Il Vulcan Phalanx («falange» in lingua inglese) è un sistema CIWS (Close-in weapon system)

by AvioBlog · 5 Maggio 2021

Il Vulcan Phalanx («falange» in lingua inglese) è un sistema CIWS (Close-in weapon system) sviluppato per la Marina degli Stati Uniti. Esso è diventato non solo un sistema standard per tale forza navale, ma è stato sviluppato anche per essere un apparato semplice e relativamente economico, che può essere installato in maniera agevole su qualunque nave che ne possa sopportare il peso.

Denominato Mk 15/16 esso era la risposta ai sistemi missilistici antinave, specie quelli sovietici che rappresentavano la minaccia diretta.

Nato come programma negli anni ’60, in qualità di sistema da usare contro missili e aerei che fossero passati attraverso le difese aeree missilistiche, e con un funzionamento più semplice e rapido del Sea Sparrow Mk116, per il Phalanx si pensò di usare un’arma affidabile e veloce come l’M61 Vulcan aeronautico, ma con una sostanziale riduzione della cadenza di tiro, limitata a 3.000 dei 6.000 colpi al minuto della versione aeronautica, e al livello del VADS terrestre, che certamente non è un sistema altrettanto critico.

L’azionamento dell’armamento era automatico con comandi idraulici. Il munizionamento da 20 mm non sembrava peraltro molto efficace. Allora venne utilizzato un tipo di munizione perforante decalibrato con nucleo da 12,7 mm in uranio impoverito, con un sabot in nylon e alluminio (APDS, Armor Piercing Discarding Sabot). La velocità è molto più alta e la traiettoria tesa, per essere più preciso possibile.

Il primo esperimento di dimostrazione del concetto di controllo del tiro, che sfruttava i progressi dell’elettronica e dell’intelligenza artificiale all’epoca disponibili, avvenne già l’anno dopo, nel 1970, allorquando venne sperimentata con successo anche la munizione ad uranio impoverito, che all’epoca era ancora ben poco compreso come tipologia di munizione. Nel 1971 avvenne la prima sperimentazione con il prototipo ma solo al simulatore. Il primo impianto venne messo a bordo della fregata King dal 1973, il primo impiego in azione avvenne nel 1975 quando un sistema a bordo di un vecchio caccia in disarmo, il Cunninghan, distrusse tutte le armi lanciatigli contro.

Operatività

Il primo esemplare di produzione iniziò nel 1977 e l’operatività arrivò nel 1980 sulla portaerei USS Enterprise, seguita a ruota dall’USS America. L’anno dopo un primo impianto venne installato a bordo della fregata Bigelow e venne provato con ottimi risultati anche in vicinanza delle coste e degli echi che esse producevano, oltre che in situazioni di contromisure elettroniche. Alla fine, nel 1977, venne omologato per il servizio e partì la produzione, ma passarono altri 3 anni prima che le macchine di serie venissero installate sulle portaerei.

Alla fine del 1984 erano stati già installati 220 a bordo di 125 navi USA, con una installazione per fregata, 2 per cacciatorpediniere, incrociatore, nave anfibia o di rifornimento, 3-4 per portaerei o corazzata. Altri 52 erano venduti a marine straniere come quella giapponese. Attualmente, con tutte le versioni migliorate si è arrivati a circa 800, confermando l’egemonia di questo modello nel settore specifico.

Nel 1983 venne posto in produzione un Phalanx migliorato, con una dotazione di munizioni aumentata e con la possibilità di scegliere in automatico 2 cadenze di tiro diverse, tutta la produzione.

Il Block 1 è entrato in produzione nel 1983, cosicché i tipi precedenti erano designati Block 0. La cadenza di tiro, grazie ad un sistema di azionamento pneumatico, è aumentata a 4500 colpi al minuto, fattore molto importante per migliorarne le prestazioni, mentre la dotazione di munizioni è parimenti aumentata. Anche i radar sono stati migliorati, con una maggiore sensibilità del radar di ricerca, sono state aggiunte munizioni con nucleo di tungsteno e sono state migliorate anche l’elevazione e velocità di processazione dati.

Il tipo successivo è stato designato Block 1A con un sistema computerizzato dalla capacità di processazione dati ulteriormente migliorata, cosa non sorprendente visto che negli anni ’70-80 sono stati compiuti passi avanti di enorme portata nella tecnologia dei computer, algoritmi migliorati per contrastare bersagli manovranti e altre migliorie, incluse le apparecchiature di test di funzionamento.

Infine il Block 1B comprende un sistema di ingaggio per bersagli di superficie e lenti, con modalità PSUM basata su un sensore FLIR (Forward Looking Infra-red) all’infrarosso che permette ingaggi contro elicotteri e bersagli di superficie.

Il Phalanx ha avuto vari miglioramenti, ma fin dall’inizio è stato caratterizzato da una notevole affidabilità di funzionamento, per l’impiego previsto, che contempla la possibilità di funzionare per giorni senza sparare un colpo, ma sorvegliando tutt’intorno e stando pronto a localizzare il bersaglio appena si avvicina.

L’aumento della cadenza di tiro e delle munizioni lo hanno reso più potente, ma ha subito critiche per la sua caratteristica base, quella del ridotto calibro, che lo mette in condizioni di inferiorità rispetto ad altri tipi di CIWS. La nave è difesa meglio con armi di calibro superiore, ma, in ogni caso, il Phalanx ha dimostrato che può ingaggiare bersagli supersonici anche a bassa quota come i Talos convertiti in Vandal; in una di queste sperimentazioni si è visto il missile spezzarsi in 2 e rimbalzare in acqua finendo ugualmente addosso alla nave da cui esso sparava. Anche per queste evenienze è stato necessario aumentare il calibro e la gittata delle armi. Il Phalanx non ha avuto modo di essere sperimentata in guerra. La sola azione è stata quella di sparare addosso alla nube di chaff della corazzata Missouri nel 1991 per respingere i missili antinave iracheni lanciatili contro. Ma essi non vennero colpiti, fu la corazzata ad essere colpita da una fregata con alcuni colpi.

Lo svantaggio è che è un’arma di solo 20 mm di calibro, reputata insufficiente per gittata e potenza a distruggere più di un missile attaccante in simultanea, oppure missili altamente supersonici con testate corazzate. Anche la dotazione di proiettili è tutto sommato modesta.

Se quindi è utile contro lo Styx o anche l’Exocet non necessariamente lo sarebbe contro l’SS-N-22 Sunburn. L’unica volta che tale arma è stata sparata, ha poi dimostrato la sua vulnerabilità ai chaff, quando nel 1991, durante l’operazione Desert Storm, gli iracheni lanciarono missili Exocet contro la flotta alleata. Gli inglesi avvertirono che non pareva avessero testate con ricerca radar ma IR, nonostante ciò gli statunitensi lanciarono anche i chaff, e un Phalanx di un fregata USA li ingaggiò considerandoli nemici e colpendo così la USS Missouri. Questo episodio genera nuovi interrogativi del tipo: cosa sarebbe successo se si fosse trattato di un CIWS con munizioni esplosive di potenza maggiore, come il Breda Dardo che usa proiettili da 40 mm, che avesse fatto fuoco non contro una corazzata ma contro una fregata? Verosimilmente avrebbe devastato la nave. Così questo episodio ha finito per dimostrare quanto sia difficile prevedere i risultati di un attacco a navi da guerra. Con i chaff dispiegati, lo Styx non ne fu disturbato, ma i CIWS sì, e così la marina statunitense rischiò un clamoroso autogol, evitato dal lancio di missili Sea Dart di un Type 42 inglese.

In passato vi sono stati anche modelli terrestri del Phalanx, perlopiù sistemato sopra il rimorchio di un autocarro. Alle volte esso è stato abbinato a missili, come il Barak israeliano. Sebbene ideale per distruggere razzi d’artiglieria, non pare che esso sia stato acquisito da alcuno, e in Israele si punta piuttosto ai laser ad energia diretta, che peraltro, come dimostrato dalla recente guerra, sono ben lungi dal dispiegamento operativo, almeno in grande scala, e hanno difficoltà a sparare contro razzi in rapida successione.

Una prova indesiderata della pericolosità del Phalanx una volta inquadrato il bersaglio (nonostante il calibro), venne data anni fa quando uno di questi cannoni aprì il fuoco contro un bersaglio trainato da un A-6 Intruder. Per qualche motivo il radar acquisì l’Intruder invece del bersaglio, e nonostante la sua robustezza esso venne distrutto in pochi secondi. L’equipaggio si eiettò. Forse a bordo della nave giapponese, a seguito dell’incidente, qualcuno avrà ricordato la sorte della Yamato, sopraffatta da una minaccia aerea che le sue difese piuttosto obsolete non potevano affrontare.

Aggiornamenti

A causa dell’evoluzione delle minacce e della tecnologia informatica, il sistema Phalanx è stato sviluppato attraverso diverse configurazioni. La versione base (originale) è il Block 0, dotata di elettronica allo stato solido di prima generazione e con capacità marginali contro bersagli di superficie. L’aggiornamento del Blocco 1 (1988) ha offerto vari miglioramenti a radar, munizioni, potenza di calcolo, rateo di fuoco e un aumento dell’elevazione massima di ingaggio a +70 gradi. Questi miglioramenti avevano lo scopo di aumentare la capacità del sistema contro l’emergente missile supersonico anti-nave russo. Il blocco 1A ha introdotto un nuovo sistema informatico per contrastare bersagli più manovrabili. Il Block 1B PSuM (Phalanx Surface Mode, 1999) aggiunge un sensore a infrarossi (FLIR) per rendere l’arma efficace contro i bersagli di superficie. Questa aggiunta è stata sviluppata per fornire una difesa nave contro le minacce dei piccole imbarcazioni nelle acque costiere e per migliorare le prestazioni dell’arma contro attacchi a bassa quota degli aerei. La capacità del FLIR è utile anche contro i missili a bassa osservabilità e può essere collegata al sistema RIM-116 Rolling Airframe Missile (RAM) per aumentare la portata e la precisione di ingaggio del RAM. Il Blocco 1B consente inoltre a un operatore di identificare visivamente e mirare alle minacce ostili.

Dalla fine dell’esercizio 2015, la US Navy ha aggiornato tutti i sistemi Phalanx alla variante Block 1B. Oltre al sensore FLIR, il Block 1B incorpora un video tracker ad acquisizione automatica, canne del cannone ottimizzate (OGB) e cartucce di letalità potenziate (ELC) per funzionalità aggiuntive contro minacce asimmetriche come piccole imbarcazioni di superficie di manovra, fisse e rotanti a volo lento aeromobili ad ala e veicoli aerei senza equipaggio. Il sensore FLIR migliora le prestazioni contro i missili da crociera anti-nave; OGB ed ELC forniscono una dispersione più stretta e una maggiore portata del “primo colpo”; l’Mk 244 ELC è specificamente progettato per penetrare nei missili anti-nave con un penetratore in tungsteno più pesante del 48% e un nasello in alluminio. Un altro aggiornamento del sistema è il radar Phalanx 1B Baseline 2 per migliorare le prestazioni di rilevamento, aumentare l’affidabilità e ridurre la manutenzione. Ha anche una modalità di superficie per tracciare, rilevare e distruggere le minacce più vicine alla superficie dell’acqua, aumentando la capacità di difendersi da barche ad attacco rapido e missili a bassa quota. A partire dal 2019, l’aggiornamento del radar Baseline 2 è stato installato su tutte le navi dotate del sistema Phalanx della Marina degli Stati Uniti. Il Blocco 1B è utilizzato anche da altre marine, come il Canada, Portogallo, Giappone, Egitto, Bahrein e Regno Unito.

Nell’aprile 2017, la Raytheon ha testato un nuovo cannone elettrico per il Phalanx consentendo al sistema di sparare a velocità variabili per risparmiare le munizioni. Il nuovo design sostituisce il motore pneumatico, il compressore e i serbatoi di stoccaggio, riducendo il peso del sistema di 180 libbre (82 kg) aumentando l’affidabilità e riducendo i costi operativi.

Operatività

Il CIWS è progettato per essere l’ultima linea di difesa contro i missili anti-nave. A causa dei suoi criteri di progettazione, la sua portata effettiva è molto ridotta rispetto alla portata dei moderni ASM, da 1 a 5 miglia nautiche (da 2 a 9 km). Il supporto del cannone si muove a una velocità molto elevata e con grande precisione. Il sistema richiede input minimi dalla nave, rendendola in grado di funzionare nonostante i potenziali danni alla nave. Gli unici ingressi necessari per il funzionamento sono alimentazione elettrica trifase 440 V AC a 60 Hz e acqua (per il raffreddamento dell’elettronica). Per il pieno funzionamento, comprese alcune funzioni non essenziali, dispone anche di ingressi per la vera prua della bussola dell’imbarcazione e 115 V CA per il sottosistema PASS.

Sottosistemi radar

Il CIWS ha due antenne che lavorano insieme per coinvolgere i bersagli. La prima antenna, per la ricerca, si trova all’interno del radome sul gruppo di controllo delle armi (parte superiore della porzione verniciata di bianco). Il sottosistema di ricerca fornisce informazioni su rilevamento, distanza, velocità, direzione e altitudine dei potenziali bersagli al computer CIWS. Queste informazioni vengono analizzate per determinare se l’oggetto rilevato deve essere attivato dal sistema CIWS. Una volta che il computer identifica un bersaglio valido (vedere i dettagli di seguito), il supporto si sposta verso il bersaglio e quindi aggancia il bersaglio all’antenna di tracciamento. L’antenna del binario è estremamente precisa, ma vede un’area molto ristretta. Il sottosistema di tracciamento osserva il bersaglio fino a quando il computer non determina che la probabilità di un colpo riuscito è massimizzata e quindi, a seconda delle condizioni dell’operatore, il sistema si attiva automaticamente o consiglia il fuoco all’operatore. Durante lo sparo, il sistema tiene traccia dei colpi in uscita e li “guida” sul bersaglio.

Sistema di gestione di armi e munizioni

I supporti CIWS Block 0 (azionati idraulicamente) sparavano a una velocità di 3.000 colpi al minuto e contenevano 989 colpi nel tamburo del caricatore. Anche i supporti CIWS Block 1 (idraulici) sparavano a 3.000 colpi al minuto con un tamburo del caricatore esteso che poteva contenere 1.550 colpi. Il blocco 1A e il CIWS più recente (ad azionamento pneumatico) scarica il fuoco a una velocità di 4.500 colpi al minuto con un caricatore da 1.550 colpi. La velocità dei colpi sparati è di circa 3.600 piedi al secondo (1.100 m/s). I proiettili sono proiettili perforanti al tungsteno o all’uranio impoverito con sabot scartabili. I proiettili Phalanx CIWS da 20 mm sono progettati per distruggere la cellula di un missile e renderlo non aerodinamico, riducendo così al minimo le schegge dal proiettile che esplode, riducendo al minimo i danni secondari. Il sistema di movimentazione delle munizioni ha due sistemi di nastri trasportatori. Il primo porta i colpi dal tamburo del caricatore al cannone; il secondo porta conchiglie vuote o colpi non sparati all’estremità opposta del tamburo.

I proiettili APDS da 20 mm sono costituiti da un penetratore da 15 mm (0,59 pollici) racchiuso in un sabot di plastica e da uno spintore in metallo leggero. I proiettili sparati dal Phalanx costano circa $ 30 ciascuno e il cannone in genere spara 100 o colpi più quando ingaggia un bersaglio ostile.

Identificazione del target di contatto CIWS

Il CIWS non riconosce l’ identificazione amico o nemico, noto anche come IFF. Il CIWS ha solo i dati che raccoglie in tempo reale dai radar per decidere se l’obiettivo è una minaccia e per ingaggiarlo. Un contatto deve soddisfare più criteri affinché CIWS lo consideri un obiettivo.

Questi criteri includono:

La portata del bersaglio aumenta o diminuisce rispetto alla nave? Il radar di ricerca CIWS vede i contatti in uscita e li scarta. Il CIWS ingaggia un bersaglio solo se si sta avvicinando alla nave.

Il contatto è in grado di manovrare per colpire la nave? Se un contatto non si sta dirigendo direttamente verso la nave, il CIWS guarda la sua direzione in relazione alla nave e alla sua velocità. Quindi decide se il contatto può ancora eseguire una manovra per colpire la nave.

Il contatto viaggia tra la velocità minima e quella massima? Il CIWS ha la capacità di ingaggiare bersagli che viaggiano in un’ampia gamma di velocità; tuttavia, non è una gamma infinitamente ampia. Il sistema ha un limite di velocità massima target. Se un target supera questa velocità, il CIWS non lo impegna. Ha anche un limite di velocità minima target e non attiva alcun contatto al di sotto di tale velocità. L’operatore può regolare i limiti minimo e massimo entro i limiti del sistema.

Esistono molti altri sottosistemi che insieme assicurano il corretto funzionamento, come il controllo ambientale, il trasmettitore, il controllo del movimento della montatura, il controllo e la distribuzione dell’alimentazione e così via. Sono necessari dai sei agli otto mesi per addestrare un tecnico alla manutenzione, al funzionamento e alla riparazione del CIWS.

Incidenti

Incidenti di esercizio con droni

Il 10 febbraio 1983, la USS Antrim stava conducendo un’esercitazione a fuoco al largo della costa orientale degli Stati Uniti usandoli CIWS contro un drone bersaglio. Sebbene il drone sia stato impegnato con successo a distanza ravvicinata, i detriti del bersaglio rimbalzarono sulla superficie del mare e colpirono la nave. Ciò causò danni significativi e incendi dal carburante residuo del drone, che uccise un istruttore civile a bordo della nave.

Il 13 ottobre 1989, la USS El Paso stava conducendo un’esercitazione a fuoco al largo della costa orientale degli Stati Uniti usando il Phalanx contro un drone bersaglio. Il drone fu colpito con successo, ma quando il drone cadde in mare, il CIWS lo rilevò come una continua minaccia per la El Paso. I colpi del Phalanx colpirono quindi il ponte della USS Iwo Jima, uccidendo un ufficiale e ferendo un sottufficiale.

Guerra Iran-Iraq

Il 17 maggio 1987, durante la guerra Iran-Iraq, un business jet Falcon 50 modificato iracheno, lanciò due missili Exocet contro la fregata americana USS Stark.

Entrambi i missili penetrarono il lato sinistro della nave vicino al ponte. Il Phalanx CIWS rimase in modalità standby e le contromisure Mark 36 SRBOC non vennero attivate. 37 membri del personale della Marina degli Stati Uniti furono uccisi e 21 feriti.

Attacco missilistico iracheno nella Guerra del Golfo del 1991

Il 25 febbraio 1991, durante la prima guerra del Golfo, la fregata USS Jarrett equipaggiata con il Phalanx si trovava a poche miglia dalla corazzata USS Missouri e dal cacciatorpediniere della Royal Navy HMS Gloucester. Una batteria missilistica irachena lanciò due missili Silkworm (spesso indicati come Seersucker), momento in cui il Missouri aveva lanciato le sue contromisure SBROC. Il sistema Phalanx dello Jarrett, operante nella sua modalità di acquisizione automatica del bersaglio, fissato nel Missouri sparò una raffica di colpi. Da questa raffica, quattro colpi hanno colpirono il Missouri, che all’epoca era a 2-3 miglia (3,2-4,8 km) dallo Jarrett. Non ci furono feriti sul Missouri e i missili iracheni furono distrutti dai missili Sea Dart sparati dal Gloucester.

Abbattimento accidentale di aerei statunitensi da parte del cacciatorpediniere giapponese Yūgiri

Il 4 giugno 1996, un Phalanx giapponese abbatté accidentalmente un A-6 statunitense dalla portaerei USS Independence che stava rimorchiando un bersaglio radar durante le esercitazioni di artiglieria a circa 1.500 miglia (2.400 km) a ovest della principale isola hawaiana di Oahu. Un PHALANX a bordo del cacciatorpediniere di classe Asagiri JDS Yūgiri si è agganciata all’A-6 invece che al bersaglio al cavo di traino dopo aver acquisito il bersaglio trainato. Sia il pilota che il bombardiere / navigatore si eiettarono in sicurezza. Le indagini post-incidente conclusero che un ufficiale di tiro dello Yugiri aveva dato l’ordine di fuoco prima che L’A-6 fosse fuori dal raggio di tiro del CIWS.

Centurion C-RAM

Alla ricerca di una soluzione ai continui attacchi con razzi e mortai alle basi in Iraq, l’ esercito americano ha richiesto un sistema antiproiettile a rapido campo nel maggio 2004, come parte della sua iniziativa Counter-Rocket, Artillery, Mortar. Il risultato finale di questo programma è stato il “Centurion”. A tutti gli effetti, una versione terrestre del CIWS della Marina, il Centurion, fu rapidamente sviluppato con un test di prova nel novembre dello stesso anno. Il dispiegamento in Iraq iniziò nel 2005, dove venne posizionato per proteggere le basi operative avanzate e altri siti di alto valore all’interno e intorno alla capitale, Baghdad. Anche Israele ha acquistato un unico sistema a scopo di test, ed è stato riferito che avrebbe preso in considerazione l’acquisto del sistema per contrastare attacchi missilistici e difendere installazioni militari di punto. Tuttavia, lo sviluppo rapido ed efficace e le prestazioni del sistema IRON DOME da parte di Israele hanno escluso qualsiasi acquisto o dispiegamento del Centurion.

Ogni sistema è costituito da un CIWS Phalanx 1B modificato, alimentato da un generatore collegato e montato su un rimorchio per la mobilità. Compresa la stessa mitragliatrice Gatling M61A1 da 20 mm, l’unità è anche in grado di sparare 4.500 colpi da 20 mm al minuto. Nel 2008 c’erano più di 20 sistemi CIWS che proteggevano le basi nell’area operativa del Comando centrale degli Stati Uniti. Un portavoce della Raytheon ha confermato che 105 attacchi sono stati annientati dai sistemi, la maggior parte dei quali con mortai. Sulla base del successo del sistema Centurion, sono stati ordinati 23 sistemi aggiuntivi nel settembre 2008.

Come la versione navale (1B), il Centurion utilizza un radar in banda Ku e FLIR per rilevare e tracciare i proiettili in arrivo, ed è anche in grado di ingaggiare bersagli di superficie, con il sistema in grado di raggiungere un’elevazione di meno 25 gradi. Secondo quanto riferito, il Centurion è in grado di difendere un’area di 0,5 miglia quadrate (1,3 km2). Una delle principali differenze tra le varianti terrestri e marittime è la scelta delle munizioni. Mentre i sistemi navali Phalanx sparano proiettili perforanti al tungsteno, il C-RAM utilizza le munizioni HEIT-SD ( High-Explosive Incendiary Tracer, Self-Destruct) da 20 mm, originariamente sviluppate per l’ M163 Vulcan Air Defense System. Questi colpi esplodono all’impatto con il bersaglio, o al burnout del tracciante, riducendo così notevolmente il rischio di danni collaterali causati dai colpi che non riescono a colpire il bersaglio.

Operatori

Operatori attuali: