- Material absorvente de radar (Radar Absorbent Material - RAM): no caso de objetos a serem protegidos é dado uma cobertura de camadas sucessivas de material de composição magnética como as de sanduíche de Ni-Mn-Zn com dielétricos ou cerâmicas que capturam(são permeáveis) as ondas de rádio e dissipam sua energia e que convertem 95% da energia RF incidente em calor. Este material pode ser feito com espessura de 1,75 cm, que é prático para uso em aeronaves, contudo, o seu peso de 24,9 kg por m2 é excessivo. Isto não poderia eliminar o uso a bordo de navios ou de instalações em terra. Outra abordagem, envolvendo pesquisas contínuas, consiste em de sanduíche de material fenólico-fibra de vidro. Estas estruturas novamente convertem 95% da energia RF incidente em calor usando a resistividade do material de carbono negro e pó de prata. Este material é efetivo contra ondas de 2.5 a 13 GHz, as quais abrangem muitos radares de controle de fogo e radares de guiagem de armas. A desvantagem desta abordagem é que enquanto é leve e delgado, não é capaz de suportar as altas temperaturas e processos erosivos das velocidades supersônicas. Estes métodos, embora promissores, ainda não pode tratar com as frequências de radares mais baixas. Existe a a opção de usar RAP(radar absorvent paint) - tinta que absorve ondas de radares. Foi usado inicialmente nos periscópios dos U-boat alemães durante a 2GM.
Existem várias abordagem para
o uso de RAM nos navios de superfície, pode ser integral, onde o
RAM é usado no centro dos painéis compostos da estrutura,
ou modulares como cobertura externa. O RAM de cobertura é facilmente
danificado pelo mar e de manutenção difícil. Por outro
lado, a cobertura é inerentemente modular e é relativamente
rápida de instalar prestando-se para surpresa técnica-tática
e inovações. O uso de RAM no recheio de fibra de vidro ou
painéis estruturais compostos foram avaliadas como mais custo efetivos
a curto prazo, mas comprometem a efetividade a longo prazo e limita significativamente
as oportunidades de crescimento.
O RCS é determinado por uma fórmula
usando dados de três componentes: a área geométrica
da seção cruzada, o total de energia refletida e a direção
da energia refletida.
O nível de diretividade é
função da taxa de energia real refletida, ao valor isotrópico
teórico da dispersão.
O valor de energia refletida da fonte
de propagação - um valor conhecido como densidade de potência,
é determinado ao multiplicar a densidade de potência da onda
transmitida para a superfície refletora pelo RCS. Directividade
é a chave onde a soma de superfícies refletoras aumentam
ou reduzem o RCS comparado com a seção cruzada geométrica.
A redução da assinatura de radar pode ser otimizada contra radares de busca e controle de fogo em ângulos rasos, devido ao já mencionados radares baseados no espaço estarem além dos meios de países além dos EUA. Por outro lado, a redução da assinatura de radar pode ser conseguida de formas razoáveis acima da superfície, com o uso seletivo de material absorvente de radar e/ou coberturas especiais e o controle dos refletores acima d'água. O estado de arte atual é para incorporar cascos facetados e tombados.
O uso de formas facetadas também irá melhorar as características marinheiras. Pesquisas passadas tem mostrado que a potencial redução do retorno de radar será linear acima de uma inclinação de 7 graus em relação a linha de visão do radar alvo, com uma taxa de benefício menor acumulada a inclinações maiores. Devido ao balanço do navio a inclinação deve também incluir uma margem para o balanço do casco.
O ângulo entre o horizonte e a ângulo de inclinação da linha de visada do radar depende do alcance e altitude do radar em relação ao navio alvo. A grandes altitudes e alcances relativamente curtos o ângulo da linha de visada do navio ao radar da aeronave ou míssil pode atingir 15-75 graus acima do horizonte. Para comparação, para um radar AWACS detectar um navio no alcance máximo ao horizonte radar, o ângulo da linha de visão será de 1.5-3 graus.
Por isso, o ângulo de inclinação das faces do navio podem ser de 12-15 graus para fornecerem desempenho adequado contra radares de navios de superfície, mísseis ou aeronaves a baixa altitude e aeronaves a grande altitude e grandes distâncias, mais uma margem para o balanço do navio. Uma inclinação menor das faces do navio irá fornecer uma assinatura inadequada e pouca compensação a movimentação do navio.
Grandes ângulos de facetamento são geralmente impraticáveis para as formas compridas e esguias dos navios. Também é importante evitar os cantos de grande angulação, como os característicos das superestruturas dos navios de guerra recentes. A interseção entre as partes longitudinais e transversais devem ser planas para prevenir a interseção de ângulos altos, mesmo nos navios com formas facetadas e tombadas.
Os atuais mastros de tripé e treliça são também inaceitáveis. A redução da assinatura radar no arco frontal precisa do uso de um corta onda do tipo proa "cut-away". Contudo isto pode significar um detrimento na navegabilidade. Um dos principais objetivos da redução da assinatura do radar deve ser a negação de dados que podem ser usados para a seleção de pontaria para pods de PGM.
O valor de dificultar a classificação mais difícil é inerentemente óbvia. Mais não é geralmente reconhecida como a seleção do ponto de pontaria ajuda a letalidade das armas anti-navios. Se estas armas podem ser precisamente apontadas em sistema vitais não redundantes, a probabilidade de se conseguir um "mission kill" é muito alta(i.e. a probabilidade de destruição Pk ~ a probabilidade de acerto), mesmo se a carga bélica for relativamente pequena. Mas, se não for bem apontado, um grande carga bélica para acerto randômico é necessário para conseguir um resultado similar (ou seja, a probabilidade de acerto é função do tamanho da carga bélica, e, ao menos que a carga bélica seja muito grande, o Pk << que a probabilidade de acerto).
PROJETO DO CASCO
Projetar um casco e superestruturas para minimizarem sua assinatura de radar é relativamente simples. Vários computadores existem e podem ser usados para medir a assinatura de radar de um projeto de navio em todos os ângulos de azimute e elevações de linha de visada possíveis. Mas, como ilustrado pelo projeto inicial do destróier da classe DDG 51, as formas das partes altas podem ser sem sentido se não forem tomadas precauções para controlar o efeito de outros refletores: postes de amarras, âncora, cercas, corrimãos, fechaduras de compartimentos, escadas, plataformas de serviço, vigias e janelas de pilotagem, luzes de navegação, antenas e armas, qualquer uma pode comprometer o projeto de redução da assinatura.
A fragata francesa da classe LaFayette usa um castelo fechado para fornecer uma área externa livre, desprovido de instalações geradores de assinatura. Mas isto aumenta o peso, aumenta o centro de gravidade do navio e aumenta a área de perfil. Provavelmente o melhor exemplo de controle de assinatura é a corveta israelense SAAR V.
Como a classe La Fayette, ela emprega formas facetadas e superestruturas tombadas, material RAM e mascaramento do conteúdo do navio; mas, a frente, usa instalações de convés especiais e controle de projeto em vez de um castelo fechado. A SAAR V também emprega um mastro fechado e complexo e antenas de comunicações e muradas cuidadosamente projetadas. Mesmo este navio emprega antenas de radar rotativo convencionais de grande assinatura(em oposição aos mais desejáveis radares planos multifuncionais) e canhões de defesa de ponto de grande assinatura.
O projeto dos navios do passado tem mostrado que a forma do casco e superestruturas tem mostrado que uma redução moderada na assinatura de radar tem pouco impacto no tamanho e custo do navio. Contudo, o aumento do custo dos navios e redução da RCS está aumentando consideravelmente em relação ao projeto de similares convencionais, devido a necessidade de testes de engenharia e projeto e requerimentos de instalações de casco não convencionais, RAM e coberturas.
Os recente desenvolvimento de radares de imagem e abertura sintética podem detectar as ondas em V geradas pelos navios. Através da otimização cuidadosa de volumes relativos, submersão e localização a frente e atrás do bolbo da proa foi demostrado como sendo possível a redução significativa das ondas de casco de navios de guerra em velocidades relativas. A redução da assinatura de radar sem a cancelação de ondas irá criar uma vulnerabilidade tática a longo prazo com a proliferação de tecnologia de radares avançados.
A nova mini-corveta sueca Visby, com um canhão de assinatura radar diminuída e lançadores de mísseis internos, deve ter uma assinatura de radar menor que a SAAR V. Contudo, a Visby parece empregar uma forma de casco convencional que gera ondas de casco que poderá comprometer todo esforço de diminuição da assinatura de radar.
Para comparação, uma corveta sem característica furtivas pode ser detectada por um radar a cerca de 50km num ambiente normal e a 25 km num ambiente com interferência. Uma corveta como a VISBY tem um alcance de detecção de 13 km em mar ruim e 22 km em mar calmo sem interferência. Num ambiente com interferência ela pode ser detectada a 8km e 11 km respectivamente
FURTIVIDADE EM AERONAVES
As principais características de uma aeronave de caça(qualidades operacionais) devem ser:
- Disponibilidade: produzido em tempo,
pouco tempo na manutenção, fácil de manter, turnaroud
rápido(rearmamento e reabastecimento), e poucos membros na equipe-tripulante
de solo;
- Efetividade: grande carga bélica,
grande razão de custo operacional, pequena necessidade de recursos
periféricos para realizar o trabalho, munições internas
diversas e numerosas opções, grandes arcos de visão,
agilidade(excesso de potência), pontaria efetiva e autonomia e alcance;
- Capacidade de sobrevivência: escapar
da detecção por mais tempo possível, evadir radares
de aquisição, desviar-se de AAA, SAM e AAMs(furtividade),
célula robusta para absorver impactos/danos de combate e permanecer
vivo até voltar acompanhada de boa capacidade de reparação
e manutenção..
As aeronaves de combate são veículos
para lançar armas e não para ter alto desempenho e beleza.
Um exemplo do primeiro requisito foi o ataque surpresa israelense na Guerra dos Seis Dias em 1997. Embora Israel tivesse 155 aeronaves de ataque, conseguiu colocar 320 aeronaves nos aeródromos egípcios em 80 minutos ao maximizar seus meios num esforço intenso. Os israelenses reabasteceram, rearmaram e repararam suas aeronaves em 15 minutos após retornarem a base para poderem retornar ao alvo uma hora após o ataque anterior.
A importância da última característica
passou a ser mais valorizada após a Guerra do Yom Kippur em 1973.
Se a taxa de perdas da força aérea de Israel pelos mísseis
SAM de origem soviética fosse considerado num hipotético
conflito na Europa contra o Pacto de Varsóvia, as forças
aéreas da OTAN seriam dizimadas em 1 semana. Isso levou a pesquisa
de uma aeronave/tecnologia que diminuiria sua capacidade de detecção
principalmente por radares. Outro exemplo que levou ao desenvolvimento
de tecnologia furtiva foi a dificuldade de detectar os drones BQM-74 na
Guerra do Vietnã que tinham um RCS naturalmente pequeno. O resultado
foi o F-117. Ele tinha um desenho que otimizada a furtividade frontal.
A parte lateral e traseira não foram consideradas tão importantes
pois eram as partes mais difíceis para um míssil SAM engajar.
A assinatura visual foi conseguida com vôo realizados apenas a noite
e a IR com a cobertura dos escapes dos motores.
No caso do B-2 foi necessário uma
diminuição do RCS em todas as direções
devido a ameaça de múltiplos radares em várias direções
e tinha o problema de ter que ser usado de dia. Num vôo sobre o Ártico
ele voaria sempre de dia.
A tabela abaixo ilustra as possíveis razões de perdas de aeronaves para as defesas aéreas e suas consequências para o atacante.
SORTIDAS DIAS
1% 2% 5% 10% 20% 33% Atrito /
Sortida
100 50 20 10 5
3 Sortidas / Aeronave
1
0 99 98
95 90 80 67
Aeronaves Sobreviventes
4
2 96 92
81 66 41 20
7
3 93 87
70 48 21 6
10
4 90 82
60 35 11 2
15
6 86 74
46 21 4
20
8 82 67
36 12 1
30
12 74 55
21 4
40
16 67 45
13 1
50
20 61 36
8 1
60
24 55 30
5
70
28 49 24
3
80
32 45 20
2
90
36 40 16
1
100
40 37 13
1
110
44 33 11
120
48 30 9
130
52 27 7
140
56 24 6
150
60 22 5
160
64 20 4
170
68 18 3
180
72 16 3
190
76 15 2
200
80 13 2
Uma razão de atrito de 1% significa
que mais de 60% das aeronaves sobreviverão após 50 sortidas
e 90% sobrevivera as 10 primeiras sortidas. Aumentando a taxa de atrito
para 5%, as aeronaves que sobreviverão as 10 primeiras sortidas
serão 60% da força inicial ( e 20% significa que 90% da força
será derrubada antes de completar 10 sortidas).
Estas razões de atrito indicam
a duração em potencial de uma campanha aérea sem substituição
das aeronaves derrubadas por outras novas.
Figura. RCS de aeronave e alcance
de detecção.
Comparação de RCS de Várias Aeronaves
Aeronave RCS(m2)
F-15
405
B-52
99,5
B-1A
10
B-1B
1,02
SR-71
0,014
F-22A
0,0065
F-117A
0,003
B-2
0,0014
OBS. o valor do RCS varia com o ângulo
de aspecto e frequência do radar.
Requerimentos e Qualidades de Combate
Os requerimentos militares são definidos
em termos de pontos de perfomance e perfomances de missões. O primeiro
é um conjunto de números de alvos:
- Pontos de Performance:
- Excesso de potência específica(dimensão = velocidade). É a medida da habilidade de subir rápido e manobrabilidade EPE=velocidade do ar x (arrasto)/peso;
- g instantâneo numa determinadada velocidade (em knots);
- g sustentado numa altitude especificada;
- Distância de decolagem com obstáculo de 15m.
Tem que levar em conta a carga de armas, combustível necessário + reserva(leva em conta a possibilidade de uma redirecionamento e espera)
- Performances de Missões
- Superioridade aérea supersônica: No Mach, altitude, carga de armas, tempo de patrulha/espera, retorno subsônico a base;
- Superioridade aérea subsônica: carga de armas, cruzeiro até certa distância da base, aceleração com PC, tempo necessário para alcancar determinado altura-energia, retorno para base na velocidade econômica;
- Apoio aéreo aproximado(CAS). Armas de vários tipos, cruzeiro até certa distância até alvo determinado ou de oportunidade, descer até a altitude ideal para lançamento de armas escolhidas, seguido de retorno rápido após lançamento, retorno na velocidade econômica:
- Bombardeio tático avançado: armas inteligentes, alcance específico com penetração nas defesas inimigas com boas chances de sobrevivência, retorno na velocidade econômica.
Efetividade de Defesa
A eficiência de um sistema de defesa depende de três elementos: detecção, controle de fogo e letalidade das armas. O elemento humano esta presente na detecção e controle de fogo. Um Pk de 50% significa uma média de efetividade de 80% em cada elemento(80% x 80% x 80% = 51%). Se a detecção diminuir para 1 em 5 a efetividade da defesa cai para 13%. P.e., reduzindo a detectabilidade para 1 em 25 significa que apenas 1 em 40 aeronaves serão derrubadas, sem levar em conta que CM serão usadas para atrapalhar o controle de fogo. Reduzir a detectabilidade é a razão de ser da furtividade.
Assinatura Acústica
Os sons de um helicóptero podem ser diminuído ao se diminuir a velocidade das pás do rotor. Isto pode ser conseguido adicionando-se mais pás. Os motores, entradas de ar e escapamentos podem ser tradados com absorvedores de som ou abafadores. As pontas das pás podem ser tratadas para evitar assobios. O aumento do número de pás permite o aumento da velocidade e da carga interna o que compensa o peso extra adicionado. Um helicóptero tratada com absorvedores de som poderia ser ouvida apenas a partir de 300-150m. A situação em que o helicóptero fica mais silencioso é quando esta pairando.
Os sensores acústicos são
atrapalhados pelos ventos e tem pouca acuracia(cerca de 10km). Podem ser
usados para alerta antecipado.
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