Superioridade Aérea
A superioridade aérea é uma prioridade
em qualquer conflito.
Desde 1939, nenhum país ganhou uma guerra sem conquistá-la,
nenhuma ofensiva teve
sucesso e nenhuma defesa se sustentou contra um inimigo que tinha
superioridade
aérea. Conseqüentemente, nenhum estado perdeu um guerra
enquanto manteve a superioridade
aérea, e obter superioridade aérea é o
prelúdio para uma vitória
militar.
Sem superioridade aérea as perdas podem ser menores que
os danos
causados ao inimigo. No conflito do Golfo em 1991, os aliados
conseguiram
superioridade aérea quase imediata. A superioridade aérea de
teatro foi
conseguida em alguns dias e depois a supremacia aérea total após
uma semana.
Um estudo da General Dynamics na
década de
1980 identificou a furtividade como a principal característica
para conquistar asuperioridade aérea. Os caças sempre usaram camuflagem e
os pilotos de caça
sempre usaram táticas furtivas.
No Estudo "Red Baron", a
USAF observou que no Vietnã metade das tripulações
derrubadas e cerca de 82% dos
pilotos atingidos não sabiam que estavam sendo atacados
por outra
aeronave. O mesmo foi observado nas duas Grandes Guerras
e na Coréia. A
bibliografia de ases da aviação de caça
está cheia de referência do seu sucesso
devido a habilidade de ver o oponente antes de ser visto, atacar com o
sol nas
costa e atacar o adversário nos seus pontos cegos.
Furtividade, neste sentido, significa detectar o adversário antes que seja detectado. O termo correto se aplica aos város materiais e técnicas que diminuem a susceptibilidade de uma aeronave de ser detectada. Tecnologia furtiva inclui tudo que minimiza a assinatura e a emissão de sinais, com o objetivo de aumentar a eficiência das contramedidas e sensores da plataforma e atrapalhar ou atrasar a sua detecção e identificação pelo inimigo. O objetivo é evitar ou retardar a detecção, identificação e aquisição de alvo pelo inimigo e aumentar a capacidade de atirar primeiro da plataforma e aumentar a capacidade de sobrevivência.
O principio
é o mesmo dos U-Boat alemães - disparar sem ser visto, desengajar e
desaparecer. Evitar
combate aproximado também é importante pois em um combate a
curta distância 1x1
depende muito da sorte e outro oponente pode aparecer de surpresa.
Outro fator crítico na
superioridade aérea é
a velocidade. A velocidade diminui o tempo de
reação do inimigo e dá
liberdade para engajar e desengajar se necessário. A iniciativa
costuma ser do
oponente mais rápido. No caso das aeronaves furtivas de
superioridade aérea
como o F-22, a velocidade que interessa é o supercruzeiro.
Velocidade supersônica pode ser considerada uma contramedida pois reduzem a susceptibilidade a mísseis SAM e outros caças. Quando um SAM detecta uma aeronave supersônica, com o F-22 voando alto em supercruzeiro em território inimigo (>Mach 1.4 a 15 mil metros), ele sobrevoa o lançador antes que o míssil possa atingir sua altitude e o engajamento se transforma em uma perseguição por trás onde o F-22 poderá facilmente se afastar do míssil ou desaparecer do radar de controle de fogo. Passar 50% do tempo em supercruzeiro de Mach 1.5 equivale a penetrar cerca 400 km dentro do território inimigo em meia hora, indo e voltando.
Gráfico
mostrando com o SR-71 usava a velocidade e a altitude para sobreviver aos
mísseis SA-2. Deve ser considerado que a aeronave alvo
não irá usar contramedidas
eletrônicas e nem mudar de direção. A grande
velocidade do SR-71 diminuía em
muito o envelope dos mísseis SAM. Esta combinação
é usado até hoje no F-22.
As táticas de reconhecimento de fronteira na Europa do RF-101
era ingresso
baixo, subida rápida até 10-15 mil para fotografar
além da fronteira, voava por 3
minutos nesta altitude que era o tempo de resposta do SA-2 até serem engajados, e
desciam também
rápido.
Diminuindo o alcance
de detecção é possível multiplicar a
área
de atuação. Se diminuir em 10 a distância
detecção a área em que uma aeronave
pode operar livremente aumenta em 100 vezes. A área onde o
caça está sob perigo
é chamado de anel de ameaça O gráfico
mostra como isto funciona
comparando um caça convencional contra outro caça furtivo
voando em direção a
uma bateria de mísseis SAM de longo alcance. O caça
convencional voando
a Mach 0,9 a 40 mil pés é detectado no ponto A e
acompanhado pela bateria de
mísseis SAM que dispara um míssil para interceptar no
ponto B. O míssil tem
energia suficiente para conter manobras evasivas. O F-22 voando
a Mach
1,4 a 60 mil pés só é detectado no ponto C. O
míssil demora para atingir sua
altitude. Com menos energia o alcance de perseguição
facilita as manobras evasivas
em D. O resultado é que a furtividade atrasa a oportunidade
do inimigo de
disparar que acontece mais para o final do engajamento enquanto a
velocidade,
contra uma ameaça no solo, reduz o tempo de reação
da detecção até o lançamento
e reduz o alcance cinemático de mísseis antiaéreos
ou artilharia antiaérea.
Em combates aéreos, a
velocidade supersônica
permite controlar o engajamento, facilita surpreender o inimigo por
trás, evita
ser pego de surpresa na posição 6 horas/por trás e
fica mais fácil surpreender
aeronaves lentas.
Testes da USAF em 1962 entre o interceptador F-102 Dagger e o
bombardeiro
supersônico B-58 ensinou aos dois táticas para atacar e
evadir. Também mostrou
que um bombardeiro supersônico é bem difícil de
interceptar.
O bombardeiro Mach 3 XB-70 poderia
ser
aeronave que salvaria muitas vidas dos tripulantes dos B-52 que atacavam
alvos na
bem defendida Hanói. A aeronave levaria uma carga de 22 toneladas de bombas
com alcance de 14 mil quilômetros sem reabastecimento, mas nunca
atingiu os
requisitos.
A velocidade significa resposta
rápida o que
é crucial para um interceptador e pode aumentar a razão
de saída com a aeronave
ficando pouco tempo no ar.
As armas lançadas, ar-terra ou ar-ar, tem mais energia e o alcance é aumentado. Está vantagem permitiu cortar gastos no projeto do F-22 pois o AMRAAM tem seu alcance aumentado e também é ajudado pela furtividade que permite que o Raptor se aproxime com segurança de um caça inimigo armado com mísseis de longo alcance. O alcance do AIM-120C AMRAAM aumenta em 50% se a velocidade aumenta de Mach 0,8 para 1,5 a grande altitude. Um míssil ar-solo pode planar até 170 km se lançado em alta velocidade e grande altitude.
Gráfico
mostrando o engajamento além do alcance visual entre uma
aeronave uma aeronave convencional com RCS de 5m2 chamada de
"vermelha", e a aeronave "azul", um caça furtivo
avançado.
O gráfico da esquerda assume que cada caça tem um
míssil ar-ar de alcance de
50km. O gráfico da direita assume que estão armados com
mísseis ar-ar de alcance
de 100km. Se a aeronave "azul" tem um RCS de 0,1m2, ele irá
detectar
a aeronave "vermelha" primeiro e disparar 60-80 segundos antes se as
duas aeronaves tiveram radares com a mesma potência. Mesmo se a
aeronave
"vermelha" tiver um radar mais potente (linha pontilhada no
gráfico
da direita), não terá vantagem.
Em 1982, a USAF simulou o uso de
caças F-117
com mísseis ar-ar para atacar as aeronaves AEW "Mainstay" russas.
Os
resultados mostraram que não seria efetivo por falta de
velocidade. Num
conflito leste-oeste, o "Mainstay" detectaria os caças OTAN voando
baixo. Um ATF (atual F-22) poderia realizar as tarefas anti-AWACS e
manter a
utilidade dos atuais caça-bombardeiros da OTAN.
Os caças precisam ligar o
pós-combustor para
aumentar a potência para aumentar a potência em até
50%. Com turbinas bem mais
potentes, o F-22 não precisa ligar o pós-combustor para
atingir velocidades
supersônicas. O consumo é bem menor assim como a
assinatura térmica e visual.
A primeira aeronave com
supercruzeiro não
foi o ATF. O título é do B-58 Hustler que voava em
supercruzeiro, mas tinha que
usar o pós-combustor ou mergulhar um pouco para acelerar para superar o
arrasto transônico
até alcançar a velocidade supersônica. O F-16XL, os
novos modelos do F-16, o
Eurofighter, o F-4 equipado com a turbina PW1120 e os novos
caças de 5a geração
russos MiG-1.44 e Su-47 também são capazes de atingir
supercruzeiro sem
pós-combustor. O protótipo do Rafale voou a Mach
1,4 sem usar o
pós-combustor usando a turbina F-404, mas acelerava com o
pós-combustor. O
F-15C propulsado pela F100-PW-100 consegue manter supercruzeiro de Mach
1,04. O
YF-23 também podia voar em supercruzeiro e a furtividade e
velocidade era
melhor que a do YF-22, mas era menos manobrável por não
ter vetoramento de
empuxo.
A manobrabilidade é outra característica
importante da superioridade
aérea. Ao contrário da furtividade e supercruzeiro, a
alta manobrabilidade é
mais usada para táticas defensivas que ofensivas. Manobrar mais
que o
adversário para derrubá-lo não é uma boa
tática. Um dogfight demora muito, o
fator sorte é significativo e o torna susceptível a outro
oponente que aparece de surpresa.
Os melhores pilotos de caça
geralmente
evitam dogfight sempre que possível. Manfred von Richthofen, o
famoso Barão
Vermelho, foi derrubado ao violar este princípio. Os pilotos de
caça geralmente
operam na parte do envelope de vôo que favorece as
características de manobra
da sua aeronave e evitam o envelope onde o adversário leva
vantagem. Ter boa
manobrabilidade em todas os envelopes elimina estas
considerações e aumenta a
flexibilidade tática.
A manobrabilidade foi quantificada
em 1960
por John Boyd na teoria energia-manobrabilidade. Sua teoria foi usada
no
projeto do F-15 e F-16. As principais medidas de energia-manobrabilidade são a
capacidade de g sustentada (habilidade de virar sem perder altitude e
velocidade), cerca de 3-4 g´s nos caças atuais; g
instantâneo (habilidade de
virar o nariz sem afetar em muito a velocidade), a maioria dos
caças atinge 9
g´s instantâneo; e excesso de potência
específica (medida da capacidade da
aeronave de subir, acelerar ou girar em qualquer condição
de vôo). Outro
parâmetro de interesse é o tempo de
aceleração transônico, por exemplo o tempo
necessário para ir de Mach 0,8 até Mach 1,2. Comparando
estas características
de dois caças é possível mostrar qual tem vantagem
tática num dogfight.
O alcance é outro
requisito que pode
ser importante para se obter superioridade aérea. O F-15 tinha
requisitos de operar em um cenário como o Vietnã sem
reabastecimento em vôo
para substituir o F-4. O Vietnã sempre quis uma aeronave de longo
alcance para perseguir
os caças americanos até as zonas de reabastecimento.
Acabou comprando o Flanker. Os F-104 foram usados como escoltas no Vietnã. Tinha
curto alcance e
os pilotos vietnamitas esperavam voltarem por falta de combustível para atacar as aeronaves de
ataque. Foi
retirado de ação rapidamente no final de 1967.
O F-22 é um caça grande por ter o mesmo requerimento de
alcance do F-15 e
para levar turbinas potentes para atingir supercruzeiro. O F-101 Vodoo
era um
caça grande, de longo alcance, para escoltar os B-36. Pesava 24
toneladas sendo
6,1 toneladas de combustível interno. O
requerimento de alcance era um raio de
ação de 1.459km.
Outra característica que
conta na capacidade
de sobrevivência é a habilidade de operar de pistas
curtas. O benefício
é menos claro que a furtividade, velocidade e manobrabilidade.
Decolar com pouca
distância em bases com pistas destruídas é outro
fator que conta é um fator menor na furtividade enquanto no
solo ao operar de
pistas de dispersão em rodovias.
O preço da STOL é alto. Esta
necessidade depende da capacidade de contra-ataque aéreo do inimigo (capacidade
de destruir as aeronaves antes que decolem). Depende do número de
pistas de pouso a
serem destruídas para afetar a capacidade de voar e a habilidade
de reparo das forças
amigas de trazé-las de volta a operação. Depende ainda
das forças de defesas
aérea e antiaérea para parar as sortidas inimigas de
atingirem as bases amigas em
primeiro lugar. Outro fator é bombardear a aeronave ou as
pistas. Vai depender
da efetividade dos abrigos reforçados e da capacidade de saber
onde estão as
aeronaves. A melhora maneira de destruir uma aeronave é quando
ainda está no solo.
Um caça com capacidade de vôo supersônico e alta manobrabilidade tem razão peso-potência e carga alar que dá uma certa capacidade STOL. Esta capacidade pode ser melhorada com trem de pouso reforçado para operar em pistas reparadas e reversores de empuxo. O peso destas melhorias diminuem a razão peso-potência.
Um bom exemplo de aeronave STOL furtiva poderia ser um Sea Harrier com formato furtivo. A furtividade seria concentrada no setor frontal (pac man). A aeronave decola de um local desconhecido, realiza um ataque contra caças inimigos e pode voltar para outras bases de dispersão.
O vetoramento de empuxo (TVC) pode
ser usado
em decolagens curtas para levantar o nariz em uma velocidade antes que a
cauda produza a força necessária. O TVC permite ter uma cauda menor que permite
atingir
uma certa velocidade com menos arrasto e potência. O TVC
também aumenta o
controle em grandes ângulos de ataque durante manobras agressivas.
Conciliar estes requerimentos
de
superioridade aérea é difícil e caro. A velocidade supersônica
precisa de uma fuselagem longa e fina que vai contra a agilidade. A
agilidade
depende de grandes asas, que é difícil de conciliar com
uma asa pequena e fina
necessária para supercruzeiro. A melhor cauda é nenhuma
para furtividade e
velocidade, mas não para a manobrabilidade. O armamento e o
combustível interno
precisa de grande volume interno que vai contra a aerodinâmica.
Armas
modernas
também são um fator cruicial para conseguir superioridade
aérea. Um
piloto com mira no capacete apontando um míssil tipo
"aponte-e-dispare" como o ASRAAM, AIM-9X, Python 5 ou IRIS-T não
precisa se preocupar em manobrar a aeronave para se posicionar e
disparar. Os
mísseis de longo alcance tornaram o combate relativamente
fácil lembrando um
vídeo game tão fácil como apertar botões,
apesar de ser complicado contra um
inimigo com armas equivalentes.
Fusão de Sensores
A história mostra que
poucos pilotos
eram efetivos. Na Segunda Guerra Mundial, apenas 21% dos pilotos de
caça conseguiram
vitórias aéreas e 3,6% desse total (1/6 dos que tiveram
vitórias) se tornaram
ases (5 ou mais vitórias). na Guerra da Coréia este valor
foi de 38% e 4,8%
respectivamente. A capacidade de um caça pode ser multiplicada
se for possível
aumentar o número de ases ou pilotos que conseguem um "kill".
Um dos empecilhos é o tempo
que os pilotos
gastam pilotando, navegando e monitorando os sistemas da aeronave. Um
caça como
o MiG-21 precisa de 90% do tempo de um piloto apenas para realizar estas
tarefas.
Um caça moderno como o JAS-39 Gripen tem esta
relação invertida e o piloto tem
mais tempo para gerenciar os sensores, pensar em táticas e
atacar. O que tornou
isto possível foram os computadores que permitiram a
automação, diagnóstico
automático e meios de auto-testes. Sistema de vôo
"Fly-By-Wire" evitam
que o piloto tenha que se preocupar em com o envelope de vôo da
aeronave.
Para facilitar ainda mais é
possível maximizar
a informação e minimizar os dados mostrados ao piloto. O
F-22 usa sensores e
os mostra de três formas:
- Fusão de sensores, combinando dados de todos sensores e mostra o alvo na tela, aliviando piloto de monitorar e comparar vários sensores.
- Gerenciamento de sensores. O piloto não controla os sensores que muda de modo de acordo com a situação tática.
- Controle de emissão, mantendo as emissões a menor
possível automaticamente.
A cabine do F-22 tem três
mostradores de
152x152mm, um de backup de instrumentos e um HUD. Nenhum tem função dedicada como
mostrador de radar, guerra eletrônica,
comunicações, navegação ou
identificação. Estes sistemas são periféricos do sistema
chamado Common Integrated
Processor (CIP) controlado por um software de 1,7 milhões de
linhas de código.
A tela central mostra o
cenário além do
alcance visual, o da esquerda a situação defensiva e o da
direita é usado para
ataque. O central é o mais detalhado e todos com símbolos
comuns com forma e
cor diferente, fácil de distinguir se o piloto usar óculo
de proteção laser. Os
F-22 na formação são círculos azuis e os
caças amigos são verdes. Cada símbolo
tem um vetor indicando a direção e velocidade aproximada,
assim como símbolos
de identificação. A aeronave recebe dados adicionais do
AWACS e Rivet Joint e
dos outro F-22 por datalink. Todos os pilotos da
formação vêem o mesmo quadro
de situação geral.
O controle de
emissões é muito importante nas aeronaves de
superioridade aérea. O
radar APG-77 do F-22A gerencia a potência de acordo com a
posição do alvo. Nos mostradores da
cabine do F-22A, o
computador define a esfera de espaço aéreo ao redor
dividida em camadas:
1 - Consciência
situacional geral
2 - Priorização de alvos pela identificação
e/ou potencial de ameaça
3 - Decisão de engajamento ou evitamento
4 - Detecção para permitir negação de
vantagem para a ameaça
5 - Implementação de reações defensivas
Na zona mais externa os
alvos não podem ser atacados. Um AWACS pode detectar um alvo na
zona externa e
passar os dados por datalink para o F-22A. Como não é
ameaça o radar do caça
não é ligado. Os dados também podem vir do sistema
de guerra eletrônica, datalink,
radar de outros caças e sistemas passivos EO/IR. Os sensores
passivos são os
mais importantes principalmente o datalink. No F-22A os sistemas de
navegação,
comunicação, navegação e
identificação são periféricos de um
computador central
e os dados são fundidos num sistema único. Se o alvo liga o
radar o sistema MAGE Lockheed-Sanders ALR-94 é capaz de
identificar a emissão e
as vezes a localização. Quando o alvo entra
na zona de engajamento/evitamento, o piloto marca o alvo. Os alvos
podem ser
divididos para ataque pela formação com datalink e um
radar pode ser usado por
toda formação. O piloto pode desconsiderar a lista e
atacar manualmente. A
automação só ajuda e não controla o piloto,
facilitando a tomada de decisão ao
invés de automatizar o processo de decisão. Como as zonas
externas não têm
ameaças não são monitoradas. Se o alvo se aproxima
são identificados com o
radar. Na próxima zona o piloto deve atacar ou evitar a
ameaça. Na zona mais
interna o F-22A fica vulnerável aos mísseis inimigos.
Quanto mais próximo maior
quantidade de pulsos sobre o alvo. A tela defensiva mostra as
contramedidas e
opções de manobras contra ameaças iminentes. A
tela mostra o alcance e envelope
dos mísseis do F-22A. O piloto usa as informações
para decidir se dispara e foge,
ou espera para se aproximar e dar poucas chances do inimigo fugir. O
HUD mostra
avisos de disparo (SHOOT). Quando o piloto dispara o sistema passa para
o
próximo alvo.
Como já mostrado, a
integração de aviônicos
é importante para aproveitar as vantagens da furtividade, velocidade e sensores
internos e
externos. A fusão de dados deve ser feita em uma tela que alivia o
trabalho do piloto de
monitorar vários sensores ao mesmo tempo. Os símbolos devem ter forma diferentes como
triângulos,
quadrados e círculos para o caso do piloto usar visor anti-laser
que bloqueia
certas cores. O mostrador multifuncional defensivo deve mostrar o
envelope dos
mísseis inimigos e o alcance de detecção contra a
aeronave.
Atualizado em 01 de Novembro de 2005
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