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Aviazione e Volo

Come funziona un aereo AWACS e perché il suo radar vola alto

Perché si mette un radar su un aereo: l'orizzonte passa da 16 a 143 km. Radome rotante o array AESA fissi, pulse-Doppler, autonomia in volo e il caso KJ-3000.

Come funziona un aereo AWACS: E-3 Sentry in volo al tramonto con il radome rotante sopra la fusoliera e la curvatura dell'orizzonte sullo sfondo

Il radome dell'E-3 Sentry misura 9,1 metri di diametro e sta a 3,33 metri sopra la fusoliera, sostenuto da due puntoni.

Un radar con l'antenna a 23 metri sul mare ha un orizzonte geometrico di soli 16 km, mentre a 1,6 km di quota arriva a 143 km;[1][2] con la rifrazione atmosferica diventano 19 e 164 km, i valori usati nel seguito. È la ragione per cui l'E-3 Sentry porta l'antenna in un disco di 9,1 metri di diametro sopra la fusoliera[3] e per cui la sua autonomia, circa 8 ore senza rifornimento, pesa quanto la portata del radar.[4] Il vantaggio ha un prezzo: una cellula grande, che alimenta e raffredda l'elettronica e deve restare in aria a lungo.
Orizzonte a 1,6 km di quota
143 km
Orizzonte geometrico; a 23 m sul mare sono 16 km[1]
Diametro del radome E-3
9,1 m
Spesso 1,8 m e sollevato di 3,33 m dalla fusoliera[3]
Autonomia dell'E-3 Sentry
8 ore
Profilo di missione senza rifornimento, dato USAF[4]

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Perché un radar guadagna visuale salendo di quota

Un radar a microonde guarda in linea retta, quindi la curvatura terrestre decide fin dove arriva: oltre l'orizzonte radar un bersaglio basso è semplicemente nascosto. Con la rifrazione atmosferica, che si modella con un raggio terrestre efficace pari a 4/3 di quello reale, un'antenna a 23 m sul mare arriva a 19 km, mentre a 1,6 km di quota l'orizzonte sale a 164 km.[5] La quota moltiplica quindi la visuale per oltre otto volte, prima ancora che entri in gioco la potenza del trasmettitore.
A terra il guaio è doppio. La zona dei ritorni di clutter, cioè gli echi del suolo, si estende fino a circa il 120% dell'orizzonte radar,[6] e un radar privo di elaborazione anti-clutter non punta l'antenna vicino al terreno per non sovraccaricare calcolatori e operatori.[7] Un bersaglio che vola basso finisce così nella fascia che un radar fisso copre peggio.
La quota di lavoro resta un compromesso con consumi e aria rarefatta, lo stesso equilibrio che spiega la quota di crociera degli aerei di linea. Per un aereo radar la quota è uno dei parametri che orientano il resto del progetto.

Radome rotante o antenne fisse: come si copre l'intero cielo

Il disco dell'E-3 Sentry è un carenaggio, non l'antenna: misura 9,1 m di diametro per 1,8 m di spessore e sta a 3,33 m sopra la fusoliera, tenuto da due puntoni.[3] Dentro ruota l'antenna del radar, e il guscio la protegge dal vento relativo lasciando passare le onde radio. Come il bulbo di prua delle navi, è un volume aggiunto che risolve un problema fisico, ma il suo compito è farsi attraversare dalle onde, non cancellarle.
L'alternativa è tenere l'antenna ferma e muovere il fascio. Un array AESA è un pannello di moduli trasmittenti e riceventi (T/R), ciascuno con la propria fase: sfasandoli si orienta il fascio per via elettronica, senza parti meccaniche in movimento, e lo si può concentrare dove serve invece di spazzare il cielo a ritmo fisso. Il prezzo è che ogni pannello copre un settore, quindi per i 360 gradi ne servono più d'uno.
Le piattaforme in servizio o in sviluppo adottano soluzioni diverse:
  • E-3 Sentry: radome rotante da 9,1 m con l'antenna all'interno.[3]
  • KJ-2000 e KJ-500 (Cina): radome fissi con tre antenne AESA che coprono i 360 gradi.[8]
  • E-7 Wedgetail: radar MESA con 288 moduli T/R ad alta potenza, due array laterali e uno «top hat».[9]
  • GlobalEye (Saab): radar Erieye ER, un AESA adattivo che concentra l'energia su aree o bersagli di interesse.[10]
La scelta riguarda anche la frequenza. Il MESA dell'E-7 lavora in banda L, che per il costruttore rileva meglio sotto la pioggia e più lontano i bersagli piccoli rispetto ai radar AEW a frequenza più alta.[11] Il disco rotante è una soluzione collaudata; l'array fisso offre più flessibilità, ma costa un pannello per ogni settore da coprire.

Pulse-Doppler: come si guarda verso il basso senza accecarsi

Il problema del radar in quota è lo specchio di quello a terra: sotto l'aereo c'è tutto il suolo, e gli echi del suolo superano spesso quello del bersaglio di decine di dB, secondo un glossario tecnico RF.[12] La soluzione è l'elaborazione pulse-Doppler, che separa gli echi in base allo spostamento di frequenza: una volta compensato il moto dell'aereo stesso, un velivolo che si muove rispetto al terreno restituisce una frequenza diversa da quella del suolo, che il processore può scartare. I radar di questo tipo hanno dato capacità look-down/shoot-down alla maggior parte dei moderni aerei militari entro la metà degli anni Settanta.[13]
Sull'E-3 il radar, abbinato al sottosistema IFF di identificazione amico-nemico, guarda in basso per rilevare, identificare e tracciare velivoli a bassa quota amici e nemici, eliminando gli echi di clutter che confondono altri radar.[14] La portata dichiarata supera le 250 miglia, circa 375 km,[15] e la quota massima di servizio oltre 29.000 piedi, circa 8.800 m.[16] Contro un bersaglio basso continua a contare l'orizzonte, ed è per questo che la quota di volo resta un parametro di missione.
Per confronto, la portata strumentata dichiarata dal GlobalEye è di 350 miglia nautiche (650 km).[17] Sono numeri da scheda tecnica: la distanza reale di una scoperta dipende dal bersaglio e dalla quota di entrambi.

Cellula, autonomia e rifornimento: l'aereo come piattaforma

La cellula fissa quanto tempo il radar passa sopra la zona da sorvegliare. Tre esempi:
  • E-3 Sentry: circa 8 ore senza rifornimento.[4]
  • E-7 Wedgetail: oltre 10 ore e 4 milioni di km² coperti in una missione standard, di più con il rifornimento in volo.[23]
  • GlobalEye: 12 ore di autonomia operativa grazie alla cellula Bombardier Global 6000/6500.[24]
Conviene partire da un jet civile già in produzione: l'E-7 deriva dal 737 Next-Generation e può contare su una catena di fornitura globale consolidata.[25] Il rovescio si vede dove la base manca: del KJ-2000 su Il-76MD ne sono stati completati solo quattro.[26] Un modello fuori produzione, come il 747 di cui Boeing ha chiuso la linea, lascia un programma militare senza nuove cellule di partenza.
Vista dall'oblò sull'ala di un jet commerciale in crociera, a migliaia di metri di quota sopra le nubi della troposfera

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Resta il bilancio energetico. Un array con 288 moduli T/R ad alta potenza, come il MESA, converte parte dell'energia in calore da smaltire,[9] e su un aereo questo significa prese d'aria e scambiatori che pesano e consumano.

KJ-3000: cosa mostrano i satelliti e cosa resta senza conferme

Del KJ-3000 cinese si sa con certezza poco più della cellula e di un primo volo. Immagini satellitari Vantor del 5 ottobre mostrano quattro esemplari, tre vicino alla fabbrica XAC di Xi'an e uno al China Flight Test Establishment.[27]
La base è lo Xi'an Y-20B con quattro turbofan WS-20 di produzione nazionale,[28] con una sonda di rifornimento sopra la cabina e una grande presa alla base della deriva, probabilmente per raffreddare l'elettronica di bordo.[29] Sul radome del prototipo compaiono marcature che indicano due array radar schiena contro schiena di un sistema forse nuovo,[30] mentre il KJ-2000 e il KJ-500 usano radome fissi con tre AESA.[8]
La fisica è quella già vista. Secondo l'analisi che accompagna le immagini, la quota operativa più alta del KJ-3000 darebbe al suo radar un punto di vista migliore su aerei e missili bassi che terreno o orizzonte radar nascondono ai sensori a terra.[31] Il rapporto 2025 del Dipartimento della Difesa statunitense indica il KJ-3000 come velivolo di sorveglianza per aerei, navi e altri veicoli e ne cita il primo volo.[32]

Domande frequenti

Come funziona un aereo AWACS?
Un radar potente, montato sopra la fusoliera, scansiona il cielo da una quota che sposta l'orizzonte radar geometrico da 16 a 143 km, cioè da 19 a 164 km con la rifrazione atmosferica.[1][2][5] L'equipaggio di missione trasforma i ritorni in tracce e le passa ad altri comandi e velivoli tramite datalink.[21]

Cosa c'è dentro il disco sopra un E-3 Sentry?
Il radome da 9,1 m di diametro protegge l'antenna rotante del radar. È spesso 1,8 m e sta a 3,33 m dalla fusoliera, sostenuto da due puntoni.[3]

Perché alcuni aerei radar hanno un disco rotante e altri antenne fisse?
L'E-3 ruota ancora l'antenna in un radome, mentre KJ-2000 e KJ-500 usano radome fissi con tre antenne AESA[8] e l'E-7 un MESA con due array laterali e uno «top hat».[9] L'array elettronico elimina la meccanica e concentra l'energia dove serve.

Quante persone ci sono a bordo di un AWACS?
L'E-3 ha quattro membri di condotta e da 13 a 19 specialisti di missione.[18] L'E-7A conta 21 membri di equipaggio in totale, secondo Boeing.[20]

A che distanza vede un radar aviotrasportato rispetto a uno a terra?
Il confronto più semplice è l'orizzonte geometrico: 16 km per un'antenna a 23 m sul mare, 143 km a 1,6 km di quota, che con la rifrazione atmosferica diventano 19 e 164 km.[1][2][5] Per l'E-3 la portata dichiarata supera le 250 miglia, circa 375 km.[15]

Quanto può restare in volo un AWACS?
L'E-3 circa 8 ore senza rifornimento,[4] l'E-7 oltre 10 ore, di più con il rifornimento in volo,[23] il GlobalEye 12 ore di autonomia operativa.[24]

Che cos'è il KJ-3000 cinese e perché se ne parla?
È un aereo di sorveglianza basato sullo Xi'an Y-20B.[28] Immagini satellitari del 5 ottobre ne mostrano quattro insieme,[27] ma la configurazione del radar non è confermata e il rapporto 2025 del Dipartimento della Difesa statunitense ne cita solo il primo volo.[32]

Fonti

34 riferimenti Mostra
  1. Radar horizon (si apre in una nuova scheda)

    «The radar horizon with an antenna height of 75 feet (23 m) over the ocean is 10-mile (16 km).»

  2. Radar horizon (si apre in una nuova scheda)

    «With this calculation, the horizon for a radar at a 1-mile (1.6 km) altitude is 89-mile (143 km).»

  3. USAF - E-3 Sentry (AWACS) (si apre in una nuova scheda)

    «The dome is 30 feet (9.1 meters) in diameter, six feet (1.8 meters) thick, and is held 11 feet (3.33 meters) above the fuselage by two struts.»

  4. USAF - E-3 Sentry (AWACS) (si apre in una nuova scheda)

    «The E-3 can fly a mission profile approximately 8 hours without refueling.»

  5. Radar horizon (si apre in una nuova scheda)

    «And for the same examples : the radar horizon for the radar at a 1-mile (1.6 km) altitude will be 102-mile (164 km) and the one at 75 feet (23 m) will be 12-mile (19 km).»

  6. Radar horizon (si apre in una nuova scheda)

    «This extends to a distance of about 120% of the radar horizon.»

  7. Radar horizon (si apre in una nuova scheda)

    «The antenna for radar with no signal processing clutter-reduction improvement is not normally aimed near the ground to avoid overwhelming computers and users.»

  8. The War Zone - Four KJ-3000 radar jets at Chinese factory (si apre in una nuova scheda)

    «China’s existing KJ-2000 and smaller KJ-500 use fixed radomes containing three active electronically scanned array (AESA) antennas to provide 360-degree coverage, rather than the rotating radomes found on aircraft such as the U.S. E-3 Sentry and Russia’s A-50 Mainstay.»

  9. SLD - Visiting the Wedgetail squadron at Williamtown (si apre in una nuova scheda)

    «MESA’s radar/IFF system is powered by 288 high-power T/R (transmit/receive) modules driving two side arrays and a “top hat” array.»

  10. Saab - GlobalEye (si apre in una nuova scheda)

    «Adaptive Active Electronically Scanned Array (AESA) radar – energy is focused on areas or targets of interest»

  11. SLD - Visiting the Wedgetail squadron at Williamtown (si apre in una nuova scheda)

    «L-band provides better detection in rain than higher frequency AEW radars as well as longer range detection of smaller targets.»

  12. RF Essentials - Clutter suppression (si apre in una nuova scheda)

    «Clutter often exceeds the target by 40 to 80 dB, so suppression exploits Doppler, spatial, or joint differences using MTI cancellers, pulse-Doppler filter banks, or STAP.»

  13. Pulse-Doppler radar (si apre in una nuova scheda)

    «Pulse-Doppler provided look-down/shoot-down capability to support air-to-air missile systems in most modern military aircraft by the mid 1970s.»

  14. USAF - E-3 Sentry (AWACS) (si apre in una nuova scheda)

    «The radar combined with an identification friend or foe, or IFF, subsystem can look down to detect, identify and track enemy and friendly low-flying aircraft by eliminating ground clutter returns that confuse other radar systems.»

  15. USAF - E-3 Sentry (AWACS) (si apre in una nuova scheda)

    «The radar has a range of more than 250 miles (375.5 kilometers).»

  16. USAF - E-3 Sentry (AWACS) (si apre in una nuova scheda)

    «**Ceiling:** Above 29,000 feet (8,788 meters)»

  17. Saab - GlobalEye (si apre in una nuova scheda)

    «GlobalEye’s instrumented range is 350NM (650 km)»

  18. USAF - E-3 Sentry (AWACS) (si apre in una nuova scheda)

    «flight crew of four plus mission crew of 13-19 specialists (mission crew size varies according to mission)»

  19. USAF - E-3 Sentry (AWACS) (si apre in una nuova scheda)

    «Mission crew members perform surveillance, identification, weapons control, battle management and communications functions.»

  20. Boeing - E-7 AEW&C (si apre in una nuova scheda)

    «The E-7A offers 10 battle manager workstations, twice as many as any competing platform and 21 total aircrew members.»

  21. USAF - E-3 Sentry (AWACS) (si apre in una nuova scheda)

    «It has the ability to detect threats and control assets below and beyond the coverage of ground-based command and control or C2, and can exchange data with other C2 systems and shooters via datalinks.»

  22. USAF - E-3 Sentry (AWACS) (si apre in una nuova scheda)

    «the Sentry has a greater chance of surviving in warfare than a fixed, ground-based radar system.»

  23. Boeing - E-7 AEW&C (si apre in una nuova scheda)

    «More than 1.5 million square-mile coverage (4 million square-kilometer) coverage in a standard mission and over 10-hour mission duration, longer with aerial refueling.»

  24. Saab - GlobalEye (si apre in una nuova scheda)

    «The Global 6000/6500 aircraft from Bombardier adds 12 hours of operational endurance»

  25. Boeing - E-7 AEW&C (si apre in una nuova scheda)

    «As a derivative of the in-production Next-Generation 737, the E-7 has access to a well-established global supply chain»

  26. The War Zone - Four KJ-3000 radar jets at Chinese factory (si apre in una nuova scheda)

    «To date, only four KJ-2000 Mainring aircraft have been completed.»

  27. The War Zone - Four KJ-3000 radar jets at Chinese factory (si apre in una nuova scheda)

    «Satellite imagery captured on October 5 and provided by Vantor shows three KJ-3000s near the XAC factory in the western part of the facility, with a fourth at the nearby China Flight Test Establishment (CFTE).»

  28. Janes - New imagery of China's KJ-3000 reveals key features (si apre in una nuova scheda)

    «The KJ-3000 is based on the Xi'an Y-20B transport aircraft, which is powered by four domestically developed and new Shenyang WS-20 two-shaft high-bypass-ratio turbofan engines.»

  29. The War Zone - Four KJ-3000 radar jets at Chinese factory (si apre in una nuova scheda)

    «An aerial refueling probe is mounted above the cockpit, while a conspicuous intake at the base of the tailfin is likely intended to provide cooling air for its extensive onboard electronics.»

  30. Janes - New imagery of China's KJ-3000 reveals key features (si apre in una nuova scheda)

    «the aircraft's radome was visible, with markings on the feature indicating that it houses two back-to-back radar arrays of a potentially new radar system.»

  31. The War Zone - Four KJ-3000 radar jets at Chinese factory (si apre in una nuova scheda)

    «Its higher operating altitude would give its radar a better vantage point for detecting and tracking targets, particularly low-flying aircraft and missiles that may be masked from ground-based sensors by terrain or the radar horizon.»

  32. US Department of Defense - China Military Power Report 2025 (si apre in una nuova scheda)

    «the PLA conducted an initial flight with the KJ-3000 Airborne Early Warning and Control (AEW&C) aircraft, which will serve as a surveillance aircraft to monitor aircraft, ships, and other vehicles.»

  33. The War Zone - Four KJ-3000 radar jets at Chinese factory (si apre in una nuova scheda)

    «J. Michael Dahm, a senior fellow at the Mitchell Institute for Aerospace Studies, assesses that the presence of four aircraft points to the type having entered serial production.»

  34. The War Zone - Four KJ-3000 radar jets at Chinese factory (si apre in una nuova scheda)

    «However, he also pointed out that all four previously identified prototypes could simply have been at the facility at the same time.»