Defesas Aéreas Integradas

O radar nasceu para contrapor a ameaça das aeronaves de combate. Detectar aeronaves em mau tempo, à noite e a longa distância se tornou objetivo das modernas defesas aéreas. Isto logo levou ao desenvolvimento de contramedidas e que levou a radares melhores. Uma delas foi a formação de sistema de defesa aérea integrado (IADS).

A primeira IADS foi a britânica da década de 1930. As informações das estações de radar eram passadas para centrais que criavam uma visão única da situação. Isto permitiu usar os poucos recursos de caça de forma ótima contra as formações de bombardeiros alemãs. Ao mesmo tempo os aliados usaram chaff e jammers contra radares alemães e artilharia antiaérea. Isto levou ao nascimento da guerra eletrônica.

A primeira tática usada pelos americanos para contrapor as IADS vietnamitas foi formar pacotes de aeronaves para saturar as defesas. A experiência ganha no Vietnã levou as táticas para destruir IADS. Em 1972 já havia escoltas de aeronaves de supressão de defesas e interferência a distância (SOJ - Stand-off Jammer). O resultado é que uma pequena quantidade de aeronaves atacava alvos. Outro resultado foi a perda de apenas 10 aeronave para mísseis SAM de 38 perdas totais no último ano do conflito.

De qualquer forma, o Vietnã estabeleceu o conceito de IADS moderna mostrando que a surpresa era impossível de se conseguir. A melhoria no treinamento, táticas, técnicas e pacote foram necessários para penetrar as defesas e cumprir a missão com perdas aceitáveis.

A IADS da URSS era considerada muito superior sendo considerada a primeira IADS moderna. Os pilotos de bombardeiros americanos sabiam que não iriam retornar. Seriam detectados, atacados e derrubados.

No Golfo em 1991 havia 600 baterias SAM com mísseis SA-2, SA-3, SA-6, SA-8, Roland, HN-5 além de 10 mil peças de artilharia antiaérea. As perdas neste conflito foram de 1 por 1.800 missões ou 4,7 vezes menor que as voadas em 1967 e 14 vezes menor que a Linebaker II em 1972.

A furtividade, ou a capacidade de sobrevivência em geral, é função da densidade da ameaça esperada. Atualmente existem poucas áreas com densidade de defesas aéreas igual ao Pacto de Varsóvia, e nem tão profundas e resistentes quanto a da URSS. Serão densas apenas ao redor de alguns alvos como Bagdá.

Os russo perderam a batalha de Bekka e Líbia na década de 80, mas agora tem sistema novos com SA-10, SA-11 e SA-12. Pelo menos em mísseis SAM estão claramente a frente do Ocidente. A USAF testou os  mísseis russos clandestinamente e descobriu que são bem melhores que o esperado.

Em 1985, os EUA pretendiam ter no ano 2000 uma força formada principalmente de aeronaves furtivas. Seriam 800 aeronaves sendo 130 bombardeiros B-2 e duas alas com F-22 e mais duas em formação (300 aeronaves). Metade da frota embarcada da US Navy seria de aeronaves A-12 (400 aeronaves) e mais de 150 A-12 e estariam saindo das linhas de produção. Em 2000, havia apenas 75 aeronaves furtivas voando com o F-117 e B-2 ou 2,5% das aeronaves de combate da USAF. O F-22 entrou em operação em 2005 e o JSF deve entrar em operação em 2013.

As aeronaves furtivas provaram ser um problemas para construir e caros de desenvolver que o predito. O fim da URSS também cortou gastos com pesquisas com a diminuição da ameaça. O resultado foi que em 2000 havia apenas 21 B-2 e pouco mais de 50 F-117 operacionais. O alvo das aeronaves furtivas também mudou.

O F-35 JSF foi concebido como uma alternativa de baixo custo ao A-12 ATA da US Navy e de certa forma ao F-22. A furtividade pode dar acesso irrestrito ao território inimigo em qualquer tempo. O F-35 JSF irá permitir que os porta-aviões americanos operem em cenários com grande ameaça de mísseis SAM sem depender apenas de mísseis cruise ou da USAF.

Sofisticação das Defesas

Para sobreviver às defesas integradas inimigas (IADS) uma aeronave pode usar táticas (velocidade, altitude, pacote de ataque, etc), contramedidas eletrônicas, supressão das defesas, armas de longo alcance e agora a tecnologia furtiva. Também serve uma combinação destas técnicas que podem ser convencionais ou furtivas. A escolha vai depender da ameaça e dos meios disponíveis.

A primeira variável a ser considerada na escolha dos meios de sobrevivência é a sofisticação das defesas inimigas que podem ser divididas em várias categorias:

- Defesas de baixa intensidade. Em cenários de baixa intensidade as forças e meios inimigos estão largamente espalhadas, são pouco concentrados e com capacidade de reconstituição limitada. Os sistemas de armas podem incluir armas portáteis leves, artilharia antiaérea (AAA) guiada opticamente com calibre acima .50, lança-foguetes portáteis (contra helicópteros) e mísseis antiaéreos portáteis (MANPADS). As táticas e técnicas empregadas pelas forças inimigas normalmente não requerem medidas de planejamento de missão significativos antes do lançamento da missão e o ambiente permite operações usando contramedidas passivas para evitar detecção e engajamento pelo inimigo. Operar em altitudes médias (acima de 3.000-4.000m) pode ser o suficiente para não ser engajado pelas armas disparadas do solo.

- Defesas de média intensidade. Os cenários de média intensidade contêm ameaças significativas. A concentração, mobilidade e tipo de armas empregadas pelo inimigo requerem medidas ativas e passivas para evitar ou degradar as ameaças e prevenir engajamentos subseqüentes. Os sistemas de armas esperados incluem sistemas de baixa intensidade, mísseis antiaéreos (SAM) de gerações passadas e aeronaves com capacidade look-down/shoot-down. Deve-se conduzir planejamento pré-missão extensivamente.

Durante a missão deve-se esperar o emprego ostensivo de táticas de evitamento e técnicas evasivas, de contramedidas internas e sistemas defensivos, supressão de defesas inimigas (SEAD) e proteção por outras aeronaves (escolta, SEAD e guerra eletrônica), e operações noturnas para evitar engajamentos. O inimigo tem capacidades de engajamento por radar e eletro-ótico limitados a alcances médios e um Sistema de Defesa Aéreo Integrado (IADS) de capacidade moderada. O vôo a baixa altitude em alta velocidade a noite pode ser a tática preferida de penetração pelos países com meios menos sofisticados.

- Defesas de alta intensidade. Os cenários de alta intensidade contêm forças hostis sobre uma grande área de cobertura, densamente concentradas, em camadas, capazes de reconstituição rápida e com alta mobilidade. As armas incluem mísseis SAM avançados ou de última geração, contramedidas eletrônicas (CME), artilharia antiaérea integrada e aeronaves com capacidade Look-Down/Shoot-Down. Os ambientes de alta intensidade são caracterizados por uma IADS de alta capacidade, redes de comando e controle e capacidade de guerra eletrônica.

Os sistemas terrestres podem ser altamente protegidos em fortificações e difíceis de serem destruídos ou colocados fora de ação. O planejamento de missão deve ser extensivo e detalhado e é necessário escolta para derrotar ou degradar as ameaças. As aeronaves furtivas e mísseis cruise são as ideais no início de uma campanha aérea para tentar colocar o sistema de comando e controle inimigo fora de ação e permitir a utilização de aeronaves menos sofisticadas.

Configurações de Redução da Assinatura

Uma aeronave pode ter sua assinatura radar reduzida em vários níveis e em várias configurações de aspecto. As formas Fuzzball, Pacman, e Bowtie são símbolos simplificados de padrões de redução de assinatura radar de aeronaves. As três formas serão usadas para descrever como um padrão geral de redução de RCS dá uma vantagem significativa a um atacante.


Gráfico polar de várias configurações de assinatura radar. 

Fuzzball . Uma aeronave convencional, não furtiva, tem essa assinatura, que é constante em todos os aspectos. É uma forma ideal para aeronaves furtivas, com redução uniforme em todos os ângulos. Ela pode conseguir resultados marcantes no nível inferior.

Teoricamente, uma aeronave furtiva Fuzzball perfeita com uma redução uniforme de RCS de 55 decibéis que pode negar o retorno de radar. O B-2 tenta ter uma assinatura Fuzzball e concentra os spikes em quatro setores pequenos. Uma aeronave furtiva com configuração de RCS Fuzzball poderia ser aproximar do alvo de qualquer ângulo sem se preocupar com as defesas radar.

Bowtie . Esta assinatura hipotética apresenta RCS menor no aspecto frontal e traseiro em relação ao lateral. Isto forma um gráfico de assinatura polar parecido com uma gravata borboleta (Bowtie). De forma simplificada, a forma Bowtie teórica tem uma redução de pelo menos 15 dB no RCS no aspecto frontal e traseiro. O F-117, F-22 e F-35 têm está configuração.

Pacman . Este tipo de assinatura é uma aproximação simples do RCS de uma aeronave convencional reformada para reduzir a assinatura radar apenas no aspecto frontal. Uma aeronave modernizada tem uma assinatura remanescente da criatura do jogo de vídeo game da década de 80, o Pac Man. O SR-71 era outra aeronave com configuração furtiva Pacman. Tinha RCS baixo o quadrante frontal, mas como era ruim nos outros quadrantes acabava sendo detectado de qualquer forma pela densa cobertura de radares nas áreas onde operava. A furtividade frontal ajudava na fase de ataque dos mísseis SAM e para aumentar a efetividade das ECM. 

Para o propósito da análise, os níveis de assinatura de radar de uma aeronave se dividem em 5 categorias. Começando com o menos avançado elas são:

-  Assinatura convencional e grande RCS;

-  Nível LO1 (Low Observable) e LO2 de redução de RCS na zona furtiva mas ainda não tão baixo quanto uma aeronave pode alcançar. Como exemplo temos as aeronaves convencionais que receberam tecnologia furtiva como o F-16 ou que tiveram alguma tecnologia furtiva considerada no projeto como o SR-71 e F/A-18E/F;

-  VLO1 (Very Low observable) - Redução de RCS desejável e possível de se alcançar como no F-117, B-2, F-22 e F-35;

-  VLO2 - Extremo hipotético e que talvez não seja possível alcançar. Uma aeronave VLO2 teria a assinatura de um grão de poeira.


Cenários Genéricos

Após entendido os princípios da redução de assinatura e como funciona, é precisa saber como aplica-la para ter vantagem tática. Para simplificar o espectro de ameaça teremos como exemplo três cenários representando os espectro citado para ser estudado:

- Ataque direto: simula uma missão em uma região de defesa altamente defendida para atacar um alvo de alto valor como um centro de comando e controle ou sítio de armazenamento de armas de destruição em massa;

- Ataque tático: simula um ataque contra um alvo que é parte de uma força militar de campo. São relativamente bem defendidos e correspondem a 70% dos alvos no conflito do Golfo em 1991;

- Evitamento da Ameaça: caracteriza uma aeronave voando um rota cuidadosamente planejada ao redor dos sítios de defesa aéreo conhecido para atacar um alvo de oportunidade em uma área isolada. Este cenário também pode ser rota para um alvo nos outros cenários.

Cenários genéricos.

Contrapondo as IADS

A seguir serão ilustrados os resultados de uma simulação desses três cenários genéricos. A simulação será mostrada para ilustrar como vários níveis de reduções de assinatura são o fator principal na capacidade de sobrevivência da aeronave e no planejamento da campanha aérea.

Estes três cenários foram estudados usando uma versão simplificada de um modelo de defesa aérea. O modelo usa variáveis como as decisões tomadas pelo sistema de comando e controle, a localização e operação de baterias de mísseis SAM, e a habilidade de vários radares em cada componente do sistema para rastrear o atacante e disparar um míssil válido. Várias variáveis foram simplificadas no sentido de extrair os resultados mostrados aqui.

Missões simuladas produzem um certo número de detecções válidas que podem levar ao disparo de um míssil SAM. Os gráficos mostram várias detecções como levando a um disparo válido. Uma vez disparado, a ação não pára. O modelo continua a correr e o número total de resultados de detecção que podem resultar em disparos de cada forma de assinatura na rota de ingresso e regresso.

Não foram estudados quantos disparos serão necessários para destruir uma aeronave ou quantos mísseis a defesa aérea possui. Ao invés disso, a simulação mostra a mudança relativa em detecções válidas que levaram a um disparo de mísseis SAM em diferentes níveis de assinatura, contramedidas e táticas.

stealth
O gráfico acima mostra o padrão gaussiano de um engajamento de uma aeronave voando a média altitude contra um sistema de defesa aérea (alvo protegido por um míssil SAM). Ao se aproximar do alvo aumenta a probabilidade de detecção e engajamentos. Os engajamentos válidos devem ser reduzidos para aumentar a capacidade de sobrevivência de uma aeronave com o uso de técnicas e táticas como furtividade, táticas, supressão das defesas, contramedidas eletrônicas e armas de longo alcance. As defesas não incluem interceptadores e aeronaves de alerta antecipado. 

O gráfico acima é um exemplo do que se deseja para diminuir o tempo de comprometimento de uma aeronave de combate voando a média altitude (curva G5) contra um alvo bem defendido. A aeronave será detectada a longa distância podendo se engajada sucessivamente com uma probabilidade de ser destruída cada vez mais alta.

Voar a média altitude, a noite, com mau tempo ou muito baixo pode ser suficiente para atingir o gráfico G1 se as defesas forem de curto alcance e ou pouco sofisticadas. As contramedidas eletrônicas modernas como despistadores rebocados, mísseis despistadores, interferência eletrônica (SOJ) e táticas de pacote de ataque podem fazer a aeronave ter uma capacidade mostrada na curva G2 ou G3 dependendo da sofisticação das defesa mas as perdas ainda serão significativas. Armas guiadas de médio alcance podem ser suficientes para cobrir a distância restante e atingir a curva G1.

O uso de armas de longo alcance ou aeronaves furtivas é necessário para atacar alvos protegidos por defesas sofisticadas e conseguir atingir a curva G1.

A configuração de furtividade e padrão de assinatura citando anteriormente é de uma aeronave VLO1 com padrão fuzzball. Outras configurações e padrões diminuem os engajamentos válidos de acordo com os gráficos abaixo. Os gráficos foram bem simplificados para facilitar a compreensão.


stealth
Uma aeronave convencional ao voar a média altitude diretamente para um míssil SAM de médio alcance será engajado a quase 50km. Ao sobrevoar a bateria o radar não consegue trancamento devido a velocidade do míssil ou ao efeito Doppler por voar paralelo ao radar.

stealth Bowtie LO1
Uma aeronave convencional terá configuração furtiva Bowtie se receber tratamento furtivo, com a redução do RCS concentrada no aspecto frontal, e nível de furtividade LO1. Quando a aeronave é detectada o radar de controle de tiro não consegue acompanhar o alvo pois a furtividade é otimizada para as freqüências desses radares. As oportunidades de tiro ainda são altas e a aeronave tem que usar armas de logo alcance para evitar ser derrubada.O SR-71 foi engajado por mais de 1.000 mísseis SA-2 até 1981 e que não tiveram nenhum sucesso. Apesar de ainda ter um RCS LO1 com padrão Bowtie que permitisse o trancamento dos mísseis, eles não eram capazes de alcançar a aeronave.

stealth Bowtie LO2
Aumentando o nível de furtividade de uma aeronave com configuração bowtie para LO2 é possível diminuir ainda mais a distância de detecção e engajamento. As armas de longo alcance ainda são necessárias.

stealth VLO1
Uma aeronave projetada desde o inicio para ser furtiva tem configuração bowtie ou fuzball com nível furtivo VLO1. Ela consegue passar por cima de uma bateria de mísseis SAM com pouquíssimas chances de disparos e atacar o alvo com armas guiadas de curto alcance mesmo sendo detectada. Uma bateria de mísseis SAM tem que detectar, identificar e acompanhar o alvo antes de disparar o que leva tempo. Uma aeronave furtiva consegue quebrar este ciclo facilmente.

stealth convencional

stealth convencional
Os gráficos acima mostram a diferença entre uma aeronave convencional e uma furtiva do ponto de vista das defesas. As aeronaves convencionais têm que atuar juntas para apoio mútuo e, voando a média altitude, estão sob constante vigilância do inimigo assim que entram dentro do alcance dos radares inimigos. Uma aeronave furtiva diminui a distância de detecção dos radares inimigos criando regiões seguras para voar. Em um cenário tático não é planejado sobrevoar os mísseis SAM e sim ao redor. Alvos de alto valor podem ser cobertura múltipla em todas direções. Uma aeronave furtiva consegue achar falhas nas defesas. O tempo em comprometimento pode ser restrito a área do alvo ou a regiões com defesas de alta intensidade.

Cenários do Futuro

As simulações mostram que uma aeronave furtiva padrão Pacmam não é suficiente para atacar um alvo de alto valor. Voar baixo pode ajudar alguma coisa. Para ter perdas aceitáveis tem que ser furtivo VLO padrão Bowtie ou arma de longo alcance como um míssil cruise.

No cenário tático uma aeronave furtiva LO2 com padrão Pacmam pode atrasar a detecção o suficiente para fugir. O atrito melhora ainda mais com apoio de supressão de defesas. Voar baixo melhora a capacidade de sobrevivência após o ataque e uma aeronave convencional passa a ter capacidade de sobrevivência de uma aeronave LO2 com padrão Pacmam.

No cenário de evitamento de ameaça. Uma aeronave LO padrão Pacmam é suficiente se voar baixo e a noite. Uma aeronave furtiva VLO padrão Bowtie quase não é rastreada.

A defesa final de um engajamento com manobras evasivas não é mais considerado contra os mísseis de última geração. Um Tornado IDS britânico tentou de tudo para evitar ser atacado por um Patriot PAC3 do US Army que o atacou por engano inclusive manobras. As manobras evasivas até que poderão a voltar a entrar na equação com os futuros UCAV capazes de puxar 20g´s instantâneo, mas para os caças isto está fora de cogitação.

A degradação das defesas é outro meio importante para aumentar a capacidade de sobrevivência. As baixas tentem a serem maiores nas primeiras missões e pode ser mantida baixa depois em uma campanha prolongada. Com contramedidas modernas como despistadores rebocados e IADS degradada em 70% a capacidade de sobrevivência de uma aeronave convencional pode se igualar as aeronaves furtivas (curva G1). Em um cenário de ataque direto basta uma degradação de 15% para se igualar as aeronaves furtivas.

Uma aeronave furtiva equipada com armas guiadas tem três vantagem contra alvos bem defendidos: é pouco provável que vai ser derrubado; destroem os alvos com razão mais alta; e podem atacar defesas integradas facilmente, diminuindo ainda mais a ameaça.

No Afeganistão a USAF pôde usar o B-52 para apoio aéreo aproximado de longa duração devido às defesas insignificantes da região. Já as perdas de B-52 esperadas em 1991 era de 30%. O uso de táticas de pacote e o uso de mísseis cruise evitaram que ocorre-se perdas.

Mesmo com as tecnologias atuais os mísseis SAM continuam efetivos. Os sérvios já provaram isso derrubando um F-117 em Kosovo e conseguindo evitar perder suas defesas para os americanos. Meios considerados obsoletos podem ainda ser efetivos com táticas criativas. Uma bem simples é disparar vários mísseis de várias baterias contra uma única aeronave. Esta armadilha de mísseis evita que o jammer da aeronave derrote todos os radares de tiro que operam em bandas diferentes e a aeronave só conseguira manobrar para evitar alguns mísseis podendo seguir uma rota ótima para outros. Um ataque com o uso da mesma banda de freqüência pode atrapalhar o ataque de um míssil anti-radiação que irá mudar de direção várias vezes olhando para vários radares. Outra opção é ligar vários radares em momentos diferentes para guiar um único míssil para enganar o jammer e mísseis anti-radar.

Uma das lições da Operação tempestade do deserto em 1991 foi que as aeronaves furtivas são balas de prata, atacando alvos chave no inicio da campanha e diminuindo as perdas das outras aeronaves. No final serviram com um complemento para as aeronaves convencionais. Uma força conjunta pode ter a mesma capacidade de sobrevivência que uma frota toda VLO.

Dependendo da ameaça e aeronave disponível, a combinação de táticas ditarão a combinação das opções para garantir a sobrevivência. Na América do Sul não existe ainda cenários de ataque direto. Os cenários táticos e evitamento são mais prováveis. Uma aeronave com padrão furtivo pacmam, voar baixo, a noite, apoio de interferidores SOJ e despistadores rebocados pode ser o mínimo atualmente. Armas de longo alcance pode ser usado contra os poucos alvos bem defendidos. A capacidade de supercruzeiro pode ser somada futuramente para diminuir tempo em contato e/ou fugir. Estes meios podem ser suficientes para atuar em uma guerra de coalizão no exterior participando da segunda fase da campanha quando as defesas estiverem bastante degradadas.

Uma função recente descoberta para o uso da furtividade é evitar fratricídio. Uma bateria de mísseis SAM Patriot americana atacou Tornados Britânicos no Iraque em 2003. Os pilotos tentaram reagir sem sucesso pois os mísseis atuais são bem efetivos. O F-22 evitaria fratricídio ao evitar detecção pelas próprias tropas.

Próxima parte:
Custos da Tecnologia Furtiva

Atualizado em 6 de Dezembro de 2005


Voltar ao Sistemas de Armas


2000-2005 ©Sistemas de Armas
Site criado e mantido por Fábio Castro


     Opinião



  Fórum
Dê a sua opinião sobre os assuntos mostrados no Sistemas de Armas

  Assine a lista para receber informações sobre atualizações e participar das discussões enviando um email
  em branco para sistemasarmas-subscribe@yahoogrupos.com.br