Evolução do
Ataque de Precisão
Desde os seus primeiros dias a aviação militar tem
como objetivo a destruição de alvos militares do inimigo.
Seja com o lançamento de granadas mão em 1914 até
as bombas nucleares Fat Man e Little Boy em 1945, estas armas tem um conjunto
de fatores em comum: eram armas não guiadas de queda livre. A primeira
medida dos pilotos para melhorar a pontaria das bombas lançadas manualmente
pelo observador foi instalar cabides para lançar bombas e o uso de
miras simples.
A guerra moderna mudou com o bombardeiro de saturação
com bombas não guiadas se tornando cada vez mais impopulares devido
a grande perda de não combatentes. As grandes frotas de bombardeiros
também mostraram ser caras de comprar e manter. Com o surgimento
das bombas nucleares, a necessidade de uma frota grande diminuiu, mas é
considerado politicamente incorreto e agora também anti-ecológico.
A operação Rolling Thunder no Vietnã levou a
um requerimento de ataque de precisão, mas a USAF não estava
preparada. O F-105 tinha uma mira computadorizada com auxilio do radar
para lançar bombas nucleares contra alvos do tamanho de um quarteirão,
mas que era insuficiente para atingir uma ponte. O F-105 foi testado em
ataques de precisão na operação Northscope e Commando
Nail (chamados tripulantes Ryans Raiders) com resultados desapontadores.
Os Ryans Raiders também fariam ataques diurnos em mergulho
iguais aos da Segunda Guerra Mundial e Guerra da Coréia, mas com
jatos supersônicos. Com pouca precisão e muita defesa antiaérea
não era possível garantir a destruição dos
alvos.
As missões logo mostraram que sair do mergulho a 700-1.000
metros era perigoso e passaram a sair a 2.500 metros ou mais, diminuindo
ainda mais a precisão com CEP de 150 metros ou mais. Este perfil
é útil contra alvos de área como uma estação
ferroviária. O dano colateral era grande. A pontaria até
que melhorou visto que na Segunda Guerra Mundial um alvo de 20x30 metros
precisava de três mil saídas com nove mil bombas para atingir
um CEP de mais de 1.000 metros. A maioria dos danos eram contra as imediações
do alvo.
As armas usadas eram bombas auto-explosivas. Inicialmente eram bombas
iguais as usadas na Coréia e depois uma nova geração
mais aerodinâmica (série Mk) desenvolvida na década
de 50. Algumas receberam cauda retardante para uso a baixa altitude (Snakeye
em uso atualmente apenas pela US Navy) e outras com sonda para explodir
mais alto e não em contato direto com o solo. A maioria pesava 220
kg e 340kg. Alguns alvos como pontes precisavam das versões maiores
de 900 kg e até 1.360 kg. Os foguetes eram populares para missões
de reconhecimento de rota. As bombas em cacho também mostraram ser
úteis para supressão de defesas.
A US Navy também tinha seus problemas. O A-6 Intruder tinham
um bom radar de pontaria contra alvos pequenos e podia operar a noite.
O A-7 Corsair II foi o primeiro caça americano com HUD e modo de
pontaria computadorizada CCIP com CEP de 11 metros, mas só ficou
disponível no fim da Rolling Thunder em 1968.
Um atraso de 0,3 segundos no disparo de uma bomba lançada
em vôo nivelado a 350 knots pode levar a um erro de 60 metros sem
considerar outros fatores. O pipper já esconde uma área
de 40 pés e esconde o alvo em um disparo a média altitude.
Uma Mk84 tem precisão de 5-6 milirads e erra fácil em 50
metros. Se o sistema de medição de altitude erra 70 metros
a bomba irá errar em mais 40 metros. O resultado final é
ter que realizar várias missões para atacar o mesmo alvo.
A US Navy usava táticas de pacote (ataques Alpha) concentrando
toda a força de um porta-aviões contra um único alvo.
Para complicar ainda mais o piloto ainda tem que encontrar o alvo,
voar mais rápido e baixo, tem que desviar do terreno e das defesas
antiaéreas. Geralmente o alvo está camuflado, é pequeno
ou móvel. A introdução do radar e computador melhorou
a pontaria. Os computadores consideram a altitude e velocidade da aeronave
junto com os parâmetros das armas, além da posição
do alvo e calcula o tempo de disparo. O resultado é que o bombardeiro
manual ficou obsoleto no cenário moderno com o surgimento das novas
tecnologias de modos de pontaria computadorizadas e as armas guiadas de
precisão.
Na Segunda Guerra Mundial eram necessários 150 saídas
de B-17 para lançar 9 mil bombas para atingir um alvo em particular
com um prédio. Em 1967-1968, com o F-105, eram necessários
177 saídas para lançar 380 toneladas bombas para tentar
derrubar a ponte Paul Doumer.
O mau tempo era outro problema. Os ciclos das monções
no Vietnã resultava em poder atacar apenas metade do ano com a pontaria
visual sendo impossível na outra metade devido as constantes camadas
de nuvens baixas. Por isso os Ryans Raiders e outros sistemas bombardeio
por radar foram usados para tentar superar este problema. A rádio
navegação seria outro meio como feito na Segunda Guerra Mundial.
O programa Combat Skyspot era a versão atualizada sendo usada para
apoio aéreo aproximado, marcando as bases americanas, mas era pouco
efetivo.
As operações de bombardeio aéreo da Rolling
Thunder terminou em 1968 e retornou em 1972 com a operação
Linebaker. Logo foi iniciado uma revolução com novas armas
desenvolvidas sendo usadas em combate.
A precisão a média altitude foi resolvida com as armas
guiadas por TV e laser. Antes existia apenas dois métodos: muitas
aeronaves com poucas bombas ou poucas aeronaves com muitas bombas para
garantir a probabilidade de destruir o alvo. Era possível prever
estatisticamente a probabilidade de destruir um alvo com a quantidade certa
de bombas. Funcionava bem contra alvos fixos de área e era inútil
contra navios.
Imagem do HUD de um A-7 fazendo mira na ponte de um LHD classe
Tarawa. O A-7 foi a primeira aeronave que mostrou que uma aeronave inteligente
poderia conseguir quase precisão com bombas burras.
Imagem do HUD de um F-4D. No modo CCIP o computador atualiza
o pipper continuamente mostrando onde a bomba vai cair. Erros comuns no
bombardeio manual são a perda da atenção devido
a ação inimiga, focar no pipper e não voar a aeronave,
demora na aquisição do alvo, erro no sistema de altitude
e mascaramento do alvo pelo pipper.
Erro circular provável (sigla CEP em inglês) é o círculo onde caem metade
das armas em uma série de lançamentos. O conceito de CEP
é usado para comparar armas e para estatísticas de precisão.
Nos dados acima 99 bombas Paveway 2 conseguiram um CEP de 1,2 metros contra
um CEP de 100 metros para 99 bombas não guiadas. As bombas foram
lançadas a 15 mil pés (cerca de 5 mil metros de altura).
Os EUA entraram na guerra do Vietnã usando as mesmas bombas aéreas da Segunda Guerra Mundial. A experiência com armas guiadas na Segunda Guerra Mundial e Guerra da Coréia não foi muito proveitosa. As bombas guiadas por rádio usadas na Coréia eram pouco confiáveis, difíceis de usar, difíceis de manter, mas mostraram que as armas guiadas eram uma realidade. O pensamento estratégico na década de 50 era criar bombas gigantes para destruir cidades e não para atacar pontes. O resultado foi a paralisação do desenvolvimento de armas guiadas.
Na Segunda Guerra Mundial o CEP com a mira Norden era 400 metros em 1943. Melhorou para 10 metros no fim da guerra com a experiência das tripulações. Para ataque de precisão ainda não era suficiente. As bombas guiadas a rádio Razon e Tarzon foram usadas Guerra da Coréia para atacar pontes com CEP de 90 metros.
A primeira arma guiada moderna foi a Walleye da US Navy em 1967. Era uma bomba de queda livre controlada por TV. Tinha que ter um alvo com bom contraste e o mau tempo atrapalhava. Custava US$ 35 mil na época era considerado muito cara. A USAF desenvolveu a HOBOS também guiada por TV e com cabeça de guerra maior e mais precisa.
Durante o conflito
do Vietnã os EUA só tinha duas armas guiadas em 1965.
Uma era o míssil AGM-12 Bullpup que mostrou ser inadequado para
atacar pontes e não era tão efetiva como o esperado. A
outra era a bomba planadora Walleye que mostrou ser bem melhor.
Em 1967 foi iniciado a operação da Walleye
pela US Navy com sensor de TV e CEP de 3-6 metros. O primeiro
uso com sucesso foi contra o quartel de Sam Son atingido a janela
de um prédio. A Walleye tinha defeitos como a necessidade de
bom contraste visual do alvo, precisa de bom tempo, a explosão
de bombas de ataques anteriores atrapalhava e a cabeça de guerra
pequena era inadequada contra alvos duros como pontes.
A USAF iniciou o uso da Walleye em agosto de 1967 com bons resultados contra alvos com bom contraste e bem defendidos. Os custos, restrições e o aparecimento das bombas guiadas a laser, mais simples e baratas, levou ao seu pouco uso no geral. Em 1972 a Walleye II entrou em serviço com ogiva maior e foi usada também pela USAF. O alcance maior de 9km permitia ser disparada fora do alcance das defesas antiaéreas do alvo se tornando a primeira arma guiada ar-superfície de longo alcance (stand-off) do arsenal americano.
Na década de 60 a tecnologia para desenvolver armas guiadas já estava madura. Os lasers e os circuitos integrados foram duas novidade que apareceram no fim da década de 1950 com grande potencial de uso militar. Em 1958 a Texas Instruments criou o primeiro circuito integrado. A Intel criou seu circuito integrado um meses depois e era mais simples de fabricar. O uso militar dos circuitos integrados acelerou a maturação e diminuindo muito o peso, tamanho e consumo de energia.
O Comando de mísseis do US Army se interessou no inicio da década de 60 por armas guiada a laser. O laser tinha dois usos militares potenciais. Um era o uso como força bruta como raio da morte, mas sempre foi visto como meio de apontar armas. O problema seria o suprimento de forças. Uma arma seria bem leve, mas precisaria de mais três soldados para levar as baterias para ter apenas 50 metros de alcance.
Com o laser era possível concentrar a luminosidade de 1 milhão de vezes a do sol facilmente. Seria melhor usado ferindo soldados que teriam que ser tratados. Por gerar poucas cores também significa que o reflexo do alvo pode ser facilmente detectado por um sensor simples com um filtro. Um arma guiada poderia receber este sensor que seria ligado a um sistema de feedback para se guiar até o alvo iluminado.
O uso do laser para guiamento de armas iniciou em 1958 para estudos de sensores de mísseis anti-carro pelo US Army. Os estudos foram derivados de pesquisas sobre o uso do laser em sistemas de guiamento de mísseis. Para guiamento foi estudado o método Beam Riding e comando de guiamento com luz laser modulada. Em 1963 foi concluído que um laser semi-ativo seria mais atrativo. O US Army se interessou para uso em mísseis anti-carro com um laser semi-ativo iluminando o alvo e sensores ótico no míssil acompanharia o reflexos óticos e guiaria o míssil. Em 1960, os pesquisadores mostraram que podiam projetar uma luz laser e logo iniciaram testes de sistemas de guiamento a laser.
Inspirados no experimento com o Shrike, a Martin Marietta iniciou seus próprios experimentos com sistemas de designação a laser e em 1964 mostraram o sistema para a USAF.
A idéia para usar
o laser como sistema de guiamento levou dois engenheiros do US Army Missile
Command, David J. Salonimer e Norman Bell, que estavam interessados em
projetar projéteis de artilharia guiados a laser para uso anti-carro,
a conduzir estudos sobre sistemas de designação e sensores.
Conseguiram algum orçamento e trabalharam com a Texas Instruments
(TI) para modificar um míssil Shrike, fabricado pela TI, como arma
guiada a laser superfície-superfície. O experimento não
terminou, mas a idéia de uma arma guiada a laser não acabou.
As pesquisas foram realizadas em 1962 mostrando a viabilidade do sistema.
Os gastos foram mais com o booster
e lançador terrestre e o projeto ficou mais no papel. Sem interesse
do US Army o projeto foi abandonado. As lideranças do US Army achavam
o conceito futurística, inviável e retiraram os fundos de
desenvolvimento. A idéia não foi considerado necessário
no Vietnã. Mesmo assim continuaram desenvolvendo um laser portátil
com baixo orçamento. O Vietnã não seria
uma guerra blindada e os esforços foram passados para a USAF.
Na mesma época, durante a
Rolling Thunder, ficou claro a dificuldade de destruir alvos com bombas
burras. Contra alvos pequenos como pontes ficou mais evidentes ainda.
As aeronaves da época foram projetadas para lançar bombas
nucleares que não precisava de precisão. A guerra do Vietnã
mudou o interesse. Devido a ameaça nuclear tomavam cuidado na guerra
para diminuir os danos colaterais e tinham que favorecer a precisão.
Virou a teoria da guerra limitada.
O Coronel Joe Davis, responsável pelo programa de aquisição de tecnologia da USAF, voou o F-84 na Coréia e sabia da dificuldade. Na Coréia eram usados 12 caças para atacar uma ponte e com poucas chances de sucesso. Quando viu os dados dos projetos de armas a laser do US Army logo viu que o conceito podia ser usado em uma bomba e economizar vidas, aeronaves e recursos. Davis viu a demonstração do laser. Lembrou que na demonstração o laser acompanhava um veículo se movendo a 1 km de distância, então podia atingir alvo móvel.
Em 1952 a US Navy teve a mesma conclusão indicando que com uma arma guiada necessitariam de menos aeronaves para atacar um alvo e automaticamente menos perdas. O estudo levou ao desenvolvimento do míssil Bullpup. No primeiro ataque contra a ponte Thanh Hoa logo mostrou ser fraco, pouco confiável e difícil controlar, além de arriscado.
Os pilotos americanos no
Vietnã queriam uma arma que os mantivessem longe do fogo antiaéreo
e que fosse precisa o suficiente para não ter que voltar depois
para atacar o alvo novamente. A arma tinha que ser barata, segura e fácil
de usar. Os pilotos percebiam o problema, mas os burocratas não.
A USAF simplesmente não admitia a existência do problema.
Pilotos veteranos da Segunda Guerra Mundial perceberam que a artilharia
antiaérea em alguns alvos no Vietnã era mais intensa que
em alguns alvos bem defendidos na Alemanha. Os pilotos acabavam evadindo
ao invés de se concentrar na pontaria.
Weldon Word da Texas Instruments (TI) e Joe Davis (USAF) se encontraram em junho de 1965. Davis queria ajudar os pilotos no Vietnã a atingir seus alvos com mais facilidade. Davis mostrou a foto de uma ponte atacada. Haviam cerca de 800 crateras ao redor da ponte sem contar as dentro do rio. Queria uma arma potente capaz de ser disparada acima do alcance da artilharia antiaérea e com precisão para atingir um alvo de ponto. A bomba seria disparada em mergulho a 18 mil pés e lançada a 12 mil. O caça nunca voaria abaixo de 8 mil pés. Outros riram da idéia do laser, mas Davis não.
A precisão das bombas burras na
época eram de 100 a 1.000 pés. Queria uma arma com precisão
de de menos 30 pés (10 metros). A Texas Instruments aceitou o desafio.
A USAF queria 12 protótipos para testes em seis meses por menos
de 100 mil dólares. Em uma semana a TI criou o projeto de uma bomba
com asas na cauda e sensor laser montado em uma asa.
O paradigma das armas guiadas ditava a necessidade de um giroscópio
para ficar estabilizada e controlável. A TI teve sucesso por desprezar
este paradigma. Um piloto queria o máximo de simplicidade. Queria
disparar uma arma sem nenhuma ligação com a aeronave. Tinha
que ser simples, fácil de conectar e só instalar na aeronave.
A tecnologia existente na época era complexa e precisava de muita
adaptação na aeronave.
Davis propôs um projeto
que deveria ser entregue em uma semana. Queria uma dúzia de armas
guiadas com precisão de 10 metros. O preço do contrato deveria
ser menor que US$ 100 mil e deveria ser entregue em seis meses para testes
de vôo.
O programa foi aceito pois existia um programa para financiar melhorias
em itens já existentes. Um projeto mais caro precisaria de muita
burocracia e demoraria muito.A precisão de 30 pés superaria
em muito a precisão das armas da época que chegava a 100-1000
pés (30 a 300 metros) dependendo da tática, alvo e condições
meteorológicas.
O objetivo era construir um seeker e descobrir um modo de passar estas
informações para a unidade de controle do Shrike instalada
na traseira da bomba. Depois teria que voar e ser aerodinâmica.
Só existia dois lasers no mundo e receberam um para testes. Os
engenheiro da TI não conheciam nada sobre lasers nem sabiam se era
seguro.
O contrato era 99 mil dólares de
setembro a março de 1966 para construir 12 protótipos. Fora
o sensor e seeker o resto já existia. Era uma bomba M-117 com quatro
estabilizadores, eletrônicos, controle e asa.
Um piloto lembrou dos testes do sensor de angulo de ataque com caça
A-7 e propôs colocar o "bird" no sensor laser. Era um toque de gênio
pois era um meio simples de medir o angulo de ataque e trilha de voo,
independente do angulo de ataque e sem giro estabilização.
Os testes simulados mostrou que funcionaria. Então inventou o "Birdie
Head".
Ao mostrarem o projeto em um evento em agosto todos os participantes
riram. Tentaram mostrar como isolariam o sensor do movimento da bomba,
mantendo sempre alinhada com o vetor direcionado ou a direção
do movimento. David Salonimer usou sua influencia para convencer que funcionaria.
Os fundos foram para a a Autonetics e a TI. A Autonetics seria contratada
se em seis meses o projeto da TI não atingisse os objetivos.
Primeiro pensaram em colocar o sensor em uma estrutura fora do fluxo de ar. Com o risco de obstruir a visão do sensor foi para o nariz com um conector entre a frente e a traseira onde ficava os eletrônicos e atuadores. O computador era o mesmo do míssil Shrike, assim como os atuadores do tipo bang-bang. Os atuadores atuavam aos pares nas barbatanas. O angulo máximo de deflexão seria 5,5 graus e neutro logo depois. O termo bang-bang veio do som audível nos testes.
As asas tinham que ser grandes para dar controle e pequenas para caber na aeronave. Como não tinham tempo de testar nem orçamento lançaram modelos em escala em uma piscina para coletar dados rapidamente. Nos testes posteriores, bem mais caros, confirmaram os dados e dimensões.
O sensor era a única tecnologia
nova. O seeker tinha um detector em um domo transparente, um filtro ótico
para passar apenas a freqüência do laser, uma lente para focar
e concentrar energia em um circuito nos detectores. Atrás do barril
ótico ficava o foto diodo divididos em quatro quadrantes. Em voo,
se algum quadrante recebe mais energia que outros é enviado um
sinal eletrônico para o par de barbatanas na cauda para mudar a
trajetória de voo e tentar centralizar a energia. O conceito era
simples e permitiu substituir os caros giroscópios, acelerômetros
e potenciômetros de feedback de posição.
O problema era a confiabilidade do detectores iniciais. Outro problema
era o designador laser. O primeiro tinham pouca qualidade. Conseguiram
um da Martin montado em um tripé. Queriam um com data rate grande,
de centenas de pulsos por segundos. Inicialmente eram 30-40 pulsos por
minutos. O receptor de seeker foi calibrado para a frequencia de 1.06 microns
para evitar outras fontes possíveis. Testavam se o laser funcionava
com um filme polaróide na frente do iluminador.
Descrição
do seeker da Texas Instruments.
Configuração
final da proposta da Texas Instruments.
Configuração inicial proposta para o projeto com o sensor
em uma armação abaixo do corpo da bomba.
Modelo de uma Bolt-117
sendo testada em um F-105.
Os testes em março de 1966 mostrou
que tudo funcionava. Em 25 de maio as bombas foram enviadas para a base
de Eglin para testes de voo. Após testes de voo com sucesso uma
bomba foi disparado em 28 de julho caindo a 148 pés do alvo.
A segunda caiu a 76 pés e o terceiro e quarto errando vários
centenas de metros. Após os testes foram analisar os dados de voo.
Só tinham gravadores de dados baratos, mas foi suficiente para melhorar
a bomba e resolveu os problemas e a precisão. Os primeiros testes
foram falhos pois op dados mostraram que o seeker tendia a guiar em reflexos
ao redor como moitas.
Como em projetos de armas guiadas anteriores, a precisão melhorava
de forma logarítmica. Nos 10 primeiros testes a TI seguiu uma curva
e com disparou mais difíceis. O quinto disparo teve erro 28 pés
disparada a 13 mil pés em 28 de outubro. O sexto chegou a 30 pés
que era o objetivo. O alvo era um cenário tático contra
um caminhão. Tinham medo do laser refletir nas moitas ao redor
e não refletir no caminhão então na noite anterior
cortaram matos 150 metros ao redor e pintaram o veiculo para refletir
melhor. O acerto foi direto com um disparo com off set de mil pés
e mesmo assim caiu a 12 pés do alvo. O oitavo caiu a 15 pés
com o iluminador laser instalado na aeronave. Foi montado em um fuzil
e apontado por um O-1 Bird-dog a uma milha de distância do alvo.
O disparo teve erro intencional de 500 pés de offset e ainda acertou
a 10 pés.
Antes de concluir os testes já tinha
mostrado o potencial e queriam mostrar para as lideranças. Os chefes
queriam usar o kit em uma bomba M-118 de 3 mil libras e instalaram o décimo
kit na bomba maior. Usaram material das três ultimas e testaram
novamente na piscina. No teste real destruiu a ponte alvo. O contrato
foi imediato.
Em janeiro de 1967 a TI tinha a tecnologia que a USAF procurava a décadas.
Em geral a capacidade tecnológica apenas se constrói no
tempo com acumulação de redes de contatos e especialização.
A TI não tinha conhecimento histórico do problema e resolveu
assim mesmo. No projeto da bomba Azon colocaram giros, baterias, receptores,
antenas e flare na cauda e adicionaram a bomba. A TI seguiu os mesmo passos
sem saber. O controle liga-desliga mostrou ser suficiente na Azon ao invés
do modo proporcional.
Com os testes instrumentados puderam determinar
as causas das falhas. Nos testes com TV viram que o eixo da bomba dificultava
a aquisição de alvos e o controle. Então testaram abas
e orelhas para apontar para o vento. Depois testaram olhos fotoelétricos
com arranjo em quadrante.
A concorrente Autonetics, uma divisão da North Amerian Aviation,
desenvolveu seu projeto em oito meses sem sucesso. Também usava
tecnologias já existentes. Externamente era até mais simples
que o projeto TI. O pacote guiamento de 30 kg era instalado no nariz e
mais fácil de instalar na M-117. A bomba manobrava com ajuda de
canards e eliminava a necessidade de asas, controles na cauda e condutos
até a traseira. Todos os itens estavam em catálogos e em
uso para evitar desenvolver novos sistemas. O sensor era uma cabeça
do míssil Sidewinder reciclado e modificado. Incorporou detectores
silicone de quatro quadrantes e gravador de testes de 14 parâmetros.
A diferença era usar guiamento proporcional e giro-estabilização
ao invés de bang-bang.
Os testes iniciaram em 18 de julho de 1966 com o laser da Martin, painéis alvos e parâmetros de disparo igual ao da TI. As melhorias também foram logarítmicos. O primeiro teste em 5 de outubro teve falha total. A bomba não teve controle rolagem e não guiou. O erro foi de 975 pés. O segundo teve erro de 82 pés com pouca estabilidade de rolagem. os testaram de túnel de vento em 15 de novembro a 3 de dezembro refinaram o controle e diminuíram o tamanho dos canards. O terceiro e quarto teste tiveram erro de 24 e 52 pés. Parecia viável, mas em 23 de janeiro de 1967 a USAF cancelou. A TI estava no décimo teste contra a ponte e foi escolhida.
Aparentemente o projeto da Autonetics era bem mais complicada que o projeto da TI. O sensor era montado em um sistema móvel para acompanhar o alvo. As fontes de comandos era de três fontes. Um acompanhava o alvo para manter o sensor móvel para acompanhamento lateral. O segundo fazia controle de rolagem e o terceiro de bias de alto e baixo em relação ao alvo. Os canards tinham controles independentes motor elétrico dando controle proporcional de até 5 graus lateral e altura. O controle de rolagem era de até 15 graus. Era muito complicado comparado com o sistema da TI e era três vezes mais caro.
O disparo também era complicado, com vários passos e procedimentos. O piloto tem que mergulhar dois graus e iluminar o alvo até a bomba adquirir o alvo, ligar a bomba no modo acompanhamento, iniciar o "pull up" para alinhar com o alvo e 2-3 segundos antes de disparar e antes de pull up de 16 graus do angulo de aquisição, ligar a força elétrica da bomba e disparar. A interface com a aeronave tinha que ser instalada e precisava de cabeamento nos cabides. O caça levando a bomba não podia manobrar mais de 6 graus por segundo para não danificar o sensor. Havia outras limitações. Se a bomba perde o alvo devido ao mal tempo ou fumaça não consegue readquirir. Se o suprimento fonte falha também é insegura. Já o projeto da TI era super simples operacionalmente. Era disparada como uma bomba comum e não precisava trancar antes do disparo. Os eletrônicos eram acionados por fio. Quando a bomba era lançada o fio saia e ativa a bateria e a bomba começa a funcionar.
Descrição
da proposta do projeto da bomba guiada a laser da Autonetics.
Testes da bomba guiada a laser da North American Aviation-Autonetics.
A BOLT-117 (BOmb, Laser Terminal-117) foi a primeira bomba
guiada a laser. Era baseada na bomba M-117 de 340kg da Segunda Guerra Mundial
com sensor de guiamento KMU-342 e kit de controle. Ficou operacional em
1967 com avaliação em combate em 1968. Poucas foram produzidas
e parou em favor da GBU-10 duas vezes mais precisa e mais potente. Mesmo
assim foi revolucionária transformando uma bomba burra em bomba inteligente
com uma precisão 100 vezes maior. A USAF queria uma bomba com um
mecanismo semelhante ao guiamento por radar semi-ativo, mas usando raio
laser. Os projetistas da Texas Instruments tivera uma semana para mostrar
a proposta e só usaram réguas de cálculo para
criar o projeto. Os primeiros testes foram realizados em abril de 1965.
O resultado foi insatisfatório, mas a precisão aumentou em
muito com os kits para a Mk84 slick com controles no nariz ao invés
da cauda como na BOLT-117. Inicialmente o projeto teve vários problemas
técnicos e operacionais, mas com resultados positivos, mostrando
muito mais precisão que as bombas burras, mas sem os custos, complexidade
e limitações de mísseis como o AGM-12 Bullpup. A
BOLT-117 mostrou ser efetiva contra pontes que antes precisavam ser atacadas
por muitas bombas e saídas de aeronaves táticas para serem
destruídas. Mesmo assim o projeto correu o risco de ser cancelado
com os superiores da USAF mandando cancelar o projeto por não aceitar
os resultados. A TI realizou mais testes entre 1965 a 1966. Nos testes iniciais
foram disparadas 66 bombas com apenas nove falhas. Os kits usavam tecnologia
simples e barata que permitiu testes repetidos com armas reais para refinar
o conceito, táticas, técnicas e tecnologia.
Laser
Laser é o acrônimo
de Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation. A teoria do
laser implica em se aprofundar em física quântica e por isso
não será descrito aqui. O laser permite direcionar a luz
em uma direção com freqüência bem controlada.
Ao entrar em contato com uma superfície emite uma luz bem brilhante
que pode ser detectada por sensores.
A princípio, o guiamento laser envolve a iluminação
do alvo com um laser. A arma guia até os reflexos até atingir
o alvo. O sistema consiste em dois elementos, o designador e a arma com
o seeker. O designador está equipado com um laser com óticos
para pontaria. O sistema pode ser manual (atualmente só nos terrestres)
ou estabilizado (nas plataformas aerotransportadas e navais).
O laser gera cores monocromáticas, o que significa que a luz
refletida pode ser detectada facilmente por sensores simples através
de filtros nas lentes. Uma arma guiada pode ser equipada com este sensor
e ligado a um mecanismo de controle para direcionar a arma para o alvo iluminado
pelo laser.
Os laser podem ser pulsantes ou de onda continua. Um sensor codificado
pode ser usado para discriminar entre vários iluminadores e diminuir
a interferência ou engodo. Podem ser usadas várias freqüências
de codificação para vários designadores designarem
alvos próximos. Os lasers usados para iluminar alvos operam na banda
de 1.064 µm (microns).
O designador laser marca o alvo e a luz refletida é vista por um sensor na aeronave ou bomba. O piloto aponta para o alvo através do HUD para disparar a bomba. A bomba é lançada como uma bomba convencional contra o alvo e adquire o laser para fazer as correções de pontaria durante o vôo.
Os requerimentos de um sistema
de pontaria moderno são:
- Precisão para atacar alvos de ponto - com CEP da ordem de
metros
- Capacidade de operar a noite ou com visibilidade zero
- Simplicidade, confiabilidade e facilidade de manter
- Capacidade de transferir alvos entre aeronaves ou do observador
para a aeronave
- Resistência a interferência ou outras contramedidas
- Alcance para atacar alvos além das defesas do alvo
Existem vários tipos de sistemas de guiamento e todos tem
problemas em alguns destes requerimentos. O guiamento laser preenche
bem estes requisitos.
Limitações
O conflito no Vietnã mostrou que as bombas guiadas a laser
também tinham limitações. A primeira é só
serem muito precisas em condições meteorológicas ideais.
A poeira, fumaça, nevoeiro, nuvens e chuva interferiam no sistema
de guiamento por difração.
O alvo deve ser iluminado
pelo laser durante todo o ataque. Se o seeker não consegue mais
ver o reflexo (sparkle), por ter sido desligado, bloqueado ou movido,
a precisão da bomba diminui. Na guerra do Golfo em 1991 os reflexos
da areia levaram várias bombas a guiar até alvos falsos.
Testes na neve também mostraram que podia interferir. O feixe também
pode ter reflexo para frente se apontado muito baixo no alvo ou para trás
se apontado no alto do alvo. O laser é uma arma de linha de visada
e uma estrutura em terra e até na aeronave pode obscurecer o feixe
do laser ou a visada do sensor na bomba.
O envelope limitado era outra limitação. Kits de guiamento
laser foram instalados em mísseis como o AS30L e Maverick para terem
maior alcance e manobrabilidade. A variante Skipper da GBU-16 recebeu foguetes
para aumentar o alcance.
As Paveway tinham que ser disparadas dentro de um envelope para poderem
atingir o alvo e o seeker enxergar os reflexos do laser no alvo. Este envelope
era chamado de cesta (basket) e se não fosse seguido a bomba não
guiaria. Os parâmetros de disparo eram similar as bombas burras.
O piloto mergulha no alvo a 20 mil pés, adquire o alvo e lança
a bomba a cerca de 10 mil pés, bem acima do alcance da artilharia
antiaérea.
Se a Paveway fosse disparada muito baixo ou longe, pode ficar fora
do campo de visão ou não ter energia para alcançar
o alvo. No geral eram disparadas a média altitude onde os caças
ficavam mais vulneráveis aos mísseis SAM. Devido ao padrão
sinusóide da trajetória, as primeiras Paveway perdiam muita
energia e o alcance era menor que o da Walleye não sendo adequadas
para deixar as aeronaves fora do alcance das defesas antiaéreas.
Com o designador manual AVQ-9 a aeronave
iluminadora voava um padrão circular previsível para guiar
a bomba lançada por outra aeronave, ficando exposta por muito tempo
as defesas. O ataque israelense a usina nuclear iraquianas em 1981 foi feito
com bombas burras Mk84 exatamente para evitar expor as aeronaves as defesas
locais com ocorreria com o guiamento laser manual. A capacidade melhorou
com a introdução do designador Pave Knife na operação
Linebaker que permitia o disparo das Paveway pela mesma aeronave lançadora
e permitia que a aeronave manobrasse durante o ataque.
A iluminação
a partir de uma distância muito grande dá reflexo muito grande
por divergência de feixe. O feixe pode ser atenuado pela atmosfera
ou mau tempo que é piorado a grande distância. Os designadores atuais de Terceira Geração
como o Damocles, Sniper XP, Litening e ATFLIR tem capacidade de designar
alvos voando a até 40 mil pés (laser 40k) e com maior alcance
resolvendo o problema de curto alcance.
Por outro lado as bombas guiadas a laser tinham como vantagem em
relação as armas guiadas por TV e IR a simplicidade e não
precisavam de um link para trocar dados com a aeronave como a Martel,
GBU-15 e Maverick. Os kits também são fáceis de adaptar
em qualquer arma e não precisavam de modificações
nas aeronaves.
Defesas dos Alvos
As operações de bombardeio aéreo sempre tiveram
como objetivo a destruição de alvos específicos.
Mas até alvos grandes como pontes e navios são apenas pequenos
pixels na mira quando o ataque é feito a média altitude.
Para atacar alvos pequenos como bunkers a pontaria precisava de três
fatores: sorte, estatística e coragem para enfrentar as defesas
em terra. Alvos de grande valor são sempre bem defendidos e os
bombardeiros sempre operam em ambiente hostil. Para diminuir as perdas
ficavam no limite do alcance das defesas antiaéreas. Na Segunda
Guerra Mundial as operações eram feitas a noite e a grande
altitude para diminuir a ameaça.
Atacar a baixa altitude era mais preciso, mas queriam aumentar a
distância para evitar as ameaças em terra. Os jatos no Vietnã
passaram a atacar a baixa altitude para evitar os mísseis SAM.
Se a defesa antiaérea conseguir manter as aeronaves de ataque e
bombardeiro no canto do céu onde não conseguem atacar direito
então cumpriram seu papel, mesmo sem derrubar nenhuma aeronaves.
Durante a Guerra do Golfo os aliados prepararam seus ataques para
vôos a baixa altitude. Os equipamento, armas, treino e táticas
eram apropriadas e os pilotos estavam confortáveis e seria efetivo
por já treinarem para este cenário na Europa. Nos primeiros
dias os B-52, F-111, EF-111, Tornados e algumas unidades da US Navy atacaram
a baixa altitude. A intensidade da artilharia antiaérea era tão
grande que forçou o vôo a média altitude. A deficiente
no treino a médio altitude foi um problema nos primeiros dias, mas
aprenderam rápido.
Os ataques a média altitude foram a maioria dos ataque no
Golfo. Uma vantagem é o piloto não ter que se preocupar
com os fragmentos e estilhaços durante o impacto. Outra vantagem
é pouca ameaça de mísseis portáteis e artilharia
antiaérea. O ângulo de impacto sempre é alto ou cerca
de 30-60 graus. O alcance das armas é maior, é mais fácil
navegar e identificar os alvos e a munição penetrante se
torna mais efetiva. Por outro lado a aeronave está sempre dentro
do envelope de mísseis SAM de médio e longo alcance, interceptadores
e artilharia antiaérea guiada por radar. Também é mais
difícil conseguir surpresa. O disparo de bombas guiadas a laser cria
o risco de ficar na área a média altitude que é compensada
pela destruição rápida do alvo e não precisavam
voltar novamente com novo risco.
No Golfo as bombas burras mostraram ser inefetivos contra alvos de
ponto se disparada a média altitude, precisa de tempo bom, e o
HUD cobre alvos pequenos. Funciona bem com o apoio de radar contra alvos
de área e para auxiliar o disparo de bombas guiada a laser.
A limitação visual de dia logo se tornou aparente no
inicio do bombardeio aéreo. A mira Norden só funcionava
de dia e não dava precisão. O vôo a baixa altitude
era preciso, mas muito perigoso contra alvos bem defendido. Com os radares
de acompanhamento do terreno foi possível voar baixo e a noite contra
alvos mais bem defendidos. Esta tecnologia apareceu no meio da década
de 60 com os A-6A Intruder entrando em combate em julho de 1965.
Já para os bombardeiros as operações
de saturação do tipo carpete de bombas era feito para saturar
uma pequena área para garantir sucesso. O aparecimento das armas
nucleares diminuiu o problema da precisão.
Os bombardeios de saturação do B-52 foram usados no
Golfo em 1991 em locais onde o risco era baixo, e podia ser mais barato,
efetivo e com dano psicológico ao inimigo. Por exemplo, o complexo
de fabricação de armas de Taji era bem grande e foi atacado
em massa. Foram 68 saídas de B-52 entre 10 e 27 janeiro e foi bem
efetivo. Alvos em Bagdá que poderiam ser atacados por B-52 foram
atacados pelos F-117 devido as grandes defesas na área.
Unidades de manobra também são um bom alvo para bombardeio
em massa. Uma unidade terrestre só se pode ser considerada efetiva
se puder atuar de forma coesa. Para quebrar a coesão será
necessário muitos ataques de precisão contra alvos de grande
valor como blindados e artilharia com muito custo e risco. As tropas podem
se distanciar e se manter seguras. Já os bombardeiros de B-52 mostrou
ter efeito psicológico mais efetivo. O bombardeio em massa na Segunda
Guerra Mundial mostrou que poucas chances de destruir um blindado. Pode
danificar com um acerto próximo, mas podia quebrar a coesão
da unidade. Os B-52 também eram armas de terror no Vietnã.
A velocidade do jatos deixou a pontaria
ainda mais difícil. Com o uso do radar e computadores melhorou a
pontaria, mas estes meios também passaram a auxiliar as defesas antiaéreas.
Logo as defesas aéreas se tornaram alvos importantes por serem efetivas
e alvos de alto valor, com as aeronaves de ataque dividindo as tarefas entre
os alvos e as defesas aéreas.
Assim foram iniciadas as táticas de pacotes de ataque
composto de ataque, escoltas, supressão de defesas, guerra eletrônica,
reabastecimento em vôo, reconhecimento e Comando e Controle. As
aeronaves que atacam os alvos eram uma fração do pacote.
O alcance das bombas era outro fator que poderia auxiliar
a sobrevivência das aeronaves de ataque. As bombas Paveway não
eram de armas de longo alcance e um dos resultados foram os kits Paveway
III e o míssil Maverick. A US Navy desenvolveu a Skipper.
Táticas
As táticas aéreas mudaram com o uso das bombas guiadas
a laser no Vietnã. Alvos difíceis de atacar no Vietnã
se tornaram alvos fáceis. Também permitiu que aeronaves
grandes como o F-4 fossem substituídas por aeronaves menores como
o F-16.
As bombas guiadas a laser podem ser usadas contra qualquer tipo de
alvo, duro ou leve, fixo ou móvel em missões de interdição
aérea, apoio aéreo aproximado, ataque a bases aéreas
e anti-navio.
Uma bomba guiada a laser leva um minuto para cair até
o alvo quando disparada de sete mil metros e o laser é ligado nos
últimos 10 segundos. A iluminação contra alvo pequeno
deve ser continuo. Os pilotos costumam lançar as bombas em um arco
balístico ativando o laser para refinar a pontaria, mas com maior
carga de trabalho como uma bomba convencional. O vôo a média
altitude aumenta o tempo sobre o alvo o que é bom para armas guiadas
a laser que não são boas a baixa altitude, mas aumenta o tempo
exposto as defesas inimigas. Alvos lucrativos eram sempre bem protegidos
enquanto os alvos reforçados precisam de munição penetradora.
O disparo de bombas guiadas a laser contra o vento pode resultar
em um acerto antes do alvo. O ideal é com vento na mesma
direção do disparo.
Comparando com as bombas guiadas por TV/IR, o laser tem a desvantagem
de não ser uma arma do tipo " dispare-e-esqueça".
Precisam ser iluminadas continuamente por um casulo com um laser.
A capacidade da bomba também depende do casulo de
designação de alvos. Na década de 70 e 80 costuma-se
usar um designador separado na aeronave lançadora e outra para iluminar.
Os sensores térmicos são usados contra alvos quentes ou
para ataque noturno. As cameras de TV mostraram ser melhores para ataque
diurno ou contra alvos frios. Técnicas modernas incluem o uso de
designadores no solo plantados por forças especiais e ligados durante
o disparo quando as tropas no solo já estão bem distantes.
As missões de apoio aéreo aproximado foram favorecidas,
com o laser sendo um melhor meio de comunicação entre as
tropas em terra com a aeronave. Os Laser Spot Tracker (LST) como o Pavey
Penny do A-10 e A-7 também facilitam o trabalho mostrando a posição
do alvo no HUD diretamente ao detectar os reflexos do laser em terra.
Isto permite atacar alvos com bombas comuns, foguetes ou canhões,
além das bombas guiadas a laser.Assim os alvos podiam ser destruídos
já na primeira passada. Os laser portáteis mostram facilmente
onde está o alvo e a aeronave pode fazer a pontaria para suas armas.
A precisão e a comunicação sempre foram os problemas
principais nestas missões.
Foto testes GBU-16
em F-16A com ATLIS II. A aeronave faz uma curva tática depois do
disparo o que é uma vantagem para o modo de auto-designação.
Perfis de disparo
das bombas Paveway. O perfil de disparo tem considerações
táticas como tipo de alvo, defesas e armas disponíveis.
Os modos são o disparo nivelado, loft/toss e mergulho. O loft é
sempre feito a baixa altitude. O modo glide bomb é feito em mergulho
de 40 graus enquanto o dive bomb é feito em um mergulho de 60 graus.
As Paveway são baseadas nas bombas da série Mk 80 desenvolvidas
pala US Navy na década de 50. O objetivo era diminuir o arrasto
para poder ser usada por aeronaves supersônicas. As bombas foram
criadas por Ed Heinemann, o mesmo que projetou o A-4 Skyhawk. As bombas
"gordas" da Segunda Guerra Mundial não eram problemas para as aeronaves
lentas, mas criavam muito arrasto nos jatos. As bombas foram alongadas
e o tamanho maior também aumentou o número de fragmentos.
Foram armadas com o explosivo Tritonal 80/20, ou 80% TNT e 20% de inibidor
a base de alumínio. A força explosiva diminuiu, mas ficou
estável para ser armazenada com segurança em porta-aviões.
A TI iniciou o uso dos kits de guiamento laser na M-117 por ser da USAF
e não teria que comprar bombas novas da US Navy. Com o Pentágono
impondo que as Mk seriam a bomba padrão das forças armadas
americanas o problema foi logo resolvido. A USAF sempre preferiu usar a Mk82
e Mk84 enquanto a US Navy gosta das Mk83 como bomba padrão. A série
Mk também formou a base para as minas marítimas da série
Destructor.
O aumenta da potência das Mk aumenta com o peso mais devido ao
aumento dos explosivos. A Mk82 pesa 227kg sendo 89kg de Tritonal, a Mk83
pesa 454kg com 202kg de Tritonal e a Mk84 pesa 907kg com 428kg de Tritonal
ou H-6. Apesar de pesar quatro vezes mais que uma Mk82, a Mk84 é
cinco vezes mais potente. O raio letal da Mk82 (ou GBU-12 quando recebe
kits Paveway) é de 425 metros e por isso é considerada melhor
para apoio aéreo aproximado. Contra tropas a melhor arma é
o efeito de sopro, barulho e choque com o efeito paralisante.
O padrão de fragmentação da Mk82 é de 900
metros, mas pode ser usada a 200 metros das tropas amigas se estiverem em
perigo na chamada situação "danger close". O padrão de
dispersão dos estilhaços da Mk84 é três vezes
maior que a Mk82, mas 90% do efeito destrutivo de uma Mk84 fica confinado
em um raio de 180 metros do ponto de detonação. A capacidade
de penetração também é variável sendo proporcional
ao peso.
Para diminuir o dano colateral é possível lançar
cerca de 10 bombas Mk82 no mesmo ponto de pontaria no lugar de duas Mk84.
Contra alvos de área o risco de danos colaterais é bem menor
e podem ser atacados com bombas burras de grande potencia como as Mk84.
O custo de uma bomba da série Mk é tipo como um dólar
por libra de peso. Uma Mk82 de baixo arrasto custa US$ 498,00 enquanto
a versão de alto arrasto custa US$ 1.100,00. Já a Mk84 custa
US$ 1.871,00 e US$ 2.874,00 respectivamente.
Em 1992, após a guerra do Golfo, o estoque de bombas Mk81, Mk82
e Mk84 da USAF era de 1.130 mil bombas e usaram 114 mil bombas durante
o conflito que não foram repostas. Com o uso de kits de guiamento
como as Paveway e JDAM o estoque está reduzindo significativamente
e as bombas burras estão se tornando uma arma secundária.
Imagem interna
de uma bomba Mk82.
Próxima Parte: Bombas Guiadas a Laser em Ação
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