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El elemento activo más relevante de las fragatas F-110: el mástil integrado

Las F-110 incorporarán novedosas tecnologías que les permitirán compartir una nube digital de combate con otros tipos de navíos de la Armada (foto Navantia).

La Armada española avanza para afianzar las capacidades de sus navíos de superficie con la fabricación de 5 fragatas del tipo F-110, que, diseñadas como escoltas polivalentes aptos para escenarios de alta intensidad, se espera sean entregadas por su constructor, Navantia, entre finales de 2026 y mediados de 2031. Las F-110 serán fragatas multipropósito que basarán buena parte de su furtividad -sobre todo en su perfil desde proa y popa- y capacidades en la configuración y equipos del mástil integrado.

La construcción de la primera, la F-111 Bonifaz, que da nombre a las de su Clase y servirán para sustituir a 6 Santa María que, del tipo F-80, pronto finalizan su vida operativa, ya se ha iniciado en el Astillero de El Ferrol. También están especialmente adelantados los trabajos de una infraestructura conocida como CSIT (Centro de Integración de Sistemas en Tierra) que se está acabando de completar en la Base Naval de Rota, para, a partir de su finalización prevista para 2023, servir como centro de pruebas en tierra potente que apoyará la ingeniería de integración, instalación y validación de distintos prototipos de sistemas y sensores.

Se aprovechará en el aprendizaje industrial que facilite los ajustes finales en el diseño y fabricación del mástil integrado que caracterizará a las F-110. El CIST estará equipado con una réplica del mástil integrado de la fragata -básicamente las dos caras con sensores dirigidos hacia el mar- que se está ya completando en El Ferrol e incluye dos elementos estructurales principales de acero -alguno de sus elementos podría estar fabricado de materiales compuestos- de formas y tamaño bien distintos. Busca mitigar posibles riesgos derivados del desarrollo de los distintos programas tecnológicos de las F-110 -ya validados en fábrica-, con una instalación que sólo unos pocos países del mundo poseen.

Ese emplazamiento será utilizado para la realización de distintas pruebas de prestaciones, calibración y ajustes de los equipos, que son sensores de última generación y, en muchos casos, diseños punteros con capacidades únicas, en unas condiciones similares a las de un entorno de operación marina y con blancos reales para comprobar el grado de compatibilidad electromagnética entre ellos. Se apuesta, de manera especial, por minimizar riesgos en su concreción, dado lo avanzado de las tecnologías de los distintos equipos que se ubican en el mástil integrado. Distintos factores, entre los que se incluye la pandemia, han incidido en retrasos sobre las previsiones iniciales de fechas.

El mástil prototipo, que es una réplica parcial del definitivo, será enviado por vía marítima a la Base de Rota para ser instalado en el edificio del CIST y situar en él lo más pronto posible distintos sensores y hacerlo en la ubicación más alta que sea facible, que busca conseguir aprovechar en su beneficio la curvatura terrestre y reducir el tiempo de detección y reacción ante cualquier posible objetivo. Se había previsto que los sensores del CIST, algunos de los cuáles ya se instalarían en el mástil en las instalaciones ferrolanas de Navantia antes de su traslado al emplazamiento definitivo, fuesen, pretendiendo cierto ahorro tecnológico, a parar a la F-115, pero no será así para evitar obsolescencias.

A partir de 2031, se convertirá en una instalación del Ministerio de Defensa encargada de apoyar todo el ciclo de vida de las 5 fragatas F-110 y de validar distintos sistemas, como sensores o equipos de comunicaciones, que se decida instalar en ellas para mejorar sus capacidades o para, sobre 2050, modernizarlas coincidiendo con la mitad de una vida operativa, que se estima hoy en unos cuarenta años. Complementariamente, en el CIST se espera que se desarrollen actividades de formación y de simulación que, gracias a la réplica de los sistemas de a bordo de las F-110, contribuirán al entrenamiento en diversos ambientes de combate, incluido el de tipo asimétrico.

El mástil integrado es el elemento diferenciador de las F-110 con navíos basados en conceptos anteriores menos eficientes (foto Octavio Díez Cámara).

Fragatas novedosas

La construcción de las 5 fragatas Bonifaz, que el fabricante conoce como diseño interno F2M2, fue adjudicada, tras ser aprobada en Consejo de Ministros en marzo de 2019, a Navantia y pretende obtener un escolta de carácter oceánico polivalente, pero especialmente orientado a la lucha antisubmarina. En ese acuerdo se contempla una inversión directa de nada menos que 4.317 millones de euros, cifra a la que cabría añadir algunos contratos complementarios de desarrollo de sistemas, adquisición de armas y hasta helicópteros para conformar la dotación embarcada proporcionada por el Arma Aérea de la Armada.

Uno de los retos más relevantes de su construcción busca ahondar en la capacidad de investigación, desarrollo e innovación (I+D+i) de, tal como apuntan desde el Ministerio de Defensa, unas 500 empresas españolas, esfuerzo que puede ser atractivo para un futuro mercado, al incorporar novedades como su espacio multimisión, la integración de vehículos no tripulados de superficie y submarinos, la capacidad de instalación futura de armas de energía dirigida o su avanzado mástil integrado -inicialmente designado MASTIN-, que puede ser configurado con diferentes soluciones de sensores y antenas.

Dentro de ese impulso de I+D+i, y ahí se centran estas páginas, se incluye al mástil integrado que, optimizado con un bajo índice de reflexión radar RCS (Radar Cross Section) para reducir la firma general del navío, se levanta sobre el puente de mando dominando la cubierta. En él se incluyen sensores que, asociados con otros sistemas de la fragata, trabajarán en un entorno propio de los equipos de hardware y software que dan soporte a una evolución del sistema de combate SCOMBA (Sistema de Combate de Buques de la Armada) específicamente adaptado, gracias a la aprobación de un programa tecnológico propio.

Ha derivado en unas pruebas específicas que se completan en el LBTS (Land Based Training System) de Navantia Sistemas en San Fernando, con las peculiaridades de las nuevas fragatas; interesante es recordar las palabras de Carmela Barbero, directora de Programas de Plataformas Navales de Indra, que aseguró que el mástil reduce al mínimo la sección radar para que la F-110 opere con el máximo sigilo, dificultando que el adversario pueda detectar su presencia. Para la consecución de las capacidades tecnológicas buscadas se rubricó, en un proceso negociado sin publicidad, el contrato de servicios de investigación y desarrollo experimental relativo al expediente 1003215005900.

Fue adjudicado en diciembre de 2015 a la UTE (Unión Temporal de Empresas) PROTEC (Programas Tecnológicos) 110, formada por Indra Sistemas y Navantia, con el objetivo de, dentro de un plazo de ejecución que se preveía finalizase en noviembre de 2020 y contemplando unos trabajos que la Subdirección General de Adquisiciones de la Dirección General de Armamento y Material (DGAM) contrató por 135,3 millones de euros como precio provisional máximo, desarrollar e integrar los sensores con el mástil y una versión actualizada y mejorada del SCOMBA adaptada a las F-110 y a las funcionalidades específicas que le imprimen su carácter de navío de combate avanzado de referencia internacional.

Programas tecnológicos

El acuerdo rubricado contemplaba servicios de I+D en 9 programas tecnológicos, que comprenden elementos como el radar de exploración de superficie en banda X, los sistemas de defensa electrónica ESM (Electronic Support Meassures) en la banda de radar y en la de comunicaciones, los sistemas de contramedidas electrónicas ECM (Electronic Counter Meassures) en la banda radar, o el equipo identificador amigo-enemigo IFF (Identify Friend or Foe) con un alcance muy mejorado sobre equipos anteriores.

Fruto de aquellos esfuerzos derivados del contrato principal, Indra puso a punto nuevas capacidades y tecnologías que incluyen el elemento radiante de barrido electrónico TILE de banda S, que se basa en el concepto AESA (Active Electronically Scanned Array) multifunción de largo alcance, capaz de transmitir y recibir en modo totalmente digital, un avance que no fue aprovechado para el radar de exploración de defensa aérea de esta fragata, pero que ha permitido obtener una tecnología punta aprovechable en las futuras generaciones de radares multifunción AESA y específicamente en los desarrollos navales que pueden ir embarcados en la futura serie de fragatas de la Armada o aprovecharse en el proceso de modernización de las factuales F-100.

Complementariamente al anterior expediente, a finales de noviembre 2015 se adjudicó a la UTE formada por Indra Sistemas y Tecnobit -Grupo Oesia- el acuerdo negociado sin publicidad de servicios de investigación nº 1003215006200. Valorado inicialmente en un precio provisional máximo de 9,65 millones de euros y también modificado varias veces desde la rúbrica del contrato inicial, contempla, dentro de un programa tecnológico propio, asumir los trabajos de diseño, fabricación y pruebas de un sistema infrarrojo de búsqueda y seguimiento IRST (Infrared Search and Track System), que se integraría en el mástil antes reseñado.

Sobre los expedientes 1003215005900 y 1003215006200 antes reseñados, apuntamos también que se han producido modificaciones en cuanto a los plazos y en la necesidad de obras, servicios y suministros adicionales que, como es preceptivo, se han ido haciendo públicos a través de la Plataforma de Contratación del Estado. Los datos actuales que conocemos, y que podrían ser modificados en función de los resultados de validación y pruebas que deberían iniciarse en fechas que parecen próximas, apuntan a que las F-110 tendrán una especial capacidad para la lucha antisubmarina y antiaérea.

Esos cometidos, junto con los propios del combate de superficie, tienen como referencia más visible un mástil integrado de características especialmente furtivas que acoge directamente a distintos sensores principales y equipos complementarios -balizas, luces de iluminación, anemómetros, TACAN (Tactical Air Navegation System), pararrayos, radar de navegación comercial para camuflarse con el tráfico mercante, …- y sistemas que trabajan asociados a ellos. En la concreción de los distintos elementos, en las funcionalidades y en su ubicación se han realizado estudios y colaboraciones en las que ha sido relevante la ingeniería funcional aportada por la compañía sevillana Ghenova.

Por su importancia, y por ser España uno de los pocos países que lo ha contratado, destacan las 4 antenas planas del radar SPY-7 (V) 2 de banda S de Lockheed Martin, que, situadas en la parte más elevada de la estructura inferior del mástil y asociadas al sistema de combate Aegis se encargan de la vigilancia aérea de largo alcance y del apoyo al combate antiaéreo. Su capacidad multifunción, y sus múltiples elementos emisores, detectores, hacen que sea idóneo vigilando el espacio aéreo adyacente para rastrear y detectar aeronaves pilotadas o no, misiles rozaolas o hasta balísticos, un rendimiento que, según su fabricante, es 5 veces superior al de la versión SPY-1 de las F-100. El SPY-7 se integrará en la nueva versión del SCOMBA de una forma más completa que la que caracteriza a los navíos de otras marinas.

Maqueta del mástil de la F-110

Desarrollos nacionales

Indra Sistemas, figura como adjudicataria en los expedientes 1003215005900 y 1003215006200 y está inmersa en la obtención de varios equipos. El más relevante es un radar de exploración de superficie de banda X que, basado en un concepto AESA y optimizado para conseguir más prestaciones en el entorno litoral, provee un potencial multifunción, al ser capaz de cometidos como detectar blancos de superficie y aéreos a baja cota de forma simultánea sin necesidad de conmutar su modo de operación; dar informaciones TWS (Track While Scan) de designación de blancos a la dirección de tiro Dorna de Navantia Sistemas, que calcula la solución de disparo para apuntar el cañón principal de 127 mm.; de apoyar la aproximación de aeronaves en caso de emergencias ELVA (Emergency Low Visibility Approach) y, gracias a su capacidad para localizar blancos muy pequeños, apoyar las operaciones de futuros USV (Unmanned Surface Vehicles) o de detectar periscopios de submarinos.

Ese avanzado radar recibe el nombre de Prisma-25X y está formado por 4 antenas activas de forma alargada, que le permiten explorar todo el horizonte gracias a sus cientos de módulos TRM -basados en un diseño previo para el radar del satélite Paz- con transmisores y receptores de estado sólido, 2 racks back-end con los procesadores, un receptor/excitador REX para que las 4 antenas funcionen de forma simultánea, la consola de operación y la unidad intercambiador para refrigeración. Indra también trabaja de tecnología digital totalmente nueva en el entorno de la guerra electrónica naval, contribución que se beneficia de capacidades de proceso más rápidas y de algoritmos novedosos.

La aparición de radares digitales, cada vez más complejos por su alta capacidad de reconfiguración y cambio de paramétrica pulso a pulso, está demandando el desarrollo de nuevos algoritmos basados en Inteligencia Artificial en los procesos más críticos de estos sensores, como son los de desentrelazado e identificación. Esto es posible gracias a los avances que hay en la capacidad de tratamiento de mayores volúmenes de señales en tiempo real y por el uso de procesadores más potentes que están permitiendo el empleo de técnicas de aprendizaje automático o data mining.

Esos equipos rastrearán las emisiones de la banda comunicaciones y de la de radar para detectar e identificar a navíos militares, aeronaves, plataformas terrestres… y actuar, usando técnicas de interferometría digitalizadas o algoritmos de super resolución interfiriendo a los equipos adversarios para poder facilitar que las F-110 se evadan, cegando los sistemas de guía de misiles o dificultando a los sensores enemigos su trabajo, de varias amenazas de forma simultánea.

En la banda de comunicaciones no solo se identificarán, localizarán y clasificarán los emisores tradicionales, sino también DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum) en la base de nuevos algoritmos de resolución espacial que mejoran la precisión, descubriendo comunicaciones enemigas que tratan de ser confundidas con ruido mediante el uso del espectro radioeléctrico de forma expandida.

Distintos sensores irán situados en los soportes que se observan en el elemento superior del mástil integrado de las F-110 (foto Rubén Darío Somonte/Ministerio de Defensa de España).

Multitud de sistemas

En el mástil integrado se encuentran contenedores cilíndricos y cajas poligonales que acogen sistemas de guerra electrónica, o EW (Electronic Warfare), que trabajan en la banda de comunicaciones C-ESM (Communication ESM) y en la de radar R-ESM/R-ECM. Entre otros, Indra contribuye con los sistemas Rigel i110 y Regulus, que cubren una amplia gama de frecuencias, y aporta el sistema el sistema IFF (Identify Friend or Foe) que, con mucho más alcance que otros anteriores del mismo tipo, es un sensor digital de antenas planas basado en tecnología de barrido electrónico activa AESA con modos de identificación activos y pasivos para verificar si los objetivos son o no amigos o aliados.

Complementariamente, señalamos el esfuerzo de esa misma compañía y de Tecnobit, trabajando dentro de una UTE, para poner a punto el sistema infrarrojo de vigilancia y seguimiento llamado IRST (Infrared Search and Track) i110, que es un equipo bien distinto de los clásicos, al haberse diseñado introduciendo un salto tecnológico sustancial respecto de conceptos hasta ahora clásicos en el entorno naval militar. Su funcionalidad la consigue al combinar 4 elementos optromecánicos de barrido de escena basados en un multiplexor óptico, que permite a sus cabezas sensoras -2 cámaras térmicas de alta definición con interfaz digital- obtener una imagen que cubre 90º, por lo que, actuando al mismo tiempo, consiguen una total de 360º, que se caracteriza por su gran resolución espacial.

Es un diseño basado en un sistema fijo que no tiene partes móviles –con una fiabilidad mayor- y con sensores interconectados que, sensibles a los espectros visible e infrarrojo medio y largo, se encargan de la vigilancia automática alrededor de la fragata. Combina funcionalidades de vigilancia de largo alcance, aérea y en puerto y también aporta capacidad para determinar la distancia donde están los posibles objetivos.

Dota al buque portador de capacidades de vigilancia, reconocimiento, inteligencia y adquisición de amenazas asimétricas en beneficio de las misiones propias de las Bonifaz. Sus diseñadores dan al IRST i110, que utiliza algoritmos de súper resolución y de inteligencia artificial que, junto con el hardware de procesado del sistema, son obra de Tecnobit, capacidades complementarias al sistema defensivo por su potencial de detección de blancos, como los misiles rozaolas o los enjambres de embarcaciones, a muy baja altura.

Otro sistema relevante de esta última compañía es un procesador multilink LINPRO (Data Link Processor), que facilitará, como ya lo hace en otros buques de la Armada, los enlaces de comunicaciones tácticas de forma concurrente e indistinta sobre Link11, Link16, Link22 y JRE (Joint Range Extension), actuación que, complementada con la de reenvío de datos en diferentes configuraciones y con capacidades adicionales de envío de mensajes de formato variable VMF (Variable Message Format) usando hardware 100 por ciento COTS (Commercial Off The Shelf).

Tecnobit Grupo Oesía aporta el módulo de seguridad PRS -fuente continua, precisa y confiable de posición, velocidad y tiempo- al sistema SENDA desarrollado por GMV para facilitar la navegación a través de satélites multi constelación o hibridando señales civiles y militares. En el mástil de navegación encontramos también varias antenas de comunicaciones de banda ancha y estrecha, que incluyen las RX y TX de V/UHF (Very/Ultra High Frequency), y los equipos que, cumpliendo los requisitos existentes en la Oficina de Programa SECOMSAT (Sistema Español de Comunicaciones Militares por Satélite) del Ministerio de Defensa, facilitan el enlace vía satélite SATCOM (Satellite Communications) en las bandas duales X-Ka, UHF e Inmarsat.

Como apunte final, señalamos que algunas tecnologías AESA de radares podrían servir para ahondar en la concreción de un radar de exploración y vigilancia aérea en banda S para abordar futuras necesidades de la Armada en particular y de las Fuerzas Armadas españolas en general. Todos los programas tecnológicos revierten en ingeniería propia y en potencial para abordar tanto la actualización y mantenimiento de los equipos, como su modernización, pudiendo también exportarlos a terceros países.

Los actuales esfuerzos en un navío de la complejidad de las fragatas F-110 suponen un impulso claro e interesante en tecnologías que podrían emplearse tanto en la siguiente serie de navíos de combate de superficie, las F-120, como en programas conjuntos como la corbeta EPC (European Patrol Corvette) e, incluso, en la ya más que necesaria modernización de media vida de las potentes fragatas F-100 “Álvaro de Bazán”. (Octavio Díez Cámara)
 

 

 

 


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