L’F-35 Lightning II in combattimento: parte prima

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F-35

Sul nuovo caccia si è detto e scritto di tutto. Quello che si avvia ad essere il programma più importante per i prossimi decenni, raggiungerà a breve la “capacità operativa iniziale”. Vediamo allora di fare il punto della situazione.

L’F-35 è nato per sostituire tutta una serie di velivoli, l’F-16, l’F-18, L’AV-8B e l’A-10. I requisiti alla base del progetto erano quindi impegnativi e hanno costretto gli ingegneri a rivedere più volte il progetto. L’aggiunta di capacità stealth avanzate e delle stive ha imposto l’adozione di una fusoliera dalla sezione frontale simile a quella del Rafale, compensate dal più potente motore disponibile.

La storia infinita dei difetti apparsi nel corso dei collaudi, dal gancio di appontaggio ai fulmini, tipici problemi di “dentizione” comuni a moltissimi velivoli, ha permesso ai giornalisti di tutto il mondo di redigere articoli sensazionalistici, sempre negativi. E, spiace dirlo, la stampa  specializzata non ha fatto eccezione, denigrando fin che possibile ogni aspetto del velivolo, alle volte rasentando il ridicolo.

Ciò  che colpisce maggiormente è la disparità di giudizi espressi da “esperti”di fama mondiale e dai piloti collaudatori, i veri giudici finali del prodotto. Qualcosa evidentemente ha tratto in inganno i primi che hanno paragonato l’F-35 ai vecchi F-4 o F-105. I test hanno dimostrato che le critiche erano infondate se non addirittura frutto di pregiudizi radicati e… interessi di parte.

Consideriamo allora le capacità dal punto di vista bellico, alla luce dei collaudi sempre più impegnativi a cui è stato sottoposto l’F-35.

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Velocità

E’ un dato poco significativo. Un tipico aereo da combattimento passa il 90 % della propria vita a velocità subsonica e un altro 9 % sotto 1,4 Mach.

L’F-35 ha una velocità di punta di 1,67 Mach e una velocità sostenuta di 1,6. Sembra poco, ma parliamo di velocità reale. Un F-16, metro di paragone universale, per ottenere le stesse prestazioni di autonomia e carico bellico deve trasportare esternamente 2 serbatoi ausiliari, 2 bombe da 907 kg, 2 missili aria-aria, 1 pod da guerra elettronica e 1 di puntamento. Arrivando così a meno di 1,4 Mach con un drag index di 160.

Il Lightning II può volare in “crociera” a 1,2 Mach per 280 km. Una prestazione inferiore a quella del Typhoon o del Rafale…Col solo armamento aria-aria.

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Carico alare

E’ forse il dato più contestato in assoluto: l’F-35 ha ali troppo piccole ed è troppo pesante. Ci si dimentica che l’F-4 ha un carico alare minore di quello dell’F-16, eppure il secondo lo supera agevolmente in virata. O che l’F-22 supera in virata l’F-15 pur con un carico alare maggiore. L’aumento del carico alare è una costante nella storia dell’aviazione e, in ogni caso, la portanza è un fenomeno complesso e vi contribuisce, spesso in modo notevole, anche la fusoliera. Come nel caso dell’F-35.

Il carico alare (505 kg/m2) è dovuto ad una quantità di combustibile decisamente elevata che incide in modo notevole sulla frazione di carburante. E’solo poco inferiore a quello di un Su-27 Flanker e superiore a quello di un F-16 con serbatoi ausiliari. Col 50 % di combustibile, l’F-35 ne ha ancora 4080 kg. Più di un F-16 al decollo. E un carico alare di 408 kg/m2, inferiore a quello del Falcon.

Tutto questo si traduce in un raggio d’azione di 1100 km in configurazione stealth, con 2 Aim-120 e  2 JDAM, superiore a moltissimi velivoli e una autonomia in crociera di oltre 3200 km.

Accelerazione

Ha destato profondo scalpore la riduzione dei requisiti sull’accelerazione transonica, segno, secondo molti analisti, di mancato rispetto delle specifiche. Il tempo necessario per passare da Mach 0,8 a Mach 1,2 è stato aumentato di 8 secondi per l’F-35A, 16 per il B e ben 43 per il C. 

Le prestazioni dell’attuale configurazione (240-4) non sono state ufficialmente divulgate. Il dato è una stima riguardante quella precedente (240-3) in grado di passare da Mach 0,8 a Mach 1,2 a 9144 metri di quota (30,000 ft)  in 61 secondi, contro i 28 secondi richiesti dall’F-16C-50 e i 42 secondi dell’F-18C.  I dati divulgati sulle prestazioni dei prototipi possono rispecchiare solo in parte quelli della versione definitiva. Pare comunque un tempo notevole. Ma se consideriamo che le prove prevedono il trasporto di 2 GBU-31 e 2 AIM-120, ci si rende conto del perché in più occasioni un F-35 in “military” sia riuscito a lasciare indietro un F-16 che ha dovuto inserire il postbruciatore. Perché i 28 secondi dell’F-16 non prevedono carichi esterni.

Se consideriamo la massima accelerazione transonica con postbruciatore dell’F-16C, scopriamo che l’F-35A, armato come indicato, lo supera in ben 20 differenti combinazioni  “weight/drag index”  sulle 30 disponibili (con pesi da  9070 a 18600 kg e drag index da 0 a 250). 

F-16 vs F-35B

Per 6 configurazioni delle 20, dove l’F-35 è pari o superiore all’F-16C, quest’ultimo non raggiunge neppure 1,2 Mach e in 3 di queste è solo subsonico. Delle altre 10 combinazioni, 3 non sono di nessuna utilità bellica, perché prevedono combustibile interno troppo limitato o carichi esterni quasi nulli.

L’accelerazione subsonica a media quota, invece, tra 0,6 e 0,9 Mach (velocità di combattimento ravvicinato) equivale a quella di un F-16C-50 senza carichi esterni.

L’F-35 decolla in 170 metri al massimo carico con postbruciatore. Comunque raramente necessario. Non ci sono dati sulla velocità di salita, ma i piloti dichiarano che è pari a quella dell’F-16 senza carichi esterni. Si stima una velocità iniziale di 15240 m/m.

Virata

L’F-35 è già stato spinto oltre i limiti di progetto (+9 e -3g), fino a 9,9 g. La resistenza a rottura arriva a 13,5 g.

A 685 km/h (370 nodi) alla quota di 4570 metri (15,000 ft),  l’F-35 arriva a 26,4°/sec in virata istantanea (ITR) a 9g, una prestazione di agilità notevole. Pari o superiore a quella di qualunque altro aereo da combattimento avanzato. E superiore a quella degli F-16 ed F-18.

La capacità di virata sostenuta (STR) alla stessa quota e a 925 km/h (0,8 Mach) ha visto di recente un taglio al ribasso, letto dagli analisti come la conferma di prestazioni inferiori a quelle di vecchi aerei degli anni ’60 come l’F-4 o l’F-105. Pochi hanno compreso che la modifica delle specifiche era solo il segno di migliori informazioni disponibili.

In particolare, l’F-35A ha visto scendere i g sostenuti da 5,3  a 4,6. L’F-35B da 5 a 4,5 e l’F-35C da 5,1 a 5g. Così un F-35A potrebbe virare al massimo a 9,8°/sec e un F-35C a 10,7°/sec. Se un F-4E Phantom II a 6096 metri di quota e 908 km/h (0.8 Mach) può sostenere 5,5 g (12°/sec), un F-16 potrebbe addirittura surclassarlo.

Quello che si evita accuratamente di sottolineare è il fatto che il confronto non avviene “mele con mele”. Il Phantom in questione porta solo il 40 % del combustibile e 4 missili AIM-7 di 205 kg. In tutte le prove, l’F-35 è a pieno carico di combustibile, porta due bombe da 946 kg GBU-31 e due missili AIM-120 da 161 kg. Le prestazioni del motore, nelle prove, sono “tagliate” di 453 kg/sp (1000 libbre), per garantire una “riserva” prestazionale. 

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Per simulare le stesse condizioni, un F-16 deve montare i serbatoi ausiliari, le bombe, i missili e i vari pod, tutti esternamente. A quel punto l’F-35 lo supera in virata sostenuta. Potrà sorprendere il fatto che il Typhoon, a parità di condizioni, a 6096 metri di quota, non supera i 5 g sostenuti.

Naturalmente  un F-16C-50 “clean” a livello del mare supera l’F-35A  in virata sostenuta (STR), ma quest’ultimo è pari o superiore oltre i 9000 metri di quota a parità di carico bellico.

Ed è solo l’inizio. Perchè la spinta del motore, come avvenuto per tutti i predecessori, è destinata ad aumentare. E non è insolito un aumento del 10-20% della potenza nel corso della produzione di un propulsore. Un margine di miglioramento del 10 % è già stato considerato nel medio termine.

Ma a velocità supersonica ?  In virata ad alta velocità ed alto g, l’F-35 è quasi pari all’F-16C50 e  vicino all’F-22. Nei test ha sopportato oltre 7g a 1,6 Mach.

Queste erano proprio le prestazioni richieste: pari all’F-18 (minimo come l’F-16). Rispetto allo Hornet, l’F-35 è superiore in virata istantanea e sostenuta (ITR/STR), pari in angolo di attacco (AoA) e superiore in velocità reale e accelerazione iniziale, pari a quella dell’F-16. La manovrabilità a bassa velocità e in post-stallo è  inferiore a quella dell’F-22 solo nella velocità di esecuzione delle manovre, non nell’angolo di attacco. Gli F-35 sono letali nel combattimento ravvicinato, con lievi differenze nella velocità di virata e nella “corner speed” tra le varianti. Il Lightning  in configurazione stealth  ad alta quota supera in velocità, accelerazione e raggio d’azione  ogni caccia di quarta generazione con carichi esterni.

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Ancor più importante, l’F-35, in configurazione armata, può volare in crociera senza postbruciatore ad una quota di 3000-4500 metri superiore a quella dell’F-16 e 90-150 km/h più velocemente.

La scelta di privilegiare le prestazioni di manovra istantanea, ha un perché. I primi missili a raggi infrarossi richiedevano il lancio nel settore posteriore, obbligando i caccia a virate sostenute (STR) prolungate con conservazione dell’energia di manovra. L’arrivo dei missili “all aspect” ha cambiato la situazione. Non è più necessario portarsi in coda al bersaglio. Il dogfight attuale è caratterizzato da  manovre di breve durata e  maggiore intensità, anche  a spese dell’energia disponibile. Acquisiscono maggior importanza le manovre transitorie (ITR), la decelerazione e l’accelerazione verticali e orizzontali per riguadagnare energia, le doti di beccheggio, rollio e imbardata per entrare velocemente in virata e “puntare” il muso per uno “snap shot”.

Velocità di rollio

E’ paragonabile a quella dell’F-18, oltre 200°/secondo. Buona anche ad elevati angoli di attacco. Il peso nelle stive comporta una certa inerzia, ma il valore è adeguato.

Angolo di attacco

Il limite era previsto in 50°, pari a quello dell’F-18. Nelle prove è stato spinto tra -10° e + 110°. Il recupero dalla vite è rapidissimo. Il “buffet” nelle manovre estreme e il “wing drop” nelle virate ad alta velocità sono stati eliminati da quasi tutto l’inviluppo di volo.

Rapporto spinta/peso

Secondo i detrattori la spinta dell’F-35 è insufficiente. Non può competere con l’F-16. Ma i dati sono decisamente buoni: a carico massimo di combustibile, l’F-35A pesa 21580 kg con una spinta di 19505 kg. Un rapporto spinta/peso di 0,9. Che sale a 1,1 col 50 % di combustibile. Anche così, l’F-35 ha il 30 % di combustibile in più rispetto ad un F-16 col pieno !

Stealth

La traccia radar pubblicata (RCS) è di -30db sqm nel settore frontale (10 cm quadrati), 10 volte più alta di quella dell’F-22. Ma 100 volte più bassa di ogni altro competitore. Questo permette di evitare il rilevamento attaccando per primi.

Ovviamente la traccia  aumenta posizionando armamenti sotto le ali, una configurazione prevista solo in condizioni di superiorità già ottenuta, non nella cosiddetta  missione del “primo giorno”. Sono allo studio, comunque, vari pod  stealth per ovviare al problema. La maggior probabilità di rilevamento radar nella frequenza VHF  è limitata dal rivestimento radar assorbente, ma non è attualmente ritenuta un problema, dati gli evidenti limiti dei radar in questione.

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La segnatura infrarossa è minore di quanto si pensi. Il carburante è impiegato per assorbire il calore da attrito aerodinamico. E l’elevata potenza del motore non richiede un uso frequente del postbruciatore.

Armamento

Solo l’F-35A dispone di un cannone, le varianti B e C  l’hanno solo come opzione, con un pod stealth esterno. Mancanza ritenuta gravissima. Il GAU-22/A a 4 canne rotanti da 25 mm spara 3300 colpi/minuto ed  è del 38 % più preciso dell’M-61, anche  a grande distanza. I proiettili pesano il doppio rispetto ai 20 mm e sono più potenti, così il cannone non richiede molte munizioni: l’F-35A dispone di 180 colpi, il pod invece ne contiene 220. Si perde di vista il fatto che il cannone è in disuso nel dogfight. Le simulazioni predicono che il 62% dei combattimenti avverrà oltre i 33 km, il 31% tra i 15 e i 33 km e solo il 7% nel raggio visivo.

BF-02 Flight 197. Asymmetric External Stores Testing on 14 June 2012 with CDR Eric Buus as the pilot.

In configurazione stealth, l’F-35 trasporta un massimo di 4 missili AIM-120C7/D o AIM-9X. Carico che presto verrà aumentato a 6 missili. E’ un carico più che adeguato e pari a quello degli F-16 ed F-18.

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Avionica

E’ ciò che rende rivoluzionario l’F-35. L’insieme dei sensori attivi e passivi, le capacità stealth e la “sensor fusion” permettono di affrontare ogni minaccia di superficie e aerea, prima che l’F-35 sia rilevato.

Il radar Northrop Grumman AN/APG-81 AESA è un sistema a bassa probabilità d’intercettazione (LPI/LPD) ad agilità di frequenza e potenza. In modalità  “closed-loop tracking” dopo l’avvistamento impiega solo l’energia minima necessaria a continuare il tracking. Ha capacità di identificazione  NCTR (Non Cooperative Target Recognition) e notevole protezione elettronica dai disturbi intenzionali. La portata è inferiore a quella dell’APG-77 ma più che adeguata. Rileva un bersaglio di 1 m2 (RCS) a 150 km. Può individuare 23 bersagli in soli 9 secondi, iniziando l’ingaggio di 19 di questi in 2,4 secondi. In modalità SAR (apertura sintetica inversa) può creare mappe ad alta risoluzione e rilevare bersagli navali. Oltre alle elevatissime capacità aria-aria e aria-superficie, permette anche l’attacco elettronico e informatico in unione con l’ASQ-239 (false target generation/range-gate stealing con tecniche DRFM).

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Il Lockheed Martin AAQ-40 Electro Optical Targeting System (EOTS), fornisce funzioni equivalenti nello spettro infrarosso, combinando FLIR e IRST.  Opera anche come designatore laser e fornisce le coordinate per l’impiego di armi a guida GPS.  Le immagini e i video possono essere inviati a terra tramite il Common Data Link (CDL).

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Il rilevamento passivo a lungo raggio delle emittenti è assicurato dal BAe Systems AN/ASQ-239 Barracuda, derivato dall’ALR-94 dell’F-22, in grado di individuare anche radar AESA.  Può geo-localizzare le emissioni a centinaia di km di distanza,  identificarle tramite la libreria delle minacce ben oltre la portata del radar, che poi può essere asservito al sistema per tracciarle con fascio ristretto ad alta potenza. A corto raggio o contro disturbatori  impiega la modalità  “narrowband interleaved search and track” (NBILST) che fornisce i dati di distanza e velocità per il lancio dei missili senza l’impiego del radar di bordo, su 360°.  

Un elemento vitale del sistema d’arma è l’Elbit/ Rockwell  Helmet Mounted Display System (HMDS), un casco di puntamento senza eguali, che ha reso superfluo il vecchio HUD.  Ogni informazione necessaria, compresi i dati sui bersagli o sulle minacce, è proiettata sul visore del casco, che consente la famosa “visione attraverso la fusoliera”. E  spiega il perchè della tanto criticata “scarsa visibilità posteriore”. Assieme al DAS  permette l’acquisizione e il lancio fuori asse  dei missili AIM-9X.

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Il tradizionale “cruscotto” è sostituito col Panoramic Cockpit Displays (PCD), con due schermi “touch screen” da 10 per 8 pollici con attivazione vocale. 

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Il sistema difensivo Northrop Grumman AAQ-37 Electro-Optical Distributed Aperture System (EO DAS) è composto di  sei sensori a grande angolo all’infrarosso che coprono l’intera sfera attorno al velivolo, con notevole sovrapposizione, tracciando aerei e missili ed inviando dati e immagini ad alta risoluzione al casco di puntamento. Permette il tiro anche all’indietro, inviando i dati ai missili con lock-on-after-launch (LOAL), evitando il combattimento manovrato.  In una occasione ha rilevato un missile balistico a 1300 km.   

Per l’autodifesa, oltre a 4 sonde rimorchiate a fibra ottica ALE-70 e a 2 lanciatori flare/chaff (60 colpi) con cartucce doppie MJU-68/B, MJU-69 e RR-196, è previsto il montaggio del DIRCM  Northrop Threat Nullification Defensive Resource (ThNDR), con due unità laser, sopra e sotto,  per la copertura a 360° contro le minacce missilistiche.

Il  Northrop Grumman  Communications/Navigation/Identification System(CNI),  permette comunicazioni a lungo raggio a banda larga, oltre all’identificazione (IFF). Dispone di 27 forme d’onda differenti. Tramite il radar AESA può inviare dati ad alta velocità. Presto verrà integrato il Multifunction Advanced Data Link (MADL) della Harris Corporation, per comunicazioni sicure tra aerei stealth  come l’F-22 e il B-2. Il MADL ha 6 phased Array Antenna Assemblies (AAA) e 3 Antenna Interface Units (AIU). Trasferisce dati, immagini e video ad alta velocità. E’ difficilissimo da intercettare e disturbare. Naturalmente è presente anche il Link-16 con caratteristiche LPI/LPD . L’F-35 può fungere da AWACS. Può inviare i dati sul rilevamento di un missile balistico agli incrociatori AEGIS o fornire le coordinate GPS di un veicolo alle artiglierie o ai missili alleati.

L’interscambio dei dati, secondo le simulazioni, permette una gestione del combattimento 10 volte migliore: è come la superiorità consentita dall’impiego della radio ricetrasmittente sui BF-109 al tempo della guerra di Spagna. O l’impiego del Link 16 rispetto alle comunicazioni-voce, con un aumento dei “kill” di 2,5 volte. E’ la cosiddetta “ Situational Awareness”, che determina l’esito dell’80 % dei combattimenti. I war game svolti dalla RAAF hanno dato un rapporto “loss exchange” di oltre 6 a 1 nei combattimenti tra 4 F-35 e 8 avversari, superando anche le stime della Lockheed.

U.S. Air Force F-35A Lightning II Joint Strike Fighter pilots from the 58th Fighter Squadron, 33rd Fighter Wing, Eglin AFB, Fla., navigate their aircraft toward an Air Force Reserve KC-135 Stratotanker from the 336th Air Refueling Squadron, March ARB, Calif., May 16, 2013, off the coast of northwest Florida. The 33rd Fighter Wing is a joint graduate flying and maintenance training wing that trains Air Force, Marine, Navy and international partner operators and maintainers of the F-35 Lightning II. (U.S. Air Force photo by Master Sgt. John R. Nimmo, Sr./RELEASED)

Ora non resta che verificarne le capacità nell’impiego operativo. Gli studi sul combattimento futuro, che hanno portato alla sua realizzazione, potrebbero rivelarsi sbagliati. Oppure no. Vedremo.

Fonti

http://elementsofpower.blogspot.it/2013/04/a-backgrounder-on-energy-maneuverability.html

http://elementsofpower.blogspot.it/2015/02/the-f-35-and-infamous-transonic_22.html

http://www.flightglobal.com/blogs/the-dewline/2012/05/eglin-f-35-initial-cadre-start/

http://www.flightglobal.com/news/articles/in-focus-lockheed-claims-f-35-kinematics-better-than-or-equal-to-typhoon-or-super-382078/

http://www.codeonemagazine.com/article.html?item_id=117

http://ukarmedforcescommentary.blogspot.it/p/jca-f35c.html

http://www.lockheedmartin.com/us/news/features/2014/f35-high-angle-of-attack.html

http://aviationweek.com/defense/f-35-flies-against-f-16-basic-fighter-maneuvers

http://en.wikipedia.org/wiki/Lockheed_Martin_F-35_Lightning_II

Aranysas (aprile 2015)

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3 thoughts on “L’F-35 Lightning II in combattimento: parte prima

  1. Mi scusi per la domanda , ma su Forum Difesa ho letto un’affermazione abbastanza sorprendente
    scritta da Bonsignore Ezio , sostiene che recentemente si è scoperto che le stive dell’F35 B non sono compatibili con le bombe SBD , che sono il principale armamento del velivolo , e che quindi dette stive devo essere riconfigurate , le risulta questa situazione ?
    Grazie per aver letto questa mia MAIL e complimenti per il Bellissimo ed esauriente articolo
    Fabio Lenuzza

    1. E’ vero. La specifica prevede un carico di 8 unità. I lanciatori multipli (BRU-61/A) non entrano nelle stive della variante B. Per alloggiarli è necessario spostare di mezzo pollice una linea idraulica e un gruppo di cavi (“SDB II will fit in the F-35B,” Rear Adm Mahr said. “We have to move one hydraulic line and one wire bundle about a half-inch each to make it fit”). Non è tutto. Per l’impiego è necessario un software apposito (block 4A) previsto per il 2021, in coincidenza con le modifiche, già previste, alle stive.

      Grazie per i complimenti…

      Gian Vito

  2. Veramente moltissimi complimenti. Un articolo interessante,preciso e neutro. Ed è veramente l’unico articolo intelligente che io abbia letto riguardo al discriminato F35 :(…Complimenti ancora!

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