Mediální vojenští experti prohlašují, že F-35 je coby 5. generace bezkonkurenčně nejlepší volba pro ČR. Altermédia se naopak 5. generaci vysmívají z neznalosti. Pojďme si však doopravdy, ilustrovaně a podrobně rozebrat konstrukci, inženýrská řešení, přínosy avioniky i taktické možnosti nejen F-35 5. generace – ale i její konkurence slibující „80 % schopností 5. generace za 50 % nákladů.“
(Doba četby článku: 30 minut)
U české odborné veřejnosti a politiků se o rozhodnutí pořídit pro obranu ČR F-35 dočtete převážně nekritickou chválu a superlativy, kopírující marketingová prohlášení Lockhedu a ředitelství programu F-35 JPO. Například Lukáš Vising prohlásil o F-35:
Je to absolutní špička v oblasti elektronického boje (…) Největší síla toho stroje je ale v informační nadvládě. Letoun má takové senzorové, komunikační a informační kapacity, že by měl být schopen eliminovat nepřítele dávno předtím, než si nepřítel uvědomí, že se něco děje
To byla naprostá pravda… Ještě před cca. pěti lety. Dnes už ale ne. Opravdu někdo věřil, že konkurence Lockheedu po celém světě smutně pokýve hlavou, smíří se s představou že F-35 prostě nikdy nemůže konkurovat, vyhlásí bankrot a vyskočí z nejvyššího okna?
Výsledkem jsou modernizace, které do osvědčeného trupu stíhacího letounu nainstalovaly nejnovější avioniku, taktická rozhraní, senzory a datalinky s cílem vyrovnat se za nižší provozní náklady F-35 ve všech ohledech vyjma jediného – stealth. Někdy se obchodně propagují heslem „ 80 % schopností 5. generace za 50 % nákladů. „
Jedná se o málo známé nejnovější hloubkové modernizace či rovnou evoluční verze strojů Saab Gripen NG alias E-series, Boeing Super Hornet Block III (s integrací „Growler Lite“) a F-15EX Eagle II, přičemž ve vývoji se nachází ještě Eurofighter Typhoon LTE . Všechny tyto stroje s F-35 detailně porovnáme na podrobném vysvětlení funkce klíčových systémů, jejich kladů, záporů a taktiky.
Pokud je prastará F-15C čtvrtá generace a F-35 pátá, co jsou potom Gripen NG nebo Typhoon LTE?
Generace stíhacích letounů jsou poněkud mlhavé téma, protože každý výrobce se samozřejmě snaží prezentovat své stroje co nejvýše v hierarchii. První čtyři generace jsou ještě celkem jasné – vyjdeme-li z definice USAF , 1. generace byly druhoválečné projekty Me-262, Meteoru a P-80; 2. generace letouny s šípovým křídlem jako F-86 a MiG-15; 3. generace první dobře integrované naváděné střely, zaměřovací radary atd., vše od F-102 až po F-4E a MiG-21. Čtvrtá generace je pak s takovou „poučení z Vietnamu“ v popředí s F-15 a F-16… A tady se to začíná zadrhávat.
Americké letectvo totiž z F-15 plynule přešlo na F-22, což byl skutečně zásadní kvalitativní skok v úplně všech ohledech, a tu prohlásilo za 5. generaci.
Jenže souběžně s F-22 byly v Evropě a pro US. Navy vyvíjeny letouny „Příští generace“, které byly naprosto jinde oproti F-15 či F-16 – v otázce zejména avioniky, ale často i manévrovatelnosti. Typhoon, Rafale, Super Hornet – všechny s částečnými prvky stealth resp. sníženým radarovým odrazem, nějakou formou fůze senzorů, grafickými víceúčelovými displeji namísto analogových přístrojů, pokročilou REB sebeochranou atd.
Přitom se ale nemohly prohlásit za 5. generaci, protože nebyly stealth. Tak co s nimi? Začaly vznikat provizorní termíny jako „4,5. generace“. Mezitím Rusové prohlásili, že když na stíhačku s avionikou 80. let dají motory s vektorováním tahu a canardy, stane se rázem „4++ generací“.
Posléze obchodně nedostupnou F-22 doplnila exportní F-35, která mimochodem též nedosáhla na původní definici 5. generace – ale výrobci konkurenčních strojů neusnuli na vavřínech a pokusili se co nejvíce F-35 dohonit a její konkurenční náskok smazat. To se povedlo okolo roku 2020. Pořád však tyto letouny nejsou stealth a tím pádem nedosáhnou na definici 5. generace. Takže jim budeme říkat „4+++“ nebo „4,75. generace“? To již vypadá jako energetické štítky na ledničkách EU…
A jak budeme nazývat stíhačky, vyvinuté po roce 2020 ale bez stealth? Jak budeme jmenovitě řadit zajímavý korejský projekt KF-21, který aerodynamicky i tvarováním trupu vychází z F-22 a má i interní prostor pro budoucí vývojovou verzi stealth s interně nesenými zbraněmi, budou v něm integrovány všechny technologie a avionika na úrovni F-35… Ovšem do výzbroje bude zařazen s externě nesenými zbraněmi kvůli zmenšení vývojových rizik, a ke stealth verzi se chce teprve postupně dopracovat inkrementálními vylepšeními?
Nemylte se, stealth je a bude nezanedbatelná taktická výhoda, bez ohledu na nadšení z counter-stealth technologií. Ovšem i management F-35 sám výslovně uznává omezení přínosu stealth pro geograficky malé, vnitrozemské státy . Taktické výhody stealth totiž mohou být maximálně rozvinuty jen na prostorově rozsáhlém bojišti – a naopak counter-stealth technologie jsou tím efektivnější, na čím menším území působí. To podrobně rozebereme v dalším článku – ilustrovaném průvodci výhodami a omezeními stealth i counter-stealth. Nejdříve se ale v příštím pokračování podíváme na kinematiku, manévrovatelnost a (pre)super typů z našeho srovnání.
To nemůže nikdo seriózní prohlašovat ani za letoun 4. generace, ani žádným způsobem za evoluci či vylepšení letounu 4. generace – je to zcela nově vyvinutý letoun s řadou progresivních prvků. Ale pokud nedosáhne na 5. generaci kvůli omezující podmínce stealth…
Co znamená 5. generace prakticky a konkrétně?
Marketingové nálepky o pátých, čtyřiapůltých, 4+++ generacích jsou zavádějící a nicneříkající. Pojďme se namísto toho objektivně podívat na merit věci – konkrétní schopnosti a jejich porovnání.
Oficiální prezentace USAF se drží při zemi – kvalitativní odlišností letounů 5. generace jsou podle nich schopnost potlačit PVO a nepřátelské stíhače tím, že se vyhnou jejich detekci a získají palebné řešení výrazně, disproporčně dříve. A k tomu mají lepší senzory a integrovanou avioniku. Ale protože etalonem této debaty je F-35 od Lockheedu, adresujme oficiální PR Lockheedu z firemních prezentací , firemních produktových stránek i oficiálních PR stránek F-35 . Podle Lockheedu je F-35 kvalitativně odlišná oproti 4. generaci:
Stealth, vč. integrálně nesených zbraní
Fůzí senzorů
Taktickým situačním zobrazením v kokpitu (toto + fůze senzorů se řdříve říkalo „integrovaná avionika“)
Celoplošnou, uživatelsky rekonfigurovatelnou dotekovou obrazovkou v kokpitu
Integrálním pokročilým systémem REB pro geolokaci a rušení zdrojů a přijímačů (ESM, ELINT)
„Nejpokročilejší sadou senzorů v historii“ – kombinací AESA radaru, 360° kamerového pokrytí DAS, IČ zaměřovače EOTS, přilbového zaměřovače
Sdílením dat datalinky
Detekcí protivníka na větší vzdálenost, než on detekuje vás
Dobrá. Teď to srovnejme s letouny, které byly výslovně modernizovány nebo dokonce konstruovány k maximálnímu dohnání konkurenčního náskoku F-35, ovšem s lepší provozní cenou namísto stealth. Jedná se Saab Gripen NG, Boeing F/A-18F Block III a F-15EX, a zatím ještě vyvíjený Eurofighter Typhoon LTE.
Začněme tím, co nejvíce ovlivní pilotáž a boj.
Fůze senzorů a taktické situační zobrazení
Fůze dat je náhrada stavu, kdy se pilotu výstupy z různých senzorů – radaru, zaměřovacího elektrooptického kontejneru, datalinku, IRST, systému REB – zobrazovaly nezávisle na samostatných a nepropojených obrazovkách a pilot musel „mozkovým myšlením“ uvažovat, co představuje ten samý cíl. Namísto toho procesor automaticky vyhodnotí, které výstupy různých senzorů ve skutečnosti představují ten samý cíl, a všechna zaměřovací a varovná data ze všech senzorů ukáže ve sjednocené formě na jedné obrazovce.
Fůze dat je výpočetně náročná ze dvou důvodů: nutnosti na dříve poměrně slabých palubních počítačích v reálném čase propočítávat prostorovou pozici mnoha potenciálních cílů z různých datových zdrojů… A algoritmicky se vyhnout chybám, které mohou fůzi znehodnotit. Těch jsou dva typy. Buď fůze dat falešně označí více cílů za jeden (např. celou formaci stíhacích letounů za jednu stíhačku), což pak vyústí ve velmi nepříjemné taktické překvapení. Nebo opačný extrém, kdy jediný cíl omylem vyhodnotí a zobrazí jako více cílů, tzv. „duchy“, a pak může navádět palubní zbraně na neexistující přelud v prostoru.
Pravděpodobně první bojový letoun na světě, který nabídl posádce fůzi dat, byl F/A-18C/D Hornet, který v roce 1991 dostal softwarové vylepšení s fůzí dat zvanou Multi-Source Integration. Ta fůzovala data z palubního radaru a zaměřovací údaje z datalinku LINK-16 do jediného kompozitního zobrazení, stránky „Situational Awareness“. Data z radarového výstražníku (RWR) však neprošla fůzí, ačkoli byla zobrazena na té samé obrazovce – mohlo tedy docházet k duplicitě zobrazených cílů („duchové“).
Všechny novější bojové letouny dostaly fůzi dat již v základu – Eurofighter Typhoon, Gripen C/D, Rafale, a v nejpokročilejší podobě F-22 a posléze F-35.
F-35 posouvá fůzi dat o něco dále. Lockheed tomu dříve čestně říkal „ Pokročilá fůze dat “ a definoval ji takto:
Nejprve sestaví ze všech senzorů integrovaný obraz (=to vždy dělala normální fůze dat)
Poté automaticky zaměří senzory, aby doplnily chybějící data
Zatřetí sdílí tyto informace se všemi na taktické síti (=to dělaly taktické datalinky vždy)
F-35 tedy provede stejnou fůzi senzorů a stejné sdílení dat, jako všechny ostatní leetouny. Přidaná hodnota je, že „zaúkoluje“ i ostatní senzory, aby automatizovaně zjistily co nejvíce informací a z palubních katalogů dokázaly určit typ letounu či prostředku PVO s co nejvyšší jistotou. To však není fůze dat – je to právě a pouze automatizace úkolování senzorů a automatická klasifikace cíle.
Lockheed však posléze změnil PR a začal vysloveně lživě prohlašovat , že nikdo kromě F-35 nemá „opravdovou“ fůzi dat, což je očividný nesmysl a klamavá reklama – pohříchu pro propagaci F-35 od Lockheedu zcela typická.
Pěkná ukázka fůze dat a následné automatické identifikace cíle v praxi je toto staré promovideo vývojové verze F-35 Konfigurace 230:
Všimněte si zejména, že po výběru cíle se zobrazila tabulka „Fused ID“, která zobrazovala z jakých senzorů pochází zaměření a jaká je pravděpodobnost, že je cíl správně zaměřen, geolokován a vyhodnocen co do typu (zde „Confidence 0.85“).
Fůze senzorů vyžaduje tři věci: mít více senzorů. Mít vysoce výkonné procesory a SW, který dokáže zkorelovat data z různých senzorů s vysokou mírou jistoty, aby se např. 2 letouny ve formaci nezobrazily falešně-negativně jako jediný cíl a aby byl cíl správně geolokován – to je „confidence“ na ukázce výše. A mít v kokpitu takové obrazovky, které dokáží sjednocená data prezentovat v názorném formátu – kterým je Taktické situační zobrazení.
Letouny 4,5. generace však počítaly s potřebou výpočetního a avionického růstu, takže nebyl problém do nich potřebný výpočetní výkon zabudovat. Například Hornet začínal na AYK-14, což byl primitivní mikrokontroler na bázi integrovaných obvodů AMD 29xx. Později byl ale vyměněn, zřejmě za radiačně odolný PowerPC RAD 750 . A pro růstovou verzi Super Hornet Block III dostal nový DTP-N s výkonem 919 GFLOPS.
Taktické Situační Zobrazení
Lockheed říká , že „co dělá kokpit 5. generací je taktické zobrazení – vzdušné i pozemní cíle na jedné obrazovce.“ To je však falešná reklama, protože TSD v žádném případě není unikátní pro F-35 a F-22. Mimo letounů 5. generace zavedly TSD společně s fůzí senzorů již Eurofighter Typhoon s Gripenem C/D a Super Hornetem na přelomu tisíciletí – což zároveň ukazuje naprostou zmatečnost porovnání „páté“ a „čtyřiapůlté“ generace.
Stíhačky 4. generace používaly analogový formát, kterému Američané říkají „B-scope“ – primitivní interpretaci vzdušného obrazu s čárkami coby vzdušnými cíli a mřížkou, ze které pilot ručně odečítal vzdálenosti a azimut. Problém B-Scope je, že deformuje projekci. Půlkruhový výřez radaru uměle „narovná“ do pravoúhlé mřížky, kde pilot musí odhadovat úhlovou vzdálenost azimutu k cíli podle vzdálenosti od středové osy. Ta se navíc mění podle vyzařovacího úhlu radaru, který si pilot nastavoval ručně. Výsledek je neefektivní a poněkud zmatečný.
Protože navíc neexistovala žádná fůze senzorů, pilot musel dělit pozornost mezi obrazovku radaru, obrazovku výstrahy ozáření nepřátelským radarem (RWR) a případně obrazovku zobrazující cíle předané datalinkem z jiných radarů.
Když McDonnel Douglas Hornet přinesl v roce 1991 primitivní fůzí dat MSI, zobrazil ji na inovativní a intuitivní 360° zobrazení nazývané Situational Awareness page. Pilot nově na jediné obrazovce viděl dohromady integrované zobrazení vzdušných i pozemních cílů i PVO. Avšak i nadále zaměřoval cíl na obrazovce radaru s pravoúhlým B-scope zobrazením – SA page byla podle všeho opravdu jen pro situační přehled, IT hantýrkou „read-only“. Až poté mohl opět přenést pozornost (a kurzor) na obrazovku 360° zobrazení SA.
Oproti tomu plnohodnotný Taktický Situační Displej (TSD) na F-22, Saab Gripenu C/D a (zřejmě?) Eurofighter Typhoonu -nemluvě o F-35 a modernizacích s celoplošnými obrazovkami LAD- je úplně jiná kvalita.
Jedná se o intuitivní obraz, kde na jediné obrazovce vidíte bojiště „seshora“ v kruhové výseči a na jediné obrazovce je možné vybírat a zaměřovat cíle. Okamžitě na ní vidíte nejen cíle, detekované z fůze dat (radar, EO zaměřovače, datalink, RWR/ESM), ale i další užitečné taktické informace:
dosah vlastního radaru
dolet vlastních zbraní resp. dosah proti zvolenému cíli
ostatní letouny, jejich pozici, azimut a popř. rychlost, a vztah z IFF či NCTR (spojenecké, neutrální, nepřátelské, neidentifikované)
pozemní cíle
PVO, radary a jejich dosah – tzn. zóna ohrožení
navigační body mise
detekované nepřátelské rakety
vlastní vypálené rakety a jejich cíl, někdy vč. informace o zbývající době do zásahu
volitelně mapový podklad
Kompletní situační i taktický přehled i ovládání jedním pohledem a displejem je opravdu zásadní změna v bojové hodnotě, protože pilotu umožňuje mnohem lépe a hlavně rychleji vnímat taktickou situaci, netříštit pozornost a správně se rozhodovat i takticky vymanévrovat a přechytračit protivníka.
Trocha empirických poznatků – v roce 2015 se konalo thajsko-čínské cvičení, ve kterém simulovaně bojovaly Gripeny a Su-27. Malé Gripeny prohrály v manévrovém boji – avšak dokázaly velkolepě porážet Suchoje díky situačnímu povědomí ve 360° rozsahu z TSD, kdežto Suchoje se dívaly jen dopředu před letoun.
Konkrétní zobrazení TSD je jedno z nejlépe střežených tajemství bojových letounů, protože by z něj protivník mohl vyčíst dosahy zbraní, radarů, míru stealth a další vojenská tajemství. Přesto se mi povedlo pro názornost získat reálné ukázky (redigovaných) TSD všech pro pro naši debatu relevantních bojových letounů přímo z materiálů výrobců:
Všimněte si, že veřejnosti přístupné TSD obrazovky jsou redigované. Zcela na nich totiž chybí jeden z nejdůležitějších taktických údajů – a to sice zóny detekce ohrožení nepřátelskou PVO, vypočtené palubním systémem ESM, a někdy i dosah vlastního radaru. Jedinou výjimkou je Gripen-C, kde se jedná o červenou kružnici v levé části obrazovky. Občas se ale dá najít neredigovaná verze – pro porovnání viz oficiální schéma TSD F-22 pro širokou veřejnost výše, versus zde starší neredigovaný schematický nákres z prezentace pro odbornou veřejnost Air Force Association:
Schopnost kombinovat ESM s TSD je přitom klíčová a zároveň je to další definiční charakteristika letounů 5. generace, dohnaná jejich konkurencí.
Taktické využití systému ESM na TSD
Často citovaným reklamním tahákem F-35 je systém ESM/ISR integrovaný v bojovém letounu , o čemž Lockheed nepravdivě předstírá, že se jedná o něco celosvětově unikátního – ačkoli totéž již před F-35 nosil mj. Eurofighter Typhoon v systému Praetorian. Právě integrovaného ESM se týkají proklamace o informační převaze“ a „elektronické špionáži“.
F-35, stejně jako F-22 a další moderní stealth letouny, však není vybavena integrovaným systémem ESM jen tak z plezíru. Potřebuje jej k přežití – aby dokázala identifikovat jaký nepřátelský radar se ji snaží objevit, pod jakým úhlem a kde je.
Naprosto jistě víme, že tuto schopnost má Eurofighter Typhoon, protože se tím výslovně chlubí na stránkách svého ESM Praetorian. Po roce 2000 se všeobecně diskutovalo v odborných médiích, že totéž bude ukazovat i TSD tehdy předprodukčního letounu F-22 Raptor – a logicky tedy i budoucí F-35. U těch však skutečné taktické zobrazení ESM není zveřejňováno, protože by odhalilo tajné údaje o stealth charakteristikách letounů. Ilustrační obrázek s možnými scénáři:
V případě pozemní PVO je to jednoduché – viz pravý horní nákres. F-35 detekuje nepřátelský radar, pilotu se na displejích vykreslí poloměr, na jaký by byl zaměřen, a pilot si zvolí bezpečnou cestu, kterou proklouzne „dírou v pokrytí“ (viz. pravý horní nákres) vytvořenou technologií stealth/LO i v oblasti, kde by konvenční letoun již byl zaměřen a pod palbou (viz levý horní nákres).
I kdyby PVO díky counter-stealth technologiím rámcově věděla, kde se v oblasti vyskytuje F-35, stejně se nemůže rychle přemístit tak blízko k F-35, aby ji dokázala zaměřit svým střeleckým radarem a navést na ni rakety. Protože vozidlo s radarem je pomalejší, než letadlo.
V případě nepřátelských stíhacích letounů by to mělo fungovat podobně. Jakmile systém ESM klasifikuje nepřátelský radar, nebo F-35 datalinkem získá informaci o poloze a typu (například Su-35S byť s vypnutým radarem, což umí technologie IRST nebo radarového NCTR), na TSD se zobrazí poloha, azimut a popř. vektor rychlosti nepřátelského letounu…
A u stealth letounů zřejmě ještě více. Má se za to, že na letounech 5. generace procesory ESM nepřetržitě přepočítávají zjednodušený 360° model stealth útlumu nepřátelských radarů daného typu a výkonu, protože stealth není ze všech úhlů a frekvencí stejně efektivní a pilot potřebuje informaci relevantní vůči úhlu ozáření. Bez tohoto údaje by letouny 5. generace neměly jak využít své taktické výhody stealth – obálka PVO by se jim na ESM jevila buď stejně neprostupná, jako letounům 4,5. generace, nebo naopak optimističtější než ve skutečnosti.
Všimněte si proto na spodních nákresech ilustrace, jak je dosah radaru PVO resp. stíhače z pravé resp. zadní strany F-35 na obrazovce TSD indikován citelně vyšší, než pro identické radary z předního kvadrantu.
Alternativní média se z neznalosti vysmívají o „utíkání z boje“, když ve skutečnosti se jedná o taktickou převahu letounů s ESM a stealth – možnost vybrat si podmínky boje dle své vlastní vůle, z ideální pozice a taktické i střelecké výhody . U pozemního vojska se tomu říká manévrový boj a je to základ vítězství. I kdyby F-35 zaměřila nepřátelská stíhačka, pilot F-35 přesně ví, jak musí manévrovat aby jí překazil radarový zámek a tím znemožnil navedení střel. Respektive – pilot F-35 bude přesně vědět, jak má neutralizovat nepřátelské radary a PLŘS. Otázka však je, zda F-35 narozdíl od F-22 nebo třeba Typhoonu zvládne toto „jak“ také kinematicky uvést v praxi . Ale o tom až jindy. Teď k technice.
Systémy ESM – historie, F-35 a předbíhající konkurence
ESM byla dříve doména letounů pro radioelektronický boj a sběr informací – EA-6 Prowler, EA-111 Raven a různých špionážních typů jako EP-3. Na nich se jednalo o dva aspekty – strategický a taktický. Strategické využití znamenalo nahrávat nepřátelské radarové a radiové signály ke zjištění a analýze nových radarů a vysílačů – aby mohly být rušeny, vytěženy nebo zmateny, či aby z nich analytici vyhodnotili pozice velitelských struktur a bojových jednotek k bombardování. Mnohem častější však bylo taktické využití – zjistit, kde přesně jsou nepřátelské radary a PVO, aby mohla být spřáteleným letounům naplánována trasa, která povede v bezpečí mimo zóny ohrožení PVO.
To mělo samozřejmě zásadní slabinu – zpoždění. Než specializovaný letoun pro ESM geolokoval nepřátelské radary, přistál, data byla stažena, analyzována, nahrána do navigačních počítačů bojových letounů, ty vzlétly a dostaly se do cílové oblasti… Nepřátelská baterie PVO již mohla být přesunuta někde zcela jinde. Nejlépe přesně tam, kde podle zastaralých ESM údajů být právě neměla.
Proto stealth letouny dostaly do vínku ESM systémy aniž by se jednalo o speciály pro radioelektronický boj či špionáž. Již F-117 měla jednoduchý systém ESM, tzv. Radar Locating System na výklopných anténách v křídlech. To však narušovalo stealth charakteristiku letounu (F-117 jinak nejen vypínala všechny zdroje EM signálů, ale zatahovala všechny antény dovnitř do trupu.) Navíc byla úhlová přesnost nedostatečná.
F-35, stejně jako F-22 a Typhoon, však dostaly antény, integrované do trupu – do náběžných a odtokových hran křídel a trupu, nebo do pouzder na koncích křídel. K tomu dostaly i hardware pro výrazně úhlově přesnější zaměření vysílačů. A k tomu výkonné procesory pro ESM.
Hlavní rozdíl ESM oproti prostému výstražníku ozáření radarem, jaký se montoval od 60. let, spočívá v:
úhlové přesnosti zaměření nepřátelských signálů, která musí být na úrovni lepší, než 1°. To totiž ve spojení s pokročilými procesory a navigací umožňuje tzv. „single-ship geolocation“ – aby jediný letoun „trianguloval“ nejen azimut, ale i vzdálenost a tedy přesnou pozici vysílače precizním měřením azimutu k vysílači ve vztahu k uletěné vzdálenosti a trase letu.
velkém frekvenčním rozsahu, aby ESM detekoval nejen hrozby jako radary nepřátelských stíhačů a PVO, ale i přehledové radary, datalinky a případně komunikaci protivníka
schopnosti získané údaje i nahrávat pro pozdější zpravodajské vytěžení – tzn. ELINT, elektronická špionáž
V praxi jsou za ESM prohlašovány hlavně ty systémy, které zaměřují azimut k vysílači pomocí interferometrů měřením fázového posunu. To do bojového letounu poprvé zabudovala F-22 a patrně i F-35, ovšem právě interferometry má i specializovaná varianta Super Hornetu pro REB, EA-18G Growler, a také Gripen NG.
ESM Growleru, ALQ-218, umí v otázce ESM totéž, co F-35 a podle všech zdrojů ještě mnohem více více. Je například veřejně známo, že Growler umí zaměřovat i jednotlivé mobilní telefony (GSM i satelitní), a schopnost ze vzduchu hackovat nepřátelské počítačové a řídící systémy do něj buď bude, nebo již je integrována – hackovací SW „Suter“ je totiž integrován i na bratříčka Growleru z letecké složky, F-16CJ, a americké námořnictvo se pochlubilo hackováním nepřátelských sítí z ponorky přes EM spektrum. I analýza otevřených zdrojů a údajů výrobců firmou pro „štábní simulátor“ CMO naznačuje , že ESM schopnosti Growleru dalece převyšují ty F-35.
Kromě „zadrátování“ pro antény je přitom rozdíl oproti „čistému“ bojovému Super Hornetu rack s deskami a chlazením přídavné elektroniky pro ESM, umístěný v prostoru původně určeném pro palubní kanon, který tak „vystěhoval“. Jinak ale Growler, oproti starším letounům pro REB, létá a umí nést a používat ty samé zbraně, co normální stíhací Super Hornet. Jedná se tedy o stíhací/bombardovací/ESM/REB letoun v jednom, s radioelektronickými schopnostmi zcela na úrovni nebo dokonce převyšujícími F-35.
Pokud chce ČR kupovat F-35 kvůli jejím ESM/ELINT schopnostem „elektronické špionáže a sběru informací“, EA-18G Growler Block II představuje s nadsázkou 150% ekvivalent schopností F-35 za 50% ceny. Totéž platí v menší míře pro F/A-18F Block III, ke kterému by byl dokoupen výrobní balíčkek „Growler Lite“ prodaný mj. Austrálii.
(Navíc v praxi stealth letouny stejně nemohou efektivně fungovat proti vyspělým protivníkům, používajícím counter-stealth techniku, bez podpory REB letounů „rušících z povzdálí“, tzv. stand-off jamming. Akvizice EA-18G namísto dalších F-35 by tedy v rámci aliance synergickým efektem posílila právě i sousedské F-35. A pro misi obrany území ČR by rušení bylo nezbytným předpokladem pro přežití našeho letectva.)
Dokonce i Gripen-E se podle výrobce také chlubí integrovaným ESM včetně elektronické špionáže. Oficiální dokumenty hovoří o vybavení Gripenu-NG interferometrem a „pasivním měření vzdálenosti“ a též o ISR nahrávání signálů, což opět znamená také geolokaci a elektronickou špionáž, jako u ESM F-35 a Growleru – slabší jsou ofenzivní elektronické schopnosti. Gripen v otázce ESM a ELINT představuje obrazně řečeno 90 % schopností za 30 % ceny.
Typhoon má též vynikající ESM s velkým rozsahem frekvenčních spekter – systém Praetorian ESM , pokrývajícím nejen radary ale i datalinky a komunikaci.
Nejslabší z alternativ je v této otázce F-15EX. Její BAe systems EPAWSS umí klasifikaci a geolokaci zdroje nepřátelských signálů a rušení i jediným letounem. Oproti plnohodnotnému ESM však zřejmě postrádá schopnost elektronické špionáže – nahrávání signálů napříč celým frekvenčním spektrem k vytěžení.
V oblasti ESM tedy konkurence modernizovaných letounů 4,75 generace naprosto dostihla, nebo dokonce předběhla schopnosti F-35 a anulovala jeho přidanou hodnotu (vyjma F-15EX).
Celoplošná rekonfigurovatelná obrazovka (MCS/ACS/LAD)
F-35 se dlouho chlubila tím, že má celoplošnou obrazovku napříč celým kokpitem, na které si pilot může za letu přidávat a odebírat virtuální přístroje, dotekové panely a obrazovky senzorů, a libovolně měnit jejich velikost a uspořádání podle aktuální potřeby. Říká se tomu „Mission reconfigurable cockpit“, MCS, nebo prostě velký displej (Largea Area Display, LAD). A součástí je samozřejmě i fůze senzorů do taktického displeje.
Boeing, SAAB i Eurofighter si byli vědomi toho, že fůze senzorů a taktické zobrazení jsou sice pěkné, jenže na malé obrazovce prostě nevyniknou ani se nepoužívají tak snadno, jako na velkoplošné v F-35. Navíc si piloti stěžovali, že s elektrooptickými zaměřovači posledních generací je rozlišení vyšší, než co je možné rozeznat na malém displeji.
Proto Boeing do F/A-18F Block III a F-15EX retrofitoval vylepšené procesory DTP-N , 17x výkonnější než dosavadní. Dopsal software pro fůzi dat – z radaru, datalinku a REB. A dotáhl F-35 i v zobrazení. Totéž udělal Saab pro Gripen NG, a konsorcium Eurofighter vyvinulo takový displej pro nadcházející modernizaci Typhoonu.
Jediný, kdo „zaspal“, je Lockheed s F-16 – ačkoli celoplošný displej původně navrhoval Indii. Pak se ale zřejmě rozhodl, že s takovou by F-16 příliš konkurovala prodejům F-35.
Zde je přehled všech kokpitů – vlevo originál, vpravo modernizace s LAD:
Sdílení dat datalinky – „net centric warfare“
Všechny srovnávané stroje mají a umí používat datalink pro sdílení zaměřovacích dat s jinými letouny i pozemními stanovišti a vzájemné předávání si zaměřovacích dat. Lockheed tomu říká „net-centric warfare“ ale je to běžný standard. Pokud tedy srovnáváme datalinky, hovoříme objektivně nikoli o „má/nemá“, nýbrž o kvalitě těchto vlastností:
dosah
přenosová rychlost
množství a druh přenášených dat
odolnost proti rušení
snadnost odhalení nepřátelským ESM
Americké stroje dávno umí používat datalink LINK-16., jehož novější verze umí sdílení zaměřovacích údajů ohledně nepřátelských cílů. Starý LINK-16 navíc u nejnovějších Falconů, Eaglů a Hornetů nově doplňuje a nahrazuje výrazně lepší Rockwell TTNT, který výslovně podporuje i sdílení dalších údajů včetně diagnostiky letounů v roji a dokonce ovládání letounů na dálku.
O datalinku Eurofighteru, MIDS, se ví extrémně málo. Stará prezentace testovacího pilota Typhoonu zmiňuje, že sdílí pozici nepřátel i spojenců, ID cílů, a lze jej využít pro pasivní střelbu na cíle předané datalinkem (tj. bez zapnutí vlastního radaru). Mimo to MIDS podporuje i automatizované řízení koordinace útoku – na které cíle střílí který letoun roje.
Gripen létal s datalinkem TIDLS a sdílel s ním cíle již v době, kdy F-35 existovala jen na papíře, přičemž dnešní TIDLS na Gripenu NG je konkurence MADL i daty, a dokonce v nějaké míře i směrovostí (používá více antén rozmístěných po trupu.)
Hlavní konstrukční odlišnost a výhoda datalinku F-35, MADL, spočívá v tom, že pro datalink nepoužívá několik všesměrových antén, nýbrž větší množství velmi úzce směrových antén, možná dokonce technologie AESA. V praxi proto systém EW/ESM F-35 vybere, kterou anténou má komunikovat a jakým vyzářeným výkonem, aby nevyzařoval pokud možno vůbec směrem k nepříteli a nebylo tak možné zaměřit datalink F-35 prostředky nepřátelského ESM. Ten samý princip také znamená, že je MADL výrazně méně zranitelný nepřátelským rušením.
Oproti tomu LINK-16 používá všesměrové antény, zranitelnější nepřátelským ESM i rušením. Nicméně TIDLS na Gripen-NG používá také více směrových antén, jako F-35 – akorát nejsou AESA a neumí tedy tak úzký vyzařovací svazek.
Krom toho vyniká MADL F-35 ještě v přenášených datech – sdílel i informace o diagnostice a výzbroji letounů – ale to je záležitost softwaru a zdá se, že TIDLS Gripenu NG i TNTT na ostatních amerických strojích umí totéž – tzn. sdílení zaměřování cílů, koordinovaný společný útok, taktické informace o stavu letounů v roji.
MADL na F-35 ještě podporuje speciální režim ESM proti vzdušným cílům – ty se totiž pohybují tak rychle, že fyzikálně není možné dělat single-ship geolokaci, a namísto toho musí být provedeno ESM v reálném čase mezi několika přesně synchronizovanými letouny metodou TDOA. Takovou schopnost má z letounů 4,75. generace patrně jen Gripen NG, u kterého se Saab výslovně chlubí sdatalinkovaným counter-stealth IR nebo radarovými senzory více Gripeny dohromady – od toho už se ESM TDOA softwarově příliš neliší.
V otázce datalinku je tedy TIDLS Gripenu-NG řekněme 90% schopností MADL F-35 za 50% ceny , a stroje Boeingu a Eurofighteru s NATO standardem s Link-16 a popř. vylepšným TNTT zaostávají výrazněji jen v odolnosti proti detekci a rušení.
Senzorové vybavení
Poslední deklarovanou výhodou F-35 je senzorové vybavení – onen vyšší dosah než protivník, a rozmanitost senzorů. Zaměřovací senzory na moderních letounech jsou principiálně tyto:
Radary
IRST (infračervené vyhledavače skenující vzdušný prostor)
Elektrooptické zaměřovací kontejnery (FLIR – neumí skenovat)
ESM (detekce, klasifikace a geolokace elektromagnetických signálů)
Systémy detekce nepřátelských raket (MAWS)
elektrooptické
mikrovlnné radarové
360° kamerové systémy
Radary
Podle způsobu formování a řízení paprsku radaru dělíme tyto kategorie:
s mechanickým vychylováním paprsku, vyzařovaného klasickou jednou anténou vyzařující jediný hlavní lalok. Tzv. typ MSA (Mechanicky Skenovaná Anténa)
s elektronickým vychylováním paprsku, vyzařovaného pevným polem malých antének, jejichž vyzařovací laloky jsou skládány v jeden „hlavní lalok“ řízenou interferencí všech antének – přičemž napájení i řízení paprsku je dáno jedním či několika málo společnými výkonovými zesilovači a ovládacími prvky. Tzv. typ PESA
s elektronickým vychylováním libovolného množství paprsků, vyzařovaných z pevného pole malých antének, jejichž vyzařovací laloky jsou skládány v libovolný počet „hlavních laloků“ řízenou interferencí kterékoli podmnožiny antének – protože napájení i řízení paprsku je individuální pro každou anténku zvlášť . Tzv. typ AESA
Zatím neexistuje radar typu „staring array“, který by dokázal pokrýt celý prohledovaný úhel najednou. Všechny radary tedy musí skenovat v elevaci i azimutu – stejný princip, jako staré CRT televizní obrazovky. Zásadní rozdíl je, jakým způsobem je řešeno toto skenování.
Klasický mechanický letecký radar MSA má zásadní omezení v rychlosti mechaniky antény. Protože je tedy rychlost skenování pomalá, musí mít i relativně široký paprsek – kdyby byl paprsek užší, sice by měl radar větší dosah, ale proskenovat užším paprskem stejně velkou plochu by trvalo neúměrně dlouho. Představte si, že máte v noci posvítit na každé místečko na zdi vzdálené továrny – laserovým ukazovátkem byste to za celou noc nestihli, reflektorem tam zase nedosvítíte, jediný přijatelný kompromis je tedy „středně zaostřená“ svítilna.
Proto vznikla radary typu PESA , které se mechaniky zcela zbavily a namísto toho paprsek vytváří elektronicky. Vyzařovací výkon rozdělí do stovek kanálů, z nichž každý má svůj vlastní měnič fáze. Skládáním signálů různé fáze lze interferencí řídit výsledný paprsek, resp. hlavní lalok. Protože lze elektronický paprsek řídit násobně rychleji, než mechanickou anténu, může být poměrně užší i vyzářený paprsek (jako laserové ukazovátko na tovární zdi). To znamená vyšší dosah radaru a vyšší odolnost proti rušení.
Radary PESA dodnes používají Rusové i na nejmodernějších Su-35S (N035 Irbis-E) a Su-30 (N011M Bars), protože sice umí zkonstruovat prototyp AESA radaru a dokonce představili i prototyp AESA s GaN T/R moduly – ovšem ruská průmyslová základna zatím neumí masovou sériovou výrobu Monolitických Mikrovlnných Integrovaných Obvodů (MMIC) z GaAs, natož GaN, takže se jedná o prakticky kusovou výrobu s extrémní cenou. Pro srovnání – USA, které po desetiletí stály na špičce vývoje a výroby miniaturizovaných integrovaných obvodů, trvalo zvládnutí masové sériové výroby GaAs MMIC téměř 20 let, plus dalších téměř 10 let, než se podařilo snížit cenu na relativně dostupnou!
Dalším evolučním vylepšením radarů PESA je využít toho, že namísto jedné velké antény máme stovky malých, a rozdělit krom antén i vysílače, přijímače a filtry. Když má každá anténka kompletně svou vlastní vysílací i řídící elektroniku (tzv. „T/R moduly“), jedná se o technologii AESA , která má řadu výhod:
virtuálně rozdělit pole radaru na libovolný počet menších radarů, pracujících fyzicky nezávisle
zároveň vysílat několik radarových paprsků paralelně , z nichž některé mohou např. skenovat a jiné nepřetržitě sledovat vybrané cíle
schopnost dosáhnout ještě užšího paprsku s jemnějším rozlišením a vyšším dosahem
schopnost vysílat na různých frekvencích zároveň, a v širším frekvenčním rozsahu než PESA
snížení šumu až o 6 dB
výrazné snížení pravděpodobnosti detekce systémy ESM/RWR
U radarů AESA je v principu hlavní omezení výkon, jaký fyzikálně a materiálově zvládnou přenést a vyzářit polovodičě jednotlivých T/R modulů. AESA radary začínaly s GaAs, kde jeden T/R modul dokáže vyzářit 5 až 10 Wattů (dnes je vrchol ke 20 W, ale to patrně není instalováno do produkčních radarů). Ve druhé generaci AESA materiálů se T/R moduly vyrábějí z GaN , který může mít až 10x vyšší vyzářený výkon na T/R modul díky vyššímu provoznímu napětí.
Problém je však s chlazením – protože mají T/R moduly účinnost pod 50%, pro provoz AESA radaru je nutné odvádět obrovské množství tepla. Ve stíhacích letounech není k dispozici dostatečné místo, množství chladící kapaliny a plocha tepelných výměníků pro využití plného výkonového potenciálu jednotlivých T/R modulů GaN – musejí se používat triky jako odvádění tepla do paliva v nádržích apod. I při zachování stávajícího výkonu však GaN T/R moduly umí až zdvojnásobit dosah díky vyššímu odstupu signál-šum.
Protože fyzika platí pro všechny stejně, u materiálově srovnatelných T/R modulů z GaAs resp. GaN celkový výkon a dosah radaru proporcionálně odpovídá počtu srovnatelných T/R modulů. Fandové letectví proto vyhledávají veřejné fotky, kde jsou AESA pole odkrytované, a počítají množství antének a tím i T/R modulů. Dnes se pro APG-81, nasazený v F-35, oficiálně udává 1676 T/R modulů, což dává fenomenální dosah – a odpovídá to počítání antének. F-22 s APG-77(V)1 má podle toho 1956 T/R modulů, takže je to nejvýkonnější stíhací radar na světě:
Letouny 4,5. generace vznikající v 90. letech věděly o AESA radarech, ale tato technologie pro ně byla produkčně nedostupná, protože sériové letecké radary AESA v té době na celém světě uměli jen Američané, a i ti teprve začínali (první sériově vyráběné AESA byly APG-63(V)2, nasazené r. 2000 a použitelné jedině v režimu vzduch-vzduch). Proto šly do výroby s mechanickými radary PS-05 (Gripen), CAPTOR (Typhoon) resp. APG-73 ( Super Hornet Block I ) s předpokladem, že až budou antény AESA k dispozici, je s tím počítáno a bude k dispozici dost chlazení i výkonu.
Jako první dostal roku 2005 AESA radar Super Hornet v APG-79 , což byly vlastně řídící bloky starého APG-73 doplněné o novou AESA anténu s 1368 T/R moduly, mezistupně a chlazení. Jediným prvotním zlepšením tak bylo zvýšené rozlišení a dosah skrze užší paprsek. Plný potenciál AESA radaru, včetně technik jako LPI, aktivní rušení a ESM skrze AESA radar , nebo dokonce využití AESA radaru pro datovou komunikaci či hackování, byl dodáván postupně v rámci softwarových upgradů během dalších 15 let a z nějaké části je ještě ve vývoji.
Radar APG-82, určený pro F-15E a F-15EX, je zajímavým hybridem. Vzal antény a software z APG-79, a zkombinoval je s bloky řídící elektroniky a zdrojem z APG-63(V)3 – to vše na větší ploše antény. APG-82 tak pravděpodobně má podobný počet modulů a dosah, jako APG-77. Ovšem nikdo to nemůže spočítat s jistotou, protože od APG-63(V)3 používá Raytheon namísto nasazovacího nedílný kryt, pod kterým jsou anténky schované – viz výřez na obr. výše.
Něco se však dá odvodit. Jednak je očividné, že 1500-prvkový APG-63(V)2 využíval jen část průřezu radomu, kdežto APG-82 (a APG-63(V)3) takřka celý. Také je zcela očividné, že 90cm APG-82 nemůže mít stejný počet T/R modulů, jako 70cm APG-79. A nakonec tu mám tabulku MO USA, která udávala počty T/R modulů velmi pesimisticky, porovnanou se skutečným počtem. Z obého se dá dohromady odhadovat, že skutečný počet T/R modulů APG-82 bude kolem 1900, tzn. ve výkonové kategorii F-22 a výrazně lepší, než APG-81.
Zajímavé je, že APG-79 je jediný americký AESA radar, který využívá v sériové výrobě GaN. Veřejně je to známo o zmenšené verzi APG-79(V)4, určené pro staré Hornety Námořní pěchoty. Nicméně všechny zdroje se zdají naznačovat, že pro využití AESA radaru jako směrového rušiče je potřeba GaN technologie – a radar APG-79 na Growleru právě tuto schopnost má . Je to pouhá jen indicie, nikoli jistota – ale kdyby to byla pravda, i menší APG-79 Growleru by se rázem takřka vyrovnal APG-81 na F-35.
Typhoon si na AESA radar Captor-E (dříve pojmenovaný CAESAR) počkal do roku 2016. Radar má oficiálně 1424 T/R modulů a využívá technologi GaAs. Málo se ovšem ví, že Typhoony létají se dvěma odlišnými AESA radary. CAPTOR-E s anténou a řídící elektronikou od Hensoldtu se pod označením ECRS Mk.1 montuje do německých, španělských a exportních Eurofighteru – zatímco Britové mají zcela odlišnou anténu i řídící elektroniku, ECRS Mk.2 od Leonarda , která vychází z technologie ES-05 na Gripenu-NG a využívá „cenově efektivní mix GaN a GaAs“ T/R modulů. Britská varianta AESA radaru totiž musí umět i elektronický útok – využívat radar jako směrový rušič, a k tomu jsou zřejmě potřeba GaN moduly.
Největší zpoždění nabral Saab/Ericson, který nejprve plánoval vylepšit svůj radar PS-05 o AESA anténu podobně, jako to udělal APG-73 předělaný na APG-79 – ale technologicky to nezvládl a teprve pro Gripen NG objednal pod navazujícím obchodním označením ES-05 ve skutečnosti AESA vyvinutý italským SELEXem/Leonardo. Ten je však zato postaven na T/R modulech z GaN, díky čemuž i s pouhými cca. 1000 moduly (já jsem napočítal 954, ale v nízkém rozlišení těžko říci) zdatně konkuruje AESA radarům o třídu výše.
Zajímavé je, že oba evropské radary kombinují AESA anténu s mechanickým vychylováním. To proto, že AESA ani PESA radar z principu nemůže mít širší vyzařovaný úhel, než 120° – to jsou fyzikální limity elektronického formování paprsku. Captor-E a ES-05 proto umí celou AESA anténu natočit do boku, aby Typhoon resp. Gripen-NG mohl zaměřovat cíle, letící po jeho boku, a např. se tím odfiltrovat z klasických dopplerovských radarů letem po jejich tečně (taktika „beaming the radar“).
F-16 používá primárně APG-83 SABR od Northopu, tzn. technologie na úrovni APG-81, avšak s pouhými 1200 T/R moduly. Dá se takřka s jistotou vyloučit, že by se mohlo jednat o GaN MMIC – když totiž Lockheed aktivně vyřadil z nabídky modernizací F-16 i celoplošný displej LAD, jen aby F-16 nemohla příliš konkurovat F-35, v žádném případě by nedovolil, aby F-35 mohl konkurovat radar F-16.
Elektrooptické senzory – zaměřovací kontejnery
Elektrooptické senzory se řadí do tří kategorií:
Zaměřovací kontejnery
Detektory a zaměřovač letounů (IRST, Ifra Red Search and Track)
Elektrooptické senzory varující před raketovým útokem (MAWS, Missile Approach Warning Sensor)
Zaměřovací kontejnery jsou posledních několik dekád typicky termovize s několika režimy zvětšení, optimalizované pro vizuální zkoumání a zaměření pozemního cíle na vzdálenost mnoho desítek kilometrů. Legendární byl první LANTIRN, ale ten záhy nahradily kontejnery jako Raytheon ATFLIR, Lockheed-Martin SNIPER nebo Rafael LITENING v mnoha evolučních verzích.
