| JOUST |
O JOUST
é um sistema capaz de modelar combate
aéreo a longa distância (BVR - Beyond Visual Range)
realista com controle
humano e modelagem digital usando simulação de alta
resolução.
São
12 estações (agora acrescidos de quatro
simuladores do Eurofighter), mais 3 estações de comando
para gerar alvos,
mísseis SAM, radares e aeronaves AWACS.
Mais de
60 avaliações foram conduzidas no inicio da
década de 90 por pilotos da RAF e RN durante 6 anos. Cada
avaliação ou teste
durava duas a quatro semanas. Os combates eram 4x4 e também ouve
participação
de outros países.
O JOUST
é usado para pesquisas de combate a curta e a
longa distância, desenvolvimento de táticas, doutrina de
uso de novos
equipamentos (Rafale por exemplo), treinamento, estudos de interface
homem-máquina e estudo de cenários.
Cada
estação
tem um manche, manete, teclado e dois monitores usados como mostradores
do
HUD e sensores principais da cabine. O uso de pilotos humanos foi
escolhido
pois o computador não era capaz de reproduzir táticas com
fidelidade. O hardware atual é
obviamente mais moderno.
Estação
de
monitoramento e avaliação tridimensional.
O JOUST
é capaz de modelar modos de radar, RCS
de aeronaves, datalink JTIDS para troca de informações,
contramedidas
eletrônicas e o seu efeito nos sensores. Pode modelar novos
sensores como um
IRST e situações de ambiente que atrapalham a
detecção infravermelha. Os dados
são fundidos com filtro Kalman e mostrados em uma tela de
"visão de
Deus".
O
sistema é capaz de gerar aeronaves controladas
digitalmente como pacote de bombardeiros voando baixo. O combate pode
ser
auxiliado por uma aeronave de alerta antecipado (AEW) modelada ou de
controle
humano para os dois lados.
Foram
estudados os fatores que fazem um caça ser superior
a outro na arena BVR, como fuselagem, aerodinâmica,
propulsão, aviônicos e
desempenho de armas. Os testes foram um sucesso para mostrar como uma
combinação
de sistemas de armas/aeronave funciona e relacionar com o combate BVR.
Todos
os aspectos do estudo sobre o combate BVR foram
agrupados nas seguintes categorias:
-
Estudos de efetividade para avaliar desempenho de
varias aeronaves e armas, em varias tarefas
-
Pesquisas nas áreas de desempenho de caças
(fuselagem, armas, aviônicos e sensores) para ajudar a direcionar
pesquisas
para estudos de melhor opção
-
Avaliar as opções de modernização de
aeronaves
-
Análise, teste e formulação de táticas BVR,
atuais e
futuras.
Os
estudos foram focados nas seguintes áreas:
-
Estudos de efetividade de combate em cenários de
superioridade aérea e defesa aérea
-
Estudos de Integração de aviônicos de caças
e
estudos de balanceamento de sistemas
-
Analise, teste e formulação de táticas de combate
BVR para caças, sensores e armas (atuais e futuras)
Os
estudos se concentraram no Eurofighter. Os
oponentes eram o MiG-29, Su-27 e derivados (Su-35). Foram modelados
varias
opções de radar, aviônicos e armas. Os
cenários variavam desde defesa aérea
genérica como escolta de bombardeiros, até superioridade
aérea pura (com ou sem
AEW de cada lado). Foram realizadas 6 mil saídas em 12 testes.
Também
foi usado para estudar opção de caça mais
barato com ou sem sistemas piorados como IRST, DASS e JTIDS/MIDS.
O
futuro radar AESA do Eurofighter também foi testado,
com configuração de antena única e
múltiplas para comparar o desempenho de
longo alcance x cobertura.
Em maio
de 1993 foram iniciados estudos dos
requerimentos do programa Meteor que foram avaliados para serem
aplicados no
programa Eurofighter. Foram avaliados as fraquezas e pontos fortes do
projeto,
como configurações de propulsor. Foram realizados mais de
três avaliações nos
dois anos para testar as propostas apresentadas. Os dados foram usados
para as
determinar as especificações finais. Os dados
também influenciaram o programa
ASRAAM.
A
maioria dos combates estudados mostrou que seriam
entre 20-50km. Abaixo de 12-20km será dentro do alcance visual.
O requerimento
era alcance máximo bem além de 100km ( >150km) e
perfil velocidade mais
linear, com "no-escape zone" (NEZ) de 20-80km que seria fator
crítico
na arena BVR.
O
desempenho era similar ao AIM-54 Phoenix com
agilidade do ASRAAM. O motor foguete sólido de duplo impulso foi
considerado
antes do ramjet, mas não preencheria os requerimentos.
O
requerimento muito exigente levou a adoção de
propulsão ramjet para atingir a velocidade, alcance e manobrabilidade
terminal. A
limitação era a interface com o Eurofigther e o ejetor
embutido.
Um dos
requerimentos do programa BVRAAM era o lançamento
furtivo, com o piloto inimigo recebendo alerta mínimo que o
míssil foi
disparado, reduzindo a oportunidade de ação evasiva;
energia suficiente para
perseguir e destruir alvos muito ágeis; desempenho robusto em
ambiente de
guerra eletrônica; capacidade da aeronave lançadora de
engajar, disparar e
desengajar rápido para aumentar a sobrevivência.
As
simulações mostraram que um caça armado com um
míssil ar-ar de radar ativo de longo alcance tentaria dispara o
míssil e fugir
rapidamente. O alvo pode contra-atacar com outro míssil BVR e
tentar evadir
perdendo altitude e levando o míssil para atmosfera mais densa.
Se depois subir
rápido, o míssil em perseguição terá
dificuldade em subir novamente para
acompanhar.
O teste
também mostrou que o combate seria de disparos
BVR múltiplos, com oponentes disparando e fugindo ou evadindo,
sempre fora do
alcance visual. O perdedor geralmente era o que perdia altitude
primeiro, ou
voava subsônico e ficava se opções, ficava sem
armas ou combustível e fugia.
O
objetivo do experimento passou a ser a superação do
R-77 que era bem melhor que AMRAAM em energia.
A
simulação resultou nos requerimentos do BVRAAM que
deveria armar o Eurofighter britânico para obter superioridade
até 2030. As
ameaça eram outros caças com míssil equivalente. A
ameaça chave era o míssil
russo Vympel R-77 (AA-12 Adder) e suas futuras variantes.
A
capacidade BVR inicial do programa Eurofighter
girava em torno do AMRAAM. O Eurofighter não tinha furtividade
para superar o
Su-27 armado com o R-77. A resposta poderia ser míssil de maior
alcance que o
AMRAAM.
A USAF
usaria a furtividade do F/A-22 para aproximar e
fugir sem ser molestado e por isto o F/A-22 tem menos necessidade de um
míssil
de longo alcance. O F/A-22 acabou definindo a diferença de
operação entre
Europeus e EUA.
Os
resultados das simulações do Eurofighter equipado
com o Meteor foram comparados com outros caças. O
adversário era o Su-27
modernizado (equivalente ao Su-35) equipado com AA-10 ou R-77 (dados
piores)
teve o seguinte resultados:
Caça
Razão de Troca (%)
F/A-22
90
Eurofighter 82-75
F-15F
60
F-15E
55
F-15C
43
Rafale
50
F-18E
45-25
Gripen
40
Mirage 2000 35
Tornado F.3 30
F-18C
21
F-16C
21
A chance de uma aeronave convencional sobreviver a um caça furtivo é de menos de 10% (F/A-22 contra Su-27). O Eurofighter tem resultados bons por também ter um pequeno RCS no quadrante frontal que é o mais importante no combate BVR e usar o míssil Meteor na simulação.
Obs: O F-15F era uma proposta de F-15 com sistemas avançados. Todos os caças ocidentais usavam o AMRAAM com exceção dos Rafale franceses que usam o MICA.
A tecnologia de mísseis ar-ar pode definir a profundidade da batalha aérea. Quem tem o míssil de maior alcance controla o engajamento entre as aeronaves convencionais (não furtivas).Em um combate simulado em 1996, com quatro F-15 armados com AIM-120 contra outros quatro F-15 simulando MiG-29 armados com R-27 e R-73, os pilotos "azuis" não viram o inimigo e nem o ala. Não manobraram a mais de 3g´s e nunca voaram invertidos.
O envelope de combate à curta distância e longa distância foram separados. Numa simulação no JOUST em 1996 mostrou que um alvo a mais de 40km estava livre para manobrar. Qualquer míssil pode ser evitado no alcance máximo.
Com os mísseis ar-ar atuais o engajamento será entre 15-40km. Mísseis de curto alcance são mais letais a menos de 8km. Entre 8-15km o alvo ainda pode evitar o combate aproximado.
O Meteor terá longo alcance e mais energia a longa distância. O objetivo é aumentar a NEZ. O datalink de duas vias será usado para informar que o míssil encontrou o alvo.
O ASRAAM segue tática semelhante ao ser uma opção mais barata contra alvos ainda além do alcance visual.
Um caça deve ter capacidade multi-alvo. Datalincar vários mísseis ao mesmo tempo também é desejável. Se um caça tem aviônicos superior como designação de alvos por terceiros ou datalink, isto requer a formulação de táticas. Também requer boa coordenação e disciplina de formação.
As táticas gerais dependem de cada plataforma. Um combate aéreo entre oponentes equipados com mísseis de longo alcance com radar ativo é caracterizado por varias ações ofensivas, seguida de manobras defensivas. O encontro é seguido com uma série de troca de mísseis (se não houver derrota antes). A combinação superior vence, derrubando o inimigo ou foge por falta de arma ou combustível.
A altitude e velocidade são importantes para os caças e mísseis ar-ar. Os mísseis são mais efetivos contra alvo voando alto ou a baixa velocidade. Também é mais seguro voar baixo e rápido. O dilema é buscar a combinação de altitude, velocidade e geometria de encontro para maximizar as próprias forças e minimizar as do inimigo.
No caso de uma aeronave com grande energia de agilidade/manobrabilidade mas pouca autonomia para lutar, o piloto pode escolher um vôo de curta duração e grande energia ou prolongar a luta voando baixo e com pouca energia. Voando baixo o piloto fica na defensiva, mas com duração de combate similar a de uma aeronave de grande energia.
Ter um míssil melhor gera menos demanda do piloto. Em combates aproximados, a maior tarefa foi manter a consciência da situação.
Os estudos do JOUST determinaram algumas características importantes de uma aeronave de caça moderna:
- Agilidade de energia. O excesso de potência (ou SEP) é vital tanto no dogfight quanto na arena BVR. Isto já foi percebido no Vietnã quando os caças conseguiam manobrar para evitar os mísseis. Um caça deve ser bom para acelerar em linha reta e subir no SEP de perfil ótimo no inicio do engajamento. O objetivo é conseguir uma posição superior.
- Manobrabilidade de energia. É a capacidade de sustentar curvas sem muita perda de energia
- Persistência de combate. É a quantidade de energia e armas. Também significa manter velocidade sem usar o pós-combustor
- Furtividade ou RCS. Ajuda na contra-detecção e contramedidas eletrônicas
- Integração de Sensores para facilitar a disponibilização de informação e consciência da situação
- Sistemas de armas. As fraquezas e pontos fortes devem ser conhecidas para explorar as armas amigas e inimiga.
Outro caça estudado pelo JOUST foi o F-35 JSF em várias configurações genéricas para cenários futuros.
Os pilotos dos Tornado F.3 da RAF que iriam participar em testes do JTIDS em agosto de 1994 usaram o JOUST para desenvolver táticas antes do teste. Resultou em vitória relativamente fácil contra os F-15 da USAF e depois contra outros caças como MiG-29 alemães.
A RAF modelou a probabilidade de uma aeronave de ataque sobreviver em um espaço aéreo bem defendido, usando apenas os computadores e tripulantes em simuladores do JOUST. O melhor índice de sobrevivência foi a do Tornado de dois lugares onde o navegador realizava as tarefas defensivas enquanto o piloto voava a aeronave. O Harrier e Jaguar, aeronaves monoposto, tinham sempre menos capacidade de sobrevivência.
O JOUST usa operadores humanos (MITL - man-in-the-loop) ao invés de algoritmos por vários motivos. O ser humano pode explicar as razões do resultado do combate, ao invés de só mostrar o resultado final. Os pilotos podem estudar os fatores que levaram ao sucesso, ou limitaram sua eficiência. Sem um piloto para explicar as razões de um resultado inesperado, como em uma simulação MITL, um analista usando modelagem digital será forçado a tentar estimar as razões ao observar o combate. Terá que mudar as táticas da modelagem digital para ter certeza que o resultado não foi causado pelas táticas inadequadas.
O modo MITL também fornece indicação da dificuldade envolvida no uso de um sistema particular e uma idéia do tipo de piloto que irá usar o sistema da melhor maneira. Considerando um caça com maior agilidade que outro, um piloto que usa esta capacidade corretamente será melhor. O piloto irá concentrar em ficar na área ótima do envelope para manter maior energia que o oponente.
A modelagem digital ainda tem importância. Se forem necessários testar muitos parâmetros ao mesmo tempo, e testar pequenas variações, é necessário usar modelagem digital para repetir sistematicamente os cenários. Gasta menos tempo e mais barato em termos de mão de obra. O algoritmo é calibrado com referência do desempenho humano. O piloto também é capaz de chamar atenção de problemas no software.
O JOUST passou a equipar três bases da RAF que receberam conjuntos de 4 estações entre 1994-1995. Foram depois modernizadas para permitir combate 4x4.
2003 ©Sistemas de Armas
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