Custos do Controle de Assinatura

Com o fim da Guerra Fria, a furtividade passou a ser considerada indesejada para as novas ameaças e devido ao alto custo. O fim Guerra Fria levou a um objetivo de compromisso como o uso de RAM de baixo custo sendo instalado nas aeronaves de caça existentes e os projetos furtivos sendo atrasados ou cancelados.

Os requerimentos de furtividade resultaram em configurações não convencionais e o desempenho, controle de vôo, fabricação e manutenção se enchem de desentendimentos.

Os efeitos adversos da redução da assinatura são os custos aumentados, manutenção adicional e peso e volume maior, levando a perda no desempenho. A furtividade também leva a "acesso especial" de segurança que custa tempo e dinheiro.

Os gastos com a furtividade tem algumas vantagens. O F-22 não tem sistemas de guerra eletrônicos defensivos caros que tem que ser atualizados continuamente e não precisa de mísseis ar-ar de longo alcance pois o AMRAAM pode ser lançado ainda fora do alcance de detecção dos caças inimigos.

Se considera o custo por alvo ao invés de custo por arma ou plataforma pode ser vantajoso. O F-117 pode realizar suas missões com menos apoio externo e os custos finais podem ser mais baixos por necessitar de uma frota menor. O F-117  também é considerado barato, fácil de manter e com alta razão de saída.

Penalidades na aerodinâmica

Os problemas aerodinâmicos de uma aeronave furtiva, principalmente se for instável, são:

- Redução do L/D se a forma para baixo RCS comprometer a aerodinâmica. As formas facetadas do Have Blue contribuíram pouco para seu baixo L/D (7,5). Os mais importantes foram o enflechamento das asas de 72,5 graus e a baixa razão de aspecto da asa. O baixo L/D afeta o alcance. A falta de meios de alta sustentação e a trimagem da aeronave resulta em altas velocidades de pouso e decolagem.

- A estabilidade e controle são alterados pela necessidade de redução ou remoção das superfícies de controle e é necessária uma grande confiança nos sistemas de controle de vôo. Controle de vetoramento dos motores(TVC) pode ser necessário para reduzir o tamanho da cauda e dos profundores.

- A necessidade de levar armas e combustível internamente aumenta o tamanho da fuselagem e o arrasto.

- Problemas de lançamento e aerodinâmica do paiol de bombas.

Penalidades na propulsão

Os problemas de propulsão de uma projeto furtivo são:

- Efeito na aeronave e desempenho do motor devido ao posicionamento e forma da entrada de ar devido aos requerimentos de furtividade. Resulta em perda de potência devido a forma do ducto e controle da assinatura IR. Perda de 100% da linha de visada da face do motor através de ducto de duplo-S resulta em perda de pressão o que leva a perda de potência.

- Geometria fixa do ducto resulta em perda de pressão em Mach alto. O grande aspeto de ângulo de ataque necessário também será perdido.

- Entradas de ar com redução do RCS levam a perdas de pressão que podem ser inaceitáveis. A necessidade de entradas de ar, vãos e defletores em velocidade subsônica reduzem a pressão e adicionam peso. Geradores de vortex são necessários para suprimir a separação do fluxo em entradas de ar fixas em grandes ângulos de ataque.

- O exaustor de duas dimensões é pesado e menos eficiente.

- Grandes peças tridimensionais e únicas integradas aerodinamicamente, eletromagneticamente e estruturalmente são possíveis com novos métodos de produção, mas custam caro.

Penalidades no volume

Os caças já levam pouco combustível e levar armas internamente apenas piora o problema. Um compartimento interno de armas leva a incertezas na estrutura, furtividade e lançamento de armas. O problema piora em aeronaves de ataque que devem levar um grande número de armas de longo alcance internamente. Armas guiadas por GPS foi a solução encontrada pela USAF.

Uma aeronave que leva armas e combustível internamente necessita de uma fuselagem grande, tendo componentes maiores e mais pesados o que leva a um aumento no peso total. A carga X raio é menor comparado com uma aeronave do mesmo tamanho, mas o problema é bem menor em uma aeronave grande como o B-2. A entrada de ar e o escape do motor tendem a ser mais pesados e caros que os convencionais. O F-22 leva 5 toneladas de combustível internamente, ou seja, a mesma quantidade do F-15 e o dobro do F-16.

Penalidades na fabricação

Os requerimentos de furtividade levam a um nível de perfeição nunca antes usado na indústria aeroespacial. Assegurar um baixo RCS leva ao cuidado de milhares de detalhes. O número de painéis de acesso do F-22 foi reduzido em 1/3 e 80% (200 para 44) dos furos de drenagem foram eliminados. O B-2 foi a primeira estrutura de engenharia que não precisou de acertos finais após a montagem final.

Penalidades na manutenção

O controle de assinatura afeta o sistema de apoio da aeronave. O uso de RAM na estrutura e como cobertura precisa de apoio, testes e processo de avaliação adicionais para verificar a continuidade do desempenho na assinatura. O demonstrador Have Blue foi detectado uma vez a 25km do radar de teste devido a três parafusos de um painel de segurança na superfície inferior que não foram bem apertados e apareciam na superfície com menos de 3mm. Até superfícies não visíveis são cobertas com RAP.

É necessário balancear a furtividade com a manutenção e os custos de apoio. O primeiro passo é diminuir a necessidade de remover e restaurar as vedações. As aeronaves furtivas têm sistemas de diagnóstico que informam qual painel abrir para ir direto no sistema defeituoso. O compartimento interno de armas e a área do trem de pouso têm painéis que asseguram a manutenção de itens mais problemáticos sem comprometer a "bolha de baixa visibilidade".

Os aviônicos principais são agrupados em poucos cabides para acessar os que precisam ser inspecionados freqüentemente. O F-22 tem equipamentos de falhas freqüentes com locais mais acessíveis com a porta da cabine, compartimento de armas e trem de pouso além de outros painéis de acesso freqüente. Se um sistema falha muito tentam melhor ou colocar em um painel de acesso rápido.

O material RAM é de manutenção difícil e sensível e tem que satisfazer os requerimentos eletromagnéticos, térmicos, vibratórios e estruturais de acordo com o local em que será usado. O pessoal de manutenção tem que usar pantufa para pisar na estrutura sem danificar. O F-117 costuma voar sem alguns painéis RAM para diminuir a manutenção. Qualquer arranhão descuidado ou excremento de pássaro pode aumentar o RCS.

O RAM pode ser danificado pela chuva, nuvens e gelo. A meteorologia passou a ter mais importâcia durante o planejamento da missão. O problema era mais complicado com aeronaves e tecnologia antiga. O B-2 já não tem problemas de cancelamento de missão devido a manutenção relacionada com tecnologia furtiva. A tecnologia furtiva do F-22 foi baseado nas lições aprendidas com o B-2 e o F-117.

O B-2 não teve prioridade na manutenção e sim na tecnologia furtiva. Foi projetado para voar uma ou duas missões na Guerra Fria com a força dividida em alerta e treinamento e não precisaria de manutenção após a missão. A agora pode voar quase todo dia durante um conflito e teve que ter alterações na tecnologia furtiva para facilitar a manutenção.

Um problema no inicio da operação das aeronaves furtivas era a falta de meios para medir o RCS de uma aeronave no solo. No inicio era usado uma área de teste externa. Na década de 1980 foi iniciado o teste no solo.

A frota de 59 caças F-117 tem vários padrões diferentes de RAM. Era todo coberto de RAM para evitar descontinuidades eletromagnéticas. O RAM pesava 900kg no total. O resultado era um gasto de mais de 100 homens/hora de manutenção por hora voada (MMH/FH). Em cerca de 90% das saídas a aeronave volta com necessidade de manutenção do sistema furtivo. Em 1989, este índice melhorou para 45 MMH/FH após várias modificações.

O RAM foi removido de toda a aeronave e substituído por um RAM em spray, mais resistente ao tempo que as folhas antigas. Em 1996, foi iniciado o programa Single Configuration Fleet (SCF) para padronizar a frota. Também foi instalado databus um 1760A para poder usar armas JDAM. O programa foi completado em no ano 2000.

O B-2 usa uma abordagem diferente no projeto furtivo e não usa RAM em toda a superfície. A superfície também é continua com um RAM em spray para evitar corrente de superfície.

O B-2 gasta 40% da manutenção com a tecnologia furtiva ou 31% do total se não considerar manutenção não esperada (outra fonte cita que 85% da manutenção do B-2 era com a cobertura furtiva). O MMH/FH chegava a 70-100 no inicio e agora chega a 55-60 no block 30, sendo 20 para a tecnologia furtiva. Os dados se aproximam de outros bombardeiros. É bom lembrar que carga de armas é 10 vezes a de um caça que teria que ter um MMH/FH 5-6 vezes menor para colocar a mesma quantidade de armas no alvo.

O F-22 segue a mesma abordagem do B-2 usando RAM o mínimo possível pois tem que agüentar o atrito do ar e as altas temperaturas das velocidades supersônicas. O F-22 deve ter um MMH/FH de mais de 20.

Para facilitar a manutenção e proteger a tecnologia furtiva o B-2 usa um “hangar portátil” para a aeronave operar no exterior. O hangar tem uma envergadura de 76 meros, porta em concha e controle ambiental. É necessário 4 vôos de C-17 para mover o material ou pode ser instalado em container ISO para ser levado por mar ou terra. A USAF adquiriu 13 hangares.

Próxima parte: Aeronaves Furtivas

Atualizado em 11 de Dezembro de 2005