftingskapittelet vil det være naturlig at det er jagerflygere som vil kjenne seg igjen i en del situasjoner på grunn av eksempler direkte knyttet til deres hverdag. Det har vært en drivkraft for oss å kunne bidra til kolleger på denne måten ved å forsøke å tilnærme oss et scenario hvor man enten flyr et lavsignaturfly selv, eller opererer mot et. Vi har laget eksempler der de fleste kan relatere sin erfaring, men modifisert disse litt ved å forandre på noen parameter og analysert hva dette kan komme til å bety. Tilnærmingen vil selvsagt bli teoretisk, men vi tror likevel at det har en stor verdi. Det er også det nærmeste vi kan komme realiteten!

12 Nye kampfly og egenbeskyttelse en analyse av stealth og EK LuBa modellen Det ble tidlig klart at hvis en datamaskinmodell skulle brukes i en analyse i hovedoppgaven, måtte denne prøves ut først. Vi ble forespeilet en nyutviklet modell i fra FFI, LuBa, som ble stilt tilgjengelig til oss hvis vi ønsket å bruke den. For oss var det en utfordring å benytte en slik datamaskinmodell, dels på grunnlag at ingen av oss hadde erfaring med slike modeller, men også at den så rimelig avansert ut. Det er heller ikke til å legge skjul på at det fantes snev av fordommer mot slike modeller, en holdning som vi som operatører hadde med oss. Vi var likevel nysgjerrige og ønsket å prøve ut modellen. Kanskje vi til og med kunne bidra med praktisk erfaring til å utbedre den. I og med at vi ikke hadde stor kompetanse innen verken datamaskinmodeller eller programmering, gikk vi i dialog med FFI og de som hadde utviklet modellen. Vi ønsket å bruke semesteroppgaven i teknologistudiet til å teste modellen, for å ta stilling til om den kunne brukes til vårt formål i hovedoppgaven. Etter to møter, utprøving og samtaler, startet vi egen utprøving av modellen. Vårt arbeid med modellen bestod i å implementere et scenario og kjøre gjentatte gjennomføringer. Å implementere et scenario i modellen vil si at vi la inn ulike parametere i et excel-ark. Eksempler her er; Verdier for Radar Cross Section, deteksjonsavstander på radarer, antall missiler og hvilken rute aktørene skulle fly. Excel arket ble så lagret som en txt.-fil som igjen ble brukt av selve simuleringsprogrammet. Vi forankret scenarioet i det vi offisielt har av føringer i fra militær og politisk ledelse. Etter semesteroppgaven så vi fordeler og ulemper med LuBa modellen. Vi ble ytterligere klar over hvor vanskelig det er å kunne lage en modell som skal kunne representere et slikt dynamisk scenario som et bombetokt med en innlagt luftkamp er. På tross av mange databugs og begrensninger bestemte vi oss likevel for å bruke modellen i denne oppgaven, dog i en mer begrenset rolle. Vi fant rimelig fort ut at vi bare skulle bruke modellen til å se på effekten av stealth. Vi mener at den forenklingen som gjøres med tanke på effekten av EK i modellen blir for lite realistisk. EK-verden er ikke så matematisk som stealth-verden. Det er hele tiden snakk om ulike radarers forskjellige metoder for å motvirke EK. Noe som fungerer en dag trenger ikke å virke neste dag. Vi syns derfor det blir litt for enkelt å sette et forholdstall for at en jammer minsker deteksjonsavstanden til en radar til for eksempel 0,8 av hva den var. Vi ble nødt til å begrense de statistiske analysene av resultatene fra LuBa modellen på grunn av at vi ikke fikk modellen ferdig utviklet opp på det ønskelig nivå før på slutten av arbeidet. Modellen her flere ganger blitt oppdatert med innspill fra oss.

13 Nye kampfly og egenbeskyttelse en analyse av stealth og EK 15 5 Teoretisk bakgrunn 5.1 Historisk utvikling Kapittelet vil gi et tilbakeblikk på historien for å belyse utviklingen og spesielt amerikanernes erfaringer med behov for stealth- og EK-kapasiteter i forbindelse med krigsoperasjoner. Radar er den primære metoden fiendtlige styrker benytter for å detektere, følge og engasjere våre fly med. Tidligere var fienden utstyrt med radarsystemer som befant seg på faste punkter og opererte ofte i en stand alone mode. De sendte også ut effekt i lengre tidsrom, noe som gjorde dem relativt lette å finne og undertrykke med jamming eller fysisk angrep. Det vanlige har vært at SEAD-fly har startet å jamme etter at de fiendtlige radarene har begynt å sende ut radarsignaler. Med en risiko for både crew og fly må slike SEAD-fly være i nærheten av fiendens luftvern for å gjøre jobben sin. Som mottiltak mot denne SEAD-kapasiteten har flere land prøvd å gjøre luftvernet sitt mer motstandsdyktig mot undertrykking. Dette er blant annet; økt mobilitet på luftvernsystemene og deres radarer; integrering i nettverk og innføring av kapasiteter som gjør at radarene kan detektere fly når de er skrudd på i kortere perioder. I tillegg har andre nasjoner bygd ut det vi kaller IADS. 9 Eksempler her er Irak, Nord-Korea og Serbia. Disse systemene bruker forskjellige metoder for å følge og engasjere fly. Moderne telekommunikasjonsutstyr og computere blir brukt for å lage et nettverk av varslingsradarer, missilsystemradarer og passive deteksjonssystemer som plukker opp radiokommunikasjon fra fly eller deres utsendte varmestråling. Fordelen med et slikt nettverk er at operatørene fortsatt kan følge og engasjere fly selv om en enhet blir ødelagt eller jammet. Under Operation Allied Force i 1999 møtte de amerikanske SEAD-flyene serbernes IADS og hadde store vanskeligheter med å ødelegge den. Serberne var mobile og restriktive på å sende ut effekt med sine radarer. Dette førte til at de unngikk mange angrep på sine styrker, men det reduserte også muligheten for serberne til å følge og engasjere koalisjonens fly. De klarte likevel å skyte ned en F-117 stealth fighter og en F-16CJ (SEAD versjon). Vanskelighetene med å ta ut det serbiske luftvernsystemet i tillegg til de to nedskytingene tvang koalisjonsstyrkene til å: 1) Fly angrepspakkene i en større høyde for å redusere risikoen. 2) Fly tusenvis av dedikerte undertrykkelses oppdrag, noe som førte til at den amerikanske EA-6B styrken i Europa ble presset til det maksimale IADS: Integrated Air Defence System. 10 United States General Accounting Office (2001): Report to Congressional Requesters, Electronic warfare.comprehensive strategy needed for suppressing enemy air defences. United States General Accounting Office s. 7

14 Nye kampfly og egenbeskyttelse en analyse av stealth og EK 16 3) De måtte holde mange lavtflygende styrker på bakken, slik som Apache angrepshelikopter. På et tidspunkt var det flere i USA som mente at med den suksesspregede starten til de to stealthflyene F-117 og B-2, ble det nå mindre behov for SEAD-støtte, slik at de kunne spare inn ressurser på det området. Nedskytingen av en F-117 over Jugoslavia i 1999 demonstrerte at også lavsignaturflyene drar klare fordeler av en større SEAD støtte. Amerikanerne har planer for utfasing av EA-6B-flyene rundt 2010 til 2015 og jobber med å videreutvikle en modell av toseteren F-18 F til å overta denne SEAD-rollen. Denne versjonen av F-18 blir kalt; EA-18G (Growler). Den tiltenkte rollen til dette flyet er; escorte- og Stand In Jamming (SIJ). Den skal kunne bære 5 jammepodder av typen ALQ-99 som er den nyeste jammepodden som benyttes i dag på EA-6B. Det jobbes også med en nygenerasjonsjammer som bygges på samme lest som ALQ-99. Det tenkes også mye på ubemannede fly (UAVer) som kan operere i SEAD-rollen eller til støtte for disse. Amerikanerne vil benytte Northrop Grummans Global Hawk eller General Atomics Predator for close in jamming og en oppdatert versjon av B-52, kalt EB-52 til standoff jamming Stealth-teori Kapittelet tar for seg litt historie sett i lys av utviklingen av lavsignaturteknologi. Så følger en oversikt over de mest vanlige teknikker innen reduksjon av reflektert elektromagnetisk energi fra et fly. Helheten søkes med en blanding av tekst og matematisk- og grafisk fremstilling. Lavsignatur (LS)-, low observability- (LO), eller stealth- teknologi er ikke noe nytt som har kommet i de siste årene. Allerede under første verdenskrig malte det amerikanske luftforsvaret flyene sine med kamuflasjemaling for å unngå å bli sett av fienden. Da radar fikk økt bruk under andre verdenskrig, startet utviklingen av mottiltak like kjapt. Tyskerne brukte radarabsorberende maling på ubåt-periskopene, og britene startet med å slippe ut skyer av metallbånd ( chaff ), også tidligere kalt windows, for å hindre deteksjon av bombeflyene sine. Det første Stealth-flyet kan ha vært det tyske jagerflyet Horten Ho 229, selv om det fokuserte mest på aerodynamiske egenskaper EA-18 Airborne Electronic Attack Aircraft F/A-18G "Growler" (2006): Lasted ned 23 feb 2006 fra

15 Nye kampfly og egenbeskyttelse en analyse av stealth og EK 17 Figur 1: Horton 229 Kilde: (20/3-06) Stealth stammer fra et gammelt indianeruttrykk som betyr å snike seg innpå et bytte. Det som ligger bak LS er mye mer enn selve teknologien. Det dreier seg om taktikk, prosedyrer og utnyttelse av omgivelsene, satt i system med teknologien. Likevel kan en si at stealth slik vi kjenner begrepet i dag fra militærteknologien stammer fra utviklingen av flytypene U-2 på 1950 tallet, og SR ca ti år senere. Mye av teknologien ble utviklet tidlig, men mangel på evne til å teste ut hva som virkelig ga resultater førte til en relativ sen utvikling. Videreutvikling av computerteknologi har gitt ny giv, og blant annet ved hjelp av verktøy innen CFD (Computational Fluid Dynamics), refleksjonsteori og flystrukturoptimering har en i dag kommet frem til høyteknologiske lavsignaturfly som B-2, F-117, F-22 Raptor og JSF. I militær sammenheng dreier lavsignaturteknologi seg om å redusere den elektromagnetiske strålingen fra en plattform, i den hensikt å vanskeliggjøre oppdagelsen av denne for motparten. Konseptet gjelder over hele det elektromagnetiske spektrum, men har desidert størst fokus på RF signaler. Dette kommer av at radar er den sensortypen som har størst militær oppmerksomhet, noe som igjen stammer fra det store bruksområde radaren har med tanke på store avstander og ulike værforhold. Økende fokus er også kommet innen IR sensorer og reduksjon av IR energi, i og med at turbinmotorer alltid vil utstråle energi i denne delen av EMS, og vil kunne detekteres. Lavsignaturteknologi omfatter også den visuelle delen av EMS, samt akustisk og magnetisk signaturkontroll. Behovet for signalreduksjon innen ulike deler av spektret ser ut til å øke, men følger som regel det spektret det fokuseres mest på. 13 SR-71. Rekognoserings-plattform mye brukt under den kalde krigen. Marsjfart over tre ganger lydhastigheten.

16 Nye kampfly og egenbeskyttelse en analyse av stealth og EK 18 Stealth er et konsept bestående av flere teknikker med en felles hensikt, ikke en enkelt teknologi Radar cross section Radar Cross Section (RCS), eller radartverrsnitt på norsk, er det mest kjente begrepet innenfor lavsignaturteknologi. Synonymt med lavsignatur er teknikker for redusering av RCS. Radartverrsnittet kan påvirkes ved hjelp av flere metoder som beskrevet nærmere nedenfor. Intensjonen er den samme; å redusere reflektert energi, og spesielt i retning mot radarmottakere som vil kunne omsette dette til posisjonering, retning og hastighet av flyet. Kvantitativt sett er RCS det effektive arealet som en bølge treffer for så å spres isotropisk ut i rommet. For RCS er den definert tredimensjonalt som; σ = lim 4π R R 2 Ps P i, 14 R er avstand fra objekt til mottaker P s er den tilbakespredte energien ved mottaker P i er den innkommende energien ved objektet Hvor P s og P i, i elektromagnetiske analyser er mer kjent som: E 2 s σ = lim 4πR R 2 E i 2, 15 R er avstand fra objekt til mottaker E s er det tilbakespredte feltets styrke ved mottaker E i er det innkommende elektriske feltets styrke ved objektet Dette er den matematiske definisjonen til RCS, som det ligger mange forutsetninger bak. De elektriske feltene avhenger av flere faktorer som frekvens, målstørrelse, form og sammensetning. Også målets orientering i forhold til sender og mottaker, samt polarisasjonen til radaren spiller en stor rolle. 14 Radar Cross Section (2006): Lastet ned 16 mar 06 fra 15 Olsen, K E (2003): Radartverrsnittreduserende teknikker en forstudie. FFI Notat- 2003/ Kjeller: FFI

17 Nye kampfly og egenbeskyttelse en analyse av stealth og EK 19 For å synliggjøre betydningen av RCS er følgende ligning bedre. Her kan en se at σ har direkte innvirkning på deteksjonsavstanden til et mål: R nm = P t ( kw ) τ µ sgtgrσft Fr 16 f 2 MHz T S s 0 C B L R nm P t = deteksjonsavstand i nautiske mil = Maksimal sendereffekt i kw τ = senderpulsvidde i µs G t,r σ F t,r ƒ T s S 0 C B L = sender og mottaker antenneforsterkning = gjennomsnittlig RCS i kvadratmeter = antenne propagation faktor = frekvens i MHz = effektiv system input støy temperatur i Kelvin (ûk) = gjennomsnittlig single-puls signal-til-støy power ratio fra Marcum-Swerling kurver = mottakermatchende tap relativ til filtermatchendetap = deteksjonssystem krafttapsfaktor Som en ser ut i fra ligningen ovenfor er deteksjonsavstanden proporsjonal med fjerderoten av RCS verdien, σ. For eksempel, en 10 ganger reduksjon i RCS vil gi 56 % reduksjon (i vakuum) av deteksjonsavstand, og det igjen vil bety omtrent halvering av reaksjonstiden til et våpensystem. Ugraderte tall hevder at F-16 har en RCS på omtrent 5 m 2, JSF har ca 0,01 og F-22 er nede i størrelsesorden 0,001 m En slik formidabel reduksjon vil ha stor effekt på deteksjonsavstanden. Med utgangspunkt i radarligningen, vil følgende tabell presentere en teoretisk oversikt over samspillet mellom RCS og deteksjonsavstand: 16 Schleher Curtis D (1999): Electronic warfare in the information age. Artech House Publishers, Boston, London 17 Stealth RCS (2006): Lastet ned 27 feb 2006 fra

18 Nye kampfly og egenbeskyttelse en analyse av stealth og EK 20 Tabell 1: RCS reduksjon og deteksjonsavstand 18 RCS reduksjon i % db reduksjon Deteksjonsavstand (km) (10 ganger reduksjon) (100 ganger reduksjon) 32 99,9 30 (1000 ganger reduksjon) 18 99,99 40 ( ganger reduksjon) 10 Kilde: Schleher Curtis D (1999): Electronic warfare in the information age. Artech House Publishers, Boston, London. F22totalairwar oppgir at Flankerversjonen SU-30MKI detekterer F-22 på ca 7,5 Nm. SU-30s radar yter hele 63 KW mot for eksempel F-16s APG-66 som gir ca 10 KW. Det russiske radarmissilet som er en ekvivalent til våre AMRAAM-missiler 19 er oppgitt til å ha en sender på 780 W og skal kunne detektere F-22 på ca 2,5 Nm. Den reduserte deteksjonsavstanden får svært stor innvirkning på overlevelsesevne og ødelegger fiendens mulighet til å avfyre radarmissiler på lang avstand. Figuren under viser hvordan deteksjonsavstanden avtar med minkende RCS for tre forskjellige radarkonsepter. 18 Schleher Curtis D (1999): Electronic warfare in the information age. Artech House Publishers, Boston, London. 19 AMRAAM, Advanced Medium Range Air to Air Missile.

19 Nye kampfly og egenbeskyttelse en analyse av stealth og EK 21 Figur 2: Deteksjonsavstander til tre radartyper vs RCS Kilde: Som nevnt tidligere har reduksjon av RCS innen RF-signaler fått mest fokus fordi det er størst behov for å redusere deteksjonsmulighetene for radarer. I dag har vi teknologi til å kunne redusere utstrålt energi mer enn 1000 ganger(30db), noe som gir en betydelig reduksjon av deteksjonsavstanden. 3dB reduksjon tilsvarer ca. halvparten i utstrålt energi, selv om det ikke er særlig mye i denne sammenheng. Figuren ovenfor viser hvordan deteksjonsavstand avtar med reduksjon av RCS. Et naturlig spørsmål er hvor mye reduksjon er nok? 30dB, eller kan man klare seg med 5dB? Mer reduksjon betyr sikkert større kostnader til utvikling, vedlikehold osv. Dr. Schleher har kommet fram til følgende verdier for reduksjon for å kunne være motstanderen overlegen. Det vil si hvor mye reduksjon i utstråling man må tilstrebe for at det skal kunne gi en fordelaktig effekt i forhold til motstanderen. For de ulike frekvensområdene er det forskjellige krav til dempning.

20 Nye kampfly og egenbeskyttelse en analyse av stealth og EK 22 Tabell 2: RF signaturreduksjon for militær overlegenhet Frekvensområde Båndbredde (% av f 0 ) Signalreduksjon 1 MHz 2 GHz 15 5 db 2 GHz 18 GHz > db 18 GHz 1000 GHz > 5 5 db Eksempel: Dersom en radar sender på 10GHz er kravet til signalreduksjon 15dB over mer enn 1,5GHz båndbredde. Kilde: Schleher Curtis D (1999): Electronic warfare in the information age. Artech House Publishers, Boston, London. Tabell 3: EM strålingsreduksjon vs militær overlegenhet Teknologi Kritisk parametre Kritisk materiale IR IR signatur µm Reflektiviteten til materialer Visuell 90% speilglimt reduksjon - Laser Refleksjon <5% ( µm) Optisk overflatemateriale Magnetisk 50% reduksjon Overflatemateriale/ maling Akustisk 6 db att, (10Hz-100MHz) Materialer, overflatemateriale Kilde: Schleher Curtis D (1999): Electronic warfare in the information age. Artech House Publishers, Boston, London.

21 Nye kampfly og egenbeskyttelse en analyse av stealth og EK Skrogdesign (Shaping) Figur 3: B-2 Spirit og F/A-22 Kilde: Generelt sett er skrogdesign en kompromissløsning. Hensikten er å konstruere et fly med en overflate som skal kunne reflektere elektromagnetisk stråling vekk i fra radarmottakere, og gi redusert deteksjonsavstand. Strålingen vil derimot øke i den retningen den blir avbøyd og samlet, og deteksjonsavstanden i denne retningen vil derfor øke.. Skroget bygges slik at samlingen av stråler blir reflektert i den retningen det er minst sannsynlig at en mottaker vil befinne seg, gjerne i 4 hovedretninger slik som på F-117 og B B-2 har en mer glatt konstruksjon som kan forklares med at en sannsynligvis hadde nok datakapasitet til å kunne konstruere tredimensjonale figurer. Som nevnt er hensikten med skrogdesign å reflektere bort elektromagnetiske bølger, men det er viktig å understreke at dette kun fungerer hvis flyskroget er (mye) større enn bølgelengden til den innkommende strålingen. Det vil si at objektet må befinne seg i optical området. Se grafisk fremstilling i figur 4. Hvis frekvensen senkes og kommer over i MIE området, er bølgelengden i sammenlignbar størrelse med objektet selv, og dette forandrer oppførselen til bølgene i det de treffer flyskroget. Strålene vil her spres på en annen måte, noe som er et resultat av resonans med objektets størrelse i forhold til bølgelengden. Et flyskrog er slett ikke ellipseformet og vil derfor ha ulik spredning i forhold til hvor bølgene treffer flyskroget. 20 Schleher Curtis D (1999): Electronic warfare in the information age. Artech House Publishers, Boston, London.s.513

22 Nye kampfly og egenbeskyttelse en analyse av stealth og EK 24 Hvis bølgelengden til de innkommende strålene er (mye) større enn objektet de treffer (i Rayleigh området), blir bølgene i denne sammenheng kalt overflatebølger. Disse vil, nettopp på grunn av bølgelengden, ikke reflekteres på samme måte. De vil heller spres ved diffraksjon i det de kommer i kontakt med spisse kanter og materialer med en annen tetthet, men kanskje for det meste bøye delvis av og fortsette forbi flyskroget. Dette er viktig i forhold til hvor lavt en ønsker å konstruere lavfrekvente radarer for å oppdage lavsignaturfly. Blir frekvensen for lav i forhold til flyets størrelse, vil færre stråler reflekteres, og det vil i tillegg bli vanskelig å posisjonere eventuelle bistatiske mottakere. Refleksjoner av bølger med denne bølgelengden søkes derfor redusert med bruk av myke overganger og RAM. Fenomenet over er i prinsippet det samme som spredning av EM stråler i atmosfæren. Bølgelengden er selvsagt større og partiklene blir representert av flyskroget. 21 Figur 4: Radarstråler og spredning. Kilde: (20/3-06) 21 Richardson M A et al. (2000): Surveillance and Target Acquisition Systems (2. edition). London: Brassey s (UK) Ltd s.33-37

23 Nye kampfly og egenbeskyttelse en analyse av stealth og EK 25 Utfordringer innen refleksjon og skrogdesign kan sorteres som følger etter viktighet: 1. Speilrefleksjoner (spectular scattering) - refleksjon av flater som står normalt på innkommende bølger, og vil bli reflektert tilbake mot en monostatisk radar. (λ < r, i figur 4) 2. Multiple refleksjoner (multiple-bounce structures) - Bølger blir reflektert via flere flater før de eventuelt går tilbake i retning innfallsvinkelen fra en radar. Eksempel: luftinntak 3. Sideloberefleksjoner (sidelobe scattering) - Oppstår når bølger beveger seg i overgangen mellom et elektrisk ledende og et elektrisk ikke-ledende materiale 4. Kantdiffraksjon (edge diffraction) - Samme fysiske fenomen som i (1). Kanter på flyskroget som er normalt på innfallsvinkelen vil skape en speilende refleksjon 5. Overflatebølger (surface travelling, edge and creeping waves) - Som nevnt ovenfor er disse ikke speilende, men stråler på grunn av oscillasjon. Spredningen søkes likevel redusert ved bruk av RAM 6. Spissdiffraksjon (tip diffraction) - Bidrar lite til signalspredning i det optiske området, og kan reduseres ved å forme materialet som en s-kurve Radar Absorberende materialer (RAM) Innen flyindustrien er disse ofte bare kalt overflatematerialer. Det er mer hensiktsmessig å bruke betegnelsen radar absorberende materialer (RAM), da teknologien krever at det i tillegg er meget viktig å redusere elektromagnetisk stråling fra elektriske komponenter inne i flyet, samt å dempe utvendig refleksjon. Hensikten med overflatematerialer i flysammenheng er å absorbere deler av energien i de elektromagnetiske bølgene som treffer flyskroget. Det finnes ulike materialer med forskjellige

24 Nye kampfly og egenbeskyttelse en analyse av stealth og EK 26 egenskaper, men de som er mest brukt innen flyindustrien er komposittmaterialer og metallegeringer (karbonyljern og ferritt). 22 RAM absorberer energien fra innkommende elektromagnetiske bølger gjennom bielektriske eller magnetiske tapsmekanismer. Det skjer ved at bølgene skaper resonans og økt bevegelse hos molekylstrukturen i de enkelte materialene, som igjen blir omformet til varme. Resultatet er mindre energi som kan reflekteres tilbake til eventuelle radarmottakere. Drøfting av økt varme i skroget vil ikke bli gjort i oppgaven. Et problem med slike materialer har vært tykkelse og vekt. Matematisk sett har for eksempel et dielektrisk materiale krevd en tykkelse på opptil en meter for å kunne virke absorberende på en enkelt frekvens. Dette sier seg selv umulig på flyskrog. I dag har man kommet atskillig lengre takket være komposittmaterialer og strukturer som vil kunne settes sammen etter behov. Disse kalles bredbåndsmaterialer. Som navnet tilsier, dekker bredbåndsmaterialene et relativt bredt frekvensområde, eksempelvis mellom 2,5 og 13GHz. 23 Materialet består av flere lag og ulike sammensetningsmønstre, slike som bikube- og pyramidemønstre. Glassfiberduk brukes gjerne, men kevlar brukes på skrog hvor det er behov for større motstandsdyktighet. (for eksempel supersoniske fly). Alle materialene har spesifikke egenskaper når det gjelder absorpsjon av elektromagnetiske bølger. Det er opp til konstruktøren å sette sammen materialene til å virke best mulig mot trusselen. Det vil alltid være en løsning med kompromisser og optimaliseringer. 22 Olsen, K E (2003): Radartverrsnittreduserende teknikker en forstudie. FFI Notat- 2003/ Kjeller: FFI s Radar-Absorbing Material (2006): A Passive Role in An Active Scenario. Lastet ned 21 mar 2006 fra

25 Nye kampfly og egenbeskyttelse en analyse av stealth og EK 27 Figur 5: Broadband RAM. Eksempel på demping i komposittmateriale. Kilde: (15/3-06) Figur 6: Prinsipp magnetiske absorbenter Kilde: (10/3-06)

26 Nye kampfly og egenbeskyttelse en analyse av stealth og EK Passiv kansellering (Impedance loading) Prinsippet med passiv kansellering av elektromagnetiske bølger er å skape refleksjon fra et materiale som vil kunne kansellere den reflekterte bølgen. Et materiale med tykkelse ¼ λ til den innkommende bølgen, reflektere bølgen med til sammen ½ λ, i motfase. Denne kanselleringen er selvsagt frekvensavhengig. Ved endring av frekvens/ bølgelengde, vil materialet i ytterste konsekvens kunne bidra til en dobling av signalet, i stedet for en kansellering. Det samme gjelder for vinkelen til bølgene. Destruktiv interferens kan virke i en retning, men kan ha motsatt effekt i en annen retning Aktiv kansellering (Active loading) Aktiv kansellering søker derimot ved hjelp av faktorer som innfallvinkel, frekvens, bølgeform og amplitude ved å aktivt sende ut et signal i motfase til det innkommende. Dette signalet vil forsøkt være modifisert opp i mot de faktorene nevnt ovenfor. For å få til dette må objektet kjenne sin egen refleksjonskoeffisient for den spesifikke vinkelen, frekvensen og amplituden. Signalet som skal sendes ut må da modifiseres og sendes tilbake, alt i sann tid. For lange bølgelengder i forhold til størrelsen på målet, vil dette kunne være mulig. (På grunn av at λ >> r. Figur 4) Dette er et område innenfor teknologien som ikke er mest utviklet, og vil kunne være en del av motparten til bistatiske, lavfrekvente radarer, som hevdes å kunne detektere LO fly bedre, men samtidig også ikke LO fly bedre. Når det gjelder høyfrekvente signaler med bølgelengde som er meget små i forhold til flyets størrelse, er dette et større problem. På grunn av flyets bevegelse og små strukturer innen utforming, vil signaler reflekteres i fase og ufase. Det er dermed omtrent umulig å få til aktiv kansellering av høyfrekvente signaler. Målfølgeradarer har gjerne bølgelengde i dette område, og må bekjempes med aktiv EK Temperaturdemping Avsnittet er tatt med for å vise andre sider ved lavsignaturteknologi. RF signaler har en klart å redusere mer enn 1000 ganger, men teknologien har ikke kommet like langt i reduseringen av IR stråling. Det er fortsatt mye fokus på denne type utstråling, og kanskje fokusområde fremover skiftes til dette området i det EM spekteret. Motorene og nærmere bestemt eksosutslippet er også viktig å få kamuflert mest mulig. En jetmotor med etterbrenner vil kanskje ha rundt 1700 grader C i etterbrenningskammeret, mens den kun vil ha

27 Nye kampfly og egenbeskyttelse en analyse av stealth og EK 29 ca. 700 grader C i military power. 24 Dette er en grunn til at for eksempel F-117 ikke har etterbrenner. Eksosen i en jetmotor består blant annet av en god del karbon. Karbon-avsettinger i eksoskammeret vil varmes opp slik at de blir glødende. Noe av dette rives løst og vil bidra til ytterligere IR-stråling. For å dempe varmeutstrålingen må eksosen blandes med mest mulig kald luft. Luft som går inn luftinntaket men passerer forbi kompressoren (bypass-motorer) kan brukes til dette. Dette er også noe som benyttes i sivile flymotorer, der kald luft spesielt fra vifte-elementet brukes for å hindre støy som oppstår i temperatur-skjær området mellom de varme avgassene fra motoren, og de kalde omliggende luftmasser. For å dempe oppvarmingen av skroget rundt motoren brukes keramikk til å kapsle inn motorvarmen, i og med at keramikk har en isolerende effekt på varme. En forankring i hvorfor også temperaturdemping er viktig, kan finnes i Stefan-Bolzmanns lov, 25 hvor vi kan se sammenhengen mellom utstrålt energi og temperatur i fjerde potens: W = σ T 4 Hvor W er utstrålt energi av et svart legeme ved en temperatur T. σ er Stefan-Bolzmanns konstant: 5.67 x 10-8 Wm -2 K -4 Dette betyr at dersom en halverer temperaturen i eksosen synker den utstrålte energien 16 ganger. Uten mer inngående studie er det vanskelig å si noe om behovet for redusert utstråling i dette frekvensområdet. Aktive motmidler mot missiler og sensorer som bruker dette frekvensbåndet er ofte høytemperatur varmekilder som skytes ut fra flyet (flares). Etter hvert som missiler blir mer avanserte, må man se på samspillet mellom IR-signaturen og de forskjellige typer flares som kan benyttes for å optimere overlevelsesevnen. Atmosfæriske forhold spiller også en helt annen rolle i dette frekvensområdet. Vi tenker da på demping av IR stråling i skyer, regn, røyk osv. 5.3 Elektronisk Krigføring Amerikanerne mistet mange fly og besetninger på grunn av SAMs under Vietnamkrigen. Siden den gang har de og andre nasjoner innsett at EK og SEAD 26 er kritiske komponenter i luftoperasjoner. Fly, som de nå utfasede EF-111 og F-4G, spilte en vital rolle i å beskytte andre amerikanske fly mot radarstyrte missilsystemer gjennom Operation Desert Storm i Irak i Bakkeangrepsfly fikk normalt ikke lov til å gjennomføre luftoperasjoner uten at de var beskyttet av disse SEAD- 24 Military Power vil si full gass uten etterbrenner. Kilde for temperatur: Motorverkstedet Ørland Flystasjon. 25 Richardson M A et al. (2000): Surveillance and Target Acquisition Systems (2. edition). London: Brassey s s SEAD: Suppression of Enemy Air Defence

28 Nye kampfly og egenbeskyttelse en analyse av stealth og EK 30 flyene. De var utstyrt med sendere for å jamme fiendens radarutstyr benyttet av SAMs og AAA. 27 F-4G brukte også anti-radiation-missiler som søkte seg inn på fiendens radarsystemer for å ødelegge dem. Siden slutten av Desert Storm i 1991 har SEAD-fly kontinuerlig vært deployert for å støtte operasjonene Northern- and Southern Watch for å beskytte jagerfly som skulle opprettholde no-fly-sonen over Irak. Den amerikanske EA-6B spilte også en veldig viktig rolle i Operation Allied Force i Serbia og Kosovo i Den hadde elektronisk jammeutstyr og HARMs 28 for å beskytte de allierte flystyrkene mot blant annet serbernes SA-6. Dette var noen eksempler på hvordan EK har spilt en viktig rolle spesielt i operasjoner de siste 15 årene. I dette kapitlet skal vi først ta for oss EK generelt for deretter å gå mer i dybden på den offensive bruken av det elektromagnetiske spekteret Definisjoner Innen elektronisk krigføring florerer det av forskjellige definisjoner og uttrykk. For noen år siden fikk også de fleste definisjoner nye navn og vi syns det er nødvendig å forklare de mest grunnleggende definisjonene litt nærmere. I NATO, men også i Norge, benyttes så å si bare de engelske begrepene. Vi vil derfor bruke de engelske betegnelsene, mens selve forklaringen er oversatt til norsk. Definisjonene er hentet fra Internett og kommer fra NATO publikasjonen JP Figuren under viser en oversikt over de forskjellige nye begrepene og også deres tidligere forkortelser. 27 AAA, Anti Air Artillery 28 HARM: High speed Anti Radiation Missile.

29 Nye kampfly og egenbeskyttelse en analyse av stealth og EK 31 Electronic Warfare EW Electronic warfaresupport ES Electronic Attack EA Electronic Protection EP SIGINT Tidligere ESM Tidligere: ECM, ARMs og DEWs Tidligere ECCM COMINT ELINT Figur 7: EK. De nye NATO definisjonene Kilde: Curtis Schleher D. Electronic warfare in the information age. Artech House Publishers, Boston, London Electronic Warfare (EW): Enhver militær handling som involverer bruken av elektromagnetisk og rettet energi for å kontrollere det elektromagnetiske spektrum eller for å angripe fienden. De tre største undergruppene av EK er: Electronic Attack (EA), Electronic Protection (EP) og Electronic warfare Support (ES). Electronic Attack (EA): Den delen av EK som omhandler bruken av elektromagnetisk eller rettet energi for å angripe personell, fasiliteter eller utstyr i den hensikt å redusere, nøytralisere eller ødelegge en fiendes kampkapasitet. EA inkluderer: Handlinger for å forhindre eller redusere en fiendes effektive bruk av det elektromagnetiske spekter, slik som jamming og elektromagnetisk villedning. Bruk av våpen som benytter enten elektromagnetisk eller rettet energi som den primære ødeleggende mekanismen slik som laser, radiofrekvensvåpen og partikkelstråler. Electronic Protection (EP): Den delen av EK som omhandler handlinger som tas for å beskytte personell, fasiliteter og utstyr fra effekten av både vennlig og fiendtlig bruk av EK som enten reduserer, nøytraliserer eller ødelegger vennlig kampkapasitet. Electronic warfare Support (ES): Den delen av EK som omhandler handlinger forespurt av, eller under direkte kontroll av en operativ sjef for å søke etter, avskjære, identifisere og lokalisere kilder av enten frivillig eller ufrivillig utsendt elektromagnetisk energi med den hensikt og umiddelbart kunne gjenkjenne trusselen. ES-data kan også bli brukt til å produsere signaletterretning (SIGINT), som innbefatter kommunikasjonsetterretning (COMINT) og elektronisk etterretning (ELINT). Det er litt uenighet

30 Nye kampfly og egenbeskyttelse en analyse av stealth og EK 32 om SIGINT skal ligge under ES eller stå for seg selv. David L Adamy mener at ES omhandler det å detektere fiendtlige signaler (enten kommunikasjon eller ikke-kommunikasjon) med mål om å umiddelbart gjøre noe med signalene eller våpnene assosiert med signalene 29. Responsen kan være å jamme signalkilden eller overføre informasjonen til et system som har en fysisk ødeleggende kapasitet. Det mottatte signalet kan også brukes for å få situasjonsoversikt, som for eksempel; identifisere type og lokasjon av fiendtlige våpensystemer eller elektroniske kapasitet. ES samler typisk inn data for å støtte mindre ekstensiv prosessering med en høy gjennomstrømningsrate. ES blir derfor ofte begrenset til å bare finne ut hvilket system det er og hvor det befinner seg. ELINT samler derimot signaler av ikke-kommunikasjonsart med den hensikt å finne detaljene i en fiendes elektromagnetiske systemer slik at en kan utvikle mottiltak. ELINT-systemer samler normalt inn store mengder data over en lengre periode for å støtte detaljerte analyser Aktiv EK Den delen som er mest interessant for oss i denne oppgaven er EA. Det er denne kapasiteten vi skal bruke som en hovedfaktor i analysen av konseptene stealth eller EK. Hensikten med dette kapitlet om aktiv EK er å gi en innføring i teorien rundt emnet og i tillegg prøve å gi et innblikk i kompleksiteten og en del faktorer som spiller inn med tanke på effektiviteten av en jammer mot et radarsystem. Som definisjonen av EA sier blir det her sendt ut eller reflektert elektromagnetisk stråling. Det finnes passive måter å reflektere energi på, som for eksempel å benytte chaff eller hjørnereflektorer. Vi vil fokusere på den aktive delen av EA som omhandler interne eller eksterne jammepodder. Det finnes i dag mange måter å aktivt jamme en fiendes radar på og vi har i prinsippet fire forskjellige radartyper som kan være aktuelle å jamme Radartyper. De fire typene av radarer som er aktuelle å belyse er: Overvåkings- og søkeradarer, målfølgeradarer i bakke-til-luft missilsystemer, radarer om bord i jagerfly og radarer om bord i aktive radarstyrte missiler. Søkeradar: Denne radaren prøver å lokalisere og finne posisjonen til et mål i et stort dekningsområde. Konseptuelt kan en søkeradar beskrives med en roterende antenne som sender ut 29 Adamy, David L (2004): EW 102, a second course in electronic warfare. London: Artech House Publishers s.4

31 Nye kampfly og egenbeskyttelse en analyse av stealth og EK 33 en hovedradarstråle (mainlobe) som skanner søkeområdet, og et antall sidelober som medfører mottak og respons i flere retninger. Størrelsen på sideloberesponsen er avhengig av typen antenne som benyttes. Det finnes ordinære, lav, eller veldig lav sidelobe-antenner med eller uten sidelobekansellering. Frekvensområdet til søkeradarer ligger rundt 2,5-5 GHz. Radaren sender ut en bølgeform som etter refleksjon fra et mål kommer tilbake og rutes inn i mottakeren som ofte er en matched filter mottaker. Dette filteret prøver å maksimere det mottatte signal-til-støyforholdet (S/N-forhold). Radarens S/N-forhold blir da et resultat av størrelsen på energien som blir mottatt fra målet og mottakerens støy-spektral-tetthet (proporsjonal med systemets støytemperatur, som er avhengig av mottakerens egenstøy og eksternstøy som blir mottatt gjennom antenna). 30 Dersom dette støynivået i mottakeren kan tvinges opp ved å benytte støyjamming vil deteksjonsavstanden til radaren bli redusert. Målfølgeradar: Også kalt våpenradar. 31 Disse radarene får ofte høy prioritet i hierarkiet for EA fordi de benyttes spesielt i terminalfasen til et våpensystem. Disse opererer i frekvensområdet fra ca 6- til GHz. Det faktum at en målfølgeradar er låst på et mål innbefatter at et våpen/missil er rettet mot målet. Radaren finner forskjellig informasjon om målet den følger. Den beregner avstanden til målet ved å måle tiden det tar fra radarpulsen sendes ut til ekkoet kommer tilbake. Relativ radiell hastighet blir beregnet ved å måle frekvensforskjellen mellom utsendt og mottatt puls, kalt dopplerfrekvens. Vinkelen til målet i side og høyde blir målt ved å observere i hvilken retning ekkoet kommer fra i forhold til radarplattformen og antenna. Det finns ulike typer radarer som benyttes til dette formålet. Disse er monopulsradarer(forklart litt senere), puls doppler radarer og CW- (Continous Wave) radarer. I tillegg er det flere forskjellige prinsipper for hvordan selve styringen av missilene foregår. Et prinsipp kalles semiactiv homing. Missilet styrer seg da inn på den reflekterte energien fra et mål som blir belyst av en radar. Her benyttes ofte en CWbelysningsradar som enten kan følge målet selv eller den kan være styrt av en egen følgeradar. Fordelen med dette prinsippet er at den reflekterte energien og nøyaktigheten blir bedre og bedre jo nærmere missilet kommer målet. Et annet prinsipp er det som kalles command guidance. Her benyttes det en radar som følger målet og en annen som følger missilet. De mottatte signalene fra disse radarene blir prosessert og det blir sendt ut nye signaler fra en egen sender som styrer missilet inn på målet. Ulempen her er at oppløsningen spesielt i vinkel blir dårligere jo lengre ut missilet er. Flyradarer: Radarer om bord i fly er generelt designet for å gjøre flere funksjoner assosiert med våpenlevering som luft-til-bakke eller luft-til-luft, navigasjon, terrengklaring, høydeberegning og 30 Schleher Curtis D (1999): Electronic warfare in the information age. Artech House Publishers, Boston, London s.147.

32 Nye kampfly og egenbeskyttelse en analyse av stealth og EK 34 bildelaging av overflaten og mål. I mange tilfeller må disse forskjellige oppgavene bli gjennomført ved bruk av bare én antenne som er konstruert til å passe inn der det er begrenset med plass. I jagerfly er den nesemonterte radaren ofte et multifunksjonssystem av en Pulsed Doppler type radar som gir både en look-up og en look-down kapasitet. Look-down prinsippet er det vanskeligste på grunn av at målet ligger lavere i høyde og radaren mottar derfor mye refleksjoner fra bakken. Dette fører ofte til at ekkoet fra målet ligger godt nedi clutteret (støyen) fra bakkeoverflaten. Dette gjør bruken av puls-doppler(hastighets utskillelse) essensielt. Designet av bølgeformen er kritisk i luftbårne radarer som generelt benytter lav-, medium-, eller høy-prf 32 for å gjennomføre de forskjellige oppgavene. Lav-PRF er utvetydig i avstand, mens høy-prf er utvetydig i doppler. Medium-PRF er tvetydig i både avstand og doppler. De fleste flyradarer benytter både medium- og høy-prf i sine look down -oppgaver. Høy-PRF-design er effektivt for å detektere kommende mål på lang avstand. Høy-PRF gir bedre utsendt gjennomsnittsenergi, noe som hjelper positivt på deteksjonsavstanden. Kommende mål har også mye større hastighet enn bakken og en kan derfor benytte en høy grad av dopplerfilterprosessering for å fjerne den mottatte støyen fra bakken og derfor kunne skille ut det riktige målet bedre. Moderne luft-til-luft-radarer benytter ofte medium-prf i sine vanlige oppgaver. Dette gir som tidligere nevnt tvetydighet i både avstand og hastighet. Dette problemet blir løst med å endre PRF en mens radaren ser på målet. Verdiene på disse PRF ene er valgt slik at en unngår såkalte blindsoner i avstand- og hastighetsregioner der mål ikke kan bli detektert på grunn av overlappende sterke hovedlobe bakkestøyrefleksjoner. For å få til den ønskede deteksjonsegenskapen mens en fortsatt har en akseptabel false-alarm rate, bruker ofte medium-prf radarer et 3 av 8 dobbelt threshold deteksjonssystem. 33 For å bestemme riktig avstand og hastighet blir deteksjon prøvd i alle de åtte coherente prøvene når antenna skanner på målet. Dersom threshold krysses på tre eller flere av de åtte PRF ene og resultatet gir den samme avstand- og hastighetsverdi, blir dette akseptert som et ekte mål. Som vi ser her er det mye en jammer kan prøve å manipulere med for at disse nivåene ikke skal oppnås og derfor klare å utsette at flyet blir detektert. Integrerte missilradarer: Prinsippene for missilradarer er mye de samme som de radarene som er om bord i jagerfly. Det benyttes monopuls og puls-doppler radarer. Den største forskjellen er nok størrelsen. De er mindre, noe som helt enkelt begrenser utstyret som genererer effekt, de har også 31 En våpenradar er en radar som styrer for eksempel et bakke til-luft-missil inn mot målet. 32 PRF: Pulse Repetition Frequency. Det antall pulser radaren sender ut per sekund.

33 Nye kampfly og egenbeskyttelse en analyse av stealth og EK 35 mindre antenner som gir en mindre forsterkningsfaktor. Alt dette er med på å redusere radarens deteksjonsavstand. For å kompensere for dette har noen radarmissiler mulighet for å bli styrt mot målet ved hjelp av datalink. Flyet sender informasjon om målet til missilet via denne linken i den første fasen før missilet begynner å detektere målet selv Monopuls Dette begrepet vil vi forklare litt nærmere da moderne radarer og missilsøkere generelt benytter et monopuls følgesystem. En slipper med dette prinsippet å ha en roterende antenne i vertikalplanet. Et monopuls følgesystem produserer et vinkelfeilestimat i side og høyde for hver puls som mottas og en finner også avstanden til målet for hver puls. Systemet blir derfor ikke så sensitivt for amplitudefluktueringer på signalet. Dette forbedrer radarvirkemåten og gjør disse radarene immune mot amplitudemodulasjon som viste seg å være svært så effektiv mot de noe eldre conical scan type radarene Polarisering Før vi går inn og ser på de ulike typene av jamming, vil vi beskrive et viktig begrep innenfor elektromagnetiske bølger. Begrepet er polarisering og er et resultat av hvordan ei antenne sender ut de elektromagnetiske bølgene. Polarisasjonsplanet til en antenne er definert som det plan som inneholder den elektriske vektorkomponenten av den utsendte bølgen. De fleste radarantenner er lineærpolarisert; Det vil si at det elektriske feltet enten er horisontalt eller vertikalt. Noen radarer har også det som kalles sirkulær polarisering. De fleste nåtidens jammere har antenner med fast polarisering. Siden disse jammerene skal jamme et bredt spekter av radarer som har forskjellig polarisering blir det ofte benyttet 45º eller sirkulær polarisering. Siden de fleste radarer enten er horisontal- eller vertikalpolarisert mister en jammer med 45º polarisering allerede her 3dB ERP(Effective Radiated Power). Dette tilsvarer en reduksjon i effektiv effekt på 50 %. Dersom en jammer har høyresirkulær polarisasjon og skal jamme en radarmottaker som har en venstresirkulær polarisert mottakerantenne blir denne problematikken enda større og en mister ca 15-20dB effektiv effekt av jammingen. 34 Dette blir også diskutert senere i oppgaven Koherens og Pulskompresjon Et område som har blitt utviklet i moderne radarer for å redusere effekten av jamming er koherens og pulskompresjon. Koherens er forklart som når flere suksessive elektromagnetiske bølger er lik i 33 Schleher Curtis D (1999): Electronic warfare in the information age. Artech House Publishers, Boston, London s Schleher Curtis D (1999): Electronic warfare in the information age. Artech House Publishers, Boston, London. S.156.

34 Nye kampfly og egenbeskyttelse en analyse av stealth og EK 36 bølgelengde, frekvens og fase. 35 Lys er et eksempel på ikke-koherent stråling og inneholder mange forskjellige bølgelengder som kommer til observatøren i en vilkårlig rekkefølge. Laserlys er et eksempel på koherent stråling der lyskilden sender ut stråling med en fast bølgelengde. En fordel med koherent stråling er at energien blir effektivt konsentrert rundt den riktige frekvensen. En annen fordel er at radarmottakeren kan sammenligne utsendte og mottatte pulser for så å kjenne igjen sine egne og sortere vekk eventuelle falske jammepulser. Radaren tar da ut en liten prøve av det signalet den sender ut for så å bruke denne som referanse når den mottar signaler som kommer tilbake. Bruken av pulskompresjon(også kalt pulskoding) og pulsdoppler i radarsystemer representerer bruken av både intra-(forholdet mellom pulser) og interpuls-(likheten i selve pulsene) koherens i radarbølgeformen. Dette produserer ikke bare en mer effektiv radar, men gjør den også mer motstandsdyktig mot jammesignaler som ikke er i samsvar med radarens egne signaler, slik som støyjamming. Kort sagt resulterer bruken av pulskompresjon at radarsystemet får økt følsomhet og bedre avstandsoppløsning. Denne trenden er drevet av den raske utviklingen i digital signalprosessering og tilgjengeligheten av stabile mikrobølgeforsterkere. Pulskompresjon gir en forholdsvis stor prosesseringsforsterkning av signalet i forhold til støysignaler. Den kan variere fra ca 15dB til 30dB i nyere radarer. 36 Rekkevidden til et radarsystem er avhengig av den utsendte energien i radarpulsene og følsomheten til mottakeren. Den utsendte energien kan uttrykkes i form av den gjennomsnittlige utsendte effekten multiplisert med senderens duty cycle. 37 Det å sende lange pulser vil derfor øke gjennomsnittseffekten og rekkevidden, men avstandsoppløsningen blir dårligere. Løsningen blir da å bruke en teknikk som øker gjennomsnittseffekten uten at dette går på kompromiss med oppløsningen. Prinsippene som benyttes ved pulskompresjon er enten frekvens- eller fasemodulasjon av selve pulsen når den sendes ut for at den så kan bli komprimert i mottakeren når den kommer tilbake. Dette er med på å øke båndbredden til pulsene. Vi skal se litt nærmere på disse prinsippene fordi dette er med på å belyse noen av utfordringene en jammer som skal jamme disse radarene står overfor. Frekvensmodulasjon innenfor pulsen blir ofte kalt chirp på grunn av at RF-frekvensen sweepes i løpet av pulsens lengde. Typiske verdier er at en ønsker en pulslengde på ca 0,5µsek. Dette gir en 35 DWIC-96. Royal Netherlands Air Force 323 Tactical Training (1996), Evaluation & Standardization Squadron, Electronic Warfare, glossary of terms and definitions. Nederland: Airbase Leeuwarden. s Schleher Curtis D (1999): Electronic warfare in the information age. Artech House Publishers, Boston, London. s Duty cycle: Et uttrykk for hvor mye av tiden mellom radarpulsene som går med til å sende ut selve pulsen.

35 Nye kampfly og egenbeskyttelse en analyse av stealth og EK 37 pulslengde i meter på: P w = c t = m/s 0, s= 150 meter. Avstandsoppløsningen på radaren blir igjen halvparten av dette; 75 meter. Dette gir en akseptabel avstandsoppløsning på radaren, noe som gjør den i stand til å skille ut flere mål i avstand dersom disse ligger mer enn 75 meter fra hverandre i radiell retning fra radaren. Pulsen som moduleres er typisk 50µsek og frekvensen økes fra starten til slutten av pulsen. I mottakeren blir det benyttet et forsinkelsesledd der forsinkelsen er omvendt proporsjonal med bærefrekvensen. Det vil si at starten av pulsen blir forsinket mest og slutten av pulsen blir minimalt forsinket. Resultatet blir at alle deler av den lange pulsen kommer på utgangen av forsinkelsesleddet på ca samme tid og vi har fått komprimert pulsen. En eventuell ikke-modulert jammepuls vil gå igjennom demoduleringskretsen og bli forsinket avhengig av sin frekvens, men vil nesten alltid vise seg som nærmere i avstand og ikke få med seg forsterkningsfaktoren som den modulerte pulsen får. Figuren under viser hvordan signalet går fra det kommer inn (U in ) til det er på utgangen av forsinkelseskretsen (U out ).

36 Nye kampfly og egenbeskyttelse en analyse av stealth og EK 38 Kilde: De to nederste figurene viser hvordan pulsen er før den går gjennom-(til venstre) og etter at den har gått gjennom(til høyre) forsinkelseskretsen. Vi ser at U aus etter forsinkelsen har blitt større og følsomheten har derfor blitt tilsvarende bedre. En økning i en jammers ERP er derfor nødvendig for å overkomme dette tapet dersom en ikke er i stand til å produsere et matchende modulert jammesignal. På grunn av den komplekse intrapulsmoduleringen i moderne radarer er det nødvendig med et godt mikrobølge lagringssystem. Det har derfor blitt utviklet såkalte DRFM(Digital RF Memory) moduler. Dette blir forklart senere. En annen mye brukt kompresjonsteknikk er binær fasekoding av pulsen. Dette innebærer en gjentatt flipping av fasen på det utsendte signalet innenfor pulslengden i henhold til en binær kode. Denne koden er valgt slik at når den dekodes blir avstandssidelobene minimalisert. De mest effektive binærkodene som benytter en enkel kodesekvens er de såkalte Barker-kodene som kan ha en lengde på opp til 13 bits. Dekodingen eller kompresjonen involverer å korrelere det mottatte signalet med en referanseprøve fra den utsendte koden. Figuren under viser en 8 bits kode. En slik fasekoder består av flere faseskiftere som forandrer fasen til bærebølgen på den utsendte pulsen. Fasen er enten 0º eller 180º, henholdsvis vist som + og minus på figuren. For den mottatte pulsen blir et tilsvarende faseskiftnettverk brukt for å dekode pulsen. Bare når hele pulsen er inne i

37 Nye kampfly og egenbeskyttelse en analyse av stealth og EK 39 nettverket og bare for en kort periode (den komprimerte pulslengden) vil pulsen være på utgangen av nettverket. På grunn av dette fasesammenligningsnettverket vil kun de pulsene som innehar den forhåndsbestemte fasemodulasjonen være så heldig å bli forsterket opp. Figur 9. 8-bits faseskifter Kilde: Tabell 4. Barkerkoder Length of code n Code elements , Peak-sidelobe ratio, db Kilde: Tabellen viser hvordan de forskjellige Barkerkodene er med antall bits, faseskifting og hvor stor forsterkning de gir i db mellom signal og sidelober. Effektiviteten av en bestemt kode er ofte bedømt ut i fra dens tid-båndbredde-produkt, BT, der B er pulsens båndbredde og T er pulsens varighet. En enkel ukodet puls har BT=1, siden B=1/T. En 13 bits Barkerkode, har et tid-båndbredde-produkt på 13. Dette betyr at hver radarpuls har 13 ganger mer energi enn en ukodet puls med samme oppløsning. Pulslengden til den komprimerte pulsen blir

38 Nye kampfly og egenbeskyttelse en analyse av stealth og EK 40 med slik fasemodulering lik den opprinnelige pulslengden før modulering delt på antall bits det er i koden Electronic Attack (EA) Det er et utall av muligheter for å jamme en radarkilde. Det er derimot to fundamentale metoder for å gjøre dette. Støynivået i radarens mottaker kan høynes ved å sende inn ekstern støy gjennom radarens antenne. Dette kan enten gjøres via hovedloben eller sidelobene. Den andre metoden er å sende forskjellige signaler inn i radarens antenne enten via hoved- eller sidelobene for å skape forvirring eller lure radaren med tanke på posisjonen til det ekte målet. Radarens respons på denne type jamming er svært avhengig av hvor nøyaktig lik bølgeformen til jammepulsen er i forhold til radarsenderens bølgeform. De fleste radarene har en eller annen form for EP-systemer. Designet av disse EP-systemene er ikke en enkel en-til-en problemstilling. Ofte er en form for EP effektiv mot en type jamming, men kontraproduktiv mot en annen type EA og kan gjøre radaren mer sårbar for denne. Vi skal nå gå litt nærmere inn å se på de forskjellige hovedtypene av aktiv jamming og hvilke type radarer de egner seg mot. Støyjamming Reapeterjamming Transponderjamming DRFM Støyjamming er den enkleste form for jamming og krever ikke så sofistikerte elektroniske kretser. Prinsippet er å sende ut elektromagnetisk energi med en bærefrekvens som ligger rundt frekvensen til fiendens radar. Litt eldre typer jammere benyttet ofte dette prinsippet. Målet er å skjule det reflekterte signalet fra flyet i støyen som sendes ut av jammeren. Radaren får da problemer med å finne avstanden ut til flyet. Det er flere typer støyjamming. Eksempler er; spot noise, barrage noise og swept spot noise (SSN). Barrage- og swept spot noise benyttes for å få nok båndbredde av jammere som ikke har egen mottaker som kan finne den eksakte frekvensen til radaren den skal jamme. En radars S/N-forhold er som tidligere nevnt et resultat av størrelsen på energien som blir mottatt fra målet og mottakerens støy-spektral-tetthet (proporsjonal med systemets støytemperatur, som er avhengig av mottakerens egenstøy og eksternstøy som blir mottatt gjennom antenna). En støyjammer vil derfor prøve å tvinge dette støynivået i mottakeren opp slik at de reflekterte

39 Nye kampfly og egenbeskyttelse en analyse av stealth og EK 41 signalene fra en eventuell angrepspakke blir skjult i støyen i mottakeren. Resultatet blir da at deteksjonsavstanden til radaren blir redusert. I forbindelse med støyjammere snakkes det ofte om burnthrough range. Det er den avstanden fra radaren der jammeren ikke sender ut nok energi til å klare å skjule ekkoet fra flyet. Radarer på bakken har mulighet for å være store og sender ofte ut mye energi. De får da en lengre burnthrough range enn mindre radarer. Burnthrough rangen (r) kan uttrykkes som: r Pt G = PjG t j 1 2 σ J 38 4π S P t og P j er utsendt effekt fra hhv radaren og jammeren. G t og G j er antenneforsterkningsfaktoren for hhv radar og jammer. σ errcs. J/S er jammer-til- signal forhold(jammesignal i forhold til det reflekterte radarsignalet fra et fly). Vi ser her at jo større utsendt effekt og forsterkning det er på jammerantenna jo mindre blir avstanden der radaren kan skille ut målet fra støyen. Repeater jamming. Prinsippet her er at signalet som jammeren sender ut skal være en tro kopi av signalet fra radaren. Det innkommende signalet fra mottakerantenna blir rutet igjennom en amplitude- og fasemoduleringsenhet for så å bli forsterket opp og sendt tilbake. Villedningsmodulering blir lagt på signalet for å forstyrre og mislede radaranalysekretsene. Prinsippet her blir betegnet som et konstant forsterkersystem fordi styrken på det utsendte signalet er proporsjonalt med styrken på det signalet som kommer inn på mottakerantenna. Signalstyrken på senderantenna er ikke nødvendigvis lik maksimaleffekten til senderen. Forsterkninga til systemet må være lavere enn feedbackdempingen(isolasjonen) mellom mottaker- og senderantenna. Dette på grunn av at senderantenna begynner å sende nesten samtidig med at signalet blir mottatt på mottakerantenna. Begrensningene med denne type jammer er at signalet/pulsene ikke kan forutses slik at jammepulsen kan sendes ut like før. Disse egenskapene har de nyere DRFM-jammerene 39 som vil bli beskrevet litt senere. Transponder jamming. Her brukes en form for lagring av pulsen før den sendes tilbake. Denne typen jammere er generasjonen før de såkalte DRFM-jammerene og har ikke mulighet for å lagre signalet like koherent som disse. Transponderjammere kan i forhold til repeaterjammere sende ut signaler med maksimum sendereffekt hele tiden og blir ofte betegnet som et konstant effekt system 38 Schleher Curtis D (1999): Electronic warfare in the information age. Artech House Publishers, Boston, 39 DRFM, Digital Radio Frequency Memory

40 Nye kampfly og egenbeskyttelse en analyse av stealth og EK 42 Smartjamming. De mest kjente smartjammingsteknikkene er RGPO (Range Gate Pull Off), VGPO(Velocity Gate Pull Off) og Multiple False Targets(MFT). RGPO og VGPO er mest brukt mot følgeradarer og missilsøkere mens MFT brukes også mot radarer i søkefasen. De fleste pulsradarer opererer med en range tracking loop og en angle tracking loop også kalt gate. Begge disse måtene å beregne avstand og vinkel på er sårbar for modulasjon av jammesignalet. The angular tracking loop er tvunget til å prosessere alle signaler som blir rutet til den fra tracking gaten. RGPO: Prinsippet her er å først sende en puls samtidig med ekkoet som reflekteres for deretter å øke tiden eller forsinkelsen mellom pulsen og ekkoet slik at tracking gaten blir dratt av. Modulering av jammepulsen kan i tillegg senere være med å villede vinkelberegningen hos radaren. Så lenge jammesignalet er i samme tracking gate som ekkoet krever det et J/S(Jammer til Signal/ekko forhold) på ca 40 db 40 for at jammesignalets modulasjon skal kunne skjule det opprinnelige ekkoets modulasjon. Det kreves ca 3dB 41 J/S forhold for at selve range gaten skal trekkes av. Dersom tracking gaten henger på jammepulsen slik at ekkoet etter hvert faller utenfor, blir J/S forholdet uendelig fordi signalet/ekkoet er borte. Da blir det fritt fram for vinkelfeilmodulasjonen. De fleste radarer håndterer en pull off rate på ca 3g, hvor g er tyngdeakselerasjonen( 9,8m/s 2 ). 42 VGPO: Denne teknikken er i prinsippet lik RGPO, men hensikten her er å få tak i doppler tracking gaten med et tilstrekkelig intenst falskt dopplersignal for å bevege denne gaten bort fra det opprinnelige målets dopplerfrekvens. Når det er gjort og jammesignalet slipper å slåss med det ekte signalet, moduleres signalet for å påvirke vinkel trackingen. Siden denne teknikken manipulerer med frekvens kan denne både økes og minskes, som igjen indikerer at målet akselerer eller retarderer. De fleste radarer opererer også her med en øvre grense på ca 3g som jammeren må holde seg innenfor for å skape den ønskede effekten. Et problem med elektroniske kretser som skal modulere et jammesignal for å få tak i radarens hastighets- gate er at de også genererer uønskede tilleggssignaler. Dette inkluderer fasemodulasjon av det koherente signalet som passerer gjennom forsterkerne og i tillegg transittidmodulering når signalet går gjennom TWT ene. 43 Disse uønskede signalene er på et høyt nok effektnivå til å kunne bli oppdaget av detektorer posisjonert i dopplerfiltere i nærheten av filteret som inneholder det riktige målets dopplerfrekvens. Mye arbeid blir lagt ned av designere som jobber med jamming for å prøve å eliminere slike uønskede signaler. 40 DWIC-96. Royal Netherlands Air Force 323 Tactical Training (1996), Evaluation & Standardization Squadron, Electronic Warfare, glossary of terms and definitions. Nederland: Airbase Leeuwarden. Part III. s Ibid s Ibid s.220

41 Nye kampfly og egenbeskyttelse en analyse av stealth og EK 43 MFT: Prinsippet her er å prøve å generere falske troverdige mål slik at prosesseringen i radaren og operatøren får problemer med å finne ut hva som er det riktige målet. De falske målene kan enten være bevegelige eller stasjonære med eller uten bakgrunnsstøy. DRFM: Tradisjonelle ikke-koherente teknikker som støyjamming har rimelig dårlig effekt mot dagens moderne koherente radartrusler med dopplerprosessering, pulskompresjon osv. DRFM som nå brukes som et digitalt lagringsmedium i repeaterjammere har muligheten til å lagre nøyaktig, kopiere og modulere koherente signaler for tilbakesending. Disse jammrene har som regel mulighet til å benytte de fleste villedningsteknikkene som finnes. Nøyaktigheten i frekvens og fase til jammere som har DRFM er så god at kravet til utgangseffekt blir mindre. Utviklingen av selve senderdelene har også ført til at en får mindre sendere som leverer like mye effekt. De nye MPMs(Microwave Power Modules) gir ca 10 ganger reduksjon i volum og øker effektiviteten ca to ganger i forhold til de tradisjonelle vakuumrørsenderne. Dette gir den fordelen at disse jammerene tar mindre plass og er lettere å integrere i jagerfly der ekstra plass er mangelvare. For våre F-16 har det i de siste par årene blitt anskaffet og tatt i bruk en jammer som har betegnelsen AN/ALQ-162 som er integrert i en wing weapon pylon Kampfly og fremtidig scenario Dette kapitlet hører kanskje innholdsmessig sett mer under drøftingskapitlet, men vi har valgt å legge det her fordi vi mener det er beskrivende for scenarioet som blir beskrevet i redegjørelsen av datasimuleringsmodellen, kap Kampflyene er en meget anvendbar kapasitet med sine fordelaktige karakteristika: høyde, hastighet og rekkevidde (H 2 R). De kan benyttes både i offensive og defensive operasjoner, som effektor, sensor, informasjonsformidler og våpenplattform. I fellesnevneren effektor samles mange bruksområder hvor mange av disse er av strategisk verdi, enten offensivt eller defensivt. Med det mener vi blant annet at kampflyene er meget synlige, i enhver militær operasjon, men også rent militærpolitisk. Når den viktigste våpenplattformen i Luftforsvaret skal skiftes ut er det mange faktorer som skal belyses og spørsmål som skal besvares. Alt dette for at en kan gjøre et best mulig valg av type kampfly. Med typevalg følger konseptvalg og også samarbeidspartnere både industrielt, militært og politisk. 43 TWT: Travelling Wave Tube. En type sender som blir brukt i radarer for å sende ut elektromagnetiske radarbølger. 44 Opphengsanordning for bomber som monteres under vingene på jagerfly.

42 Nye kampfly og egenbeskyttelse en analyse av stealth og EK 44 Hvilken rolle et nytt kampfly skal inneha er sterkt knyttet opp til hvilken rolle vårt fremtidige Forsvar skal ha. Det vil være meget viktig for valg av nytt fly og konsept at det skaper størst mulig handlingsrom, både politisk og operasjonelt. Det må derfor være en målsetting at konseptet vil kunne oppfylle til en størst mulig grad de scenario som er beskrevet i Forsvarssjefens Militærfaglige Utredning 2003 (MFU03). Nye kampfly skal kunne løse oppdrag av høy og lav intensitet ved å kunne angripe både luft- og overflatemål, dag som natt, uansett vær, i nasjonale og internasjonale operasjoner. 45 Det skal de nye kampflyene gjøre, kanskje i en tidsperiode på år. Historien har vel vist at det å spå 30 år inn i fremtiden kanskje kan være litt vanskelig. Det blir dermed viktig for oppgavens utgangspunkt at sammenligningsgrunnlaget blir best mulig forankret i oppgaven til fremtidige kampfly. Lengden på et oppdrag er stort sett et ressursspørsmål. Lengden på deltakelse i en eventuell operasjon i fremtiden vil ikke bli diskutert i denne oppgaven. Det som er viktig å merke seg er at det i Stortingsproposisjon nr 42 ikke er spesifisert oppdragstype. Tvert imot, alle typer operasjoner må påventes, og det er fristende å trekke den konklusjonen at det slett ikke skorter på viljen fra politisk hold. Når det er sagt, skal alle operasjoner være forankret i Folkeretten. 46 For kampflyvåpenet gir MFU03 en overordnet styring på hva som kommer til å være fremtiden når det gjelder fokus og trening. MFU03 gir en sterk føring sådan; Luftforsvaret skal fokusere på å operere i høyintensitetsoperasjoner som en del av allierte luftstridskrefter. 47 Det er viktig å ha dette på det rene når en skal utvikle et scenario for å kunne sammenligne operasjonskonsepter som skal kunne gi svar på om det ene er å foretrekke fremfor det andre. Når det ikke er praktisk mulig å teste ut en plattform i en reell situasjon, må en prøve å skape et scenario som er relevant, basert på politiske styringer, erfaringer fra tidligere operasjoner, samt en nøktern formening om hva den kan være aktuelt å bli brukt til. Det ideelle er selvsagt å kunne teste mange ulike scenarioer, og kommet frem til fordeler og ulemper med hvert enkelt konsept. Men i denne oppgaven må vi foreta noen avgrensninger og valg. Scenarioet i denne oppgaven vil være ganske omfattende og av typen nevnt ovenfor: Levering av strategisk ild på dypet. Faktum er at vi mener at et slikt oppdrag vil være det mest krevende for både våpenplattformen og flygeren. 45 Forsvarets Overkommando (2003):Ministudie Nye Kampfly,Innspill til MFU03.Oslo:Forsvarets Overkommando s.3 46 Forsvarsdepartementet (2004): Stortingsproposisjon nr.42 Den videre moderniseringen av Forsvaret i perioden Oslo: Forsvarsdepartementet s Forsvarets Overkommando (2003): Forsvarssjefens militærfaglige utredning 2003 (MFU03). Oslo: Forsvarets Overkommando avsnitt 5.5 Luftmilitære kapasiteter, s. 19

43 Nye kampfly og egenbeskyttelse en analyse av stealth og EK 45 Hvis en kan teste og sammenligne konsepter i en slik setting, er det lettere å overføre resultatene til operasjoner med lavere intensitet. Denne konklusjonen er basert på erfaring i fra operasjoner og øvelser med varierende intensitet over hele spekteret. Som jagerflyger leverer du grovt sett en tjeneste, og denne tjenesten er vanskeligere å levere når intensiteten er større. En trenger ikke å være i besittelse av andre egenskaper for å løse lavintensistetsoppdrag med jagerfly, det blir som regel bare litt mindre travelt. Scenarioet vi ønsker å teste i oppgaven vil være av typen COMAO, 48 og vil bestå av: - Avgang. - En kortere transittettappe til et tidsreferansepunkt. - Kryssing av fiendens linjer. - Komme seg forbi fiendens jagerfly (alternativt bekjempe). - Komme seg forbi fiendens luftvern(lv). - Levere våpen på et mål som er beskyttet av luftvern. - Komme seg tilbake til avgangsbasen. 5.5 Beskrivelse av LuBa (Luft til Bakke)-modellen Hensikt Datamaskinmodellen vi skal benytte i denne hovedoppgaven er utviklet ved FFI og videreutviklet med innspill fra oss. Den har fått navnet LuBa. Hovedhensikten med denne modellen er å fokusere på gjennomførbarheten av et luft-tilbakkeoppdrag basert på forskjellige Concept of Operations. Modellen ser på hvor godt et fly klarer å håndtere situasjoner som oppstår underveis under et oppdrag. Dette kan for eksempel være fiendtlige- fly eller luftvernsystemer. Modellen skal kunne vurdere operasjonskonsept til helt ulike typer fly. LuBa kan håndtere både luft-til-bakke, bakke-til-luft og luft-til-luft angrep. Å si noe presist om utfallet av engasjementene er ikke målet til modellen. Isteden blir det antatt at risikotoleransen er slik at en ikke vil akseptere å selv bli beskutt, selv om en forventer å vinne engasjementet. Vurdering av seier eller tap blir derfor ikke gjort. Vurderingen av et angrep er kun en vurdering om det oppstår en situasjon der partene kan skyte på hverandre. Hvis dette er tilfelle blir begge partene fjernet fra simuleringen med merkelapp "er blitt engasjert". Det er viktig å huske på at metoden 48 COMAO - Composite Air Operations, en typisk sammensetning av flere titalls jagerfly for å ta ut mål på bakken.

44 Nye kampfly og egenbeskyttelse en analyse av stealth og EK 46 ikke avgjør hvordan angrepet gikk. Den avgjør heller ikke hvem som ble engasjert. Den avgjør kun hvem som kunne ha blitt engasjert Beskrivelse Noe av bakgrunnsmaterialet for beskrivelse av modellen er hentet fra dokumentasjon som følger med modellen. 49 Modellen skal beskrive et enkelt oppdrag fra start til slutt med ulike input data. Oppdraget som skal utføres gjøres av aktører. Èn type aktør er en formasjon av et ønsket antall fly. Andre aktører kan opptre som venner, fiender eller være nøytrale. Modellen skal studere luft-tilbakke oppdrag og det er derfor nødvendig at luftvern (LV) er representert. LV og mål som skal tas ut på bakken regnes også som aktører. Det er ingen begrensninger på antallet aktører, antall rutepunkt eller antall angreps- og evalueringsplaner. For å kunne vurdere ulike operasjonsmønster er både lav radarsignatur og egenbeskyttelses-ek gitt en plass i modellen. Det er med denne modellen som med modellering generelt vanskelig å få aktørene til å oppføre seg helt naturtro. For å få til dette på en enkel og oversiktlig måte har det vært nødvendig med forenklinger. To viktige forenklinger som er gjort er at en fly-aktør er representert som bare ett fly på skjermen i modellen uavhengig av hvor mange fly det er i formasjonen som aktøren representerer, og at radarsignatur bare er en uniform kule rundt dette flyet. Radarsignaturen er enkel å forandre for aktørene. Den konkrete posisjonen til aktøren er i modellen ikke helt presis, men gitt ved et område. Dette er på grunn av at en aktør kan bestå av flere fly. Modellen kan regne på uventede hendelser underveis. Hva gjør en aktør i forhold til "ikke planlagte" hendelser som dukker opp underveis. Hva skjer når en fly-aktør er ute på oppdrag og ser en prikk i IR-kameraet eller får opp en kontakt på radarskjermen som ikke tidligere er identifisert? Her gir modellen aktørene fire grunnleggende valg:! Legge om kursen for å unngå den detekterte kontakten.! Bli værende på samme posisjon til kontakten har forsvunnet igjen. (Dvs. fly i sirkel).! Legge om kursen for å utforske hva det er.! Ignorer kontakten. LuBa tillater alle disse valgene, men kun ett valg blir tatt, og uansett valg som tas skal fortsettelsen utføres på en fornuftig måte. Det er meningen at det skal være stor fleksibilitet i hvilke situasjoner en vil ta de ulike valgene i, og ikke minst vil valget være avhengig av oppdrag og hvilken type fly aktøren representerer.

45 Nye kampfly og egenbeskyttelse en analyse av stealth og EK 47 Siden formålet med LuBa er å studere gjennomførbarheten av et luft-til-bakke oppdrag, er det naturlig å tenke at en i størst mulig grad bare vil unngå alle andre aktører. Hvor nært er det egentlig mulig å gå uten å bli oppdaget? Siden drivstoff og tanking i lufta ofte er begrensende faktorer med tanke på flyenes rekkevidde, kan man ikke uten videre lage lange omveier for å unngå alle fiendtlige fly og missilsystemer. I enkelte situasjoner kan også angrep være nødvendig og kanskje der og da det beste forsvar. Det å kunne løse alle mulige situasjoner som kan oppstå på en noenlunde fornuftig og realistisk måte er rimelig ambisiøst, spesielt med tanke på luft-til-luft engasjement. FFI har tidligere utviklet en modell for å studere akkurat dette. Den er mer detaljert og mer komplisert, og har en høy brukerterskel. Løsningen i LuBa har derfor vært å lage abstrakte metoder. Her er en beskrivelse av hvordan konflikter blir løst: Dersom det for eksempel er et engasjement mellom en aktør på bakken og en aktør i lufta, men bare aktøren på bakken blir fjernet fra simuleringen, betyr det at flyformasjonen var i stand til å komme nær nok til at de kunne slippe våpen på målet uten at risikoen ble for stor. Dersom det å bombe dette målet på bakken var oppdraget, så vil dette medføre "mission acomplished". Men dette betyr ikke dermed at oppdraget nødvendigvis var en suksess med tanke på treff- eller ødeleggelseskriteria. Det betyr at denne aktøren var i stand til å gjennomføre oppdraget uten selv å bli engasjert, og det er nettopp dette modellen skal gi svar på. I vår semesteroppgave ga vi tilbakemelding om at våpenrekkeviddeberegningen i modellen burde gjøres litt mer realistisk. Den har nå blitt oppdatert med en beregningsmetode som tar hensyn til flere parametere enn tidligere. Figuren under viser den nye måten å håndtere dette på. 49 Andersen N U (2006): Dokumentasjon av LuBa Luft og bakke modell, FFI Notat 2006/ Kjeller: FFI

46 Nye kampfly og egenbeskyttelse en analyse av stealth og EK Høydeforskjell (z) Aktør B 5000 Avstand langs bakken (x,y) Aktør A Figur 10: Luft-til-luft våpenrekkevidde. LuBa Kilde: Dokumentasjon av LuBa, FFI/NOTAT-2006/00763 Vi skal nå forklare modellen med et eksempel. Denne tar for seg rekkevidde for luft-til-luft og bakke-til-luft våpen (tverrsnitt). (Alle verdier i meter.) Eksempelet er beregnet med følgende verdier: Aktør A har oppgitt en våpenrekkevidde på meter i input. Aktør A står stille mens aktør B beveger seg rett over aktør A og har en hastighet på 300 m/s i den retningen pilen viser. Den mørkegule streken viser tverrsnitt av våpenrekkevidde til aktør A i denne situasjonen. Det vil si at der aktør B sin bane er rød (prikket rød linje) kan aktør A skyte på aktør B. Videre vises en modell for hvordan luft-til-bakke våpenrekkevidden beregnes.

47 Nye kampfly og egenbeskyttelse en analyse av stealth og EK 49 øydeforskjell (z) ktør A ktør B Figur 11: Luft-til-bakke våpen rekkevidde. LuBa Kilde: Dokumentasjon av LuBa, FFI/NOTAT-2006/00763 Figuren over viser hvordan rekkevidden til luft-til-bakke våpen beregnes. Aktør A har en rekkevidde mot aktør B som vist av den blå sylinderen. Uavhengig av høyden (z) og farten til aktør A er rekkevidden mot mål på bakken en sylinder med radius lik rekkevidden som er gitt i input. (Aktør B som er på bakken har ikke lov til å bevege seg) Eget oppsett av scenario For å gjøre utgangspunktet mest mulig nøytralt ble fly-aktørene utstyrt med lik radar i form av ytelse. Radarenes deteksjonsavstand er satt til 30nm, med en målfølgeavstand lik 27nm.(mot et mål med RCS =1m 2 ). RCS til den fiendtlige CAP en (RØD aktør) satte vi lik 20m 2. Det tilsvarer et moderne jagerfly med utvendige missiler. RØD har beholdt denne RCS en under hele analysen i og med at vi ønsker å se på gjennomførbarheten til vår COMAO, (BLÅ aktør) ved varierende RCS. Vi har videre definert en referanseverdi til BLÅ som RCS=1m 2. Ved denne verdien har SAM systemene innbyrdes overlapping i forhold til deteksjonsavstand mot BLÅ. Se figur under. Denne verdien ligger omtrent midt i mellom de ulike RCS verdiene vi ønsker å teste. Referanseverdien for SAM systemet tilsvarer en deteksjonsavstand på 20nm, en målfølgeavstand på 15nm og en missilrekkevidde på 15nm. SAM-systemet som beskytter målet har henholdsvis 15, 11 og 8nm i de respektive avstandene. Bakke-til-luft missilrekkevidden er satt såpass høyt for at den ikke skal være

48 Nye kampfly og egenbeskyttelse en analyse av stealth og EK 50 en begrensende faktor for luftvernet. Denne gir en god overlapp mellom de fire luftvernposisjonene. Figuren under viser selve scenarioet vi brukte i LuBa. Den er en utskrift fra skjermen på PC`n og det er lagt til forklarende tekst. I tekstboksene for OB (Order of Battle) er det brukt noen forkortelser. Disse betyr følgende: AOB: Air Order of Battle GOB: Ground Order Of Battle MOB: Missile Order of Battle RDR: Radar styrt 20 Nm Blå jagerfly Luftvern Rød CAP Rød flybase Luftvern Blå styrker AOB 12 Kampfly AI 1 AWACS MOB Fly: 48 med range RDR Target AWACS Rød styrker AOB: 4 Kampfly CAP Blå flybase Blå rute Max Radar deteksjonsavstand mot Blå aktør med RCS = 1 GOB 5 SAMs MOB: Luftvern: 60 med range RDR 12 short range RDR Fly: 24 med range RDR Figur 12: LuBa scenario. Kilde: Utskrift fra LuBa program.

49 Nye kampfly og egenbeskyttelse en analyse av stealth og EK 51 6 Resultater LuBa Tabell 5: Resultater LuBa RCS ,5 0,25 0,15 0,1 0,01 Gjennomførte oppdrag i prosent BLÅ BLÅ BLÅ For hver RCS verdi ble COMAO scenarioet kjørt 100 ganger. Loddrett nedenfor hver RCS verdi indikeres hvor mange ganger de enkelte aktørene gjennomførte oppdraget med suksess. For å kalle oppdraget en suksess må BLÅ (en stk 4 flys formasjon) returnere etter å ha bekjempet eller unngått RØD, bombet målet og til sammen passert SAM på tur/retur, uten å ha blitt engasjert av noen. Gjennomførte oppdrag og RCS Gjennomførte oppdrag i % ,5 0,25 0,15 0,1 0,01 BLÅ 1 Radar Cross Section Figur 13: Resultater LuBa Figuren viser gjennomførbarhet av COMAO oppdragene som funksjon av RCS. Suksessraten starter rundt 0,2m 2, og stiger drastisk opp til 98% med RCS lik 0,1m 2. En ytterligere 10 ganger reduksjon i RCS ser ikke ut til å gi så mye større effekt.

50 Nye kampfly og egenbeskyttelse en analyse av stealth og EK 52 7 Analyse/drøfting 7.1 Kill chain SEARCH ID TRACK ENGAGE ENDGAME Figur 14: Kill chain Kilde: Modifisert etter Figuren overfor beskriver prosessen i forhold til å kunne bekjempe et mål. Prinsippet er det samme både om en skyter fra bakken eller lufta mot et fly. Andre versjoner av Kill-chain er mest kjent i forbindelse med Time Sensitive Targets (TST) og streben etter å gjøre kjeden tidsmessig så kort som mulig. I oppgaven skal vi se på gjennomførbarheten til et bombeoppdrag. I praksis vil dette si at vi ønsker at de vennlige aktørene bryter kjeden en plass mellom SEARCH og ENGAGE. Dersom et fly på oppdrag klarer å bryte kjeden et sted i mellom disse vil flyet ikke kunne bekjempes. Det er mange utfordringer ved hvert element, og generelt mer tidskritisk jo lengre til høyre man beveger seg. SEARCH kan sidestilles med SURVEILLANCE, og svarer til deteksjonen av et mål. Det er her lavsignaturteknologi kommer til sin rett. Stealth-fly søker å unngå å bli oppdaget og dermed bryte kill-chain så tidlig som mulig. Deteksjonsmuligheter og mottiltak mot lavsignatur vil bli drøftet senere. ID betyr IDENTIFICATION. Dette svarer igjen til et samspill mellom ROEs og elektroniske systemer for identifisering av fly. Som neste steg etter deteksjon vil det være naturlig å prøve å unngå å bli identifisert. Dette vil kanskje være å unnlate å sende ut svar på forespørsel i militære systemer som Mode 1,2 og 4. Hvis likevel ROEs tillater motstanderen å skyte på et ikke identifisert fly, er en like langt. Neste skritt er å følge det spesifikke målet. (TRACK) Ofte vil dette innebære en overgangsfase mellom en søkeradar og en målfølgeradar. Disse vil mest sannsynlig ha ulike frekvenser og derfor ulike egenskaper i form av deteksjonsmulighet og evne til å følge målet. Selv om stealthflyet søker å ha en så liten signatur som mulig over et så bredt frekvensområde som mulig, vil flyet ha en relativt større signatur på de frekvensene som det ikke er avstemt for. Uten noen annen form for

51 Nye kampfly og egenbeskyttelse en analyse av stealth og EK 53 beskyttelse kan stealthflyet i beste fall regne med kortere responstid for et eventuelt luftvern. Det er her aktiv EK kommer inn og vil søke å jamme ut målfølgeradaren. Hvis det er en suksess vil missilet som regel ikke forlate bakken. Mye det samme gjelder for neste fase. ENGAGE fasen beskriver selve missiloppskytningen samt å styre missilet inn mot målet. Her gjelder de samme prinsippene som i TRACK. For stealthflyet ser det nå dårlig ut. Aktiv EK har fortsatt en sjanse til å jamme ut både målfølgeradar og kanskje selve missilet. (prinsippene forklart i EK teorien) I ENDGAME fasen som også kan inneholde selve detoneringslogikken til et missil ser det enda dårligere ut for stealthflyet. Aktiv EK vil da søke å bekjempe missilet ved andre midler som for eksempel å destruere missilsøkehodet med laser, slippe ut flares eller chaff eller sende ut jammesignaler som kan lure selve missilsøkehodet til radarmissiler. Som en oppsummering kan en si at jo tidligere man kan bryte Kill-chain, jo bedre. Det å unngå å bli oppdaget idet hele tatt må være veldig mye bedre enn å måtte kjempe mot et eller flere missiler som har kurs for deg og som bare er noen sekunder unna. Det faktum at et missil er skutt etter deg kan medføre at en må kvitte seg med en eventuell bombelast for å være lettere til den siste unnvikelsesmanøveren når missilet er i sluttfasen før det treffer. 7.2 Stealth Air to Air I et scenario beskrevet i MFU-03 som vi også analyserer i LuBa vil mest sannsynlig innbefatte en eller flere luftkamper mot fiendens jagerfly. Det er derfor viktig å analysere lavsignatur i denne konteksten. Det å ha liten signatur vil også være av betydning i andre luft til luft scenario hvor patruljering og overvåking vil være i fokus, eksempelvis patruljering av nordområdene. For å sette drøftingen av lavsignaturteknologi i et operativt fokus, er det viktig å forankre det i en setting som kan være gjenkjennbar. I Luftforsvaret har vi flytyper med ulik RCS som strekker seg fra C-130 via DA-20 til F-5. I tillegg vil jagerflygerens hverdag bestå i å simulere luftkamp med andre typer jagerfly, med dertil ulik RCS. Når en kan forvente å detektere vedkommende flymaskin på sin egen radar er mer eller mindre kjent i jagerflymiljøet. De ulike RCS verdiene er kanskje ikke så kjent. Deteksjonsavstander som blir formidlet fra de mer erfarne til de yngre på briefer og i tilhørende graderte publikasjoner, tør jeg påstå oftest er forankret i erfaring og ikke gjennom nøyere studier. Utregninger presenterer selvsagt et teoretisk bilde av hva som burde være tilfelle, i tillegg vil det alltid være faktorer som påvirker realiteten i lufta, sikkert i begge retninger. Ulike radarer

52 Nye kampfly og egenbeskyttelse en analyse av stealth og EK 54 mot ulike mål, konfigurasjoner av fly, atmosfæriske forhold, aspect-angle 50 mellom de to aktørene, høydeforskjell, fart og operatøren selv er bare eksempler på hva som spiller inn på resultatet. Et scenario kan være å skulle angripe en C-130. Det legges en plan som inneholder en forventet radar deteksjonsavstand. Dette blir alltid tatt med i briefen, og mye av taktikken er forankret i denne. Selv om taktikkene måtte kunne utføres uten at C-130 n er synlig på din egen radar, vil det som regel være mye bedre hvis den er det. Hvis en har motstanderen på egen radar, er det mye enklere å gjøre seg opp en mening om vedkommende er klar over at også du er der oppe, og ser deg! Selvsagt vil det også være scenarioer hvor det er taktisk smart å ikke slå på radaren. Et annet scenario hvor mange kan kjenne seg igjen er i taktiske avskjæringsoppdrag mot F-5. F- 5 en er liten både i fysisk størrelse og i RCS i forhold til F-16, dog ikke så mye. For å ha en referanse, la oss si at F-5 har en RCS som er halvparten av F-16s. Halvparten av F-16 sin RCS vil gi en reduksjon i deteksjonsverdi på ca. 16 %. Det vil si at en deteksjonsavstand mot en F-5 i stedet for mot en annen F-16 vil være 21nm i stedet for 25nm, eller 33nm i stedet for 40nm. 51 Teori eller praksis? Vi tror ikke sannheten er langt unna. I tilfellet med deteksjonen av en flymaskin med halv RCS og en deteksjonsavstand lik 40nm, vil på en annen side mange av de ovennevnte faktorene spille inn ved praktisk gjennomføring, og erfaring tilsier at de også vil variere i fra dag til dag. Men, hvis forholdene var rimelig like så vil en reduksjon i deteksjonsavstand på 16 % tilsvare en redusert deteksjonstid på ca. 13 sekunder, hvis begge fly har en fart tilsvarende 0,9 Mach. Det kan i utgangspunktet virke ganske lite, men kan være kritisk mye i en targetingfase 52 av et taktisk intercept. Fram til i dag har lavsignaturfly stort sett vært bombefly. Mest sannsynlig er dette en følge av strategisk fokus under den kalde krigen. Jagerflymiljøer verden rundt venter derfor i spenning for å se hva F/A-22 Raptor kan utrette. Til nå har dette kun vært spekulasjoner og teoretiske tilnærmelser, men de første operative drypp har allerede kommet: Følgende uttalelse er fra Oberst Hecker etter den første, store øvelsen F/A-22 har deltatt i. (Nellis AFB, Nevada) F-15C simulerte SU-27 og SU-30MKI som motstandere i tillegg til flere SAMs Vinkelen mellom lengdeaksen til målet og linjen til angriperen, målt fra halen til målet. Målets retning har ingen betydning. 51 Deteksjonsavstand tatt fritt i fra figur Kritisk fase av en avskjæring (intercept) hvor flygeren må bestemme om avskjæringen skal fortsette, og i tilfelle hvordan. Avgjørelsen tas basert på informasjon om motstanderen, hans antatte informasjon om deg, og på Rules of Engagement. 53 Sirak M (2006): Raptor Rupture. Jane s Defence Weekly. 18 Jan 06. s24-29

53 Nye kampfly og egenbeskyttelse en analyse av stealth og EK 55 Vi er veldig klar over reliabiliteten til utsagnet nedenfor, men velger likevel å ta det med som et innspill i diskusjonen. We killed 33 F-15Cs and didn t suffer a single loss, he said, They didn t see us at all. Hvis en skal kunne forestille seg hvordan det vil være å møte et jagerfly som har stealthegenskaper, må man først beskrive det teoretisk, og finne ut hva som er sannsynlig. I tilfellet ovenfor beskrives en deteksjonsavstand lik 40nm med en RCS på begge fly lik 5m 2, og det vil være interessant å beregne hvordan dette vil se ut hvis en reduserer radartverrsnittet mer drastisk. Vi tar først B-1B som eksempel. Flyet har i følge ugraderte kilder en RCS på 1 m 2. Grovt regnet med (RCS) 1/4 får vi at deteksjonsavstanden vil tilsvare ca. 67 % av den opprinnelige (40nm). Det vil si at en kan regne med å detektere B-1B på 26,8nm. Det tilsvarer en redusert reaksjonstid for targeting/sorting prosessen til jagerflygeren på ca. 44 sekunder. Et fly med RCS lik 0,01 vil ved samme regnemetode gi nesten 80 % reduksjon i deteksjonsavstand og tid. Verdien er 500 ganger redusert i forhold til vår utgangsverdi på 5m 2, noe som slett ikke er usannsynlig i forhold til utviklingen av de nyeste lavsignaturflyene til USAF. Utregningen gir da en deteksjonsavstand lik 8.4nm. Motstanderen kan ha detektert deg for ca. 1min 45sekunder siden. På den tiden vil vedkommende ha lagt en plan, og mest sannsynlig skutt. Det er også meget sannsynlig at vedkommendes missil ville ha nådd frem i løpet av denne tiden, i hvert fall hvis motstanderen hadde hatt større relativ fart eller høyde i det han skjøt. Disse verdiene kan selvsagt variere mye. Reaksjonstid er bare et bilde for at leseren (les jagerflygere) kan forestille seg hvordan det vil være å møte en slik motstander i luften i en deteksjons/targeting fase. Hvis en ser på det siste tilfellet, er det lett å mene at targetingfasen slik den er ment, faller bort, og at man befinner seg i et helt annet scenario. Stressnivået vil kunne øke betraktelig i og med at man ikke har tid til å planlegge utfallet. I verste fall vil det ikke være noe problem for da har motstanderen skutt på deg for lenge siden, og bekjempet deg uten at du visste om det.

54 Nye kampfly og egenbeskyttelse en analyse av stealth og EK Air to Ground og SAMs De samme prinsippene gjelder selvsagt i luft-til-bakke rollen. I scenariet vi brukte i LuBa modellen har vi satt opp et luftvern i kjede, med overlappende søke- og målfølgeradarer. Ved reduksjon av RCS på aktørene i COMAO en, resulterte det etter hvert i ikke-overlappende luftvern, og aktørene kunne usett og dermed uforstyrret fly i mellom og gjennom luftvernet. Hvis en derimot vet at motstanderen vil komme til å benytte lavsignaturfly, kan et mottrekk være å plassere luftvernet enda tettere. Flere luftvernbatterier betyr større ressurser, noe som ikke er en selvfølge. Dette gjelder radarene og ikke missilbatteriene, som har uforandret rekkevidde. Høydedekningen blir også redusert på lik linje med horisontaldekningen dersom RCS en blir redusert. Dette blir matematisk det samme da bølgene beveger seg med lyshastigheten. Selve missilene vil ha samme energiegenskaper og er uforandret av ulik RCS. Bekjempelse av mål innenfor luftvern-beskyttelse vil kunne bli enklere i den forstand at sjansen for at motstanderen skyter på deg blir mindre. Motstanderens reaksjonstid i forhold til å behandle sin Kill-Chain vil bli redusert proporsjonalt med minkende RCS, og vil antakeligvis nærme seg grenseverdien for hva som er mulig. Mulig, sett i forhold til at lavsignaturflyet allerede vil ha avgitt sin våpenlast. Reaksjonstiden vil ytterligere kunne reduseres ved økning av stealthflyets hastighet. I følge Jane s Defence Weekly, 54 tester USAF ut muligheten for å kunne droppe JDAM bomber supersonisk. Dette vil øke gjennomførbarheten til oppdraget og overlevelsesevnen til flygeren. Et mottiltak vil kunne være å bygge større antenner på bakken. Det er i utgangspunktet en nødvendighet for å lage radarer lavfrekvente nok til å kunne detektere lavsignaturfly. Plassmangel i flyet fjerner muligheten til å kunne gjøre det samme i et fly Fordeler med lavsignatur Lose sight, lose fight Utsagnet over er velkjent blant jagerflygere over hele verden. Det gjelder spesifikt i en luftkamp mellom 2 motparter, og betyr at hvis du mister syne av motparten, er det som regel et tidsspørsmål før du har tapt slaget. Utsagnet har selvsagt overføringsverdi til andre sammenhenger, militært som sivilt. Hvis vi kan si at nå er tiden for innmarsjen av lavsignaturpregede jagerfly, så vil vi hevde at utsagnet over får en ny betydning. F-117 og B-2 har vært brukt gang på gang i operasjoner, og konseptet stealth kan i grove trekk kalles en suksess. Bortsett fra nedskytingen av en F-117 i

55 Nye kampfly og egenbeskyttelse en analyse av stealth og EK 57 operasjon Allied Force, har begge plattformene sluppet mange bomber, relativt uforstyrret. Det er rett og slett vanskelig å detektere lavsignaturfly med de radarsystemer de fleste land har i dag. Enda vanskeligere er det å kunne styre et våpen mot et lavsignaturfly, på grunn av at det er nødvendig med enda mer detaljert informasjon om posisjonen til flyet. Du taper slaget før du har fått syne på motstanderen i det hele tatt. I en jagerflygers hverdag er det lite som er så spennende som sekundene før en møter en motstander i lufta. Det er et resultat av respekt for motparten, frykt for å gjøre feil, frykt for i ytterste konsekvens å måtte ta livet av han. Spenningen øker omvendt proporsjonal med avstanden til motparten, og akselererer ytterligere hvis det ser ut som han ikke har oppdaget deg enda. Utsagnet lose sight, lose fight gjelder fortsatt, det er bare at avstanden til motparten har blitt større og våpen rekkevidden lengre. Med et lavsignaturfly vil du ha fordelen med at du kan komme deg nærmere motparten enn hva han kan mot deg. Hvis en kan unngå å skyte ned motparten for å gjennomføre oppdraget, så det som regel bedre enn å måtte gjøre det. I begge tilfellene vil du med et lavsignaturfly ha fordelen foran motstanderen. I fortsettelsen av å ha fordelen ved å komme seg nærmere motstanderen, vil missilenes egenskaper kunne diskuteres. Kanskje er det ikke nødvendig med de lengst rekkende missilene når du likevel vil være nærmere fienden? Også i en situasjon hvor du må så nært motparten for å sjekke flytype, konfigurasjon og merking på hans fly at du kan se det med det blotte øyet, vil det være ønskelig å kunne komme så nært som mulig uten at motparten får vite at du er der. Dette er noe av det jagerflygere strever med hver gang de øver på denne slags oppdrag. For å kunne motvirke stealth må man rebalansere radarligningen, uansett frekvensområde. Det finnes også atmosfæriske forhold som helt klart vil bidra til å utjevne effekten på visse områder, men generelt er utgangspunktet radarligningen. Stort sett hver faktor som forandres vil ha med seg en bieffekt som må veies opp mot det nye resultatet. Ref ligningen i avsnitt Et område vil være å øke P t, (sendereffekten til radaren). Dette vil i utgangspunktet kunne veie opp for en lavere RCS (σ), og på den måten øke deteksjonsavstanden ved at refleksjonssignalene til flyet vil bli større. (gitt at radaroppløsningern forblir den samme) Problemet er at de samme signalene fra alt annet blir også reflektert med samme faktor, og resultatet vil bli et meget uryddig bilde, og kanskje umulig å bruke operativt. Stealthflyet vil kanskje finnes på radaren, men det vil være vanskelig å skille i fra andre signaler som bakken, fugler og annen støy. Noe av dette kan 54 Sirak M (2006): Raptor Rupture. Jane s Defence Weekly. 18 Jan 06. s24-29

56 Nye kampfly og egenbeskyttelse en analyse av stealth og EK 58 igjen fikses på ved å forandre på dopplerfiltre (se avsn ), men spesielt på en MTI 55 radar kommer du til en grense ved stabiliteten til radaren som er gitt av frekvensen og fasestabiliteten til senderen. Two phrases are stamped on the key ring that every new 'Bandit' (a pilot who has soloed in an F- 117) receives: Stealth Equals Death. When it absolutely, positively has to be taken out overnight. 56 Som utsagnet ovenfor uttrykker klart; stealth har helt klart en del mystikk rundt seg. Det kommer klart frem av hemmelighold og spionrelaterte oppdrag under den kalde krigen. Selv i dag er det nettopp utgitt en Hollywood-film under tittelen Stealth. Amerikanerne er i den forbindelse heller ingen som toner mystikken ned. (ref. utsagnet ovenfor). Likevel er avskrekking et viktig militært virkemiddel. Og en stealth plattform kan effektivt brukes i den forbindelse. HARM har vært flittig brukt i konflikter siden den første gulfkrigen, og er noe som trenes på til daglig i COMAO. Hensikten med HARM er å enten få fienden til å slå av sitt SAM system, eller å fysisk bombe samme systemet. Missilene bruker fiendens eget signal til styring inn mot det respektive SAM systemet. Historisk sett har SAM systemene vært i stand til å detektere jagerfly og på den måten kunne legge en angrepsplan, enten i form av å slå av radaren eller å søke å skyte ned jagerflyet/bombeflyet. Planen vil da ha hatt bakgrunn i informasjon om flyene var utstyrt med HARM eller ikke. Ved bruk av lavsignaturfly vil dette scenarioet kunne modifiseres i den forstand at fienden ikke lengre kan vite om at flyet er der og dermed i stand til å droppe eventuelle HARMs. Vi ser bort i fra alternative metoder for informasjon om fienden. I den forbindelse har stealthflyet en utvidet effekt i forhold til å redusere våpenbruken. En ser klart behovet for passive metoder for informasjonsinnhenting. Selv om stealth er usynlig for F-15C i dag, er det mye sannsynlig at fremtidens targeting vil fremstå som en passiv affære for jagerflyet, helt til sluttfasen. Moderne linksystemer vil derfor bli enda mer viktig. Uansett; lavsignaturfly vil fortsatt være en fordel for den som innehar kapasiteten, og således en ulempe for den som ikke har. 55 Moving Target Indicator, detekterer bevegelige mål på bakken 56 Great Aviation Quotes (2006): Combat. Lastet ned 20 mar 2006 fra

57 Nye kampfly og egenbeskyttelse en analyse av stealth og EK Ulemper med lavsignatur Gjennom våre teknologiske øyne er det få ulemper med et lavsignaturfly. Hvis vi ser på F/A-22 som det første jagerfly med denne type teknologi, er det ingen tvil om at F/A-22 har bedre kapasitet på stort sett alle områder, inkludert en thrust-vectoring motor. Det er derimot flere usikre momenter rundt drift. Luftforsvaret har tidligere hatt diskusjoner med amerikanske produsenter om retten til å programmere og forandre ulike komponenter i F-16. På lik linje må en regne med restriksjoner i et nytt kampfly i fra Lockheed Martin. 57 Det som er spesielt med lavsignaturfly er konstruksjonen og type materiale. Hvis en ikke skal kunne reparere på dette selv blir det helt klart til slutt vanskelig å operere. Paneler på et fly skiftes for ulike grunner, og hvis ikke disse passer overens med resten av flyskroget vil det bidra til å kunne øke antall refleksjonsflater og dermed RCS verdien. Utvikling innen for komposittmaterialer med hensyn på vekt og tykkelse må påregnes å gå videre parallelt med utviklingen av radarer, og utviklingen vil sikkert skyte fart etter at en blir klar over fordelen lavsignatur-jagerfly har i forhold til konvensjonelle jagerfly. Figur 15: F-117 nedskutt 28/3-99 Kilde: bilde fra (20/3-06) 57 Bekkevold S (2006): Kampfly rammet av selvskudd. Lastet ned 23 mar 06 fra

58 Nye kampfly og egenbeskyttelse en analyse av stealth og EK Mottiltak til lavsignaturteknologi Det finnes en rekke mottiltak til lavsignaturteknologi. Disse har selvfølgelig sin begynnelse fra da en startet med en teknologi for å redusere signaturen til objekter. En del av tiltakene nevnt i tabellen nedenfor er mer kjent enn andre, og flere er diskutert i oppgaven. Mange av tiltakene synes i dag kun teoretiske, men videre utvikling vil kanskje kunne realisere noen av de som brukbare mottiltak. Mest kjent i dag er bistatiske radarsystemer, og særlig de med lavere frekvens. Teoretisk vil disse kunne detektere lavsignaturfly, men med relativt stor unøyaktighet. I tillegg vil det måtte kreve et upraktisk stort antall mottakerantenner for å kunne danne et luftbilde. Teknologien har ikke fokusert hardt nok på mottiltak, men det kommer nok. Det hjelper lite å vite at flyet er der, hvis en for eksempel ikke kan skyte det ned på grunn av at målfølgeradaren ikke ser flyet. Mottiltaket vil kanskje være å sende passive linksignaler til et fly med passive IR missiler. Disse vil kanskje virke, helt til været/ atmosfæriske forhold setter en stopper for det. Elektrooptiske systemer kan virke på samme måte, men vil få problemer i dårlig vær og mørke. For Norge sin del er vanskelig atmosfæriske forhold en altfor stor del av hverdagen, og lavsignatur som konsept vil kanskje være mer aktuelt her enn i andre land. Lavsignaturflyets radar vil fortsatt være konvensjonell og vil gi fra seg like mye energi som et hvilket som helst tilsvarende jagerfly. Det medfører at motparten vil kunne plukke opp signaler via sin radarvarsler, og kunne reagere på den måten. Nedenfor er en tabell som viser teoretiske mottiltak mot stealth. Igjen, en fellesnevner viser seg å være at teorien ikke er utviklet i praksis. Som mye annen teknologi og utvikling tror vi at også her vil enkelte tiltak søkt utprøvd i praksis, men at de fleste kun vil forbli på teoristadiet i veldig mange år fremover.

59 Nye kampfly og egenbeskyttelse en analyse av stealth og EK 61 Tabell 6: Oversikt over mottiltak mot lavsignaturteknologi Acoustic systems Bistatic systems Special waveforms Balloon radar Bistatic reflectors Corona detection Correlation spectroscopy Cosmic rays Differential absorbation IR AWACS IRST Land mines Magnetic disturbance Space-based radar Upgrade existing systems OTH radar Passive coherent detection Radar shadow detection Hybrid bistatic radar Detection of aircraft emissions Impulse radar Towers and nets Advanced airborne surveillance Radar wake detection Radiometrics Ultra wideband and radar Polysaturation Doppler High-frequency radar Kilde: Schleher Curtis D (1999): Electronic warfare in the information age. Artech House Publishers, Boston, London Tabellen er bare en oversikt over potensielle mottiltak til lavsignaturteknologien. De enkelte tiltakene vil ikke bli diskutert i oppgaven. 7.3 EK I motsetning til Stealthegenskapene som i hovedsak er gitt i det en går til anskaffelse av et fly, er EK-utstyr noe som kan videreutvikles gjennom flyets levetid. Det vil alltid være et kappløp mellom utvikling av EP i radarer og mer avanserte teknikker i jammere. Mye av denne utviklingen er styrt av den generelle utviklingen i prosessering- og lagringskapasiteten. Et spørsmål som alltid vil dukke opp i scenarier der fienden har radarsystemer i sitt luftvern, er; Trenger vi støtte, eller har våre egne kampfly tilstrekkelig lavsignatur og elektronisk krigføringsutstyr til å klare oppgaven selv. Dette blir ofte et ressursspørsmål da drift av egne dedikerte EA støttefly koster rimelig mye.

60 Nye kampfly og egenbeskyttelse en analyse av stealth og EK 62 I dette drøftingskapittelet vil vi se på forskjellig problematikk en jammer må takle for å være effektiv. Vi vil også si noe om hvordan EK kan være med å forbedre resultatene for gjennomførbarheten til luft-til-bakke-oppdrag fra LuBa-simuleringen. Hovedoppgaven til en jammer er å prøve å infiltrere signaler inn i fiendens radarmottakerkretser for å interferere med eller produsere falske mål i tillegg til det riktige reflekterte signalet fra flyet. En ønsker å oppnå at radaren blir påvirket i så stor grad at den mister muligheten til å detektere eller lokalisere flyet som skal beskyttes av jammeren. Dersom radaren allerede har klart å låse på et mål, er primæroppgaven til en jammer å få radaren til å miste lock som igjen fører til at styreinformasjonen som brukes av missilet for å styre seg inn på målet fjernes Støyjamming Fordelen med støyjamming er at en ikke trenger å vite så mange detaljerte parametere om radaren som skal jammes. Det holder å vite frekvensområdet den sender i. Ulempen er her at en sløser med energien. En må ha stor nok båndbredde for å dekke hele frekvensområdet til jammeren. Det blir gjerne da lite av den utsendte effekten som treffer fiendens frekvens nøyaktig. Slike jammere krever derfor mye effekt og er avhengige av store høyspenningskilder og blir derfor store i størrelse. Slike jammere har derfor blitt brukt i noe større fly som har hatt dedikert en egen rolle; standoffjamming. Støyjamming har god effekt dersom en får til å jamme gjennom sidelobene til radaren. En oppnår da at radardisplayet til en operatør på for eksempel en søkeradar blir fylt med mange jammestråler. Dersom en radar har en antenne som har lite sidelober eller gode sidelobekanselleringskretser går fordelen over til radaren dersom den blir jammet i sidelobene. Radaren får da en forholdsvis smal jammestråle på displayet i retning der jammeren befinner seg når hovedloben passerer jammeren. Dersom det er flere radarer som er knyttet opp i et nettverk kan jammerens posisjon finnes ved hjelp av triangulering. En ulempe med støyjamming er den store utsendte effekten som gjør plattformen mer sårbar for HOJ (Home On Jam)-missiler. Denne type jamming er ikke så veldig egnet som on board teknikk på kampfly som skal prøve å komme seg usett inn på en fiendes territorium. Dersom en sender ut støyjamming er det veldig stor sjanse for at en blir detektert å dermed varsler fienden om at noe er i gjerde. Denne typen jamming er også lite effektiv mot radarer som bruker pulskompresjon.

61 Nye kampfly og egenbeskyttelse en analyse av stealth og EK EA mot moderne Puls-Doppler-radarer Puls-doppler-radarer har generelt god motstandsdyktighet mot EA. Muligheten til å avvise mål i dopplerfrekvens gjør avvising av chaff og andre korrelert interferens, som er separert fra det riktige målets reflekterte signal med mer enn dopplerfilterets båndbredde, mulig. EA avledningsteknikker mot generelle monopuls puls-doppler-følgeradarer er i starten rettet mot å fange avstand- og hastighets- gaten. Gjennom denne prosessen er radaren nektet avstand og hastighetsinformasjon om målet, men følger målet fortsatt i riktig vinkel. Etter at avstand og hastighets gaten er fanget tilføres det vinkelavledning for å få radaren til å miste lock. En ulempe med denne type radar mot EA er nødvendigheten av å holde en stabil sendefrekvens for en tid som er invers med dopplerfilterets båndbredde. 58 Dette gir jammeren tid til å stille seg inn på den første pulsens frekvens for deretter å jamme påfølgende pulser med spotnoise eller en villedningsteknikk. Sårbarheten for jamming er generelt gjennom hovedloben til radaren da disse radarene som regel har god sidelobe kansellering. Det som er utfordringen for jammere som skal jamme nyere PD-radarer er å lage et så koherent signal som mulig uten uønskede tilleggssignaler og uønskede moduleringer. Nyere radarer har flere dopplerfiltere som kan oppdage slike tilleggssignaler og derfor klassifisere hovedsignalet som et jammesignal. Det er igjen den økte prosesseringskapasiteten som har gjort det mulig å innføre flere digitale dopplerfiltere. En teknikk som har vist seg effektiv mot høy- og medium-prf Puls Doppler søkeradarer er å sende ut flere forskjellige falske doppler ekko i flere range gater. Dette overbelaster radarens signalprosessor, som må finne ut av alle avstandstvetydigheter for å finne den riktige avstanden til målet. En måte å gjøre dette på er å dele ned radarens PRF 4 ganger(hver fjerde puls sendes tilbake). Dette fører til at tre villedningsmål blir generert i radarens avstand-doppler matrise Off-board Decoys Monopuls-følging er en sterk trend i følgeradarer og missilsøkehoder. Monopulsprinsippet avviser amplitudemodulert jamming og gir en sterk Hom-On-Jam mulighet mot støyjammere. Dette gjør det dyrt og vanskelig å kunne jamme disse radarene med on board teknikker. I praksis er det vanskelig å få til en vinkelfeil med jamming mot monopuls følgeradarer med EA-utstyr som er om bord i selve flyet. Svaret på dette problemet er off-board decoys. Eksempler på dette er Chaff, frittfallende repeatere, tauede repeatere og tauede repeatere med fiberoptisk link til onboard EA- 58 Schleher Curtis D (1999): Electronic warfare in the information age. Artech House Publishers, Boston, London. S.110.

62 Nye kampfly og egenbeskyttelse en analyse av stealth og EK 64 utstyr som også kan være DRFM. En trend i de siste årene har vært å bruke towed decoys mot slike monopuls missilsøkere for å lure missilet vekk fra flyet LuBa-resultater og EK Som nevnt tidligere i oppgaven valgte vi å kun se på variasjon av RCS ved kjøring av simuleringsmodellen. Grunnen håper vi å ha klart å belyse gjennom teorikapitlet og drøftingen av EK. Under samtaler med forskere på radar/ek ved FFI blir det nevnt at teknikker som self screening og multiple false targets kan fungere helt perfekt én dag, men være skikkelig kontraproduktivt neste dag. Vi syns derfor det er for enkelt å sette en fast faktor for hvor effektiv jammeren i modellen skal være. Denne er da også bare opphengt i reduksjon av deteksjonsavstand. Dersom scenarioet som vi benyttet i simuleringsmodellen hadde vært virkelig og flyene hadde hatt elektronisk krigføringsutstyr hadde nok antall fly som hadde kommet seg gjennom og overlevd vært noe større. Som nevnt tidligere prøver lavsignaturteknologien og bryte kill-chain tidlig. Ekutstyret får i denne sammenheng oppgaven å nekte våpenfølgeradarer og missilradarer å følge flyet. Erfaringer har vist at dette fungerer godt. Spesielle eksempler på dette er derimot gradert og kan ikke beskrives i denne oppgaven. Det er vanskelig å si hvor mange flere fly som kunne ha klart seg gjennom, men det ville nok vært noen. Denne effekten hadde vært der både luft-til-luft og også mot luftvern Ny teknologi Innenfor nåtidens EK har det blitt så utrolig mange faktorer som spiller inn og detaljene så små, at kravet til EK-utstyr må settes høyt. Dagens og morgendagens jammere må inneha svært sofistikerte elektroniske kretser som lager rene klare koherente signaler med minimum 30 db 60 forskjell mellom jammesignal og uønskede genererte signaler. I teorikapitlet har vi skrevet litt om antennepolarisering og viktigheten av å jamme med samme polarisering. Dette er en sannhet med modifikasjoner. Problemet med jammere som har DRFM og som sender med konstant maksimum uteffekt er at signalet blir for kraftig. Det gjør da ikke så mye om en taper noe effekt på feil polarisering. Det ideelle ville vært en jammer som har en utgangsforsterker som kan variere utgangseffekten avhengig av avstanden til radaren som skal jammes. Dette i tillegg til en antenne som kan variere polariseringen vil øke kontrollen jammeren 59 Schleher Curtis D (1999): Electronic warfare in the information age. Artech House Publishers, Boston, London. s Schleher Curtis D (1999): Electronic warfare in the information age. Artech House Publishers, Boston, London s.256

63 Nye kampfly og egenbeskyttelse en analyse av stealth og EK 65 har med det utsendte signalet slik at det blir mest mulig effektivt. Dette gjelder spesielt jamming mot radarer som benytter sirkulær polarisering der en mister 15-20dB effekt dersom en jammer med motsatt polarisering. Samme problematikk får en på mottakersiden på jammeren dersom polariseringen er feil. Det mottatte signalet blir dempet så mye i antenna at det forsvinner i støyen. Dette kan i verste fall føre til at et missilsystem som benytter track while scan prinsippet ikke blir detektert, og derfor ikke jammet. Track while scan radarer opererer ofte med pulskompresjon og de sender ikke så mye energi på målet. Pulskompresjonen gjør at båndbredden øker, noe som gjør dem vanskeligere å detektere med radarvarslere osv. Dette har etter hvert fått et eget uttrykk; Low Probability of Intercept (LPI) radarer. Under prosjektering av en ny generasjon jammepod som skal ta over etter ALQ-99, som nevnt tidligere, kom amerikanerne fram til følgende kravspesifikasjon: Solidstate Active Electronically Scanned Arrays. Polarization Control. 360º dekning for alle frekvenser. Broadband Microwave Power modules. High speed Memory (DRFM). RF- og dataoverføring ved bruk av fiberopptikk.

64 Nye kampfly og egenbeskyttelse en analyse av stealth og EK 66 Nedenfor er det vist en figur som viser et oppsett for hvordan en polarisasjonsstyrt antenne kan lages. Dual Polarized Array Complex Weight Module using VITLs Column 1 Column N Σ Beam 1 H or - 45 V or +45 A True Time Delay Beam Matrices (H and V POL) Polarization Diversity Network and Switch Matrix A A A A Amplifier Modules A A Combining Two Orthogonal POLs to Produce: RHCP, LHCP, V, H, + 45 and - 45 POL Polarization Selection Input L 2 L 1 Beam Selector Switch L 2 L 1 R1 C R2 C R1 R 2 RF Input From Exciter Azimuth Patterns Figur 16: Multipolariserende antenne Kilde: PPT brief av Tom Dalheim, Air EW Systems, NSWC Crane, 9 okt 2003 RF-signalet kommer inn til antenneenheten på høyre side av figuren. Selve polariseringskontrollen skjer i midten av figuren og signalet blir deretter ført ut på selve antenna som er dobbelpolarisert. Resultatet av dette er at en kan sende ut EM-stråling med enten horisontal, vertikal, 45º, høyresirkulær eller venstresirkulær polarisering Support jamming Nye radarer kan i dag skifte frekvens fra puls til puls. Stand-off jamming blir derfor vanskeligere å få til. En klarer derfor ikke å generere falske mål som dukker opp på radaren på kortere avstand enn jammeren selv. Stand-off jammeren kan her ikke beskytte fly som flyr i mellom fiendens radar og seg selv. Dette har ført til et økt fokus på såkalte stand-in jammere. Eksempel på dette er UAVbaserte jammere(med lav RCS) som kan plasseres nærmere radaren. På grunn av den kortere avstanden til radaren trenger de ikke så høy effekt. Disse er det heller ikke så kritisk om en mister. Vi vil ikke si at denne typen support er nødvendig i alle tilfeller, men dersom scenarioet tilsier det

65 Nye kampfly og egenbeskyttelse en analyse av stealth og EK 67 og trusselen er stor, vil en nok helt klart kunne si at også stealthfly vil tjene på denne kapasiteten og dra fordel av kortere deteksjonsavstand for fienden. Dette blir stort sett en diskusjon om trusselnivå, risikotoleranse, strategisk viktighet og ressurser. 7.4 LuBa modellen Følgende var konklusjonen angående LuBa modellen etter å ha med utviklet denne i vår semesteroppgave på Luftkrigsskolen: Forutsatt at FFI har mulighet til å videreutvikle modellen med tanke på effekten av aktiv EK, og med en automatisk oppdatering av deteksjonsavstand, mener vi at modellen kan benyttes i hovedoppgaven. Vi har kommet til at modellen i mindre grad enn tidligere antatt er egnet til å analysere nytteverdien av stealth og EK. Gjennom oppgaven har vi funnet at modellen kan brukes som et supplement og tilleggsverktøy for å underbygge argumentene, men hovedvekt i en slik analyse bør ligge på en inngående teknologisk studie for deretter å overføre dette i et taktisk scenario. Vi ser helt klart nytten av å blande operativ erfaring med forskerkompetanse i analyser som skal danne grunnlag for en så vidtomfattende beslutning som et nytt kampflykjøp vil være. 61 Med dette som forutsetning har vi fortsatt samarbeidet med FFI. Det har vært givende, spennende og frustrerende. Givende fordi vi har fått innsikt og mer respekt for forskernes iver, kunnskap og vanskelige hverdag, særlig i forbindelse med en slik prosess. Spennende fordi vi har tatt skritt etter skritt med et verktøy under utvikling mot å få svar på spørsmål som vi hadde før vi satte i gang med oppgaven. Frustrerende har det vært på grunn av manglende programmeringskunnskap hos oss for å kunne skjønne helheten og kompleksiteten med modellen, samt vanskeligheter med å få overført operativ virkelighet inn i modellen. Følgende momenter er de viktigste vi måtte utbedre før vi kunne ha nytte av modellen slik vår bruk var tiltenkt: - En forandring i RCS verdi måtte kunne gjenspeiles i deteksjonsavstander. Det var i utgangspunktet ingen link (formel) mellom disse. For at vi kunne få ut resultater i form av ulik RCS, ville det ha vært omtrent umulig å legge inn ulike deteksjonsverdier for hver 61 Amdal E & Lande J O (2005): Nye kampfly, Stealth og EK. Analyse av en simuleringsmodell. Trondheim. Luftkrigsskolen

66 Nye kampfly og egenbeskyttelse en analyse av stealth og EK 68 enkelt gjennomkjøring. Det løste seg med å legge inn en formel basert på radarligningen i avsnitt Deteksjonsavstander til de aktuelle radarsystemene har vi lagt inn manuelt, og tatt verdier for disse fra Jane s. - Fjerne IR deteksjonen for å kunne fokusere på radarsignaler og direkte effekt av RCS forandringer. I tillegg fant vi at IR deteksjonsavstandene var kanskje urealistisk store Resultatene i LuBa Resultatene i fra gjennomkjøringene i LuBa er presentert i en forkortet versjon kapittel 6. De komplette resultatene er vedlagt i vedlegg A, sammen med en figur av LuBa avspillingen. Selv om vi hadde regnet på deteksjonsavstander og varierende RCS så var det spennende å få et resultat i fra gjennomkjøringen av hele scenarioet. Det inneholdt som beskrevet å komme seg forbi to CAP er, 4 luftvernbatterier i kjede, bombe et mål beskyttet av luftvern, og fly samme ruta tilbake igjen. For å kunne karakterisere oppdraget som gjennomført måtte dette skje uten å ha blitt engasjert en eneste gang. Vi kjørte hvert scenario med den respektive RCS 100 ganger. Vi startet gjennomkjøringene med en RCS lik 20m 2, det samme som RØD CAP. RØD og BLÅ har lik radar. Det resulterte i at ingen gjennomførte oppdraget. Først ved en reduksjon av RCS til 1m 2 fikk 5 % av BLÅ 3 (den siste 4-ship en) gjennomført oppdraget. Vi ser en gradvis forbedring i resultatet ved lavere RCS som følger en eksponentiell vekst. Kanskje ikke så rart i og med at radarligningen er grunnlaget for de matematiske utregningene. Ved RCS verdier i området 0,15 til 0,1m 2, observerer vi det store skillet. 62 Gjennomførbarheten av oppdraget er 96 % med RCS lik 0,1m 2 mot 39 % med RCS lik 0,15m 2. En veldig liten forandring i RCS gir en meget stor effekt i gjennomførbarheten. Som vi også kunne se under avspillingen går skillet mellom overlapping eller ikke av luftvernets deteksjonsavstand nettopp i området 0,15m 2 til 0,1m 2 RCS, og det er en viktig og logisk delkonklusjon at når ikke det er matematisk mulig for luftvernet å oppdage deg, vil de heller ikke ha noen mulighet til å få engasjert deg. For å kunne sette vårt scenario i fra MFU03 i modellen valgte vi å sette sammen BLÅ aktører som tre 4-flys formasjoner. Resultatsmessig så vil BLÅ 1 være viktigst i og med at BLÅ 1 vil møte RØD CAP og luftvern som ikke har skutt seg tom for missiler. Dette vil kunne være en påvirkende årsak til ulike resultater fro BLÅ 2 og BLÅ 3. Det samme gjelder for å få oppdraget gjennomført

67 Nye kampfly og egenbeskyttelse en analyse av stealth og EK 69 for BLÅ 2 og BLÅ 3 i forbindelse med å engasjere målet. I modellen forsvinner målet når BLÅ 1 har engasjert det, og det vil bli kunstig at BLÅ 2 og BLÅ 3 ikke får bombet målet selv om de har kommet seg forbi både RØD CAP og luftvernet. Vi har derfor fokusert på resultatene til BLÅ 1, selv om de ikke er altfor ulike BLÅ 2 og BLÅ 3. En annen faktor som spiller inn i effekten av luftvernet er veivalget til BLÅ igjennom området hvor luftvernet har dekningsområde. Følgende ble oppdaget under den visuelle avspillingen av gjennomføringene: BLÅ foretar det logiske veivalget som betyr minst sjanse for å bli beskutt, det vil si midt i mellom to SAM batterier. Men de svinger for tidlig mot neste turnpoint, og dette medfører eksponert tid innenfor deteksjonsavstanden til luftvernet. Luftvernet skyter dermed ned BLÅ flere ganger når BLÅ befinner seg i dette området. Dette fører til en overestimering av nedskytningsraten av BLÅ. I luft til luft delen av scenarioet stiller BLÅ og RØD likt i første gjennomkjøring. Begge har RCS lik 20m 2, og begge har lik radar. Resultatet er naturlig nok at ingen av BLÅ kommer igjennom uten å ha blitt engasjert. Dette er logisk og viser at lik RCS gir like odds for nedskytning. Det er altså ingen andre faktorer som spiller inn i interaksjonen mellom de to aktørene. Etter gradvis reduksjon av RCS viser resultatene at grensen her ligger rundt 1 m 2. BLÅ skyter ned RØD nesten hver gang når RCS er lav nok (<1m 2 ) og konklusjonen er at RØD ikke er klar over at BLÅ skyter før det er for sent. Se drøfting i avsnitt Air to Air. Det er viktig å huske på at resultatene kun er basert på en reduksjon av RCS. Aktiv EK sin rolle er drøftet separat og vi viser til kapittel Sterke sider ved LuBa modellen Modellen gir en indikasjon på gjennomførbarheten av et flyoppdrag, det vil si om kampflyet kommer seg igjennom ruta (skyte ned eller unngå CAP) og får bombet målet, uten selv å bli engasjert. Hvis en ser bort fra tilnærmelser i modellen, kan en likevel få signifikante utslag ved å forandre ulike parametere i excel-arket (scenario input). Disse vil kunne belyse en essensiell konklusjon og være et viktig bidrag til vurdering av de ulike kandidatene til nytt kampfly. En annen viktig faktor i et scenario er hva en aktør vet om en annen. Dette vil være avhengig av mange taktiske og tekniske detaljer, samt vurderinger og feilvurderinger på begge sider. I tillegg kommer vurderinger i forhold til andre aktører i samme område, oppdrag, og hva slags risikonivå som er akseptabelt. Bare noe så enkelt som vurdering av antall fly i den andre aktørens formasjon kan derfor inneholde store problemstillinger. Den er for eksempel avhengig av radarens oppløsning og hvordan de flyene 62 Vi skiller mellom å ha blitt skutt på av RØD CAP og SAM ved å se på avspillingen av gjennomføringene.

68 Nye kampfly og egenbeskyttelse en analyse av stealth og EK 70 en skal detektere flyr i forhold til hverandre. LuBa unngår disse problemstillingene ved å knytte det til noen mye enklere vurderinger som kan manipuleres i inngangsdata. Denne løsningen er valgt fordi en ønsker å ha en enkel modell med begrenset antall variable, samt at en ønsker å studere en situasjon hvor risikotoleransen er såpass lav at en ikke forventer at egne fly blir skutt ned Svake sider ved LuBa-modellen Allerede før start av gjennomkjøringene var det kjente problemområder, ref semesteroppgaven. Modellen har ikke vært brukt i noen særlig grad utover våre gjennomkjøringer. Modellen har både begrensninger som en modell alltid vil ha, men også forbedringspotensiale på en rekke områder. Vi beskriver de nedenfor. Foreløpig er det slik at det finnes bare én radartype. Ytelsen til radaren er avhengig av aktørtypen. Det betyr at radar mot bakkemål og luftmål har lik ytelse. Slik er det ikke i virkeligheten. Når det gjelder RCS som varierer veldig i forhold til vinkelen du ser på en flymaskin i fra, er verdien i modellen gitt som en boble rundt aktøren, og vil ha klare svakheter i forhold til hva som er reelt. Figuren nedenfor gir et riktigere bilde av vikeligheten, dog kun i et todimensjonalt perspektiv. Figur 17: Fly-RCS som funksjon av vinkel 63 Kilde: RADAR CROSS SECTION (RCS) (2006): Lastet ned 26 jan 2006 fra Under uttestingen av modellen brukte vi mye tid på å komme frem til hvilke sensorer flyaktørene benyttet før våpenlevering. Vi fant at vår aktør ble detektert av det infrarøde deteksjonssystemet til motstanderen, IRST, 64 og bestemte oss for å skru av alle sensorer bortsett fra radaren til alle 63 RADAR CROSS SECTION (RCS) (2006): Lastet ned 26 jan 2006 fra 64 Infrared Search and Track. Søke og følgesystem innenfor IR området av elektromagnetisk stråling

69 Nye kampfly og egenbeskyttelse en analyse av stealth og EK 71 aktørene. Hvilke sensorer som er aktivert blir, verken underveis eller etter gjennomføringen, ikke meddelt operatøren av LuBa modellen. Det ville ha vært sterkt ønskelig og hatt en slags statuslinje hvor en visuelt kunne se hvilke kriterier som til enhver tid ble møtt under gjennomføringen. Den andre hovedfaktoren vi så på var aktiv EK. I teorikapitlet om emnet har vi forsøkt å belyse litt av problematikken med å finne verdier for effektiviteten av aktiv EK mot forskjellige radarer. I modellen er det benyttet 3 forskjellige jammere som kan knyttes til en aktør. Alle disse jammerene er støyjammere. Dette er for enkelt. Det finns i dag svært sofistikerte jammere som blant annet har den nevnte DRFM-kapasiteten. Å ha en slik kapasitet vil ha avgjørende innvirkning på gjennomførbarheten av et oppdrag spesielt dersom målet er beskyttet av radarluftvern. Detaljert informasjon om hvordan de brukte jammerene fungerer i programmet vil være viktig, men det er minst like viktig å være klar over hvor forenklet dette vil være i forhold til de ulike, sofistikerte måtene å bruke det elektromagnetiske spektrum aktivt på, i denne sammenhengen. Det er heller ikke bare de ulike typer jammere som har noe å si på effektiviteten. Dagens radarer har mottakere med EPM-kretser som kan detektere at det blir benyttet jamming. Grunnen er at enkelte jammere sender ut uønskede signaler i tillegg til det ønskede på grunn av bivirkninger ved modulering. Problematikken er her enda større enn ved RCS med tanke på å estimere virkningen av jammeren mot et radarsystem da deteksjonsavstanden ikke direkte kan beregnes matematisk. Det hadde også her vært ønskelig med en automatisk kobling til deteksjonsavstander ved variasjon av type jammere. Det er også behov for å definere ROEs bedre. Det forekommer tilfeller i modellen der den ene aktøren skyter i retning den andre bare på grunn av at vedkommende er belyst av motpartens radar. Potensialet for forbedring vil ligge i å kunne sette opp en kravsliste i forhold til hva som må oppfylles før vedkommende aktør kan skyte. Til slutt ønsker vi å nevne at LuBa kun definerer et oppdrag som gjennomført dersom vedkommende aktør lander på avgangsbasen uten i det hele tatt å ha blitt skutt på. Det er en ønskesituasjon, selvsagt, men en må vurdere oppdraget ut i fra hva som blir utrettet, og i forhold til risikonivå Videre utfordringer Modellen er mye forbedret i forhold til hva den var, også etter semesteroppgaven vår. Vi har brukt modellen og er fornøyde med de resultatene vi har fått ut i den grad at vi mener de er overførbare til virkeligheten med jagerfly. Ytterligere gjennomføringer med modellen vil kunne gi mer kunnskap om virkemåten til modellen slik at det nok blir enklere å se både fordeler og begrensninger med den. Et hovedpoeng må selvfølgelig i den forbindelse være at en er observant på at en ikke bruker

70 Nye kampfly og egenbeskyttelse en analyse av stealth og EK 72 modellen bevisst opp i mot det resultatet en ønsker. En bør tilstrebe i videre utvikling viktigheten av å legge inn så realistiske men fortsatt ugraderte data som over hodet mulig. Modellen vil også sikkert kunne gi uventede svar i forhold til en del oppdrag. Dette vil være grunnlag for diskusjon og videre undersøkelse, og på den måten bidra positivt. Modellen har helt klart et potensiale for videre bruk og utvikling, men det er viktig å påpeke at vi har utviklet den til å fungere i vårt spesifikke scenario. Den kan virke helt annerledes i et annet scenario. Vi har valgt å se bort i fra aktiv EK delen av modellen da den i dag ikke er bra nok til å kunne brukes som en reel faktor. Modellen simulerer jamming ved å redusere deteksjonsavstanden i %, helt lineært. Dette vil på ingen måte kunne representere aktiv EK godt nok for å presentere valide resultater. Aktiv EK er såpass omfattende og dynamisk at det kanskje ikke vil la seg gjøre å lage en modell for dette.

71 Nye kampfly og egenbeskyttelse en analyse av stealth og EK 73 8 Oppsummering og konklusjon 8.1 Oppsummering Hvilken type egenbeskyttelse bør et nytt norsk kampfly inneha? Egenbeskyttelse for norske kampfly fikk et mye større fokus i forbindelse med deltakelsen i operasjon Allied Force i 1998/99. Nato satte et absolutt krav om at kampflyene skulle ha egenbeskyttelse i form av aktivt elektronisk krigføringsutstyr. Kun chaff og flares var ikke godt nok. Selv om Luftforsvaret tidligere hadde hatt både EK kompetanse og utstyr, ble fokus på dette nå langt mer alvorlig. Ek-utstyret på kampflyene skulle testes på bakken før hver flytur, og det ble ingen tur hvis dette ikke var i orden. For andre luftforsvar, som det amerikanske og det britiske, var dette en selvfølge. De har en helt annen erfaring med skarpe operasjoner enn Luftforsvaret. Siden har Luftforsvaret vært i skarpe operasjoner flere ganger, og elektronisk egenbeskyttelse har blitt en selvfølge også for oss. F-16 har muligheter for integrasjon med flere tilgjengelige systemer, og har nettopp fått nytt jammeutstyr. Det gamle EK utstyret var meget bra noen få år tilbake, men den teknologiske utviklingen byr stadig på nye muligheter. Skal man trekke korte linjer innenfor utviklingen i det norske kampflyvåpnet, kan det refereres til forordet i oppgaven, hvor det gjengis tvil om det utstyret fra tidligere var bra nok til jobben. Denne tvilen har senere blitt omsatt til fremsynthet når det gjelder nødvendig utstyr for å kunne bli ansett som en seriøs aktør rent kapasitetsmessig i NATO. I dag har utstyret en meget høy kvalitet som antakeligvis vil vedvare noen år fremover, muligens helt frem til nye kampfly innfases Det er mange kapasiteter som skal vurderes ved valg av flytype; egenbeskyttelse er blant de viktigste. Utviklingshastigheten på aktivt elektronisk krigføringsutstyr er nevnt tidligere, og varierer lite i om flytypen er svensk, amerikansk eller europeisk. På det nye kampflyet må Norge regne med å installere nytt utstyr, kanskje før de første flyene er mottatt, og uavhengig av flytype. Likevel har det vært meget interessant å se nærmere på det som i utgangspunktet gjør den ene kandidaten annerledes enn de andre. Amerikanske JSF baserer deler av sin egenbeskyttelse på en passiv metode; det å unngå å bli sett på radar. Dette har ikke vært utprøvd i et kampfly tidligere (bortsett fra F-22A). Det er derfor interessant å studere hvorvidt denne teknologien virker. Nedskytningen av F-117 i mars 1999 i operasjon Allied Force bevitner at lavsignatur ikke er uovervinnelig. For å best mulig se effekten av lavsignatur har vi gitt våre testkandidater likt utgangspunkt, og deretter redusert RCS fra 20m 2 til 0,01m 2. Vi minner om resultatene grafisk:

72 Nye kampfly og egenbeskyttelse en analyse av stealth og EK 74 Gjennomførte oppdrag og RCS Gjennomførte oppdrag i % ,5 0,25 0,15 0,1 0,01 BLÅ 1 Radar Cross Section Resultatene fra simuleringene i LuBa-modellen har vært beskrivende. Når RCS når grenseverdien 0,1m 2, nærmer gjennomførbarheten av oppdraget seg 98 %. Gjennom å studere avspillingen av scenariene fant vi ut at dette har en direkte sammenheng med at deteksjonsavstandene mot et fly med et så lite radartverrsnitt medfører at flyet kan forflytte seg udetektert mellom luftvernbatteriene. Avstanden mellom luftvernbatteriene var 20 Nm og rekkevidden til missilene var 15 Nm, slik at missilet i seg selv ikke skulle begrense rekkevidden. Den største effekten mot luft-til-luft trusselen slo inn med RCS lik 1m 2. Her gikk overlevelsesevnen drastisk opp. Dette er 20 ganger mindre enn motstanderen og tilsvarer(ved å ta fjerderota av 20) ca. en halvering i deteksjonsavstanden. Dette harmonerer med eksemplet vi hadde fra Nellis. Uttrykket They didn`t see us at all, blir her meget beskrivende. Det er klart at slike uttalelser må tas for hva de er, men uten å bruke graderte tall kan vi si at forskjellen på RCS til de to flytypene som deltok i testen ligger på rundt 1000 ganger. Det tilsvarer en forskjell i deteksjonsavstand på 5,6 ganger. Som et eksempel ser stealthflyet den andre på 60 Nm, mens stealthflyet ikke detekteres før på ca. 11 Nm. Dette er forutsatt at radarene i utgangspunktet er like. Disse eksemplene forklarer relativt klart at stealth har sin misjon. Selv om det i dag finnes og videreutvikles bakkebaserte systemer for å detektere stealthfly, vil nok lavsignaturteknologien på kampfly kunne medføre fordeler i lang tid når det gjelder luft-til-luft scenarier Det er flere fordeler forbundet med å kunne være utsynlig på radar. For et relativt lite luftforsvar som det norske er det viktig å kunne ha størst mulig handlingsrom. Det vil kunne skapes gjennom økt avskrekking ved å være i besittelse av slike kampfly som beskytter eget luftrom. Samtidig vil en lite synlig offensiv aktør i en operasjon kunne frata fienden muligheten til å ha kontroll i lufta ved ganske enkelt å unngå deteksjon hos fiendtlige kampfly og luftvern.

73 Nye kampfly og egenbeskyttelse en analyse av stealth og EK 75 Det sentrale ved lavsignaturteknologi er å kunne bryte Kill Chain så tidlig som mulig. Det kan imidlertid stilles spørsmål ved hva hvis en ikke klarer å bryte den på deteksjonsstadiet? Pr i dag ligger den eneste måten å bryte kjeden på ved et senere tidspunkt, med bruk av aktivt EK 8.2 Konklusjon Et kampfly på oppdrag beveger seg i veldig mange retninger, og har derfor en varierende RCS. Det kan antas Kill Chain ikke alltid vil kunne brytes så tidlig som ønskelig. Det er derfor essensielt at et nytt norsk kampfly også kan ha utstyr til å kunne bryte kjeden helt i enden. Dette medfatter behov for jammeutstyr som gir muligheter til å skifte polarisering, styre effekten på signalet, har 360º dekning og har høyhastighets digitale RF-minner. I MFU03 slås det fast at norske kampfly skal kunne bidra i høyintensitetsoperasjoner dag som natt i all slags vær. Slik vi tolker dette kan det medføre at vi i en operasjon er med i første angrepspakke dypt inne på fiendens territorium. Norges nye kampfly bør være utstyrt med egenbeskyttelsesutstyr av ypperste klasse. Lavsignatur er her en svært viktig egenskap.

74 Nye kampfly og egenbeskyttelse en analyse av stealth og EK 76 9 Litteraturliste 9.1 Hovedlitteratur Adamy, David L (2004): EW 102, a second course in electronic warfare. London: Artech House Publishers Amdal E & Lande J O (2005): Nye kampfly, Stealth og EK. Analyse av en simuleringsmodell. Trondheim. Luftkrigsskolen Andersen N U (2006): Dokumentasjon av LuBa Luft og bakke modell, FFI Notat 2006/ Kjeller: FFI Dalheim T (2003): Air EW Systems. NSWC Crane. Indiana. PPT Brief DWIC-96. Royal Netherlands Air Force 323 Tactical Training (1996), Evaluation & Standardization Squadron, Electronic Warfare, glossary of terms and definitions. Nederland: Airbase Leeuwarden. Forsvarets Overkommando (2003): Forsvarssjefens militærfaglige utredning 2003 (MFU03). Oslo: Forsvarets Overkommando Forsvarets Overkommando (2003): Ministudie Nye Kampfly, Innspill til MFU03. Oslo: Forsvarets Overkommando Forsvarets Forskningsinstitutt (1990): Stealth et nytt element i kamuflasjeteknikken? Særtrykk fra Årsrapporten Kjeller: FFI Forsvarsdepartementet (2004): Stortingsproposisjon nr.42 Den videre moderniseringen av Forsvaret i perioden Oslo: Forsvarsdepartementet Lambeth B S (2001): NATO s AirWar for Kosovo- A Strategic and Operational Assessment. California: RAND

75 Nye kampfly og egenbeskyttelse en analyse av stealth og EK 77 Lockeed Horizons (2001): Fundamentals of Stealth Design, Technology Symposium. Trondheim: Luftkrigsskolen Olsen, K E (2003): Radartverrsnittreduserende teknikker en forstudie. FFI Notat- 2003/ Kjeller: FFI Richardson M A et al. (2000): Surveillance and Target Acquisition Systems (2. edition). London: Brassey s (UK) Ltd Schleher Curtis D (1999): Electronic warfare in the information age. Artech House Publishers, Boston, London. Serway R A (1996): Physics for Scientists and Engineers with Modern Physics (Fourth Edition). Saunders College Publishing Sirak M (2006): Raptor Rupture. Jane s Defence Weekly. 18 Jan 06. s24-29 United States General Accounting Office (2001): Report to Congressional Requesters, Electronic warfare. Comprehensive strategy needed for suppressing enemy air defences. United States General Accounting Office 9.2 Støttelitteratur Skjelland N E et al. (1994): Introduksjon til simulering. FFI Notat 94/ Kjeller: FFI Neri F (2002): Introduction to Electronic Defence Systems (second edition) USA: Artech House Serway R A (1996): Physics For Scientists & Engineers with Modern Physics (fourth edition) USA: Saunders Adams R (2003): Calculus: a complete course (fifth edition) Canada: Addison

76 Nye kampfly og egenbeskyttelse en analyse av stealth og EK Internett Herbert A (2006): Compressing the Kill Chain. Lastet ned 20 mar 2006 fra FM Operational Terms and Graphics (2006): Lastet ned 26 jan 2006 fra Stealth RCS (2006): Lastet ned 27 feb 2006 fra EA-18 Airborne Electronic Attack Aircraft F/A-18G "Growler" (2006): Lasted ned 23 feb 2006 fra RADAR CROSS SECTION (RCS) (2006): Lastet ned 26 jan 2006 fra Radar absorbers (2006): Lastet ned 7 mar 2006 fra Pulse Compression (2006): Lastet ned 20 mar 2006 fra Radar-Absorbing Material (2006): A Passive Role in An Active Scenario. Lastet ned 21 mar Great Aviation Quotes (2006): Combat. Lastet ned 20 mar 2006 fra Bekkevold S (2006): Kampfly rammet av selvskudd. Lastet ned 23 mar 06 fra

77 Nye kampfly og egenbeskyttelse en analyse av stealth og EK 79 Radar Cross Section (2006): Lastet ned 16 mar 06 fra

78 Nye kampfly og egenbeskyttelse en analyse av stealth og EK 80 Vedlegg A Resultater av LuBa RCS = 20

79 Nye kampfly og egenbeskyttelse en analyse av stealth og EK 81 RCS: 20 Mission Aborted ShotAt outoffuel LandedWithBingoFuel nosolutiontoattackmission notontime outofa2a homesafe ViSkalBombe ViSkalBombe ViSkalBombe CAP CAP Punktluftvern Punktluftvern Punktluftvern Punktluftvern PunktluftvernTGT RedAirbase AWACS redhq RCS: 20 Mission Acomplished Shot At outoffuel LandedWithBingoFuel nosolutiontoattackmission notontime outofa2a homesafe ViSkalBombe ViSkalBombe ViSkalBombe CAP CAP Punktluftvern Punktluftvern Punktluftvern Punktluftvern PunktluftvernTGT RedAirbase AWACS redhq

80 Nye kampfly og egenbeskyttelse en analyse av stealth og EK 82 RCS = 10

81 Nye kampfly og egenbeskyttelse en analyse av stealth og EK 83 RCS: 10 Mission Aborted ShotAt outoffuel LandedWithBingoFuel nosolutiontoattackmission notontime outofa2a homesafe ViSkalBombe ViSkalBombe ViSkalBombe CAP CAP Punktluftvern Punktluftvern Punktluftvern Punktluftvern PunktluftvernTGT RedAirbase AWACS redhq RCS: 10 Mission Acomplished Shot At outoffuel LandedWithBingoFuel nosolutiontoattackmission notontime outofa2a homesafe ViSkalBombe ViSkalBombe ViSkalBombe CAP CAP Punktluftvern Punktluftvern Punktluftvern Punktluftvern PunktluftvernTGT RedAirbase AWACS redhq

82 Nye kampfly og egenbeskyttelse en analyse av stealth og EK 84 RCS = 5

83 Nye kampfly og egenbeskyttelse en analyse av stealth og EK 85 RCS: 5 Mission Aborted ShotAt outoffuel LandedWithBingoFuel nosolutiontoattackmission notontime outofa2a homesafe ViSkalBombe ViSkalBombe ViSkalBombe CAP CAP Punktluftvern Punktluftvern Punktluftvern Punktluftvern PunktluftvernTGT RedAirbase AWACS redhq RCS: 5 Mission Acomplished Shot At outoffuel LandedWithBingoFuel nosolutiontoattackmission notontime outofa2a homesafe ViSkalBombe ViSkalBombe ViSkalBombe CAP CAP Punktluftvern Punktluftvern Punktluftvern Punktluftvern PunktluftvernTGT RedAirbase AWACS redhq

84 Nye kampfly og egenbeskyttelse en analyse av stealth og EK 86 RCS = 1

85 Nye kampfly og egenbeskyttelse en analyse av stealth og EK 87 RCS: 1 Mission Aborted ShotAt outoffuel LandedWithBingoFuel nosolutiontoattackmission notontime outofa2a homesafe ViSkalBombe ViSkalBombe ViSkalBombe CAP CAP Punktluftvern Punktluftvern Punktluftvern Punktluftvern PunktluftvernTGT RedAirbase AWACS redhq RCS: 1 Mission Acomplished Shot At outoffuel LandedWithBingoFuel nosolutiontoattackmission notontime outofa2a homesafe ViSkalBombe ViSkalBombe ViSkalBombe CAP CAP Punktluftvern Punktluftvern Punktluftvern Punktluftvern PunktluftvernTGT RedAirbase AWACS redhq

86 Nye kampfly og egenbeskyttelse en analyse av stealth og EK 88 RCS = 0.5

87 Nye kampfly og egenbeskyttelse en analyse av stealth og EK 89 RCS: 0.5 Mission Aborted ShotAt outoffuel LandedWithBingoFuel nosolutiontoattackmission notontime outofa2a homesafe ViSkalBombe ViSkalBombe ViSkalBombe CAP CAP Punktluftvern Punktluftvern Punktluftvern Punktluftvern PunktluftvernTGT RedAirbase AWACS redhq RCS: 0.5 Mission Acomplished Shot At outoffuel LandedWithBingoFuel nosolutiontoattackmission notontime outofa2a homesafe ViSkalBombe ViSkalBombe ViSkalBombe CAP CAP Punktluftvern Punktluftvern Punktluftvern Punktluftvern PunktluftvernTGT RedAirbase AWACS redhq

88 Nye kampfly og egenbeskyttelse en analyse av stealth og EK 90 RCS = 0.25

89 Nye kampfly og egenbeskyttelse en analyse av stealth og EK 91 RCS: 0.25 Mission Aborted ShotAt outoffuel LandedWithBingoFuel nosolutiontoattackmission notontime outofa2a homesafe ViSkalBombe ViSkalBombe ViSkalBombe CAP CAP Punktluftvern Punktluftvern Punktluftvern Punktluftvern PunktluftvernTGT RedAirbase AWACS redhq RCS: 0.25 Mission Acomplished Shot At outoffuel LandedWithBingoFuel nosolutiontoattackmission notontime outofa2a homesafe ViSkalBombe ViSkalBombe ViSkalBombe CAP CAP Punktluftvern Punktluftvern Punktluftvern Punktluftvern PunktluftvernTGT RedAirbase AWACS redhq

90 Nye kampfly og egenbeskyttelse en analyse av stealth og EK 92 RCS = 0.15