Na década de 70, o projeto de
caças
russos passou a priorizar a manobrabilidade, ao invés da
velocidade
cada vez maior dos modelos anteriores. A configuração do
Flanker sugerida pelos institutos de pesquisa aerodinâmicas
russas
(a do MiG-29 também) são um dos segredos da sua grande
manobrabilidade.
Outro segredo é o motor de grande potência que permite
manter
uma relação peso/potência adequada.
O Su-27 usa dois turbofan Lyulka
AL-31-F
com empuxo máximo de 12.500 kg cada, em
pós-combustão
que, juntos, dão grande razão potência/peso e
agilidade.
Estes motores são extremamente robustos e têm baixo
consumo.
Eles têm projeto modular que permite a troca do bocal,
câmara
de combustão do pós-combustor (PC), injetor, turbina de
baixa
pressão e compressores, e a transmissão como parte de
serviços
de manutenção. As pás do primeiro estágio
do
compressor de baixa potência podem ser reparadas ou trocadas,
assim
como todos os estágios do compressor de alta potência.
A entrada de ar tem placas de
geometria
variável em duas dimensões na parte de cima, cuja
deflexão
é controlada por dados do ar, potência aplicada e
parâmetros
de vôo. As paredes e as placas são cobertas com 96 mil
furos
em forma de poro, que sugam a camada limite.
Uma cortina de titânio
levanta-se
da parte de baixo da entrada de ar para proteger as turbinas contra
entrada
de objetos estranhos (FOD) durante taxiamento, decolagem e pousos. Essa
cortina opera em conjunto com o trem de pouso. Portas independentes
embaixo
da entrada de ar são abertas para aumentar o fluxo de ar para as
turbinas em grandes ângulos de ataque.
Os motores russos podem acumular
2.000-2.500
ciclos táticos (cada um representa o desgaste médio de
uma
sortida de combate) entre as seções de
inspeção.
Para se ter uma idéia do valor desses números, os
últimos
modelos das turbinas F100-PW-229 e GE F110-100 que equipam o F-16 e o
F-15
têm tido problemas de rachaduras das lâminas e problemas de
selamento, que causam falha no motor após apenas 200 ciclos
táticos,
e que resultaram na perda de várias aeronaves.
Os últimos modelos de motores
russos
podem sofrer abuso massivo ao serem acelerados e desacelerados
rapidamente.
Aceleração rápida é uma
característica
antes inédita no ocidente.
A AL-31 é imune a estol de
compressos
a Mach 2 e é estável durante estol plano ou invertido.
Tem um sistema
de ligação automático caso o motor apague, como os
que podem ocorrer em caso de ingestão de gases do disparo do
canhão
e mísseis.
Os motores atuais estão sendo
fabricados
em linhas de produção especializadas, com maior controle
de qualidade. Os controles hidromecânicos tradicionais foram
substituídos
por sistemas da classe do EECS/FADECS, controlando o fluxo de
combustível
e trimagem, digitalmente. A tecnologia do martelo e prego tem sido
trocada
por outras do mesmo nível dos ocidentais: a metalurgia do
pó.
O metal fundido atomizado é
superesfriado
em cristais em pó, são então colados juntos e
temperados
em moldes, sob calor intenso e alta pressão. A tecnologia foi
iniciada
pela Pratt & Whitney junto com as coberturas de cerâmica
"Gatorizing".
A metalurgia do pó oferece grande uniformidade para componentes
de alta fadiga, como as pás da turbina.
O Su-37 e o Su-30 usam a AL-31FU com
TVC.
As turbinas AL-31F e AL-31FU (que equipa o Su-37 e Su-30MKI) são
intercambiáveis,
ou seja, qualquer versão do Su-27 pode ser equipada com as duas
turbinas.
Os 12 % a mais de potência da
AL-31FU
foram conseguidos com aumento em 20 mm no diâmetro em
relação
aos 910mm da AL-31F 910 mm e pelo aumento da temperatura de 1.665°
K. O resultado foi o aumento do SFC sem PC, de 0.068 para 0.070 kg/Nh.
Após 20 anos em
produção
a AL-31F está sofrendo modernizações. A Lyuka e a
Salut
estão desenvolvendo kits para modernizar as turbinas. O programa
da
Salut tem três fases. A primeira consiste na troca do compressor
com
maior diâmetro chamado RNK-924-4 e um sistema de controle digital
SAU-235.
Um motor já voou 20 horas em 2003 para investigar estabilidade
gás-dinâmica.
O SAU-235 é três vezes mais confiável que o
anterior.
No segundo estágio uma novo sistema resfriador de turbina
será
implementado e no terceiro estágio, que será incorporado
em
2004, será instalado um novo fan de três estágios
KND-924-3
com tecnologia "blisk" (disco de peça única) com maior
eficiente
que o de quatro estágios. Com a modernização a
potência
será aumentada para 140 KN, ou com opção de manter
a
potência e diminuir a temperatura em 110 graus para aumentar a
vida
útil em 2.5 vezes (de 3.000 horas para 7.500 horas). A
AL-31
modernizada será usada no novo caça Sukhoi T-50 (programa
PAK-FA).
Dados da AL-31F
By-pass
ratio(BPR)
0.6
Consumo
específico
de combustível(SFC) 0.68 kg/hr/kg
velocidade
subsônica
baixa)
SFC a potência
máxima com
PC
1.92 kg/hr/kg
Comprimento
4,95 m
Diametro
1,18 m
Potência
militar
7.600 kg (16.754,85 lbs/74.56 kN)
Potência com o
PC
ligado
12.500 kg (27.557,32 lbs/122.6 kN)
Peso
1.600 kg (3.527 lbs) (AL-31FU)
Relação
potência/peso
8:1
MTBO
1.000h
Vida
útil
3.000h
Uma das características de
desempenho
dos caças atuais é a razão de surtida. É
uma
forma de multiplicação de poder, devido à
capacidade
da aeronave realizar o maior número de missões por dia
com
o menor intervalo de tempo entre elas.
Foi devido a essa capacidade, que
Israel
conseguiu atacar dezenas de bases aéreas no Egito e na
Síria
durante as horas iniciais da Guerra dos Seis Dias, em 1967. Os
caças
decolavam, atacavam seus alvos e eram reabastecidos e rearmados em
cerca
de 15 minutos. Isso depende muito do treinamento das
tripulações
de solo e de material adaptado, como tanques de reabastecimento sob
pressão.
Não é uma capacidade
difícil
de conseguir, pois foi adaptada para os caças da década
de
60. Porém, essa capacidade tem limitações e
custos.
Ela só pode ser mantida por períodos curtos, devido ao
desgaste
das aeronaves e pilotos. Para ser mantida mesmo por períodos
curtos,
é necessário manter um número maior de pilotos por
aeronave (o número normal é de 1,5 pilotos/aeronave), o
que
aumenta os custos de operação para manter um
número
maior de pilotos operacionais.
Para evitar aeronaves estacionadas
devido
a falhas mecânicas, é preciso um números grande de
LRU (Line Replacement Unit), que são módulos de
aviônicos
que podem ser substituídos caso tenham alguma falha. Esses
módulos
são caros; um esquadrão pode chegar a ter vários
sistemas
de aviônicos completos adicionais, como radares, e também
não podem ser mantidos indefinidamente. São ideais para
cenários
onde se espera um conflito rápido.
Para efeito de
comparação,
os Mirage 2000 franceses que participaram na Operação
Allied
Force em Kosovo em 1999 voaram cerca de 200h por mês, ou seja,
dez
vezes mais do que o normal. Foi necessário 3 pilotos por
aeronave
para manter o ritmo operacional mais alto com vôos de
5-6h
de duração.
Os Belgas, que também
participaram
da operação com o F-16AM, perceberam que a longo prazo
ficariam
sem pilotos devido a rotação entre os pilotos que
participavam
da campanha e os que tinham ficado em casa cuidando de outras tarefas.
A manobrabilidade é uma
qualidade
mais ligada à capacidade defensiva. Aproximar, manter
proximidade
e destruição aproximada poderá ser uma das poucas
formas de destruir os mísseis de curto alcance de última
geração, com superagilidade, além das
contramedidas
eletrônicas.
Isso, se a aeronave sobreviver à transição do
combate
à longa distância (BVR) para o de curta distância
(WVR).
Para fugir do envelope de engajamento
dos
mísseis de longo alcance, deve-se mergulhar para
forçá-los
a descerem para a parte mais densa da atmosfera, fazendo-os perder
energia
devido ao arrasto maior e depois subir para não ser
alcançado
por um míssil com pouca energia, sempre em direção
contrária ao ataque, ou pelo menos ortogonal e na maior
velocidade
possível, o que depende da potência dos motores.
Capacidade
que a boa relação potência/peso do Flanker permite
cumprir com ótimo desempenho. Essa capacidade também
ajuda
na aceleração e razão de subida, que é um
parâmetro
importante nas missões de interceptação.
O sistema fly-by-wire (FBW) do
Flanker
e a sua capacidade de supermanobrabilidade permitem que o piloto
não
se preocupe muito com a pilotagem da aeronave e se concentre no combate
aéreo em si, que é uma característica dos bons e
experientes
pilotos de caça.
O conceito de agilidade dos russos
é
diferente do Ocidental. Eles usam uma configuração
estável
e aprimoram a aerodinâmica para permitir atingir grandes
ângulos
de ataque sem perda da estabilidade. A estrutura também é
forte o bastante para poder exceder os limites "g" por breves
períodos
e a entrada de ar é otimizada para operar em grandes
ângulos
de ataque. O sistema de controle de vôo tem limites que podem ser
excedidos, deliberadamente, apertando um botão. O piloto pode
usar
essa opção para apontar seus canhões ou
mísseis,
evadir mísseis ou evitar bater contra o solo.
A capacidade de manter grandes
ângulos
de ataque é importante, pois permite apontar o nariz e,
automaticamente,
o canhão ou mísseis para o oponente, com mais
facilidade.
Nos caças ocidentais, não importa quanta força o
pilota
faça no manche, o sistema de controle de vôo sempre
limitará
o ângulo de ataque ou forças "g".
Uma onda de choque atingiu o Ocidente
quando
a Mikoyan e depois a Sukhoi mostraram suas aeronaves em Paris e em
Farnborough após 1989.
A platéia estremeceu pelas impressionantes manobras Cobra e Tail
Slides demonstradas pelos novos caças altamente ágeis,
reacendimento
rápido dos motores à baixa altitude e sua estabilidade
massiva
em grandes ângulos de ataque. As únicas aeronaves
ocidentais
capazes de atingir essa capacidade eram aeronaves especializadas de
pesquisa.
Em combates aéreos, as
manobras
aéreas Cobra e Hook, particularmente, podem anular os retornos
de
radar Doppler, levando os radares AWACS e de interceptadores a
"soluçarem".
Embora essa queima excessiva de energia possa colocar as aeronaves em
desvantagem
em combates aproximados, em combates a longa distância (BVR) ele
pode atrapalhar o trabalho de aeronaves AWACS e se mostrar letal.
Uma tática praticada pelos
pilotos
russos para se aproximarem de aeronaves AWACS e outras aeronaves de
alto
valor é usar um ou dois pares de aeronaves voando bem
próximas
em alta velocidade com o ala a 3 metros lateralmente e 15 metros para
trás,
podendo seguir sinais visuais do líder. Enquanto estão
além
da distância onde as técnicas de processamento de sinais
no
modo de avaliação de incursão possam ser usadas
pelos
defensores para determinar que os dois alvos adquiridos sejam na
verdade
quatro aeronaves, os dois líderes sinalizam uma parada, pouco
antes
dos radares PD ou AWACS iluminarem seus sistemas de alerta radar
Beryoza
SPO-15 em toda intensidade. Eles então iniciam manobras Split-S
Doppler negativas, Cobra e Hook, antes de mergulharem para baixa
altitude,
acumulando energia no processo.
Enquanto isso, as duas aeronaves
despistadoras
mantêm a direção para fazer o AWACS pensar que
está
tudo em ordem, antes de se retirarem. Isso induz a uma certa
complacência
nos operadores do radar. Durante esses preciosos segundos, os dois
caças
"snipers" se aproximam à baixa altitude para o abate. Antes de
serem
adquiridos ou antes de outros caças inimigos serem vetorados
para
a interceptação, as duas aeronaves snipers se aproximam,
trancam no alvo, passivamente, e lançam vários
mísseis
ar-ar guiados por radar ou as primeiras salvas de mísseis de
longo
alcance, como o R-77, o R-77M, o R-37 e até o KS-172 de longo
alcance.
Os pilotos ocidentais são
muito
dependentes de aeronaves AWACS e esse cenário levaria a uma
considerável
confusão. Os mísseis ar-ar russos são otimizados
para
pilotos "snipers" e incluem meios de adquirir o efeito Doppler, criado
pela rotação das pás de um helicóptero. Por
isso, eles podem derrubar exploradores SEAD à baixa altitude,
aeronaves
AWACS à média altitude e bombardeiros através de
técnicas
home-on-jam.
A configuração
integrada
com grandes extensões das asas fornecem, fora a grande
eficiência
aerodinâmica, condições adequadas para a
operação
das turbinas em grandes ângulos de ataque, e com bastante
espaço
para levar combustível internamente. As características
aerodinâmicas
únicas, combinadas com as características ótimas
dos
parâmetros, como carga alar e razão potência-peso,
junto
com o emprego de sistema FBW, permite que o Flanker seja mais
manobrável
que seus concorrentes, incluindo os caças europeus de
última
geração.
O Flanker foi projetado
para
superar o F-15 em combate e a prática comprovou que era capaz.
Em
agosto de 1992, durante uma visita a base de Langley nos EUA, os
pilotos
Alexander Kharchevsky e Grigory Karabasov usaram um Su-27UB contra um
F-15.
O Flanker usou apenas a potência seco e o mínimo de
pós-combustor
para superar o F-15 pilotados pelos melhores pilotos americanos. Em
1995,
quando os americanos visitaram Lipetsk, os americanos recusaram-se a
enfrentar
os russos novamente. Em 1995 o General Joseph Railston admitiu que
qualquer
pesquisa cientifica iria provar que o Flanker era superior ao F-15 em
manobrabilidade.
Em 2003 os Flanker enfrentaram os Mirage 2000 franceses com os mesmos
resultados.
Em outra ocasião
um
Su-27 conseguiu guiado por datalink a partir de controle nos solo,
atingiu
a área estimada de interceptação de aeronaves
SR-71
que voavam próximo a fronteira para missões de
reconhecimento
do território russo. O piloto usou um canal não
criptografado
e anunciou que estava pronto para disparar um míssil R-27E. O
SR-71
deu meia volta e os vôos passaram a serem curtos e raros.
Outros critérios para
comparação,
que não são importantes aqui, mas apenas a título
de ilustração, são a velocidade de giro sustentada
e o ângulo de ataque máximo. A velocidade de giro
sustentada
do Mirage 2000-5 é de 21,5 graus/segundo e igual a do F-16C;
maior
do que a do F-15 (21 graus/segundo) e a do Hornet (20 graus/seg) e
somente
inferior às do Flanker (27 graus/seg), Typhoon (22 graus/seg),
Rafale
(24 graus/seg) e Gripen (30 graus/seg). O ângulo de ataque
máximo
do Mirage 2000-5 (+ 28 graus) é melhor que o F-16C (+ 26
graus);
o do Flanker (+ 30 graus); F-15 (+ 20 graus); F-18C Hornet (+ 30
graus);
Typhoon (+ 30 graus); Rafale (+ 32 graus) e Gripen (+ 50
graus).
A distância de pouso
está
relacionada com a velocidade de pouso, que é quase equivalente
para
todos os concorrentes (+/- 240 km/h). Depois que tocam o solo, a
diferença
está na capacidade do sistema de freio da aeronave e de
dispositivos
aerodinâmicos de parada, como pára-quedas de frenagem. Uma
relação empuxo/peso em torno de 1 significa que pode-se
decolar
de pistas curtas.
Os caças russos e os suecos
são
projetados desde o início para operarem em pistas de
dispersão
ou em pistas danificadas. O F-18 tem essa capacidade por poder operar
embarcado.
O Mirage já demonstrou essa capacidade e o F-16 é o pior
de todos, por ter um trem de pouso fraco e devido a problemas de
aspiração
de objetos pelas turbinas.
O supercruzeiro
(aceleração
até velocidade supersônica e vôo sustentado
supersônico
sem engajar o pós combustor) já era possível com o
Flanker, devido à grande quantidade de combustível
interno,
muito antes do YF-22 e YF-23 decolarem. Porém, está longe
de conseguir alcançar Mach 1.7, como os caça americano
F/A-22 (sua
velocidade máxima é limitada a Mach 1.8 devido a
geometria
fixa da entrada de ar e calor no canopi).
