Custos do Controle de Assinatura

Com o fim da Guerra Fria a furtividade passou a ser considerada indesejada as novas ameaças e aos custos. 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 a maioria dos projetos furtivos sendo atrasados ou cancelados.

Os requerimentos de furtividade resultam 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 custos econômicos da furtividade também são altos mas tem algumas vantagens. O F-22 não tem sistemas guerra eletrônicos ativos 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.

Já os custos podem ser considerados baseando-se no custo por alvo ao invés de custo por arma ou plataforma. O F-117 ataca com menos apoio externo e os custos finais podem ser mais baixos. 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 a cauda e 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 do 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 inaceitáveis. A necessidade de entradas de ar, vãos e defletores na porção 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.

- Peças tridimensionais grandes 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 grande número de armas de longo alcance internamente. Armas guiadas por GPS é a solução encontrada pela USAF.

Uma aeronave que leva armas e combustível internamente necessita de uma fuselagem grande, tendo componentes maiores e mais pesados que leva a um aumento no peso total. A carga X raio é ruim 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 exaustor 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 cuidados e perfeição nunca antes usados 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 buracos 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 extra 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 manutenção e custos de apoio. O primeiro passo é diminuir a necessidade de remover e restaurar as vedações. As aeronaves furtivas têm sistema de diagnóstico que informa qual painel abrir para ir direto ao 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 LO".

Os aviônicos principais são agrupados em poucos cabides para acessar os que precisam ser inspecionados freqüentemente. O F/A22 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 o sistema falha muito, é melhorado ou colocado 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 e o F-117, por exemplo, 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, água, nuvem e gelo. Por isso a meteorologia é importante 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 B-2 e 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 treino e não precisava 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 1760A para poder usar armas JDAM. O programa foi completado em 2000.

O B-2 usa uma conduta diferente no projeto furtivo e não usa RAM em toda a superfície. A superfície também é continua com 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. O MMH/FH chegava a 70-100 no inicio e agora chega a 55-60 no block 30, sendo 20 para a tecnologia furtiva. O dado compara bem com 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.

stealth
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 76m, 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


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