Aeronaves Não Tripuladas (UAV)

O Vietnã viu a utilização intensa de UAVs para reconhecimento e estas aeronaves receberam tratamento furtivo na época. Eram derrubados por mísseis SAM e caças. Os Ryan Model 147B e 1964 costumavam tirar fotos de caça abaixo deles.

Em 1959, a Ryan iniciou estudos para usar seus drones alvos para reconhecimento de longo alcance. Concluíram que podiam voar sobre a URSS se fossem lançados do mar de Barents com pouso na Turquia. Seus drones Q-2 Firebee já tinha um RCS pequeno e com asas maiores podia voar mais alto. Seria lançado pelos DC-130 Hercules ou com auxilio de foguetes RATO de terra ou mar.

Logo ao apresentar a proposta a USAF, um U-2 foi derrubado sobre a URSS e logo depois um RB-47 na fronteira com a URSS. Poucos dias depois, a Ryan recebeu um contrato para estudos adicionais. Estudos mostraram que o RCS podia ser reduzido com a instalação de uma tela na entrada de ar, pintura RAM e casulos de reconhecimento cobertos com RAM. Os testes de vôo foram iniciados em 1961.

A Ryan pretendia construir um drone novo para reconhecimento, o Modelo 136 Red Wagon, com asas otimizadas para vôo a grande altitude, motor na parte superior da fuselagem e cauda dupla inclinada para dentro. O projeto não teve apoio e logo foi proposto outro drone chamado de Lucy Lee que era um Firebee modificado para reconhecimento de imagem e eletrônica na fronteira com a URSS. Também foi cancelado em 1962.

A tradição americana é iniciar uma proposta vantajosa com a última tecnologia. A idéia é logo rejeitada e depois voltam atrás com um solução mais modesta, geralmente uma modificação de um sistema já existente. Geralmente mostram ser mais efetivos que o esperado. Foi o que aconteceu com o programa de drone de reconhecimento. A USAF escolheu um Firebee com poucas modificações.

O programa Big Safari era um programa de conversão de aeronaves já existente para reconhecimento e passou a trabalhar nos drones Firebee. O novo drone foi designado Modelo 147A e chamado Fire Fly. O alcance era de 2.000km e voava a 16,8 km de altura.

O 147A era um Firebee com um novo sistema de guiamento consistindo de um programador de tempo, uma bússola giroscópica e um altímetro. O Fire Fly voaria em uma certa direção e altitude por um período de tempo, e voltaria na mesma direção contrária. Era um demonstrador e não levava câmeras. O conceito foi validade em três vôos em abril de 1962. O segundo 147A tinha uma extensão na fuselagem para levar mais 258 litros de combustível e câmeras no nariz.. Foram realizados quatro testes com sucesso levaram a construção de mais dois drones.

Os testes mostraram que a aeronave tinha baixo RCS e os interceptadores acabavam se interceptando e não o drone. O único problema era o contrail. O programa "no-co" (no-contrail) tentou resolver o problema injetando ácido clorosufido no exaustor para criar partículas de gelo menores e formar um contrail transparente.

Em um teste em 1962 contra cinco interceptadores F-106 resultou em nenhum contato radar, mesmo com as aeronaves sendo guiadas por um radar em terra. Acabaram detectando visualmente o drone seguindo a trilha de condensação. Mesmo assim foram disparados cinco mísseis AIM-4F Falcon sem sucesso.

A USAF comprou nove modelo 147B com asas maiores podendo voar a 19 km. Com a demora da entrega comprou sete 147C que eram o 147A operacional. Em julho de 1963, o Lightning Bug se tornou operacional.

A primeira missão foi em 20 de agosto de 1964 voando na China depois de se lançado do DC-130 e retorno para Taiwan com pouso por pára-quedas. Foram cinco vôos neste ano. Os vôos logo foram estendidos para o Vietnã do Norte. Era lançado da base de Bien Hoa no Vietnã do Sul. Foram 20 missões em 1964. Um foi derrubado em 1964 e outros cinco em 1965. Sem perda de tripulantes não recebia muita atenção na imprensa.

Com o sucesso dos drones a USAF resolveu melhorar a aeronave. O 147G tinha motor mais potente e fuselagem mais comprida para aumentar o combustível. Foi recebido em julho de 1965 quando o U-2 deixou de voar sobre espaço aéreo defendido e foi fsubstituído pelos Lightning Bug. A  primeira missão do 147G foi em outubro de 1965. O mau tempo atrapalhou muito e foi decidido lançar uma versão de baixa altitude chamado 147J. Mostrou ser bem mais complicado de desenvolver e com muitas perdas nos testes.

As características furtivas mostraram ser pouco efetivas e as versões de grande altitude foram modernizadas. O 147H foi modernizado no programa HIDE que incluía a instalação de RAM. No programa HEMP foi instalado um RWR e os alertas faziam a aeronave manobrar se fosse iluminado por um radar de caça, realizando curvas de 30 graus. O programa Rivet Boucer instalou um ECM (HAT-RAC), cobertura nos jatos do  motor e um novo no-con melhorado. A capacidade de sobrevivência foi melhorada em relação aos 147B e 147G que também voavam alto. O modelo 147T era ainda mais potente e voava mais alto.

No total, os 147 realizaram 3.435 vôos na Coréia do Norte, Vietnã do Norte e China. Um total de 578 drones foram construídos incluindo os que voavam baixo.

Um Firebee sendo carregado por um HH-3 pouco depois de pousar com pára-quedas.

Os modelos 147 não tinham alcance para cobrir a região central da China onde ficavam as instalações nucleares e o U-2 era muito vulnerável aos SAMs. A Ryan mostrou seu estudo de drone avançado para USAF em 1966. A USAF abriu uma competição e a North American também mostrou um UAV. A Ryan foi escolhida em junho de 1966. O UAV foi chamado de Modelo 154 ou AQM-91A Firefly. A aparência lembrava o Modelo 136 Red Wagon. Foi chamado de Compass Arrow que também era o nome do programa

O Firefly tinha motor na parte superior, coberto com tela, laterais inclinadas e usava muitos materiais compostos. Podia ser equipado com câmeras fotográficas, infravermelho e equipamentos de inteligência eletrônica.

O Firefly voava mais alto que o requerimento e tinha baixo RCS. Os conflitos com a China diminuíram e a tecnologia de satélite de reconhecimento melhorou levando a paralisação do programa em 1973. No total foram construídos 28 UAVs incluindo 20 de produção.

A versão melhorada Modelo 235 Compass Cope podia decolar e pousar em pista convencional. Competiu com o YQM-94 da Boeing. Era um demonstrador e só voava rádio controlado.

Além do Modelo 154, a USAF queria um UAV ainda mais sofisticado. A Lockheed desenvolvia o A-12 que voava a Mach 3 e após a derrubada do U-2 um drone conceito baseado no A-12 foi proposto. O drone seria lançado do A-12 e foi chamado de Q-12 inicialmente. O programa foi iniciado em 1962. Foi pensado em usar o motor ramjet do míssil BOMARC, mas deveria operar por mais tempo pois o drone iria voar por pelo menos uma hora e meia.

O Q-12 não seria recuperado para diminuir os custos e peso. Ejetaria o nariz com as câmeras. Os testes mostraram um RCS bem baixo. O projeto não interessou a CIA e sim a USAF, mas passaram a cooperar em um programa lançado em 1963 para desenvolvimento. Passou a ser chamar D-21 e a aeronave lançadora de M-21 ("M" para Mother e "D" para Daughter). O programa passou a se chamar Tagboard.

O D-21 voou em dezembro de 1964. A separação do M-21 mostrou ser bem perigosa. Foi sugerido o lançamento do B-52 com motor foguete acelerador. No quarto vôo o drone se chocou com o M-21 e passou a ser testado do B-52. O motor foguete tinha 13,5 metros, pesava 6 toneladas e queimava por 90 segundos. O motor foi instalado embaixo do drone.

A primeira missão foi em novembro de 1969 contra alvos na China, mas não foi recuperado. O segundo teste foi em dezembro de 1970 na China, mas a carga ejetada não abriu o pára-quedas. Na terceira missão em março de 1971 o pára-quedas abriu mas não conseguiu ser recuperado pelo helicóptero de resgate. No quarto vôo em março de 1971 aparentemente foi derrubado na volta. Em junho o programa foi cancelado.

Um Q-21 e um M-21 antes do reabastecimento em vôo.

Outro UAV com capacidade furtiva não intencional foi o MQM-105A Aquila bem mais simples. Seria um RPV do US Army para espotagem de artilharia com capacidade de designar alvos a laser e reconhecimento. Iniciou o desenvolvimento na década de 1970 e voou em 1982. Era bem simples no inicio, mas os requerimento cresceu e ficou muito caro. Foi cancelado em 1987 devido aos custos.

O B-2 foi projetado para atacar ICBM móveis dentro da URSS e faria esta missão junto com UAVs secretos. Os UAVs e as táticas nunca foram tornadas públicas.

O UAV furtivo RQ-3A Dark Star era uma resposta para o requerimento Tier III da DARPA para um UAV LO-HAE (Low-Observable High-Altitude Endurance). O requerimento original era até maior e mais complexo. A Lockheed foi contratada em 1994 e se juntou a Boeing para desenvolver a aeronave. A aeronave teria autonomia de 12 horas a 20 mil metros voando dentro do território inimigo para reconhecimento com sensores como radar SLAR e eletroóticos. A velocidade foi sacrificada em favor da autonomia e voaria a 500 km/h. O Dark Star iria operar sobre território inimigo ao invés de entrar e sair rápido ou operar ao longo da fronteira como o U-2. As chances de detecção seria bem altas neste perfil de missão. O RCS tem padrão bilobular, com spikes concentrado nas bordas de ataque das asas e lateral. Um caça furtivo não quer mostrar um bom RCS ao alvo, mas faz sentido para quem fica voando de lado para o possível alvo. O corpo evita spike lateral ou obliquo com padrão fuzzball. O motor tem entrada de ar acima da fuselagem e o exaustor é alinhado com a borda de fuga das asas. Não se sabe como reduziram o RCS de uma grande antena do radar de busca lateral. Com atrasos no desenvolvimento, os custos foram aumentando. A USAF preferiu concentrar os recursos no RQ-4 menos ambicioso e que usa guerra eletrônica para se defender. A USAF reconheceu o uso de UAV furtivo em 2003 no Iraque. Suspeitasse que era o Dark Star ou uma versão maior.

RQ-3A Dark Star.

O X-36 era uma aeronave não tripulada para testar agilidade e furtividade ao mesmo tempo para aeronaves de caça. Era uma aeronave sem cauda e usava vetoramento de empuxo para controle.

Com o amadurecimento das tecnologias de UAV, a USAF passou a investir em aeronave de combate não tripulada (UCAV). Em abril de 1999, a DARPA e a USAF contrataram a Boeing para projetar e construir dois demonstradores de UCAV. O X-45 UCAV voou em maio de 2002. Como demonstrador não tem todos os sistemas completos. Usa tecnologia furtiva, compartimento interno de armas, provisão para sensores e reabastecimento em vôo. O X-45 leva seis bombas SDB de 113kg ou uma JDAM de 454kg em cada compartimento interno de armas. Foi observado que um UCAV é muito mais barato de desenvolver que uma aeronave. O X-45 opera de forma autônoma, mas com o humano incorporado no planejamento e execução missão, detecção e identificação de alvo, seleção de armas e autorização e avaliação de danos. Um operador pode controlar até quatro veículos simultaneamente.

Em 2003, a Boeing foi contratada para aumentar o alcance e a carga. A versão maior X-45B ou X-45C deve entrar em avaliação experimental em 2008 e entrar em serviço em 2010. Leva seis 113kg ou uma de 454kg. O X-45C leva 1.800kg bombas com raio de ação de 650 milhas e autonomia de 12 horas. Se tiver sucesso deve passar para a fase desenvolvimento em 2007.


X-45 da Boeing.


O X-47 Pegasus é o resultado de um contrato dado a Northrop Grumman pela US Navy para desenvolver um UCAV naval. O X-46 é a versão naval do X-45 e concorrente do o X-47 Pegasus da Northrop-Grumman.


Mock-up do X-47C de maior tamanho.

Atualmente existem 14 programas de UCAV nos EUA sendo que o X-45 e X-47 são apenas dois deles. A maioria dos projetos é secreta. Os gastos com a tecnologia vêm aumentando cada vez mais a cada ano.


O UCAR era um projeto de aeronave de combate não tripulada tipo helicóptero para o US Army. Foi cancelado por falta de orçamento. As propostas faziam uso de técnicas furtivas.


Os Europeus estão atrasados no desenvolvimento de aeronaves furtivas, mas agora estão incorporando nos seus projetos de UCAV. A foto mostra os projetos europeus em andamento. Da esquerda para direita, em coluna, Alenia Sky-X e Iron Bird, Dassault Moyen Duc e Grand Duc, EADS UCAV e SAAB SHARC e Filur. Em 2000, a Alemanha, Suécia e Franca anunciaram projetos conjuntos.

Helicópteros Furtivos

As hélices de um helicóptero indicam que os helicópteros nunca podem ser furtivos, mas os helicópteros sempre receberam alguma proteção furtiva. As coberturas térmicas contra os mísseis SA-7 são um exemplo que estava em uso no Vietnã. A primeira medida foi voar muito baixo pois o míssil tinha dificuldade de trancar em alvos voando muito baixo.

A diferença de furtividade entre os helicópteros e os caças se relaciona com a diferença de ambiente e a ameaça, e consequentemente, a importância de diferentes assinaturas. A assinatura radar domina as aeronaves. O barulho sempre é o principal indicador de um helicóptero se aproximando. A baixa altitude, as ameaças usam mais pontaria visual e térmica do por radar.

Os helicópteros quase sempre usam mascaramento do terreno para se esconder de radares em terra e no ar. Os radares de caça tem que conter o ruído de fundo intenso. A hélice produz um retorno radar que facilita o uso de mudança Doppler que ajuda na identificação da aeronave.

A assinatura acústica tem dois elementos: diminuição do barulho total e eliminação de padrões distintos de som.

O rotor principal cria a maior parte da assinatura na ponta por girar em alta velocidade. A assinatura acústica diminui com múltiplas hélices que giram mais devagar, diminuindo a freqüência do barulho, com a diminuição da velocidade da ponta. Voar mais lentamente é outra medida para diminuir a velocidade da ponta, geralmente a 180 km/h. O Comanche tem cinco pás no rotor, aumentam a freqüência do barulho tipo "pá-a-pá". O barulho final lembra um "vrum-vrum-vrum".

 

Uma técnica para diminuir o barulho das pontas é dobrar as pontas para cima e depois para baixo. O enflexamento primeiro é negativo e depois positivo nas pontas. Esses detalhes podem ser vistos no rotor do H169 da Airbus.

 

Rotor traseiro contra-rotativo, em "X", fenestron ou NOTAL são medidas para diminuir a assinatura sonora do rotor de cauda. O RAH-66 Comanche usa um fenestron com oito pás escondidas eliminando a interação entre as ondas do rotor principal e cauda. Cada pá está em um ângulo diferente com cada pá produzindo uma frequência de som diferente que não se somam em uma única frequência com grande energia.Também é possível usar supressão de som ativa.

No fim da década de 1980, havia ameaça de lanchas rápidas do Irã atacando navios mercantes no Golfo Pérsico. A Bell modificou vários OH-58D com proteção acústica. Em 1987, receberam armas na forma de mísseis Hellfire, Stinger e foguetes de 70mm. Um sniper na cabine traseira equipado com arma com silenciador era usado para atingir tropas nas plataformas de petróleo abandonadas de onde saiam os ataques.

O demonstrador Boeing 360 da década de 1980 usava rotor de alta velocidade para diminuir o barulho. Um rotor com alta velocidade precisa de baixa velocidade de estol na raiz (para a pá que recua produzir sustentação) o que significa que é teoricamente possível voar com rotor de rotação reduzida em uma velocidade moderada (cerca de 170 km/h), diminuindo o barulho.

A maioria dos sistemas de proteção IR consiste de um supressor de calor nos escapes do motor e misturar os gases do motor com ar frio. No RAH-66 a proteção IR é bem elaborada, com os gases desviados e apontados para baixo em um escape vertical ao longo da cauda com grande área de contato com ar de formato retangular. A diferença de pressão suga ar na parte de cima do rotor diminuindo a superfície e o escapamento sem gastar energia. O supressor do AH-64 Apache consegue resfriar os gases a ponto de ser possível colocar a mão sem se queimar.

Em 1993, um OH-58D foi testado com hélices para diminuir a assinatura acústica e nova seção frontal para diminuir o RCS frontal. O motor e a transmissão foram resfriadas. Usava RAM em algumas partes da estrutura e o nariz tinha forma furtiva. Um total de 18 aeronaves foram modificadas. O Kiowa venceu a competição para ser o novo helicóptero de reconhecimento do US Army no programa ARH. O Kiowa teve bom desempenho como aeronave de reconhecimento e ataque no conflito recente no Iraque. Foi usado até o nível de companhia onde mostrou ser bom para cobrir a área não visualizada por tropas em terra. Por outro lado, podia denunciar uma incursão se fosse usado muito cedo.

A Denel desenvolveu o Cirstel (Combined Infrared Suppression and Tail Rotor), junto com a ARMSCOR e CSIR. O Cirstel é um sistema antitorque, sem rotor traseiro que mistura ar quente e frio e diminui a assinatura IR. O programa foi iniciado em 1987 e foi testada por 8 anos a partir de 1993. Foi feito a partir da conversão de um Alouette III. A cauda foi substituída por outra sem rotor convencional. Usa efeito coanda com ar do motor permite eliminar a necessidade do rotor de cauda. O ar é misturado e diminui a temperatura para 150 graus.

Possível configuração de uma versão furtiva do H-60 Black Hawk. A aeronave caiu durante a operação que matou Bin Laden. Apenas a cauda com formato furtivo não ficou destruída. A aeronave só pode ser ouvida quando está exatamente acima do alvo. Os piloto de Black Hawk patrulhando a fronteira com o México citam que imigrantes ilegais ouvem o Black Hawk a cerca de 1,5 km e fogem.

LHX Light Helicopter Experimental

Em 1981, o US Army iniciou estudos de conceitos de helicópteros de ataque/reconhecimento e uma variante utilitária no programa LHX. O LHX iniciaria uma família de helicópteros com a possibilidade de compra de 5.000 exemplares para substituir o AH-1 Cobra, OH-58 Kiowa, UH-1H Huey e OH-6 Cayuse. Em 1985, este número diminuiu para 2.096 com modelo utilitário para substituir o UH-1 sendo cancelado. A fase de demonstração e validação iniciou em junho de 1988.

A Boeing/Sikorsky LH First Team e a Bell/McDonnell Douglas LH Super Team participaram da concorrência. Em 1990, o requerimento diminuiu para 1.292 aeronaves com opção para mais 389. A Boeing/Sikorsky recebeu um contrato para construir quatro protótipos, depois diminuiu para dois, chamado YRAH-66 em abril de 1991.

Os desenhos do LHX da década de 1980 mostravam a incorporação de tecnologia furtiva. Os requerimentos especificavam trem retrátil e compartimento interno de armas.

O RAH-66 Comanche foi o primeiro helicóptero projetado desde o inicio para ser furtivo. O RCS é diminuído com superfícies inclinadas, trem de pouso retrátil, armas internas e torreta que gira 180 graus para esconder o cano. O mais difícil foi esconder a cabeça do rotor com várias combinações testadas pois também tinha que ter de fácil manutenção. As pás também são tratadas para diminuir o RCS. Pensaram em usar pás comuns em tempo de paz e furtivas para combate. Depois foi decidido usar uma pá única furtiva.

O RCS frontal é 360 vezes menor que o do AH-64 Apache, 250 vezes menor que o do OH-58D e 32 vezes menor que o do mastro do OH-58D e ainda menor que o RCS do míssil Hellfire. O Comanche ainda pode ser equipado com um asas para levar tanques extras e armas externas se o cenário não tiver ameaças radar. O Comanche pode se aproximar 5 vezes mais de um radar que o Apache, ou 4 vezes em relação ao OH-58D, podendo disparar um míssil Hellfire sem ser detectado por um radar de curto alcance de um míssil SAM.

Os gases do motor são direcionados para baixo com ductos paralelo a cauda e não precisaria de interferidor IR. O rotor de cinco pás e cauda de oito pás é oito vezes mais silencioso que a do Apache. Um rotor com muitas pás significa mais custos e complexidade mecânica, mas diminui o barulho de "uoop-uoop" para "uirr" que é mais difícil de distinguir de outros veículos e barulhos naturais. As Forças Especiais SOAR do US Army usa o AH/MH6 ao invés do OH-58D por isso. A cauda tipo fantail elimina a interação entre as ondas do rotor e cauda. O rotor principal pode ter modo "lento" de baixa velocidade para chegar mais perto em cerca de 40% que o Apache sem ser ouvido por sensor acústico. O Apache pode ser audível a cerca de 3 km que é o alcance do canhão então o Comanche seria audível a 1,8 km.

O primeiro demonstrador do YRAH66 Comanche voou em 1996. A fase de desenvolvimento foi atrasada com prioridade dada ao AH-64D Apache Longbow. O contrato de desenvolvimento dado em 2000 tinha fundos insuficientes e os testes foram mal feitos. A entrada em operação foi mudada para 2006 e o primeiro esquadrão ficaria operacional em 2008. Era planejado um Block 1 de 198 aeronaves com 90% da capacidade total. O Block 2 iniciaria em 2013 com o External Fuel and Armament Management System e mísseis ar-ar. O custo do Comanche passou de US$ 39 milhões para US$ 59 milhões em 2003 sendo esperada a comprar de 1.213 helicópteros por US$ 48 bilhões, mas passou para 650 por US$ 38 bilhões para priorizar outros projetos.

Era esperado um contrato de 13 aeronaves de produção em 2004, mas foi cancelado ainda neste ano em favor dos projetos UCAR e ARH. O UCAR foi cancelado e no fim de 2004 a General Atomics recebeu um contrato de US$ 214 milhões para desenvolvimento e projeto do programa Extended Range/Multi-Purpose (EF/MP) cujo contrato pode chegar a mais de um bilhão de dólares para compra de 11 sistemas de UAV Predator, cada um com 12 aeronaves. A entrada em operação deve ser em 2009. A aeronave será chamada de Warrior e deve levar dois Hellfire em cada asa, com opção de lançar Stinger, Viper Striker e APKWS. O drone será usada para ataque, reconhecimento e retransmissão de comunicações com capacidade de voar por 36 horas a 7 mil metros. O Predator competiu com o Northrop-Grumman Hunter II.

O RAH-66 recebeu um radar baseado no APG-78 Longbow do Apache com antena de varredura ativa. Esperava que 1/3 da frota fosse equipado com o radar. O radar, sensores IR e ESM fariam o Comanche ser uma peça do sistema de inteligência, reconhecimento e vigilância com capacidade de penetração no território inimigo.

Os motivos para o cancelamento do Comanche são relativamente simples de explicar. Os helicópteros de reconhecimento realizam uma missão perigosa. Os jatos usam a velocidade e altitude para evitar fogo de terra. Os helicópteros usam a sorte. Um helicóptero de reconhecimento encontra seus alvos ao se expor e por isto devem ser baratos. O US Army queria que o RAH-66 fosse invisível o que é impossível. A tecnologia furtiva diminui a imagem radar e isto é importante contra inimigos poderosos como a URSS, mas que não existem mais.

Estranho pensar que um helicóptero irá se aproxima de um inimigo bem camuflado e detectá-lo. Se o inimigo não se move ou está escondido, o Comanche terá que chegar a cerca de 100 metros para detectar visualmente. Inimigos espertos irão esperar o helicóptero chegar bem perto antes de atirar. Para encontrar guerrilheiros no Iraque é preciso voar direto sobre eles como era feito no Vietnã. Os Apaches derrubados no Iraque e Afeganistão foram por armas de pontaria visual.

O Comanche seria mais silencioso e com menos assinatura IR. Foi armado para aumentar sua utilidade. O Apache é mais efetivo na missão de ataque por levar mais armamento e ter mais blindagem. O Comanche foi cancelado em 1996 por isso. Continuou como plataforma de teste e voltou a ser estudado para compra posteriormente.

Próxima parte: Uso Operacional das Aeronaves Furtivas

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