| Super Tucano furtivo |
O Super Tucano foi projetado para operar em ambiente permissivo, ou com pouca ameaça. Existe um recurso que permite que o Super Tucano opere em cenário de média a alta intensidade, o que interessaria alguns operadores que não podem investir em uma pequena frota de caças a jato. Um projeto novo com formato furtivo permitiria que uma aeronave turboélice realize missões que só seria possível com caças a jato para diminuir as perdas. Um Super Tucano furtivo usaria o mesmo motor e aviônicos do Super Tucano e teria apenas com mudança na estrutura.
Um bom exemplo foi o conflito de fronteira entre o Equador e o Peru que usaram seus AT-27 e A-37 com risco de serem interceptados por caças. Atacavam a noite para evitar interceptação visual e ataque pela artilharia antiaérea e voavam baixo para fugir do radares, inclusive radares de caças.
O objetivo da USAF com a compra de uma aeronave turboélice é usar de forma dedicada em guerra irregular pois já tem uma frota gigante de caças para guerra convencional. A maioria dos compradores do A-29 são países pequenos e que irão usar também em uma guerra convencional. Assim como não compensa usar um F-35 para caçar insurgentes no Afeganistão, usar o A-29 para atacar um alvo bem defendido não faz sentido.
O F-35 foi projetado para atacar alvos difíceis como caças inimigos, supressão de defesas e alvos bem defendidos. São pelo menos 5% das missões de um campanha aérea, mas são as primeiras e as mais importantes. Depois que conquistar a superioridade aérea, os caças furtivos podem levar armas externas com a superioridade aérea conquistada.
O Super Tucano furtivo seria usado para as missões que caem entre os dois extremos, quando existe a possibilidade de aparecer uma ameaça como mísseis guiados por radar. Os caças a jato usam o desempenho (velocidade e manobrabilidade) e sistemas defensivos para tentar escapar. Operadores habilidosos como os sérvios usaram táticas simples para pegar um F-117 de surpresa. Um Super Tucano furtivo operando em cenários de média intensidade vai precisar evitar ameaças como esta.
Montagem mostrando como poderia ser um Super Tucano furtivo (Stealth Tucano). A FAB planejava comprar 170 Super Tucanos e uma versão furtiva poderia ser as encomendas adicionais. A USAF estuda um substituto do drone MQ-9 Reaper que seja furtivo para sobreviver em cenários de média e alta intensidade. A entrada em serviço deve iniciar em 2031. O MQ-9 foi projetado para sobreviver voando lento e alto de forma silenciosa, sendo facilmente detectado no radar. O Super Tucano furtivo poderia ser uma opção para o programa.
Vista frontal do Super Tucano furtivo. Falta uma cobertura furtiva no escape dos motores. O escape pode até estar embutido na fuselagem para ser com o exaustor na parte inferior traseira da aeronave após ser misturado com ar frio. A montagem foi baseada no Scaled Composites 401.
Espectro de ameaça das missões que o Super Tucano furtivo pode realizar. O Super Tucano convencional só atuaria nos cenários com ameaça verde e amarela. Já a versão furtiva poderia realizar parte das missões com ameaça laranja. As missões no extremo da ameaça seria realizadas por armas de longo alcance como mísseis de cruzeiro, drones furtivos e jatos furtivos como o F-35. Um ALX furtivo poderia realizar partes das missões mais difíceis com armas de longo alcance como bombas planadoras guiadas por GPS.
Assinatura radar
A assinatura radar (RCS) é a mais importante de uma aeronave furtiva pois um radar pode ter um alcance de mais de 400km. Já os sensores térmicos e acústicos tem curto alcance. O radar também é a principal ameaça por ser usado para detecção, acompanhamento e disparo de mísseis SAM e artilharia antiaérea.
O nível de furtividade ao radar de uma aeronave é dividido em LO (Low-Observable - pouco observável) e VLO (Very Low-Observable - muito pouco observável) que são divididos em LO1 e LO2 e VLO1 e VLO2. O nível VLO2 existe apenas na teoria e seria uma aeronave extremamente furtiva.
Gráfico mostrando o nível de furtividade ao radar em relação ao alcance de um radar de busca de capacidade média e de um radar de caça de alcance médio.
O nível LO é a aplicação limitada no controle de assinatura radar em alguns aspectos e freqüência. Geralmente usa material absorvente de radar (RAM) e alguma mudanças na estrutura para deixar a aeronave com formato furtivo. Uma aeronave convencional que recebe muito tratamento furtivo pode chegar no nível LO1.
O nível VLO cobre o máximo de bandas de freqüência e em vários aspectos como o F-117, B-2 e F-22. Uma plataforma furtiva real é VLO e também tem baixa assinatura visual, infravermelha e acústica.
O nível de furtividade pode ser aplicado em apenas alguns aspectos da aeronave. O objetivo sempre é diminuir o RCS em algumas direções e concentrar em outras. O aspecto com menor RCS é mostrando para a ameaça e o de maior RCS tem que ser escondido.
A configuração "pacman" concentra a furtividade no aspecto frontal. O F-35 e F-22 tem esta configuração, com uma redução moderada no aspecto lateral e pouca no aspecto traseiro devido ao escape do motor. Um caça supersônico ataca caças inimigos ou baterias de mísseis SAM e foge em direção contrária. Vai ser detectado pela ameaça ao fugir pois não tem como esconder o escape do motor com grande RCS, mas a ameaça está prestes a ser destruída e deveria tomar medidas defensivas. Atacar um caça fugindo, principalmente em velocidade supersônica, é bem mais difícil. A aeronave iniciou o ataque a partir do território amigo, em local permissivo onde não tem ameaça do lado nem por trás, e depois voltou para um local seguro.
A configuração "bowtie" é usada por aeronaves de ataque como o F-117 com um baixo RCS frontal e traseiro. Depois de atacar tem que fugir, mas sem a opção de acelerar na velocidade supersônica. Sem um pós combustor é possível criar um escape com formato furtivo.
A configuração "spiderman" concentra a furtividade em algumas direções, quatro ou seis, permitindo que a aeronave seja furtiva na maioria das direções. Seria usada em aeronaves que atacam alvos muito bem defendidos como o bombardeiro B-2. A aeronave tem que ter nível de furtividade VLO1 para atacar alvos bem defendidos. A configuração "fuzzball" teria furtividade em todas as direções, mas não existem exemplos operacionais.
Existem outros recursos que podem ajudar a furtividade. O B-2 tem nível de furtividade LO2 contra radares de busca que operam na frequência VHF. Voando baixo, os B-2 passam a ter um nível de furtividade VLO1 contra esses radares. Voando a 300 metros de altura uma aeronave é detectada a cerca de 40km. Voando a 70 metros de altura a detecção ocorre a cerca de 8 km.
O apoio de interferidores eletrônicos como o EA-6B Prowler ou o F/A-18G Growler contra os radares VHF também pode ajudar a manter o nível VLO1, mas alerta a iminência de um ataque. O F-117 tinha que sobrevoar o alvo para disparar suas bombas guiadas a laser, mas uma bomba planadora como a JSOW ou SDB pode ser disparada a mais de 50km do alvo garantindo que não vai ser detectado nem atacado.
Outra tática furtiva que já era usada por aeronaves convencionais é criar brechas na rede de radares de busca do inimigo. O primeiro ataque na Guerra do Golfo em 1991 foi feito pelos helicópteros Apache na fronteira com o Iraque ao atacar um radar de busca de longo alcance. Depois os F-117 passaram e foram seguidos por aeronaves convencionais. Os F-35 são supressores de defesas com sistemas capazes de detectar, identificar e localizar radares inimigos para depois serem atacados.
O Super Tucano furtivo precisa de um nível de furtividade de pelo menos LO1 e tentar chegar no LO2. A configuração seria "bowtie" diminuindo o RCS na frente e principalmente atrás para fugir de ameaças desconhecidas que apareçam.
Outra consideração é a defesa do alvo. Nas Malvinas, os argentinos operavam com um radar de busca AN/TPS-44 em Port Stanley. Uma aeronave furtiva não precisaria se preocupar com outras ameaças. Era um cenário de linha de frente com um lado seguro (permissivo) e o outro com ameaça (contestado) com a aeronave ficando pouco tempo sob ameaça. Já em Bagdá, os F-117 tinham que se preocupar com 60 posições de mísseis SAM e 3 mil peças de artilharia ao redor da cidade (local altamente contestado). Já no deserto a oeste do Iraque era seguro até para operar com helicópteros (cenário de penetração profunda). Os pacotes de ataque americanos contra o Vietnã do Norte voavam a maior parte do tempo sobre o mar ou sobre países vizinhos para evitar as defesas. O Super Tucano furtivo operaria contra defesas pouco intensas como nas Malvinas, em cenários de linha de frente ou penetração profunda em locais com poucas defesas. Não atacaria alvos muito defendidos a não ser para disparar armas fora do alcance das defesas.
A missão que o Super Tucano furtivo realizaria é outra consideração. Os alvos em operações de interdição de campo de batalha não costumam ser bem defendidos. Na operação Tempestade no Deserto em 1991, as aeronaves de apoio aéreo aproximado tiveram maior proporção de perdas relativas por serem as mais expostas voando baixo, atacando o mesmo alvo por muito tempo. As aeronaves em missões de interdição tiveram mais perdas em número absoluto por realizarem a maior parte das missões e contra alvos mais bem defendidos. Os F-117 atacavam os alvos mais difíceis e bem protegidos.
As missões de superioridade aérea, supressão de defesas e ataque a alvos muito protegidos seriam atacados por aeronaves furtivas como o F-22, F-35 e B-2. Aeronaves convencionais só atacam alvos bem protegidos com o uso de armas de longo alcance disparadas fora do alcance das defesas. Nos estudos para o substituto para do F-22, a USAF planeja operar livremente em espaço aéreo altamente contestado. Já a US Navy não quer a mesma capacidade da USAF para diminuir os custo e pretende penetrar defesas aéreas de alta intensidade com mísseis de longo alcance.
Um cenário ideal para mostrar a utilidade do ALX furtivo seria a Ucrânia. Os caças ucranianos tiveram muitas baixas contra os mísseis SAM "russos" e pararam de operar no local. Um caça furtivo seria bem útil neste cenário, mas os recursos ucranianos são incompatíveis com os custos de um F-35.
Diminuição da assinatura radar
O RCS do Super Tucano furtivo seria diminuído principalmente no aspecto traseiro se visto por trás por um radar em um cone de cerca de 30 graus. Se aparece uma ameaça no alerta radar (RWR) a aeronave foge na direção contrária ou lateral, e mostraria o aspecto com menor RCS. É uma técnica furtiva pois concentra o RCS em alguns pontos para aumentar em outros e mostra o aspecto com menor RCS para os radares inimigos. Se a detecção for muito próxima, o baixo RCS ainda vai ter utilidade para facilitar o uso de interferência eletrônica e do Chaff.
A aeronave também voaria baixo pois diminui o alcance do radar. O alcance dos radares também é menor contra alvos se afastando comparado com alvos se aproximando, podendo diminuir em até 50%. Junto com o baixo RCS tornaria a aeronave LO2 contra radares de caça e podendo chegar a VLO1 contra radares de busca.
Diminuir a assinatura radar da hélice aparentemente é o mais difícil, mas uma hélice de material composto é praticamente invisível ao radar. O maior desafio passa a ser o cubo da hélice que precisa esconder o encaixe das hélices pelo menos no setor frontal e traseiro. A assinatura lateral vai ser alta, mas não seria necessário no caso dos alvos previstos. O efeito "doppler shift" também atrapalha a detecção de aeronaves voando 90 graus em relação a um radar.
A entrada de ar costuma ser um item problemático nas aeronaves furtivas, mas concentrando o baixo RCS na traseira, o escape que seria um problema. O escape do motor dos turboélices costuma ser pequeno comparado com os jatos. Um formato achatado e curto é relativamente fácil de projetar.
A cobertura de uma aeronave furtiva precisa de um acabamento perfeitamente liso para diminuir a assinatura radar. A técnica mais usada atualmente é fazer uma cobertura de boa qualidade e cobrir com uma película metalizada para cobrir as pequenas imperfeições. Sai muito mais barato e ficaria mais fácil e barato em uma aeronave mais lenta que não precisa se preocupar com o atrito sofrido por um jato em alta velocidade.
Seria possível modernizar os Super Tucanos atuais para diminuir a assinatura radar? No caso de aeronaves prontas não, mas poderia ser feito em aeronaves a serem fabricadas para manter a mesma forma aerodinâmica. As bordas de ataque e fuga das asas, estabilizadores e superfícies de controles teriam que ser alteradas para diminuir o RCS. Um estrutura com formato serreado e inclinado com uma cobertura de material composto permite manter a forma atual e adicionar o formato furtivo. O leme e os profundores seriam em uma estrutura única e móvel. O resultado final é uma estrutura mais cara e pesada, mas que pode melhorar a capacidade de sobrevivência em cenários de média intensidade contra ameaças radar. O RCS pode ser diminuído em muito no aspecto traseiro e no frontal, mas o lateral continua sendo alto (configuração pac-man).
A superfície da aeronave tem que ser alterada com rebites de alta qualidade cobertos por uma película metalizada como a usada nas latarias de carros de passeio. O resultado é uma superfície bem lisa e com baixo RCS. Pequenos detalhes tem que ser modificados para diminuir o RCS como as entradas de ar de refrigeração e as portas dos sistemas eletrônicos. As antenas de rádio tem que ser retráteis para serem escondidas no modo furtivo.
Sem a possibilidade de instalar um compartimento interno de armas, a única opção seria levar um casulo de armas furtivo que pode ser alijado em caso de engajamento.
Um bom sistema de alerta radar (RWR) também é necessário em uma aeronave furtiva e melhor ainda se tiver capacidade de triangular a posição da ameaça. O RWR é um item que permite apontar os aspectos de menor RCS para a ameaça. Uma função secundária é permitir apoiar as missões de supressão de defesas aéreas inimigas. Permitiria atuar pelo menos contra defesas aéreas de ponto (curto alcance). A capacidade atual estaria limitada a atacar posições fixas de defesas antiaéreas de curto alcance com bombas guiadas a laser disparadas a média altitude.
O drone Eaglet foi desenvolvido para detectar e atacar defesas aéreas inimigas. O formato é semelhante ao proposto para o Super Tucano furtivo com asas enflechadas e cauda dupla em "V". O nariz com a entrada de ar ainda não aparece na foto.
Assinatura térmica, sonora e visual
A diminuição da assinatura térmica e sonora o Super Tucano já foram citados anteriormente. No Super Tucano furtivo o escape do motor poderia ser direcionado para ficar abaixo da fuselagem. Contra um caça perseguindo por trás e mais alto, as partes quentes do escape ficaria coberta pela fuselagem. Bloqueio é a principal técnica para diminuir a assinatura térmica. O posicionamento abaixo da fuselagem também ajudaria a diminuir o RCS contra ameaças traseiras.
Uma configuração ideal deveria incluir um FAN ao redor das hélices para mascarar o calor das hélices que é o mais difícil de esconder. Diminuir a velocidade das hélices atrapalharia o desempenho a não ser em missões onde a velocidade não é importante como as missões de reconhecimento e vigilância. O FAN em formato furtivo também poderia esconder o calor do motor e/ou escape dependendo da configuração da aeronave e o pocionamento como no caso de uma configuração de FAN central. O FAN também é usado para diminuir a assinatura sonora.
Voar a noite é uma boa proteção contra caças pois não fazem combate aéreo a noite. A aeronave vai precisa de sensores para voar a noite e de um FLIR para navegação e/ou detecção de alvos. O único sensor do F-117 era um FLIR. Voar alto dificulta a detecção visual de dia, mas facilita a detecção por radares de busca.
A imagem da esquerda mostra um C-130 visto por um FLIR olhando de cima para baixo e a imagem da direita mostra o FLIR olhando de baixo para cima. Visto de cima o calor do terreno mascara a assinatura da térmica da aeronave.
Abafador de som instalado no Quiet One usado pela CIA para infiltração silenciosa no Vietnã do Norte. O tamanho é inviável para instalação nos escapes dos motores do Super Tucano, mas poderia ser possível se o motor fosse instalado atrás da cabina como ocorre no P-39 Airacobra.
Sistemas ofensivos
Para uma aeronave ser furtiva é necessário levar armas internamente. No caso de uma turboélice de ataque leve a carga deve ser de de pelo menos duas bombas de 230kg ou uma bomba de 450kg. Disparando as bombas em mergulho teria uma precisão de 15 metros o que seria equivalente a uma bomba guiada por GPS. Um FLIR de navegação seria bem útil para auxiliar a pontaria e a navegação a noite.
Outra opção além do compartimento interno de bombas é levar as armas em uma canoa externa abaixo da fuselagem ou um casulo furtivo no cabide da fuselagem. O Su-57 tem canoas para mísseis nas asas além do compartimento interno de armas.
O casulo furtivo seria a opção menos furtiva, mas seria a que tem menos riscos no projeto e deixaria a aeronave mais leve, mas aumentaria o peso da carga. A assinatura radar lateral seria maior, mas pode ser alijado em emergências. Pode ter vários tamanhos para vários tipos de armas o que facilitaria futuras modernizações. O casulo furtivo seria levado na fuselagem ou até dois nas asas.
O ALX furtivo ainda teria opção de receber dois cabides em cada asa para levar armas externas. Seria usado em cenários sem ameaça como combate a guerrilha.
As duas metralhadoras nas asas seriam mantidas, mas com o cano com cobertura furtiva facetada. Primeiro disparo fura a proteção metálica que diminui a assinatura frontal do cano. A princípio a metralhadora não seria usada em um cenário que exige furtividade.
Uma modernização oferecida para o Super Hornet é um casulo furtivo para levar armas internamente e diminuir o RCS.
Detalhes internos do casulo furtivo do Super Hornet. A direita está uma montagem com um casulo menor para levar duas bombas de 230kg e ou uma bomba de 450kg. A versão F-35B de decolagem curta/vertical tem compartimentos internos menores e leva duas bombas JDAM de 450kg. O ALX furtivo teria metade dessa capacidade.
Outra montagem de um Super Tucano furtivo com casulos de armas na asa.
Entre as novas modernizações propostas para o F-22 estão um tanque de combustível furtivo. O Super Tucano furtivo poderia usar um semelhante para levar combustível.
Cabide de mísseis "furtivo" do F-35 do lado de um cabide convencional. Um Super Tucano furtivo poderia receber cabides com formato semelhante para diminuir o RCS ao mesmo tempo que permite o emprego de cargas externas.
Como seria um P-38 Lightning com formato furtivo.
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