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2040, l'odyssée du SCAF - Le système de combat aérien du futur - version espagnole

15 juillet 2020 : 2040, l'odyssée du SCAF - Le système de combat aérien du futur - version espagnole ( rapport d'information )

B. PENSAR EN TÉRMINOS DE “SISTEMA DE SISTEMAS”: UNA NUEVA EXIGENCIA

1. Arquitectura del SCAF

En 2040, las amenazas deberían haber evolucionado mucho. Las defensas aéreas de largo alcance y los sistemas de denegación de acceso, que se están expandiendo rápidamente especialmente con la exportación de los sistemas rusos (S400 y siguientes), se habrán “democratizado”. La tecnología de sigilo de los aviones se generalizará y el enemigo utilizará sistemáticamente medios de defensa cibernéticos, drones volando en enjambre o no y misiles de hipervelocidad. La integración de las defensas tierra/mar/aire/espacio y las capacidades cibernéticas estará mucho más desarrollada. El reto de la aviación de combate del futuro será tener la capacidad de conquistar y mantener la superioridad aérea, para poder actuar a través de la tercera dimensión, tanto en tierra como en mar.

Así pues, la construcción del SCAF requiere un cambio de paradigma. A la amenaza en sistema, será necesario responder con un SCAF construido a su vez en sistema para llevar a cabo el “combate colaborativo”. Por lo tanto, el SCAF necesariamente incluirá varios componentes, a su vez dispuestos en varios círculos.

· El primero constituye el NGWS (next generation weapon system) que engloba:

- un avión de combate a priori tripulado en esta etapa (el NGF) capaz de llevar a cabo misiones de intercepción y defensa aire/aire, así como, en el caso francés, la disuasión. Por tanto, parece ser necesario mantener un avión pilotado, especialmente en los casos en que la decisión de intervenir tenga una importante dimensión política. Además, los sistemas no tripulados están más expuestos a la interferencia o a la destrucción de su enlace de datos a gran distancia (satélite). Sin embargo, es indudable que este aspecto aún puede evolucionar (véase la Parte III);

- “remote carriers” (operadores remotos - drones) que pueden tener una masa del orden del kilogramo a la tonelada, máquinas no tripuladas con capacidades de saturación (envío de enjambres para saturar las defensas enemigas), de señuelo, de información (antes y durante la misión), o incluso de ataques contra blancos muy defendidos. Algunos de ellos serán recuperables por retorno directo o recuperación sobre el terreno, otros serán consumibles como municiones. Estarán dotados en cierta medida de capacidades autónomas (inteligencia artificial), en particular para hacer frente a las amenazas que puedan encontrar en el avance de fase respecto a los aviones de combate;

Los remote carriers, herramientas polivalentes del combate del futuro

Hay muchas aplicaciones posibles para los remote carriers, “operadores remotos” que pueden pesar desde unos pocos kg hasta varias toneladas: penetrar las defensas enemigas saturándolas por el número; ser señuelos para los aparatos enemigos; realizar misiones de guerra electrónica (interferencia); designar blancos para otros aviones; realizar misiones de reconocimiento; lanzar misiles en lugar de los aviones de combate, etc.

MBDA está estudiando particularmente los remote carriers más pequeños, que serían “consumibles”, es decir, no serían recuperables. Eventualmente estarán equipados con una carga explosiva para que puedan ser destruidos en caso de pérdida, para que su tecnología no beneficie al enemigo. Por otra parte, estos pequeños remote carriers también tendrán que ser poco costosos en la medida en que deberá utilizarse un gran número.

Airbus está trabajando más en los remote carriers más macizos, potencialmente de varias toneladas, que se lanzarían desde grandes portadores (A400M). Podrían recuperarse en tierra o en vuelo, mientras que los más grandes podrían equiparse con trenes de aterrizaje. Acompañando a aviones tripulados, estos últimos serían “Loyal wingman” (miembro fiel del equipo), capaces de realizar operaciones de combate, defensa de aviones tripulados o recabar información.

- todo dentro de una “Air combat cloud” que conecte a todas las plataformas y permita llevar acabo el combate colaborativo.

· El 2° círculo incluirá, para Francia, el Rafale en sus futuras versiones, satélites, aviones nodriza, aviones radar, barcos de la Armada, satélites, medios de las fuerzas aliadas, etc.

Todos los elementos que componen estos dos círculos deberán comunicarse entre sí permanentemente para formar un equipo dirigido por los pilotos de los aviones de combate. Por lo tanto, la interoperabilidad, la conexión y el diálogo entre las plataformas serán esenciales dentro de la “nube de combate”. La capacidad militar residirá menos en las prestaciones unitarias de los elementos constitutivos (plataformas, sensores y operadores remotos) que en la forma de combinarlos. En particular, este sistema podrá decidir qué plataforma debe atacar (dron o misil) y qué plataforma debe quedarse atrás en función de la amenaza o la evolución de la situación.

En cualquier caso, las formaciones de ataque deberían incluir menos aviones de combate que en la actualidad, ya que el efecto número puede obtenerse gracias a los distintos remote carriers, cuya pérdida será aceptada más fácilmente ya que no estarán tripulados y que potencialmente serán menos costosos, individualmente, que un avión de combate.

Dibujo: MBDA

2. Innovaciones necesarias

Para alcanzar los objetivos de 2040 y seguir siendo competitivo hasta 2080, el SCAF deberá ser muy innovador. No se trata sólo de conservar una superioridad efectiva en el combate frente a los medios desplegados por los adversarios, sino también de ser atractivo para la exportación. Sólo un sistema que contenga uno o varios “componentes” totalmente exclusivos e innovadores será competitivo frente a competidores con mucha experiencia en exportación de armamento.

La nueva organización en sistema de sistemas hace que sean esenciales las innovaciones en los siguientes sectores:

- Las tecnologías del avión: mejor propulsión gracias a un motor más caliente (véase más abajo) y tecnología del ciclo variable, mejor tecnología de sigilo y mejor maniobrabilidad. El avión de combate, que opcionalmente será “dronizado”, sigue figurando en el centro del SCAF. Claramente, los dirigentes del programa tienen la intención de tomar la delantera en 2040 frente a los adversarios y competidores actuales y futuros con un avión de combate dotado de las mejores capacidades posibles en esa fecha.

- las tecnologías de los sensores, con el desarrollo de antenas que asocian radar, escucha, comunicación y guerra electrónica;

- la tecnología de los “remote carrier”, los avances son particularmente necesarios en materia de reducción de los costes en lo relativo a los drones consumibles, la miniaturización o el vuelo en enjambre.

Por otra parte, tres ámbitos de innovación tecnológica requieren un desarrollo específico: la conectividad y la nube de combate; la inteligencia artificial y el nuevo motor.

3. Retos de la conectividad y de la nube de combate

Los aspectos relacionados con la conectividad serán fundamentales. Probablemente incluya un enlace intrapatrulla y un enlace por satélite ambos de alta velocidad y eventualmente enlaces ópticos (véase el recuadro que figura más abajo). La ciberseguridad también será un reto clave para el sistema. El SCAF también deberá poder funcionar sin conectividad en caso de pérdida total de las conexiones. En todos estos aspectos, el ejército del aire está desarrollando el proyecto Connect@aéro12(*) teniendo en cuenta los sistemas existentes, ya se trate del satélite Syracuse 4 o del sistema de navegación Oméga, o bien del Rafale F4 para el que el “componente” conectividad será central.

De manera correlativa, la gestión de los datos constituirá un aspecto fundamental del SCAF. Los datos sumamente numerosos producidos por las múltiples aeronaves que constituirán el SCAF se deberán clasificar, procesar y analizar para proporcionar la mejor información al personal operativo.

Actualmente, el Rafale ya está conectado en red pero el piloto se sirve principalmente de sus propios sensores y, en menor medida, de información proporcionada por la red. Muchos datos procedentes de los sensores del avión no se comparten. La nueva generación del combate aéreo irá acompañada de mejores capacidades de los sensores, una mejor utilización del espectro electromagnético, un aumento de las capacidades de almacenamiento, la inteligencia artificial que permite extraer y procesar los datos, herramientas y arquitecturas de fusión de datos heterogéneos, que integran datos en bruto procedentes de sensores embarcados o deportados y que ya practican de forma aislada los aviones de 5 generación (F22 y F35) y, por último, una mayor diversidad y velocidad de desarrollo de las aplicaciones. Así, en el SCAF, la gestión de la transferencia de datos por la red deberá hacerse independientemente del piloto, que sólo verá los datos fusionados. Así supervisará todo el proceso. En resumen, se tratará de un cambio de paradigma: el paso de un intercambio de datos dictado por el formato de la red a datos que figuran en el centro del sistema13(*).

El objetivo final de la nube táctica es acelerar la toma de decisiones y su ejecución, para obtener una superioridad táctica.

Uno de los aspectos cruciales de la Nube y de los enlaces de datos también será su robustez contra las amenazas cibernéticas-electrónicas: el NGWS probablemente evolucionará en un entorno electromagnético muy exigente e interferido, lo que hará necesaria la posibilidad de funcionar sin conexiones.

El reto central de la comunicación por satélite

Por tanto, el SCAF se basará en un intercambio de datos muy importante, a través de una conexión en red de todos los actores. El control de estos intercambios es fundamental y representa un auténtico reto de soberanía sin cuestionar la búsqueda de una interoperabilidad muy alta (...).

La aviación de combate actualmente está en los inicios del concepto de sistema de sistemas. La conectividad entre diferentes vectores ya es una realidad, pero sigue siendo bastante parcial y limitada: el estándar F4 del Rafale que prefigura el avión de combate ultraconectado es el primero que implementa de serie la comunicación por satélite.

El ámbito espacial desempeñará un destacado papel en las capacidades operativas del SCAF al aportar componentes esenciales en la construcción del “sistema de sistemas”, considerando la reactividad, la extensión y la velocidad de desplazamiento que caracterizan a los vectores aéreos. Inversamente, el SCAF también podría contribuir al ámbito espacial.

En efecto, el espacio exoatmosférico se ha convertido en un eslabón esencial en cada etapa del ciclo de operaciones, desde el conocimiento de nuestros centros de interés hasta la evaluación de nuestras acciones sobre nuestros enemigos, pasando por la planificación y la ejecución de nuestras operaciones. Los servicios prestados por el sector espacial son muchos, como las comunicaciones por satélite, la localización, la navegación y la sincronización horaria, la alerta avanzada, la meteorología, la vigilancia y la escucha espaciales. Estas capacidades proporcionan una gran ventaja que marca la diferencia, al reducir las incertidumbres vinculadas a las situaciones de combate. Permiten acceder a zonas a las que no se puede llegar con los medios terrestres, marítimos y aéreos. El seguimiento desde el espacio de las zonas de interés, mediante la observación y la escucha, contribuye a la planificación y a la dirección de operaciones, así como a la autonomía nacional de apreciación de la situación, al permitir informar sobre los dispositivos e intenciones del enemigo o ejercer una vigilancia general de anticipación. Ayuda a detectar, designar y atacar al adversario y constituye un medio para la evaluación de los daños de combate o “Battle Damage Assessment”. El apoyo ISR (inteligencia, vigilancia, y reconocimiento) permite una mejor comprensión de la situación, en particular para la alerta de las unidades y la apreciación de cómo las fuerzas amigas perturban al enemigo. En el ámbito de la vigilancia estratégica permanente, contribuye al conocimiento y la anticipación de los riesgos y de las amenazas potenciales.

Sin embargo, el apoyo del sector espacial a las futuras operaciones requiere evoluciones. La precisión necesaria para las operaciones exige datos fiables, calibrados, actualizados, distribuidos en tiempo prácticamente real. La imagen de origen satelital permite la designación de un blanco pero sus limitaciones la hacen incompatible con una explotación en tiempo real embarcada: la frecuencia de revisita será un parámetro fundamental para acercarse a la permanencia.

La protección contra nuevas amenazas como los misiles de hipervelocidad se basará en la alerta avanzada. Habrá que detectar y caracterizar los tiros, alertar lo antes posible, evaluar los impactos y deducir eventuales contramedidas para los objetos del SCAF que lo requieran.

Además del alcance de los nuevos vectores y su muy alta conectividad, la integración de vectores pilotados a distancia y/o automatizados caracterizará las operaciones que integran el SCAF. Las comunicaciones por satélite permiten pilotar a distancia y la comunicación, independientemente de las limitaciones geográficas. La movilidad operativa para vectores que utilizan Satcoms se vuelve vital, al igual que la eliminación de las limitaciones de cobertura en todo el mundo y el acceso a las frecuencias (Ka, Ku, X e incluso la utilización de comunicación por láser). La disponibilidad de los recursos Satcom se vuelve crítica. Deberá ser objeto de una planificación precisa y requerirá mucha robustez (particularmente cibernética) y resiliencia. Operar con objetos de naturaleza muy dispar requiere una gran coordinación entre estos objetos. Los datos de posición, navegación y tiempo (PNT) que ya son indispensables, lo serán aún más en el futuro. Se tratará de garantizar a las fuerzas el uso de información de localización fiable e íntegra para entrenarse, planificar y conducir mejor sus operaciones (aumento de precisión y limitación de los riesgos de daños colaterales). Además de la coordinación de las operaciones, el control del tiempo permite el funcionamiento de los sistemas y las redes de información en términos de sincronización y seguridad.

Por último, la Guerra de la navegación (NavWar) seguirá expandiéndose, coordinando acciones defensivas y ofensivas para garantizar el uso de los datos PNT a las fuerzas amigas y denegarlo a sus adversarios. Por tanto, los objetos del SCAF no sólo deberán preservarse sino, potencialmente, desempeñar un papel ofensivo en este ámbito. Por último, los sistemas del SCAF podrán aportar una capacidad de apoyo táctico a las operaciones espaciales. Así, los enfoques más futuristas imaginan la contribución del caza NGF del SCAF para poner en órbita pequeños satélites con una reducida vida útil a través de la carga de un cohete/misil bajo su fuselaje, aportando así una gran reactividad.

Fuente: Jean-Pascal BRETON | N° 118 - Le Spatial, 1 de junio de 2019

(Jean-Pascal Breton es el responsable AA del programa SCAF.)

Una de las principales características del SCAF también será ser un sistema abierto, capaz de interconectar e interoperar todos los sistemas de armas entre sí. Este enfoque es nuevo: incluso Estados Unidos ha implementado hasta ahora más sistemas cerrados. Así, el F35, a pesar de su modernidad y sus prestaciones, es más bien un sistema cerrado, lo que explica las dificultades que experimenta al trabajar fuera de su red propia.

Sin embargo, esto plantea la cuestión de la autoridad capaz de imponer los estándares de esta interoperabilidad. Una de las posibilidades habría sido una integración en las normas norteamericanas que rigen el F35. Sin embargo esto sería, también en este caso, una importante vulneración a la autonomía estratégica europea. Por tanto, Francia decidió desarrollar con Alemania y España su propia Nube, que después supondrá trabajar en la interoperabilidad de la OTAN. Concretamente, los países del SCAF deben tener capacidad para desarrollar un estándar de interoperabilidad que sustituirá el enlace 16 de la OTAN, basado en una tecnología norteamericana y que, por tanto, no puede emplearse fuera de Estados Unidos sin su consentimiento.

4. Inteligencia artificial

La Inteligencia artificial (IA) será esencial para las prestaciones del SCAF. En efecto, constituirá un asistente virtual para el piloto, capaz de ayudarle en su toma de decisiones clasificando la información más pertinente procedente de los sensores para evitar la saturación y reducir el estrés del combate. La IA también permitirá la generación automática de planes de misión, la adaptación de los sensores al terreno o incluso el mantenimiento predictivo. También desempeñará un papel en el ámbito de la cooperación entre drones. Así pues, la IA desempeñará un papel fundamental tanto dentro del NGF como para los “remote carriers”.

Los desarrollos relativos a la IA se refieren a un campo muy amplio de ámbitos, en particular las cuestiones de organización militar y temas de ética (uso de la fuerza letal/leyes de la guerra). En cualquier caso, por el momento, los dirigentes del programa SCAF consideran la inteligencia artificial como un medio para aumentar las capacidades del Hombre, que seguiría estando en el centro del sistema, en lugar de como una forma de sustituirlo14(*). Teniendo esto presente, el 16 de marzo de 2018 el ministerio de las fuerzas armadas lanzó el proyecto “Man Machine Teaming” (MMT), que precisamente tiene como objetivo preparar las tecnologías de inteligencia artificial necesarias para la aviación de combate del futuro. Se ha adjudicado un contrato a Dassault Aviation y Thales. En el marco de este programa, una cuarta parte de los estudios se confiará a laboratorios, empresas de tamaño medio y Pymes innovadoras y a startups especializadas en inteligencia artificial, la robótica y las nuevas interfaces hombre/máquina. Se trata de hacer emerger tecnologías que beneficiarán a la vez al Rafale modernizado y al futuro SCAF. Ya se han lanzado dos convocatorias de proyectos que han permitido seleccionar empresas.

El proyecto Man Machine Teaming

Este proyecto tiene como objetivo dotar a los diferentes sistemas-máquinas de mayor autonomía e inteligencia artificial “al servicio de una relación Hombre-Máquina ampliada y replanteada”. En esta perspectiva, estos sistemas inteligentes ya no se limitarían sólo a la mera ejecución de las acciones solicitadas por un operador. Permitirían un trabajo colaborativo que haría que las acciones y decisiones de los operadores fueran más eficaces y efectivas, mientras se ahorran sus recursos mentales y físicos.

Para hacerlo, estos sistemas estarían dotados de un mayor conocimiento de las situaciones, en particular utilizando diferentes medios de percepción y de análisis (estado de los operadores, interacciones, predicción de las intenciones de los actores, situaciones tácticas de combate, etc.). Esta capacidad permitiría a los sistemas aprender de las situaciones encontradas, adaptarse en consecuencia y compartir la información pertinente para ayudar en la toma de decisiones y la planificación de los operadores. Para garantizar un alto nivel de prestaciones, garantía del éxito de las misiones, este Sistema Aéreo Cognitivo también integraría nuevas modalidades de interacciones más naturales y adaptadas a las situaciones encontradas por los operadores.

En este contexto, el papel del proyecto MMT es inicializar la identificación de las tecnologías que puedan integrarse a este Sistema Aéreo Cognitivo. En caso de que éstas no sean suficientemente maduras, MMT tiene como misión ayudar a desarrollarlas. Una de las originalidades de este proyecto es el deseo de realizar estos desarrollos tecnológicos en colaboración con un ecosistema francés de startups, Pymes y organismos de investigación ya implicados en la exploración, la utilización o la producción de estas tecnologías emergentes.

Para estructurar este enfoque, el proyecto MMT se divide en 6 ejes de desarrollos tecnológicos: (I) Asistente Virtual y Smart Cockpit, (II) Interacciones, (III) Gestión de la Misión, (IV) Sensores Inteligentes, (V) Servicios Sensores y (VI) Implantación y Apoyo.

Fuente: proyecto Man Machine Teaming

5. El reto del diseño de un nuevo motor

El desarrollo de un nuevo motor para propulsar el NGF es uno de los principales retos del programa SCAF.

a) Un tema de autonomía estratégica

En primer lugar, también en este caso se trata de un tema de autonomía estratégica para Europa: conservar su capacidad para producir un motor de avión de combate a semejanza de Estados Unidos, Reino Unido y Rusia; China también está haciendo grandes inversiones en este ámbito.

En particular, es un reto central para SAFRAN, que contribuye a la producción de motores civiles, pero sólo para las “partes frías” (partes baja presión, consideradas un poco menos “punteras” que las partes calientes), en colaboración con General Electric (GE) sobre el CFM56, motor del Airbus A320, en la Joint-Venture 50/50 CFM International. Así, el SCAF debe permitir que SAFRAN conserve sus capacidades en las “partes calientes”, incluyendo, en definitiva, en los motores civiles, mientras que la empresa no ha realizado partes calientes de motores desde el M88 del Rafale.

b) Un reto técnico

El reto técnico para un caza es obtener el motor más compacto y potente posible.

El empuje máximo del M88 del Rafale es de 7,5 toneladas (con versiones que se elevan a más de 8 toneladas). Se trata de un empuje inferior al de su competidor directo, el J200 del Eurofighter (9 toneladas), avión más pesado que el Rafale, a fortiori al del Pratt &Whitney F135, motor del F35 (hasta 20 toneladas de empujes para un avión monorreactor más pesado que el Rafale). El objetivo es alcanzar un empuje de al menos 12 toneladas para el motor que equipará el NGF del SCAF, ya que este avión será necesariamente más grande y pesado que el Rafale. Más potencia implica una temperatura de funcionamiento más elevada. Actualmente, el motor del F35 tiene una importante ventaja sobre el motor del Rafale M88 en la materia.

La DGA notificó a Safran un contrato de programa de estudio previo (PEA) Turenne 2 por un importe de 115 millones de euros para trabajar en un aumento de potencia del M88, que eventualmente podría beneficiar al Rafale y también permitirá avanzar en el SCAF15(*).

El segundo reto para el futuro motor del NGF es disponer de innovaciones tecnológicas que permitan conservar un fuerte empuje a velocidades supersónicas y reducir el consumo en crucero a baja altitud. La tecnología del ciclo variable del motor, al hacer variar la proporción entre el flujo de aire caliente y el de aire frío, permite obtener este resultado. Por otra parte, constituye un campo de investigación muy activo para los fabricantes de motores norteamericanos (ensayos experimentales en el motor del F35).

Estos retos técnicos son considerables. Cabe destacar que Pratt & Whitney y General Electric, los dos fabricantes de motores norteamericanos, han recibido cada uno más de mil millones de dólares en 10 años para hacerles frente. Por el momento, de los 150 millones de euros previstos el 20 de febrero de 2020 para la fase 1A del SCAF, 91 millones están destinados al avión y sólo 18 al motor.

Durante su intervención, los representantes de Safran indicaron claramente que eran conscientes de este reto para crear el motor del NGF.

6. Un enfoque necesariamente incremental

Para poder adoptar las tecnologías a medida que surgen, integrando nuevas capacidades al programa en fase de desarrollo, éste debe beneficiarse de un enfoque incremental. Esta evolución gradual de las capacidades operativas también es necesaria en el marco de los futuros desarrollos del Rafale, que acompañará al NGF durante varias décadas.

Así, según los representantes de MBDA, antes de 2030 podría desarrollarse un sistema de combate cooperativo. Esta etapa podría alcanzarse en el marco de un Rafale F4 y del programa Connect@aéro. Después, a comienzos de los años 2030, podrían aplicarse funcionalidades colaborativas entre aviones y entre aviones y operadores remotos (armamentos y primeros Remote Carriers). El Rafale F5 y el Typhoon LTE podrían constituir una oportunidad de implementación de esta etapa de capacidades. Por último, más allá de 2035, asistiríamos al despliegue progresivo de los componentes del Next Generation Weapon System.


* 12 Connect@aéro consiste, para el ejército del aire, en comenzar desde ahora la digitalización, etapa por etapa, garantizando la conectividad progresiva y después reforzada de los medios aéreos, de los centros de mando y de las bases aéreas. Connect@aéro será la garantía de esta transformación digital para desplegar progresivamente y en coherencia las arquitecturas de comunicación aerotransportadas y terrestres, estructurar los datos y los servicios operativos.

* 13 Véase “Le cloud tactique, un élément essentiel du système de combat aérien du futur” (La nube táctica, un elemento esencial del sistema de combate aéreo del futuro), FRS, 19 de junio de 2019.

* 14 Por tanto, estamos lejos de la predicción de la “singularidad tecnológica” hecha por algunos autores de ciencia ficción (Vernor Vinge) o futurólogos (Ray Kurzweil), hipótesis según la cual la inteligencia artificial cruzará de repente un umbral que la situará fuera del control de los seres humanos.

* 15 Se trataría de pasar a un motor capaz de soportar una temperatura de aproximadamente 2.000°K frente a los 1.850°K actualmente para la turbina de alta presión.