Aeronave stealth - Stealth aircraft

F-117 Nighthawk , a primeira aeronave operacional projetada especificamente em torno da tecnologia stealth.

As aeronaves stealth são projetadas para evitar a detecção usando uma variedade de tecnologias que reduzem a reflexão / emissão de radar , infravermelho , luz visível, espectro de radiofrequência (RF) e áudio, coletivamente conhecidas como tecnologia stealth . O F-117 Nighthawk foi a primeira aeronave operacional projetada especificamente para tecnologia stealth. Outros exemplos de aeronaves furtivas incluem o B-2 Spirit , o F-22 Raptor , o F-35 Lightning II , o Chengdu J-20 e o Sukhoi Su-57 .

Embora nenhuma aeronave seja totalmente invisível para o radar, as aeronaves furtivas tornam mais difícil para o radar convencional detectar ou rastrear a aeronave de forma eficaz, aumentando as chances de uma aeronave evitar com sucesso a detecção pelo radar inimigo e / ou evitar ser alvejada com sucesso por armas guiadas por radar . Stealth é a combinação de recursos passivos de baixa observação (LO) e emissores ativos, como radares de baixa probabilidade de interceptação , rádios e designadores de laser. Isso geralmente é combinado com medidas ativas, como o planejamento cuidadoso de todas as manobras da missão, a fim de minimizar a seção transversal do radar da aeronave , uma vez que ações comuns como curvas fechadas ou abrir portas do compartimento de bombas podem mais do que dobrar o retorno de radar de uma aeronave furtiva. Isso é realizado usando uma filosofia de projeto complexa para reduzir a capacidade dos sensores do oponente de detectar, rastrear ou atacar a aeronave furtiva. Essa filosofia também leva em consideração o calor, o som e outras emissões da aeronave, uma vez que também podem ser usados ​​para localizá-la. Sensores feitos para reduzir o impacto das tecnologias atuais de baixa observação existem ou foram propostos, como sistemas IRST (busca e rastreamento infravermelho) para detectar até mesmo emissões de calor reduzidas, radares de comprimento de onda longo para combater a formação furtiva e RAM focado em radar de comprimento de onda mais curto ou radar configurações com vários emissores para combater a modelagem furtiva. No entanto, eles o fazem com desvantagens em comparação com o radar tradicional contra aeronaves não furtivas.

Os demonstradores de aeronaves de combate stealth em tamanho real foram pilotados pelos Estados Unidos (em 1977), Rússia (em 2000) e China (em 2011). Em dezembro de 2020, as únicas aeronaves stealth prontas para combate em serviço eram o Northrop Grumman B-2 Spirit (1997), o Lockheed Martin F-22 Raptor (2005); o Lockheed Martin F-35 Lightning II (2015); o Chengdu J-20 (2017) e o Sukhoi Su-57 (2020), com vários outros países desenvolvendo seus próprios projetos. Existem também várias aeronaves com detectabilidade reduzida, seja involuntariamente ou como um recurso secundário.

No bombardeio da OTAN de 1999 contra a Iugoslávia, dois aviões stealth foram usados ​​pelos Estados Unidos, o veterano F-117 Nighthawk e o recém-introduzido bombardeiro stealth estratégico B-2 Spirit . O F-117 desempenhou seu papel usual de atingir alvos de alto valor de precisão e teve um bom desempenho, embora um F-117 tenha sido abatido por uma brigada de mísseis sérvio Isayev S-125 'Neva-M' comandada pelo Coronel Zoltán Dani .

Fundo

Primeira Guerra Mundial e Segunda Guerra Mundial

O protótipo Linke-Hofmann RI . Um bombardeiro experimental alemão da 1ª Guerra Mundial, coberto com material de cobertura transparente (1917–1918)

Durante a Primeira Guerra Mundial , os alemães experimentaram o uso de Cellon ( acetato de celulose ), um material de cobertura transparente, na tentativa de reduzir a visibilidade de aeronaves militares . Exemplos únicos do caça Fokker E.III Eindecker monoplano , o biplano de observação de dois lugares Albatros CI e o protótipo de bombardeiro pesado Linke-Hofmann RI foram cobertos com Cellon . No entanto, provou ser ineficaz e até contraproducente, já que a luz do sol refletida na cobertura tornou a aeronave ainda mais visível. O material também foi rapidamente degradado tanto pela luz do sol quanto pelas mudanças de temperatura em vôo, então a tentativa de fazer aeronaves transparentes não foi realizada.

Em 1916, os britânicos modificaram um pequeno dirigível da classe SS com o propósito de reconhecimento aéreo noturno sobre as linhas alemãs na Frente Ocidental . Equipado com um motor silencioso e uma bolsa de gás preta, a nave era invisível e inaudível do solo, mas vários voos noturnos sobre o território controlado pelos alemães produziram pouca inteligência útil, e a ideia foi abandonada.

Quase três décadas depois, o caça-bombardeiro de asa voadora Horten Ho 229 , desenvolvido na Alemanha nazista durante os últimos anos da Segunda Guerra Mundial, provou ter algumas características stealth devido à sua falta de superfícies verticais (característica principal de todas as aeronaves stealth mais características inerentes de todas as aeronaves de asa voadora, como o Ho 229). Testes realizados em 2008 pela Northrop-Grumman Corporation estabeleceram que a forma da aeronave teria tornado o Ho 229 virtualmente invisível para os sinais primários de banda HF de 20-30 MHz do radar de alerta precoce Chain Home da Grã-Bretanha , desde que a aeronave fosse viajando em alta velocidade (aproximadamente 550 mph (890 km / h)) em altitudes extremamente baixas - 50–100 pés (15–30 m). Apesar disso, o Ho 229 nunca foi planejado para ser uma aeronave stealth.

Era moderna

Aeronaves stealth modernas se tornaram possíveis pela primeira vez quando Denys Overholser, um matemático que trabalhava para a Lockheed Aircraft durante os anos 1970, adotou um modelo matemático desenvolvido por Petr Ufimtsev , um cientista soviético, para desenvolver um programa de computador chamado Echo 1. Echo tornou possível prever o radar assinatura de uma aeronave feita com painéis planos, chamados facetas. Em 1975, os engenheiros da Lockheed Skunk Works descobriram que uma aeronave feita com superfícies facetadas poderia ter uma assinatura de radar muito baixa porque as superfícies irradiariam quase toda a energia do radar para longe do receptor. A Lockheed construiu uma aeronave demonstradora de prova de conceito, a Lockheed Have Blue , apelidada de "the Hopeless Diamond", uma referência ao famoso Hope Diamond e à forma do design e instabilidade prevista. Como computadores avançados estavam disponíveis para controlar o vôo de uma aeronave projetada para ser furtiva, mas aerodinamicamente instável, como o Have Blue, pela primeira vez os projetistas perceberam que seria possível fazer uma aeronave virtualmente invisível ao radar.

A seção transversal reduzida do radar é apenas um dos cinco fatores que os projetistas abordaram para criar um projeto realmente furtivo, como o F-22. O F-22 também foi projetado para disfarçar suas emissões de infravermelho para torná-lo mais difícil de detectar por mísseis terra-ar ou ar-ar infravermelho ("busca de calor"). Os projetistas também trataram de tornar a aeronave menos visível a olho nu, controlar as transmissões de rádio e reduzir o ruído.

O primeiro uso em combate de aeronaves furtivas projetadas para esse fim foi em dezembro de 1989, durante a Operação Justa Causa no Panamá . Em 20 de dezembro de 1989, dois F-117 da Força Aérea dos Estados Unidos bombardearam um quartel da Força de Defesa do Panamá em Rio Hato, Panamá. Em 1991, os F-117 foram encarregados de atacar os alvos mais fortemente fortificados no Iraque na fase de abertura da Operação Tempestade no Deserto e foram os únicos jatos autorizados a operar dentro dos limites da cidade de Bagdá.

Design geral

O projeto geral de uma aeronave stealth visa sempre reduzir o radar e a detecção térmica. É prioridade do projetista satisfazer as seguintes condições, que em última análise decidem o sucesso da aeronave: -

  • Reduzindo a emissão térmica de empuxo
  • Reduzindo a detecção de radar alterando algumas configurações gerais (como a introdução do leme dividido)
  • Reduzindo a detecção de radar quando a aeronave abre seu compartimento de armas
  • Reduzindo a detecção de infravermelho e radar durante condições climáticas adversas

Limitações

Bombardeiro furtivo B-2 Spirit da Força Aérea dos EUA

Instabilidade de design

As primeiras aeronaves stealth foram projetadas com foco na seção transversal mínima do radar (RCS) ao invés do desempenho aerodinâmico. Aeronaves altamente furtivas como o F-117 Nighthawk são aerodinamicamente instáveis ​​em todos os três eixos e requerem correções de vôo constantes de um sistema de vôo fly-by-wire (FBW) para manter o vôo controlado. Quanto ao B-2 Spirit , que foi baseado no desenvolvimento da aeronave de asa voadora por Jack Northrop em 1940, este projeto permitiu uma aeronave estável com controle de guinada suficiente, mesmo sem superfícies verticais como lemes.

Limitações aerodinâmicas

Aeronaves stealth anteriores (como o F-117 e B-2) não têm pós-combustão , porque o escapamento quente aumentaria sua pegada infravermelha, e voar mais rápido do que a velocidade do som produziria um estrondo sônico óbvio, bem como o aquecimento da superfície do pele da aeronave, o que também aumenta a pegada infravermelha. Como resultado, seu desempenho em manobras de combate aéreo exigidas em um dogfight nunca seria igual ao de um caça dedicado. Isso não era importante no caso dessas duas aeronaves, uma vez que ambas foram projetadas para serem bombardeiros. As técnicas de design mais recentes permitem designs furtivos, como o F-22, sem comprometer o desempenho aerodinâmico. As aeronaves furtivas mais recentes, como o F-22, F-35 e o Su-57 , têm características de desempenho que atendem ou excedem as dos caças a jato da linha de frente atuais devido aos avanços em outras tecnologias, como sistemas de controle de voo, motores, construção de fuselagem e materiais.

Emissões eletromagnéticas

O alto nível de informatização e a grande quantidade de equipamentos eletrônicos encontrados nas aeronaves stealth costumam torná-las vulneráveis ​​à detecção passiva. Isso é altamente improvável e certamente sistemas como Tamara e Kolchuga , que são freqüentemente descritos como radares de contra-furto, não são projetados para detectar campos eletromagnéticos dispersos desse tipo. Esses sistemas são projetados para detectar emissões intencionais de alta potência, como radar e sinais de comunicação. As aeronaves stealth são operadas deliberadamente para evitar ou reduzir tais emissões.

Os atuais receptores de alerta de radar procuram os pings regulares de energia de radares varridos mecanicamente, enquanto os caças a jato de quinta geração usam radares de baixa probabilidade de interceptação sem padrão de repetição regular.

Modos de voo vulneráveis

As aeronaves stealth ainda são vulneráveis ​​à detecção durante e imediatamente após o uso de seu armamento. Como a carga útil stealth (bombas RCS reduzidas e mísseis de cruzeiro ) ainda não está geralmente disponível e os pontos de montagem de munições criam um retorno significativo do radar, as aeronaves stealth carregam todos os armamentos internamente. Assim que as portas do compartimento de armas forem abertas, o RCS do avião será multiplicado e até mesmo sistemas de radar de gerações mais antigas serão capazes de localizar a aeronave furtiva. Enquanto a aeronave readquirirá seu stealth assim que as portas do compartimento forem fechadas, um sistema de armas defensivas de resposta rápida tem uma curta oportunidade de engajar a aeronave.

Essa vulnerabilidade é abordada operando de maneira que reduza o risco e as consequências da aquisição temporária. A altitude operacional do B-2 impõe um tempo de vôo para armas defensivas que torna virtualmente impossível engajar a aeronave durante o desdobramento de suas armas. Novos designs de aeronaves furtivas, como o F-22 e o F-35, podem abrir seus compartimentos, liberar munições e retornar ao voo furtivo em menos de um segundo.

Algumas armas requerem que o sistema de orientação da arma atinja o alvo enquanto a arma ainda está fixada na aeronave. Isso força operações relativamente extensas com as portas do compartimento abertas.

Aeronaves como o F-22 Raptor e o F-35 Lightning II Joint Strike Fighter também podem carregar armas e combustível adicionais em pontos rígidos abaixo de suas asas. Ao operar neste modo, os aviões não serão tão furtivos, pois os hardpoints e as armas montadas nesses hardpoints aparecerão nos sistemas de radar. Esta opção, portanto, representa uma troca entre discrição ou alcance e carga útil. Armazéns externos permitem que essas aeronaves ataquem mais alvos mais distantes, mas não permitirão furtividade durante a missão em comparação com uma missão de curto alcance voando apenas com combustível interno e usando apenas o espaço mais limitado dos compartimentos internos de armas para armamentos.

Carga útil reduzida

Em um exercício de fogo real em 1994 perto de Point Mugu, Califórnia , um B-2 Spirit da Força Aérea dos EUA lançou 47 bombas Mark 82 de 500 libras (230 kg) , o que representa cerca de metade da carga útil total de munições de um B-2 no Bloco 30 configuração

Aeronaves totalmente furtivas transportam todo o combustível e armamento internamente, o que limita a carga útil. A título de comparação, o F-117 carrega apenas duas bombas guiadas por laser ou GPS, enquanto uma aeronave de ataque não furtivo pode carregar várias vezes mais. Isso requer a implantação de aeronaves adicionais para engajar alvos que normalmente exigiriam uma única aeronave de ataque não stealth. Esta aparente desvantagem, entretanto, é compensada pela redução em menos aeronaves de apoio que são necessárias para fornecer cobertura aérea, supressão de defesa aérea e contra-medidas eletrônicas, tornando as aeronaves stealth " multiplicadores de força ".

Pele sensível

Aeronaves stealth geralmente têm capas feitas com materiais absorventes de radiação ou RAMs. Alguns deles contêm partículas de negro de fumo , outros contêm minúsculas esferas de ferro . Existem muitos materiais usados ​​em RAMs, e alguns são classificados, principalmente os materiais que usam aeronaves específicas.

Custo das operações

Aeronaves stealth são normalmente mais caras para desenvolver e fabricar. Um exemplo é o B-2 Spirit, que é muitas vezes mais caro para fabricar e dar suporte do que os aviões bombardeiros convencionais. O programa B-2 custou à Força Aérea dos Estados Unidos quase US $ 45 bilhões.

Contramedidas

Ondas refletidas

Radar passivo (multestático) , radar bistático e, especialmente, sistemas de radar multiestático detectam algumas aeronaves stealth melhor do que os radares monostáticos convencionais , uma vez que a tecnologia stealth de primeira geração (como o F117) reflete a energia longe da linha de visão do transmissor , aumentando efetivamente o cruzamento do radar seção (RCS) em outras direções, que os radares passivos monitoram. Esse sistema normalmente usa sinais de transmissão de TV de baixa frequência e rádio FM (em que as frequências de controle da assinatura da aeronave são mais difíceis).

Pesquisadores da Universidade de Illinois em Urbana – Champaign com o apoio da DARPA , mostraram que é possível construir uma imagem de radar de abertura sintética de um alvo de aeronave usando radar multestático passivo, possivelmente detalhado o suficiente para permitir o reconhecimento automático do alvo .

Em dezembro de 2007, os pesquisadores da SAAB revelaram detalhes para um sistema chamado Associative Aperture Synthesis Radar (AASR) que empregaria uma grande variedade de transmissores e receptores baratos e redundantes que poderiam detectar alvos quando eles passassem diretamente entre os receptores / transmissores e criassem uma sombra. O sistema foi originalmente projetado para detectar mísseis de cruzeiro furtivos e deve ser igualmente eficaz contra aeronaves furtivas de vôo baixo. O fato de a matriz poder conter uma grande quantidade de equipamentos baratos poderia potencialmente oferecer alguma "proteção" contra ataques de caros mísseis anti-radar (ou anti-radiação).

Infravermelho (calor)

Alguns analistas afirmam que os sistemas infravermelhos de busca e rastreamento (IRSTs) podem ser implantados contra aeronaves furtivas, porque a superfície de qualquer aeronave aquece devido ao atrito do ar e com um IRST de dois canais é possível a detecção de CO2 (máximo de absorção de 4,3 µm), por diferença comparando entre o canal baixo e alto. Esses analistas apontam para o ressurgimento de tais sistemas nos projetos russos na década de 1980, como os adaptados ao MiG-29 e ao Su-27 . A última versão do MiG-29, o MiG-35 , é equipado com um novo sistema de localização ótica que inclui recursos IRST mais avançados. O francês Rafale , o britânico / alemão / italiano / espanhol Eurofighter e o sueco Gripen também fazem uso extensivo do IRST.

No combate aéreo, a suíte optrônica permite:

  • Detecção de alvos sem pós-combustão em alcance de 45 quilômetros (28 mi) e mais;
  • Identificação desses alvos na faixa de 8 a 10 quilômetros (5,0 a 6,2 mi); e
  • As estimativas do alvo aéreo variam em até 15 quilômetros (9,3 mi).

Para alvos terrestres, a suíte permite:

  • Um alcance de detecção eficaz do tanque de até 15 quilômetros (9,3 mi) e detecção de porta-aviões de 60 a 80 quilômetros (37 a 50 mi);
  • Identificação do tipo de tanque na faixa de 8 a 10 quilômetros (5,0 a 6,2 mi) e de um porta-aviões de 40 a 60 quilômetros (25 a 37 mi); e
  • Estimativas de alcance do alvo terrestre de até 20 quilômetros (12 mi).

Radar de comprimento de onda mais longo

Os sistemas de radar VHF têm comprimentos de onda comparáveis ​​aos tamanhos de recursos da aeronave e devem exibir dispersão na região de ressonância ao invés da região óptica, permitindo que a maioria das aeronaves furtivas seja detectada. Isso levou o Instituto de Pesquisa de Rádio Engenharia de Nizhny Novgorod (NNIIRT) a desenvolver AESAs VHF , como o NEBO SVU, que é capaz de realizar a aquisição de alvos para baterias de mísseis superfície-ar . Apesar das vantagens oferecidas pelo radar VHF, seus comprimentos de onda mais longos resultam em baixa resolução em comparação com um conjunto de radar de banda X de tamanho comparável . Como resultado, esses sistemas devem ser muito grandes antes que possam ter a resolução de um radar de engajamento. Um exemplo de radar VHF baseado em solo com capacidade de contra-furtividade é o radar P-18 .

A empresa holandesa Thales Nederland , anteriormente conhecida como Holland Signaal , desenvolveu um radar naval phased array denominado SMART-L , que é operado na Banda L e tem contra-stealth. Todos os navios da marinha real holandesa de De Zeven Provinciën classe de transporte, entre outros, a SMART-L radar.

Radar OTH (radar sobre o horizonte)

Radar além do horizonte é um conceito que aumenta o alcance efetivo do radar em relação ao radar convencional. A rede de radar operacional JORN Jindalee australiana pode superar certas características furtivas. Alega-se que a frequência de HF usada e o método de rebatimento do radar da ionosfera supera as características furtivas do F-117A. Em outras palavras, as aeronaves stealth são otimizadas para derrotar radares de frequência muito mais alta de frente, em vez de radares de baixa frequência de cima.

Uso operacional de aeronaves stealth

Uma aeronave de ataque furtivo F-117 Nighthawk da Força Aérea dos EUA .
Um bombardeiro stealth estratégico B-2 Spirit da Força Aérea dos EUA
Um caça multi-funções F-35 Lightning II da Força Aérea dos EUA de quinta geração
Um caça furtivo de superioridade aérea F-22 Raptor de quinta geração da Força Aérea dos EUA
Uma aeronave de combate stealth de longo alcance da Força Aérea PLA Chengdu J-20 de quinta geração
Um caça multi-funções stealth de quinta geração Sukhoi PAK FA da Força Aérea Russa
Um caça multirole Shenyang FC-31 da Força Aérea PLA de quinta geração

Os EUA e Israel são os únicos países que usaram aeronaves stealth em combate. Essas implantações incluem a invasão do Panamá pelos Estados Unidos , a primeira Guerra do Golfo , o Conflito de Kosovo , a Guerra no Afeganistão , a Guerra no Iraque e a intervenção militar de 2011 na Líbia . O primeiro uso de aeronaves furtivas foi na invasão do Panamá pelos Estados Unidos, onde aeronaves de ataque furtivo F-117 Nighthawk foram usadas para lançar bombas em aeródromos e posições inimigas enquanto evitava o radar inimigo.

Em 1990, o F-117 Nighthawk foi usado na Primeira Guerra do Golfo, onde os F-117 voaram 1.300 surtidas e acertaram 1.600 alvos de alto valor no Iraque enquanto acumulavam 6.905 horas de vôo. Apenas 2,5% das aeronaves americanas no Iraque eram F-117, mas eles atingiram 40% dos alvos estratégicos, lançando 2.000 toneladas de munições guiadas com precisão e atingindo seus alvos com uma taxa de sucesso de 80%.

No bombardeio da OTAN de 1999 na Iugoslávia, dois aviões stealth foram usados ​​pelos Estados Unidos, o veterano F-117 Nighthawk e o recém-introduzido bombardeiro stealth estratégico B-2 Spirit . O F-117 desempenhou seu papel usual de atingir alvos de alto valor de precisão e teve um bom desempenho, embora um F-117 tenha sido abatido por um míssil sérvio Isayev S-125 'Neva-M' comandado pelo Coronel Zoltán Dani . O então novo B-2 Spirit foi muito bem-sucedido, destruindo 33% dos alvos de bombardeio sérvios selecionados nas primeiras oito semanas do envolvimento dos EUA na guerra. Durante esta guerra, os B-2 voaram sem escalas para Kosovo de sua base no Missouri e de volta.

Na invasão do Iraque em 2003, foram usados ​​F-117 Nighthawks e B-2 Spirits, e esta foi a última vez que o F-117 entraria em combate. F-117 lançaram munições de ataque guiadas por satélite em alvos selecionados, com grande sucesso. Os espíritos B-2 realizaram 49 surtidas na invasão, liberando 1,5 milhão de libras de munições.

Durante a operação de maio de 2011 para matar Osama bin Laden , um dos helicópteros usados ​​para inserir clandestinamente as tropas americanas no Paquistão caiu no complexo de Bin Laden. Dos destroços, foi revelado que este helicóptero tinha características stealth, tornando este o primeiro uso operacional de um helicóptero stealth conhecido publicamente .

Aviões furtivos foram usados ​​na intervenção militar de 2011 na Líbia , onde os B-2 Spirits lançaram 40 bombas em um campo de aviação líbio com defesas aéreas concentradas em apoio à zona de exclusão aérea da ONU.

As aeronaves stealth continuarão a desempenhar um papel valioso no combate aéreo com os Estados Unidos usando o F-22 Raptor , o B-2 Spirit e o F-35 Lightning II para realizar uma variedade de operações. O F-22 fez sua estreia em combate na Síria em setembro de 2014 como parte da coalizão liderada pelos EUA para derrotar o ISIS .

A partir de fevereiro de 2018, os Su-57s realizaram o primeiro vôo internacional quando foram avistados pousando na base aérea russa de Khmeimim, na Síria. Esses Su-57s foram implantados junto com quatro caças Sukhoi Su-35, quatro Sukhoi Su-25s e uma aeronave Beriev A-50 AEW & C. Acredita-se que pelo menos 4 Su-57 estejam implantados na Síria. e que provavelmente foram armados com mísseis de cruzeiro em combate

Em 2018, surgiu um relatório observando que os caças stealth israelenses F-35I realizaram uma série de missões na Síria e até mesmo se infiltraram no espaço aéreo iraniano sem serem detectados. Em maio de 2018, o Major General Amikam Norkin da IAF relatou que os caças stealth F-35I da Força Aérea Israelense realizaram o primeiro ataque F-35 em combate na Síria.

A República Popular da China começou a realizar testes de voo em seu caça multi - funções furtivo Chengdu J-20 em 2011 e fez sua primeira aparição pública no Airshow China 2016. A aeronave entrou em serviço com a Força Aérea do Exército de Libertação do Povo (PLAAF) em março de 2017. Outro quinto caça multi-função stealth de geração da China, o Shenyang FC-31 também está em teste de vôo.

Lista de aeronaves stealth

Tripulado

Projetos dedicados de seção transversal reduzida

Em serviço
Aposentado
Em fase de teste
Em desenvolvimento
Cancelado
Demonstradores de tecnologia

Projetos de seção transversal reduzida de função acidental ou secundária

Projetos RCS reduzidos não tripulados

Veja também

Referências

Bibliografia

  • Clancy, Tom (1996). Asa de lutador . Londres: HarperCollins, 1995. ISBN 0-00-255527-1.