La maggior parte di noi vede il missile come un killer infallibile, preciso, un robot velocissimo contro cui ogni manovra è inutile. La realtà è diversa. Analizziamo il nemico, visto che dell’aereo sappiamo già molto. Ogni missile ha un proprio, singolare, comportamento. E’ importante non divulgarne i segreti e i difetti, perché il nemico può sfruttarli a proprio vantaggio. Comunque qualche regola generale li accomuna tutti. Il missile accende il booster per pochi secondi (2-5), e raggiunge la velocità massima. Poi, se ce l’ha, attiva il motore sostentatore, per un  tempo variabile da qualche secondo a qualche decina di secondi. Il sostentatore mantiene la velocità  fino al termine della combustione. Durante la fase di crociera propulsa, il missile perde peso mentre consuma il propellente. Al momento dello spegnimento possiede le massime capacità di manovra, sempre che non abbia dovuto manovrare subito dopo il lancio. Da quel momento in poi,  procede per inerzia, rallentando progressivamente. Quelle che seguono sono considerazioni di massima, l’argomento è vasto.

Come evadere un missile?  Ci sono diversi sistemi. E’ difficile, ma si può.

Eppure su internet si trovano pareri discordanti. Questa è la spiegazione, dal sito F16.net, del perché è impossibile evitare un missile aria-aria, secondo uno dei membri del forum:

“A parità di raggio di virata, un missile a Mach 3 deve tollerare 9 volte più g di un aereo a Mach 1 (A=V^2/R). Ma non deve batterlo in virata, perché non cerca di seguirlo, ne interseca la traiettoria. Siccome è più veloce, sviluppa più traslazione laterale per unità angolare. Se è 3 volte più veloce, dovrà virare solo 1/3 per avere la stessa traslazione, perché copre una distanza 3 volte superiore nello stesso tempo. A grandi distanze la correzione è minima. A 10 km di distanza se un aereo a 2000 km/h vira di 90°, il missile dovrà virare di solo 3,18°. Se vira a 9g, il missile deve virare a (3^2)/3*9g=27g. Se è a Mach 2, richiederà 2 volte i g del bersaglio: (2^2)/2)*9g=18g. Ecco perché i missili a medio raggio sopportano circa 30g. Quelli a corto raggio di più, non per contromanovrare  ma per cambiare velocemente direzione e non sprecare energia sul vettore errato.“     

  

Benché apparentemente convincente, è errata. O può essere in parte valida a condizione che il bersaglio si trovi all’interno della “zona senza scampo”del missile. Le dimensioni di questa zona sono coperte da segreto. Ma non sono elevate. E’essenziale individuare il missile, otticamente o elettronicamente. Entro  10-20 km è possibile vederne la scia (molto meno nei modelli recenti) e dedurne, in linea di massima, tipo e direzione di avvicinamento. Oltre quella distanza, i sensori passivi possono rilevare le emissioni del radar di autoguida del missile o rilevarne la traccia termica. E’ necessario mettere in difficoltà il missile. Facciamo un esempio.

La minaccia

Un AIM-7F, accelera in 4 secondi, poi il sostentatore mantiene la velocità per altri 10 secondi. Il missile ha percorso meno di 15 Km. A questo punto procede per inerzia. All’inizio la perdita di velocità è notevole, causa l’attrito del volo a Mach 4. Così dopo altri 25 secondi il missile ha perso circa 1 Mach, a 12000 m di quota, e percorso circa 40 km. Adesso attenzione. Il missile in questione può tirare 22g a fine combustione, con un raggio di virata di 6460 metri. Se la velocità cala da Mach 4 a Mach 3, il massimo numero di g cala di: (4/3)^2=1,78 volte, cioè scende a 12g. E secondo una regola spicciola, un missile per intercettare con successo un bersaglio deve poter “tirare” 5 volte più g. Il raggio di virata aumenta (6680 metri), e la velocità angolare si riduce (da 10,5°/sec a 7,6°/sec). Parliamo di un lancio ad alta quota, a bassa quota la perdita di velocità è tre-quattro volte più rapida ! Adesso consideriamo le manovre che il missile deve compiere. Perché anche una virata di 3° provoca perdita di energia. In un missile subsonico antinave 2g di accelerazione laterale per 6 secondi con cicli di 1 secondo provocano una perdita di 40 m/sec di velocità. Il 30 % dell’accelerazione laterale fa da freno aerodinamico. Quale perdita subirà un missile 4 volte più veloce che “tira” 6 volte più g ? Se lo Sparrow  vira con 30° di angolo di attacco (AoA), a Mach 3 e 12000 metri di quota,  calcolando la resistenza (con la formula: Drag= 0.5 x P x V^2 x Cd x A) avremo: 0.5×0.232x783225x0.7xsin30(0.2×3.7)=23531 N cioè 2400 kg. Una resistenza 12 volte superiore a quella del volo rettilineo e 1,6 volte quella incontrata a livello del mare.

Una seconda regola semplice dice che il missile perde il 25 % della velocità ogni: 5 secondi a livello del mare, 10 secondi a 6000 metri, 25 secondi a 12000 metri, 70 secondi a 18000 metri e 150 secondi a 24000 metri. E un ulteriore 25 % della velocità rimanente nello stesso tempo. Il raggio d’azione ne risente in modo equivalente. Nel caso in esame, 3 soli secondi in virata a Mach 3 porterebbero ad una perdita di 0,75 Mach e una riduzione a meno di 7g delle capacità di manovra del missile: meno di quelle di un caccia. Durante un test, un MICA, subito dopo il lancio, ha virato di 180° attaccando un bersaglio alle spalle del lanciatore. Terminata la manovra aveva già perso oltre la metà dell’energia.

Vi è la diffusa convinzione che un velivolo, limitato ad un massimo di 9g sostenuti, non possa sfuggire a missili in grado di virare a 20, 40 o 60g. Dimenticando che il raggio di virata aumenta col quadrato della velocità. Un caccia moderno a 740 km/h (400 nodi) può virare a 9g con un raggio di 480 metri e quasi 25°/sec. Un missile a Mach 3, anche “tirando” 50g, avrà un raggio di virata più che triplo. Le capacità di manovra del missile seguono le stesse regole di fisica di qualunque velivolo. A bassa quota sono massime ma la resistenza aerodinamica è elevata. L’inverso avviene ad alta quota.

Il missile, tranne qualche caso, non vira come l’aereo: scivola lateralmente. A mano a mano che l’arma si avvicina al bersaglio aumentano le correzioni richieste e la velocità cala vertiginosamente. Ecco perché il raggio efficace non supera i 40 km ! Per i missili all’infrarosso la situazione è peggiore, perché manca il sostentatore. Così un AIM- 9L dopo lo spegnimento non può permettersi il lusso di manovrare a lungo.

Il lancio a velocità supersonica aumenta la velocità del missile, anche se le velocità non si sommano esattamente: la resistenza aerodinamica incontrata a Mach 3 non è la stessa che a Mach 4. E aumenta l’autonomia, dal 30 al 50 %. Lo prova il fatto che lo stesso AIM-9 del sistema Chaparral , ha prestazioni decisamente inferiori  in portata e velocità alla similare arma lanciata da un aereo. Il raggio d’azione efficace dipende molto dalla quota, dalla velocità di lancio e dalla velocità e dall’aspetto del bersaglio. Le portate pubblicizzate, 200 km per l’AIM-54, 100 l’AIM-7F, 40 l’R-73 e se ne potrebbero citare altre, non sono realistiche. Alle volte la stessa durata delle batterie impedisce l’uso del missile oltre un certo raggio. E il raggio d’azione efficace può calare di 10 volte tra un lancio teorico ideale e uno nelle condizioni peggiori.

Lasciamo le tecniche di guerra elettronica ad un apposito articolo. Disturbare il radar nemico  non è detto sia sempre la soluzione vincente. E’ possibile ritardare l’individuazione ma il missile, a meno che la tecnica impiegata non sia estremamente sofisticata, riceverà comunque una indicazione approssimativa della direzione della fonte disturbante e reagirà avvicinandosi (home on jam): al diminuire della distanza la potenza del suo radar, alla fine, supererà il disturbo (burn through). I sistemi di disturbo, in ogni caso, non rendono superflue le manovre di evasione.

Se il caccia nemico ci ha agganciati lateralmente, dove il nostro aereo presente la massima RCS, si può virare e puntare contro frontalmente: la nostra traccia scenderà di 10 volte, senza ricorrere né a ECM né a tecniche stealth. Se il nemico è lontano, spariremo dal suo radar. Se il radar è Doppler, risulta molto sensibile alle variazioni di velocità. Una virata di 90° può portare alla perdita del contatto, specie se il bersaglio è a bassa quota. E la portata varia notevolmente a seconda se il bersaglio si avvicina frontalmente o si allontana, nel secondo caso l’acquisizione è più difficile. Ma queste sono mosse preventive.

Missile outrunning

Se la distanza è vicina ai limiti di portata,  l’outrunning può risultare sufficiente. Virare di 180° e accelerare alla massima velocità, scendendo di quota con un angolo di 30°, funziona se l’avversario ha lanciato troppo presto: il missile non ci raggiungerà. Anche ci riuscisse, un break lo manderà facilmente in overshoot, avrà perso tutta l’energia.

Entro 25-45 km, volare verso il missile può sembrare una follia. Ma una manovra come lo “snake”, con un andamento serpeggiante, a pochi g, obbliga il missile a modificare continuamente il punto di collisione previsto, consumando energia e perdendo manovrabilità. L’effetto è equivalente: si riduce la velocità di chiusura del missile. Una virata, seguita da una picchiata improvvisa, modifica  il punto di impatto previsto e richiede al missile una virata discendente. La scelta dei tempi è essenziale: se la manovra evasiva inizia troppo presto, la correzione richiesta al missile sarà modesta. Se è tardiva, il missile colpirà in pieno.

È logico andare  a bassa quota perché le manovre funzionano meglio quando la velocità di avvicinamento è minore. L’aereo in picchiata a 0g può accelerare molto più velocemente, al diminuire della quota le sue prestazioni di virata aumentano sempre più e così pure la spinta dei motori. La picchiata avvantaggia più l’aereo del missile. Perché quest’ultimo è a motore spento e procede per inerzia: l’accelerazione di gravità compensa in parte la resistenza aerodinamica, non la perdita di velocità in manovra ! E le manovre sono sempre più brusche a mano a mano che il missile si avvicina. La resistenza incontrata a bassa quota è notevole ed aumenta progressivamente, riducendo l’energia e la portata massima.

Tentare di sfuggire salendo di quota non è una buona idea. Un missile in salita a motore spento sale per inerzia, frenato dalla forza di gravità, dalle manovre in atto per attaccare il bersaglio e dalla resistenza aerodinamica che, però, si riduce all’aumentare della quota. L’aereo invece ha un problema in più: all’aumentare della quota le sue prestazioni di manovra calano vistosamente ed altrettanto la spinta dei motori. Si può tentare di compensare la cosa accelerando, ma in salita è difficile…

E c’è un altro elemento da considerare. Un bersaglio in salita, magari controsole, può sperare di ingannare un sensore IR di prima generazione ma, in genere, si staglia invece perfettamente sullo sfondo di un cielo completamente sgombro agli occhi di un sensore radar o IR moderno.

Al contrario, un bersaglio diretto verso il suolo si confonde nel forte clutter indotto dal terreno, un problema ancora presente in molti sensori radar e che risulta più grave in quelli IR, la cui portata è ulteriormente ridotta dal forte assorbimento atmosferico alle basse quote. 

Naturalmente molto dipende dalle posizioni relative al momento della manovra evasiva. In certi casi, anche una cabrata può funzionare. Quando il missile arriva a breve distanza si può picchiare per poi cabrare ancora.

Si deve sfruttare a proprio vantaggio la logica impiegata per colpire il bersaglio. Se il missile è ad inseguimento puro (pure pursuit o direct homing) tende a seguire la cosiddetta “curva del cane”, manovrando continuamente e in modo violento, in una traiettoria poco efficiente ed energeticamente dispendiosa.

Ma i missili moderni seguono la navigazione proporzionale modificata  per attaccare in rotta di collisione (lead collision). Il missile anticipa di alcuni gradi la variazione angolare. Per ogni grado di variazione nella linea ideale che il sensore forma col bersaglio, il computer interno impartisce alle superfici di governo una correzione proporzionalmente superiore. Per esempio 5° per ogni grado di variazione. Questo permette l’anticipo necessario e consente di dirigere il missile verso il “punto futuro” di impatto. Se l’aereo si dirige verso il missile, virando di 30°, il missile calcolerà la variazione di rotta e si dirigerà su di un nuovo punto di impatto, virando, poniamo, di 3°. Se a questo punto l’aereo inverte la direzione in senso opposto, la correzione che il missile dovrà eseguire sarà questa volta di 6°. L’inerzia del missile comporta anche un certo ritardo nella risposta.

End-game

Se il missile è ormai a breve distanza o l’attacco è avvenuto entro il raggio visivo, è il momento per le manovre di evasione finale. In questo caso si sfrutta il ritardo dinamico nella guida che non si adatta ai veloci cambiamenti di accelerazione in fase terminale. L’obbiettivo è aumentare la “miss distance”

Supponiamo che il missile sia ad autoguida radar, segua una traiettoria di navigazione proporzionale, sia a 20 km di distanza ed abbia agganciato il bersaglio. Il pilota ha almeno 20 secondi per reagire. E’ necessario mantenere alta l’energia. Quindi: postbruciatore. Si può effettuare una brusca virata a 90° per porsi perpendicolarmente al missile in arrivo (ore 3-9), che virerà per anticipare il bersaglio (lead), perdendo altra energia. Anche un andamento serpeggiante, “weave”o “jinking”, con variazioni di direzione e quota, metterà in difficoltà il missile.

Un successivo “barrel roll” a 9g è una manovra che, pur seguita dal sensore del missile, impedisce l’impatto a causa del ritardo dinamico (lag) nella risposta del sistema di guida e aumenta la “miss distance”. La manovra ha un difetto: comporta  una forte perdita di velocità, che rende l’aereo vulnerabile ad un secondo missile in arrivo.

Quando  il missile sta eseguendo l’ultima correzione, l’aereo può effettuare un “break” in senso opposto in modo da provocare lo sganciamento, per sopravvenuto superamento dei limiti di escursione del sensore o del massimo numero di g che il missile indebolito può sostenere. L’esplosione della testata non coinvolgerà l’aereo, specie se una serie di “rapid bloom chaff” distrae per qualche frazione di secondo il missile o attiva la spoletta prima del tempo.

Non bisogna sottovalutare l’importanza delle manovre: accanto alle ECM, abbassano comunque la probabilità di colpire (Pk) del missile. Secondo il comandante Izzi: “normalmente uno ha dai 2 ai 5 secondi per evitare un missile e le manovre che fa sono ad angolo retto…Al massimo numero di g,  proprio per evitare l’aggancio…Ci esercitiamo a fare queste manovre anche a soli 20-30 metri da terra.” Nel caso di alcuni caccia moderni, come il Typhoon, la sequenza corretta delle virate è suggerita direttamente dal sistema di bordo.

Si potrebbe essere portati a credere che se un missile ha un Pk del 70 %, la probabilità di scampo sia del 30 %. Non è così. E se il missile viene lanciato all’interno della zona “senza scampo”, non vuol dire che colpirà nel 100 % dei casi. Vuol solo dire che raggiungerà il massimo di probabilità di colpire, per quanto il bersaglio tenti di manovrare nel modo più estremo o tenti di sfuggire alla massima velocità. In genere si indica nel 50 % la probabilità di colpire alla distanza massima efficace. Per chiarire: un AIM-120A potrà raggiungere un Pk del 90 % nella zona “senza scampo” e uno del 50 % a 40-50 Km. Naturalmente potrà ancora colpire con efficacia un’aerocisterna oltre quella distanza. Nella Guerra del Golfo o sulla Jugoslavia, i MiG-25 e i MiG-29 hanno evitato lanci multipli di AIM-7 e AIM-120, effettuati a distanze troppo elevate. I russi danno valori di Pk variabili a seconda se il bersaglio manovra o no, e se fa uso di esche o no. Alle volte indicano il Pk complessivo per il lancio di due missili contro lo stesso bersaglio.

I gravi problemi di affidabilità che hanno afflitto le vecchie generazioni sono, per gran parte, superati. I missili più moderni adottano  traiettorie a risparmio energetico, oppure conservano parte del propellente per aumentare le prestazioni in fase terminale. Per non parlare del nuovo AIM-120D che, nelle intenzioni, dovrebbe attivare il radar a meno di 4 km dal bersaglio, proprio per non dare il tempo materiale di reagire. Se poi passiamo all’eccellente Meteor , non possiamo più sperare di “sfiancarlo”, dato che conserva intatte velocità ed energia per almeno 100 km ! Quindi sarà sempre in grado di sviluppare il massimo numero di g. I missili a statoreattore, aumentando drammaticamente la “zona senza scampo”, lasciano molte meno possibilità. Oltre alle manovre è bene affidarsi a moderni sistemi ECM ed esche rimorchiate. Situazione che si verifica anche per gli altri missili, entro la loro “zona senza scampo”. Ma un missile in volo a Mach 4, anche quando “tira” 30 g,  ha un raggio di virata ben più elevato (4,7 km) di quello dell’aereo e una velocità di virata inferiore. Questo significa che, se il pilota effettua un break al momento giusto, il missile non potrà seguirlo.

Capita spesso che lo stesso aereo venga fatto segno a numerosi lanci contemporanei o consecutivi. Durante le guerre arabo-israeliane o in Vietnam alcuni piloti hanno evitato 6-8 missili superficie-aria in successione. Può accadere in zone fortemente difese. Inoltre, proprio per massimizzare le probabilità di successo, è pratica comune lanciare una coppia di armi contro lo stesso bersaglio. 

Contro i missili superficie-aria il pilota ha un vantaggio: le rampe sono sostanzialmente fisse. Una accurata ricognizione elettronica permette di conoscere in anticipo i siti contraerei pericolosi ed evitarli oppure consente di scegliere la direzione di attacco. Il pilota può sfruttare la curvatura terrestre,  mantenendosi basso, oppure la copertura fornita dalle colline, se presenti. Ancora oggi è difficile armonizzare tutti i sensori ed evitare pericolosi “buchi” nella copertura radar. Passando ai missili, bisogna considerare che la loro portata è piuttosto ridotta perché la resistenza aerodinamica incontrata è molte volte superiore a quella del volo ad alta quota: basta osservare le tabelle prestazionali di uno Sparrow lanciato da un aereo rispetto allo stesso lanciato da un incrociatore. Ed anche la velocità massima ne esce penalizzata. In manovra perderanno molta energia. La scia, viste le minori distanze di lancio, sarà visibilissima e darà una buona indicazione al pilota della direzione di attacco e del tipo di arma nemica. Le manovre difensive non cambieranno, ovviamente meglio non buttarsi in picchiata…La terra è vicina. Ma si può scendere sotto la quota massima operativa di molti missili, anche a soli 10-15 metri di altezza, e il terreno può provocare l’attivazione della spoletta ! Il vero problema è costituito dal fatto che si entra nel raggio d’azione di tutte le armi automatiche a terra, dai complessi semoventi a canne multiple ai fucili automatici dei fanti, e di quelle all’infrarosso spalleggiabili, insidiose, invisibili, che tante perdite hanno causato ai velivoli alleati. Le regole per sfuggire sono le stesse, che vi troviate su di un F-22 o su un C-130. Quello che cambia veramente è la “finestra utile” di scampo, che su di un lento aereo da trasporto è drammaticamente piccola. Il tempismo è vitale.

Una conoscenza preventiva del tipo di missile e dei suoi limiti può aiutare nella manovra, come hanno imparato gli americani contro gli SA-2 Guideline e gli israeliani contro gli SA-6 Gainful. In genere, dopo un po’ di tempo, vengono alla luce sempre dei difetti sfruttabili a proprio vantaggio. Nel primo caso, il missile richiedeva parecchi secondi dopo il lancio per iniziare la fase guidata. I piloti americani avvistata la vampa di partenza, viravano in modo da posizionare il missile in arrivo a ore 2-10, acceso il postbruciatore  si buttavano in planata a zero g. Attendevano che il missile fosse a 1 miglio di distanza. A questo punto se ne vedevano il lato, erano al sicuro, non era diretto su di loro. Altrimenti viravano e osservavano se il missile correggeva la traiettoria. Se si, cabravano violentemente a 6g. il missile non poteva seguire l’aereo ed esplodeva a distanza.

Nel caso degli SA-6, i piloti israeliani, sfruttando la scarsa velocità di elevazione del complesso, puntavano rasoterra per evitare la localizzazione e confondersi col clutter. Oltrepassata la batteria,  cabravano per poi rovesciarsi e picchiare ad alto angolo sul veicolo, sganciando gli ordigni, per poi proseguire a volo radente lanciando chaff e flare.

O ingannavano i sensori radar: in avvicinamento ad alta quota, uno dei velivoli tornava indietro lanciando chaff, l’altro attaccava in picchiata.

Contro i missili IR, mentre uno dei due incrociava la scia dell’aereo precedente, l’altro si allontanava lanciando flare.

Se il missile passa vicino, l’esplosione della testata non sempre avviene alla distanza adatta a provocare la distruzione del bersaglio. Molti aerei colpiti sono ancora in grado di volare per tempi variabili da decine di minuti ad ore. Le variabili in gioco sono molte: potenza e tipo della testata, resistenza strutturale del bersaglio e ridondanza dei sistemi di bordo, presenza di  corazzature, motori ben separati o divisi da parafiamma o con scarichi allungati ecc.  Se vi sono aerei come il MiG-21 che vanno in cedimento strutturale con 2 colpi da 30 mm, vi sono F-105 rientrati dopo aver assorbito un colpo da 37mm. Vi sono casi come l’F-15 israeliano rientrato senza un’ala o B-52 ritornati senza timone o con due motori staccati. Aerei che hanno assorbito missili Atoll o AIM-9. O sopravvissuti a missili AIM-7 ed R-27. Una delle caratteristiche più importanti dell’F-22 è proprio l’incredibile resistenza strutturale, di cui si parla poco. Naturalmente anche i progettisti continuano a  migliorare i loro prodotti. Le nuove generazioni vedranno missili più veloci, in grado di sopportare 100g, con sensori multipli ed ottime capacità di manovra terminali, al termine di un volo di oltre 100 km. Rendendo le tecniche di evasione molto meno efficaci. Ma quel giorno non è ancora arrivato.

Fonti

La guerra elettronica (M. De Arcangelis) 

http://arc.aiaa.org/doi/abs/10.2514/3.21287?journalCode=jgcd

http://lib.tkk.fi/Diss/2008/isbn9789512291083/article1.pdf

http://www.ausairpower.net/TE-Evading-Missiles.html

http://www.strategypage.com/militaryforums/387-1879.aspx

https://defenseissues.wordpress.com/2013/08/17/evading-air-to-air-missile/