PYTHON 4

Python 4  

O Python 4 é um míssil ar-ar de curto alcance de quarta geração desenvolvido no fim da década de 80 para equipar os F-15 BAZ. O Python 4 entrou em serviço nos F-15 e F-16 de Israel em 1994. Foi anunciado ao público em 1995 no salão aeronáutico de Le Bourget. O míssil foi associado ao visor montado no capacete de terceira geração DASH (Display And Sight Helmet) da Elbit. O Python 4 e o DASH foram desenvolvidos para superar a combinação Archer/HMS/MiG-29 que passou a estar disponível para os países árabes a partir de 1986.

O Python 4 não é apenas um míssil com maior alcance que Shafrir e Python 3, mas uma geração a frente como um míssil IR de curto alcance de quarta geração ("olhe-e-dispare"). Os requerimentos do Python 4 eram derivados dos sucessos e falhas do Python 3. O objetivo era obter uma maior oportunidade de disparo no combate aproximado, diminuição a carga trabalho do piloto durante o engajamento, maior capacidade de detecção e alcance cinemático, melhor capacidade de contra-contramedidas e rejeição de ruído de fundo.

Os projetistas queriam um míssil que poderia ser disparado de um grande ângulo (high off-boresight) em relação à geração anterior (Python 3 e AIM-9L), e deveria ser capaz de manter o acompanhamento do alvo em manobras de alto "g" durante o encontro ou fase inicial do engajamento.

Um alvo vindo na direção contraria da aeronave lançadora deveria ser engajado no hemisfério frontal e se o Python 4 falha-se na primeira oportunidade, deveria manter o acompanhamento e continuar a perseguição por trás. A experiência de combate aéreo com mísseis de terceira geração sugere que o combate irá durar menos de 30 segundos. Estas capacidades deveriam ser conseguida com um novo sensor estabilizado em três eixos, aerodinâmica e motor mais potente.

O Python 4 se tornou o primeiro míssil ar-ar ocidental de superagilidade com capacidade "high off boresight" e zona sem escapatória (no escape zone - NEZ) verdadeira. A Rafael descreve a NEZ do Python 4 como a capacidade de destruir o alvo no volume de ação do míssil, qualquer que seja a direção do alvo, força "g" ou velocidade.

Os engenheiros da Rafael estudaram dois tipos de trajetória de engajamento. A trajetória "tipo um" era a trajetória de perseguição convencional (“pure pursuit”) e foi considerado impossível que qualquer míssil consiga perseguir o alvo em alta velocidade numa curva mais fechada. A demanda de cinemática seria muito alta. A Rafael definiu o engajamento "tipo dois" (“lag pursuit") com o míssil voando um círculo mais largo que o alvo e ao redor antes de se aproximar. O tempo de engajamento e de vôo aumenta, mas a probabilidade de atingir (Pk) também aumenta. Durante o vôo o míssil se posiciona de modo que o vetor de manobrabilidade máximá esta sempre em direção ao alvo.

O Python 4 não usa TVC. Ele se baseia em estruturas aerodinâmicas para alta razão de curva em todo envelope. O TVC só tem utilidade quando o motor esta funcionando. O TVC gasta 15% da potência do motor e a manobrabilidade final é feita com as superfícies aerodinâmicas mesmo se o motor apagar.

O alcance é menor que os outros mísseis de última geração (15km) mas é considerado bem manobrável sendo capaz de puxar 70g's logo após o lançamento.

A zona sem escapatória "No Escape Zone - NEZ" foi estendida para a maior parte do hemisfério frontal, permitindo o piloto destruir qualquer alvo nesta zona, independente da direção, aceleração, velocidade ou manobras evasivas do alvo. A NEZ do Python 4 permite uma vantagem de 8 contra 1 contra aeronaves equipadas com os mísseis de Terceira Geração. Qualquer aeronave no campo de visão da frontal do piloto e dentro do alcance pode ser destruído depois do disparo do míssil não sendo possível fugir com manobras evasivas ou acelerando.

Sensor

No nariz fica o sensor IR com detectores com capacidade "all-aspect" com grande ângulo de aquisição hemisférico de +/-90 graus. O sensor tem três eixos com grande razão de rastreio que "aponta mais rápido que olho humano". O ângulo de aquisição pode ser aumentado com o sensor montado no capacete DASH da Elbit. O sensor pode receber sinais da linha de visada do piloto que vê o alvo no DASH. Assim o sensor vê o alvo sem que o piloto tenha que apontar a aeronave.

O tipo de sensor não é conhecido com certeza. Pode ser um "scannig array" ou "staring array". Acredita-se que não seja Imagem Infravermelha (IIR) ou arranjo de imagem focal (FPA). Outra fonte cita método tipo "spinning array". Provavelmente é um multi-elemento com dois ou três espectros/banda.

Um sensor de banda dupla usa um detector IR da banda de 4 microns e um detector ultravioleta (UV). Um alvo válido tem uma assinatura UV baixa e uma assinatura IR alta e isto permite rejeitar outros alvos falsos como o flares. O campo de visão do sensor é de 2,5 graus.

O sensor usa técnica de processamento de sinais para melhorar o alcance de detecção e capacidade IRCCM ao gerenciar a flutuação de assinatura do alvo. O sensor pode rejeitar radiação de fundo (solo, nuvens e sol).

O sensor já detectou alvos a distâncias de 110km, maior que o alcance do radar do F-15 contra caças, em condições ideais (grande altitude, aspecto traseiro e pós-combustor ligado). O míssil tem capacidade de quase longo alcance com modo LOBL (trancamento antes do lançamento) e aquisição do alvo com radar.

Desempenho

O Python 4 tem um projeto aerodinâmico complexo para alta agilidade. A combinação de motor de queima longa e a concepção aerodinâmica resultam numa alta razão de curva sustentada em todas as velocidades, podendo seguir alvos em qualquer manobra.

O míssil mantém controle no dobro do ângulo de ataque dos mísseis de Terceira Geração, com o dobro da razão de curva. Pode virar 180 graus em três segundos após ser lançado. O alcance é melhor que o AIM-9M e tem maior capacidade de aceleração lateral que qualquer míssil ar-ar atual. A Rafael afirma que o míssil é efetivo contra alvos manobrando até 9 g's em um cone de 135 graus em frente da aeronave lançadora.

O controle de vôo digital permite controlar o regime de vôo e selecionar o melhor algoritmo de seguimento para a geometria de engajamento. O controle de vôo é feito por entradas de dados do sensor e piloto automático digital que otimiza a manobrabilidade para sustentar energia enquanto mantém o acompanhamento do alvo.

A configuração aerodinâmica usa 18 superfícies de controle incluindo três conjuntos de canards frontais, 4 strakes e 4 barbatanas traseiras. A maioria dos mísseis usa 6, 8 ou 12 superfícies aerodinâmicas.

Os canard fixos em forma de cruz no nariz são usados para estabilizar o fluxo aerodinâmico em grandes ângulos de ataque nos canards de controle que ficam logo atrás. Os canards de controle geram movimentos que servem para apontar o míssil. Os canards de controle são mais longos e largos que os canards fixos controlando o giro e guinada.

Atrás ficam duas superfícies que funcionam como rollerons para controla a inclinação. Estas aletas recebem dados de um giroscópio no interior do míssil e tem a função de impedir que o Python 4 gire sobre seu eixo prejudicando o sensor de busca (que pode ser compensado digitalmente como no míssil ar-ar francês Magic 2). O Python 4 é guiado no modo "bank-to-turn" como uma aeronave para otimizar a carga "g" e ajudar na estabilização do sensor. As aletas também impedem que a rotação desprenda o fluxo de ar das superfícies de comando prejudicando sua eficiência.

Os strakes ao longo do corpo são usados para melhorar o fluxo aerodinâmico nas barbatanas traseiras e aumentam a sustentação. A cauda tem quatro estabilizadores sem rollerons que gira livremente sobre a fuselagem do mesmo modo que a cauda do Magic 2. Esta medida foi tomada para minimizar o arrasto induzido em rolagens em grandes ângulos ataque em curvas de alto g's. Os rollerons foram excluídos também para diminuir o arrasto.

Python 4
Configuração do Python 4.
Python 4
NEZ do Python 4 comparada com a dos mísseis de Terceira Geração. Até uma distância de 5km nenhum alvo pode escapar com manobras.
Python 4
O míssil tem agilidade suficiente para anular manobras evasivas de alto G's. A experiência de
engajamento com o Python 4/DASH sugere que um engajamento pode durar menos de 30 segundos. O Python 4 foi projetado para vencer o R-73 num engajamento sendo o míssil ar-ar de quarta geração mais efetivo a entrar em serviço.

A Rafael usa algumas simulações de engajamento para demonstram a capacidade do Python 4. Num engajamento frente a frente, quando o piloto só consegue identificação visual (VID) do adversário até 1.000-1.500m, o lançamento ocorrerá a 700 metros. O míssil erra mas faz uma curva de 180 graus e segue o alvo por trás até atingi-lo após 6-8 segundos de vôo.

Outro cenário é quando o caça falha em atingir um alvo em alta velocidade com os canhões, puxando 9g´s. O piloto seleciona o Python 4 e lança o míssil a 400 metros com grandes chances de atingir o alvo.

Outra simulação é de um caça-bombardeiro engajado por interceptadores inimigos que passaram pelas escoltas. A aeronave não precisa ejetar suas bombas e tanques externos para manobrar e tentar escapar dos interceptadores inimigos pois o piloto pode apontar o míssil com o capacete.

Para se ter uma idéia da capacidade do Python 4 e do DASH de Terceira Geração, em uma manobra entre os F/A-18 do USMC armados com o AIM-9 e caças da IAF armados com o Python 3 e 4 apontados pelo DASH, a IAF venceu 220 em 240 engajamentos simulados. Depois destes exercícios os EUA aceleraram a entrada em operação do AIM-9X/JHMCS.
Python 4
Teste de lançamento de um Python 4 de um F-15 contra um drone. Após se afastar
da aeronave lançadora o míssil inicia uma subida em direção ao alvo passando para uma perseguição por trás. O engajamento dura menos de 3 segundos.

O Python 4 usa um motor ND-10 de 162mm de diâmetro e potência dupla para aceleração e sustentação. O motor tem mesmo tamanho do motor do AA-11 Archer e ASRAAM.

O ND-10 foi desenvolvido pela MANOR (subsidiaria da Rafael) para a família de mísseis Python. Ele produz 80 kN para os primeiros 4-7 segundos de queima até uma velocidade de Mach 2 durante a  aceleração e mantém uma velocidade baixa para permitir agilidade máxima em engajamentos próximos. Após apagar é seguido da queima do motor de sustentação com potência mais baixa de 700N e que aumenta gradualmente por até 80 segundos para sustentação. Outra fonte relata que queima por pelo menos o dobro da duração do motor do AIM-9X. Isso permite ter alta aceleração inicial e alta energia na fase de perseguição e final. Se o míssil perder o engajamento frontal, tem energia suficiente e controle para virar e iniciar perseguição por trás.

O motor permite um alcance teórico/balístico de pelo menos 28-40km (depende da fonte de informações) podendo ser usado como complemento para mísseis ar-ar de médio alcance. O alcance prático é de 15 km.

Os concorrentes têm mais alcance e menos agilidade por seguirem outras filosofias de projeto. O Python 4 é criticado pele pequeno alcance, mas no engajamento Tipo 2, o volume de reação não ultrapassa esta distância.
Python 4
O Python 4 usa um motor sem fumaça.


Perfil de queima do motor do Python 4.

O Python 4 tem uma ogiva explosiva pré-fragmentada de 11 kg. A espoleta de proximidade funciona a laser com cinco janelas e com espoleta de contato como back-up, similar a do AIM-9. A espoleta é uma redundância no projeto pois o míssil foi projetado para um acerto direto.

O Python 4 se comunica com a plataforma no modo padrão do AIM-9. Por ter dimensões similares ao Sidewinder, pode ser levado no mesmo lançador padrão.

O Python 4 foi integrado no F-4E, F-5E/F, F15C/D, F/A-18C/D, F-16 e Kfir. É oferecido para equipar os JAS-39 Gripen de exportação. Está operacional desde 1994 na IAF e foi exportado para o Chile (84 mísseis), Cingapura e Equador. O Equador tem 48 Python 4 comprados em 1998 e usados nos Kfir CE junto com 60 Python 3 adquiridos em 1995. Em 2005 a Força Aérea Venezuelana comprou 176 Python 4 para equipar seus F-16. A China avaliou o míssil em 1997 contra o R-73 russo para equipar seus Su-30. Em 2003, a Índia se interessou em armar seus Mirage 2000H com o Python 4 e DASH.

O Python 4 já participou de concorrências internacionais e perdeu para o ASRAAM para armar os F/A-18 australianos e para o AIM-9X para armar os F/A-18 espanhóis (depois escolheu o IRIS-T).

O Python 4 já foi usado em combate por pelo menos uma vez. Em setembro 2001, um Boeing 707 de vigilância eletrônica (SIGINT) Força Aérea de Israel voava ao longo da costa libanesa e Síria em uma missão de reconhecimento de rotina. Caças sírios sempre acompanhavam a aeronave de uma certa distância. Mas neste dia eles se voltaram para a aeronave e aceleraram (foi depois de 11 de setembro). Os pilotos dos dois F-15 de escolta foram ordenados a derrubar os adversários imediatamente e o Boeing fugiu na direção oposta e chamou reforço de mais seis F-15 e seis F-16 que logo decolaram.

Os pilotos sírios foram ordenados a mudar de curso no canal de emergência. Sem resposta os Eagle iniciaram o ataque contra o que foi identificado como um par de MiG-29. Um F-15 atacou o MiG-29 líder de cima, vindo do sol, e lançou um Python 4 em um ângulo de 40 graus que atingiu a asa esquerda da aeronave. O outro Mmig foi derrubado por um Sidewinder do outro caça que não estava armado com o Python 4.

Especificações do Python 4:
Comprimento           3,0 m

Diâmetro              160 mm
Envergadura           64 cm
Alcance               0,5-15 km (40km em linha reta)

Velocidade máxima     Mach 3,5
Peso                  103,6 kg

Python 4
Os F-5 Tiger III chilenos equipados com o Python 4/DASH deram uma surra nos Mirage 2000 franceses que participaram da FIDAE 2000. Israel e Rússia estavam a frente no desenvolvimeto de mísseis na década de 80 e 90. Israel soube aproveitar bem sua experiência em combate. 

Em 1992, a Rafael estudou a instalação do míssil em um UAV de grande altitude para interceptar mísseis balísticos na fase de aceleração. O programa IBIS (Israeli Boost-phase Intercept System) usaria um Python 3 modificado e em 1996 o Python 4 passou a considerado. Em 1998, um Python 4 foi testado com novo booster adicional. O alcance seria de 100km se disparado a uma altitude de mais de 16 mil metros. O projeto foi chamado MOAB (Missile Optimised Anti-Ballistic), mas foi cancelado em 1999 dando preferência ao míssil Arrow.

A Rafael se associou a Lockheed Martin americana a partir de 1998 para comercialização e desenvolvimento de uma versão melhorada do Python 4. A nova versão seria chamada Python-4M (ou Python 4 Plus) e teria eletrônicos de última geração com chip Shark DSP. O novo míssil teria sensores mais avançados tipo FPA ou banda dupla IR/luz visível e melhor resistência a contramedidas. Outras melhorias foram feitas nos eletrônicos, motor e redução de peso. A fuselagem e o motor seriam mantidos. A nova versão estaria disponível em 2003.

O governo de Israel também autorizou a produção do míssil pela Lockheed Martin, que já produz o Popeye (AGM-142 Raptor) para facilitar vendas para forças armadas americanas. Os americanos preferiram o AIM-9X.

Em 2001 a Lockheed Martin também colaborou com integração em aeronaves e modos de pontaria sem o DASH. O computador do Python 4 recebe dados pelo databus e envia informações para o piloto por meio do áudio já existente. O míssil é apontado pelo radar com novo modo de varredura vertical. O radar faz uma elevação de 50 graus da antena com o sensor do míssil buscando alvos além do limite da antena. O piloto usa como referência a estrutura do canopi para apontar o sensor.

O Python 4 evita problemas gerado pela integração do míssil com novas aeronaves. A mudança do software de uma aeronave é cara e a Rafael afirma que o Python 4 é capaz de "integração não invasiva" usando a provisão de sinais de áudio nos fones do piloto e os botões e mostradores já existentes na aeronave. O modo sem DASH evita aquisição e integração do HMD na aeronave e pode ser um back-up para o caso de falha. Isto permite que o piloto se concentre em identificar o alvo enquanto o sensor do Python 4 faz varredura autônoma em grandes ângulos verticais (ou olhando para dentro da curva) até trancar e gerar sons de pontaria. O míssil transmite um tom "gelado" se a linha de visada com o alvo está mudando menos de 3 graus/segundo. O piloto então confere se não existe aeronaves amigas próximas, e se o ruído de fundo está se mexendo.

Algumas tarefas tradicionalmente realizadas pela aeronave são realizadas no míssil. O míssil "ouve" a aeronave e "fala" para o piloto. O Python 4 pode calcular o próximo envelope de engajamento ao monitorar os dados fornecidos pelo sistema de controle de tiro da aeronave. O míssil pode calcular seu limite off-boresight, calcular as zonas de engajamento e validar a aquisição realizadas sem a mira no capacete, alertando o piloto em cada caso.

Antes desta associação havia suspeitas que a Rafael estava desenvolvendo uma versão melhorada do míssil que se chamaria Python 5 ou Python-4 Mk2 desde 1999. A Lockheed não reconhecia a designação Python 5 e diz que é a designação de uma nova arma.

Em 2003, a Rafael confirmou a existência de uma versão melhorada chamada de Python 4 plus ou Python 4M, mas foi mostrado com Python 5. O nome Python 5 já tinha aparecido na década de 80 para um míssil com sensor AMOS e motor de 6 polegadas e foi considerado como nome de um míssil de médio alcance que seria o Derby.

Atualizado em 15 de Novembro de 2007

Próxima parte: Python 5


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