Defesa contra mísseis antinavio 011

Francesco Sartorello, artigo original da Revista Segurança & Defesa número 22, atualizado por www.Informar.com.br.

Introdução:

A defesa de um navio de combate contra a ameaça aérea através de sistemas sofisticados, com guiagem de precisão, ou com sistemas simples, não guiados, vem se tornando uma tarefa mais e mais complexa e difícil. Uma prova disso é o contínuo e crescente uso de sistemas especializados e  dedicados à função anti-aérea e anti-míssil nos navios, mesmo quando foram construídos para  funções diversas, como no caso das escoltas ASW (anti-submarino).

É claro que a maneira mais rápida e simples de eliminar a ameaça do míssil a partir de um navio é evitar que a plataforma de lançamento, tanto aérea como flutuante, chegue à distância de lançamento. Até a década de 70, isso era relativamente fácil de conseguir, pois a ameaça anti-navio de então consistia em mísseis de grandes dimensões, um tanto lentos, com trajetórias do tipo "planeio" e alcance de algumas dezenas de milhas. Atualmente, os acontecimentos do passado recente e, infelizmente, do dia-a-dia, demonstraram que é muito grande a ameaça de mísseis contra navios de combate modernos, que não tenham sido originalmente concebidos com capacidade de defesa ativa contra mísseis.

Partindo do princípio de que reforçar a blindagem dos navios não parece ser conveniente, em função das dimensões das cabeças de combate(ogivas) e considerando o elevado peso que seria necessário para se obter proteção, mesmo usando materiais compostos, este estudo se limitará a um exame sintético dos sistemas de defesa ativa.

O moderno navio de combate é caracterizado por dimensões e elementos físicos que o tomam um excelente refletor de radiações de radar em todas as bandas, imerso em um meio não-refletor — a superfície do mar.

Uma larga variedade de emissões no espectro eletromagnético a partir do centro do navio é inevitável, a menos que o navio se prive do uso de seus próprios sistemas de busca, o que o torna um alvo detectável a alcances de dezenas e centenas de milhas. Além disso, assinaturas óticas e eletrônicas, impossíveis de serem eliminadas, contribuem para fazer o navio mais e mais detectável.

A ameaça do míssil:

Como uma conseqüência do que foi dito acima, a ameaça assumirá várias configurações: aos já tradicionais mísseis sea-skimmer com guiagem ativa de radar, com ou sem manobra terminal, deverão ser acrescentados os mísseis anti-radiação e drones, e mísseis com guiagem passiva de TV, IR ou IIR. Em outras palavras, a quase totalidade do armamento de precisão do presente e do futuro pode conseguir um alto nível de letalidade contra alvos de ponto com as características acima.

Pode-se, portanto, prever o uso coordenado de mais mísseis de tipos e trajetórias diferentes, dirigidos para pontos diversos, alguns dos quais ativos e outros passivos, acompanhados por engodos e contra-medidas ofensivas, tudo isso com a intenção de saturar o alvo.

Em presença desse cenário ofensivo, é difícil não comparar o navio, cuja velocidade máxima é enormemente menor do que a de um míssil lento e que só pode se movimentar em um plano, a uma bola brilhante flutuando em uma piscina contra a qual se pode atirar com um rifle calibre 22.

Defesa anti-míssil:

Essa condição desconfortável deve ser atenuada por um sistema de defesa anti-míssil, conceitualmente dividido em dois componentes, operando em conjunto e de maneira coordenada, devido a possíveis e fortes interações. Ter-se-ia então:

• o componente devotado à soft kill (tomar o míssil ineficaz confundindo ou embaralhando seus sensores);
• o componente devotado à hard kill (destruição física do míssil).

O primeiro tipo de defesa está fora do escopo do presente artigo, e enseja o estudo da necessidade de definir a compatibilidade eletromagnética entre chaff, emissões embaralhadoras e outros sistemas, e também a operatividade exigida dos sensores e outros equipamentos eletromagnéticos ou eletrônicos a bordo. Através da análise precisa da ameaça e das bandas dentro das quais é mais conveniente executar a "cegueira" ou a "sedução" do míssil pode-se limitar a um mínimo a redução no desempenho dos sistemas do navio.

No que concerne aos sistemas de hard kill, não é fácil tornar o assunto claro, devido ao número e variedade de sistemas anti-míssil em desenvolvimento ou em serviço e à grande quantidade de material e dados, geralmente originários da indústria, em comparação à escassez de elementos objetivos sobre o real desempenho desses sistemas.

A função anti-míssil assume, portanto, uma notável complexidade em comparação com a ameaça descrita anteriormente, e freqüentemente se comete o erro de restringi-la ao clássico míssil sea-skimmer com guiagem terminal por radar. Ë possível que alguns aspectos particulares do problema, se não receberem a devida ênfase, dêem origem a conclusões inaceitáveis.

Os sistemas de hard kill são divididos em três categorias homogêneas, a saber:

• mísseis;
• canhões de médio calibre (usando munição com espoleta de proximidade).
• canhões de pequeno calibre (usando munição com espoleta de impacto).

Em analogia ao que já se sabe tradicionalmente da artilharia anti-aérea e anti-míssil terrestre, pode-se resumir as vantagens e as desvantagens das soluções "míssil" e "canhão".

Deixando de lado a óbvia diversidade entre o alcance máximo do míssil em relação ao canhão (à qual, entretanto, não se deve atribuir uma grande importância devido ao reduzido horizonte do radar de bordo), a diferença mais significante está nos índices benefício / custo.

• MÍSSIL
  • Alta SSKP* contra alvos manobráveis e não-manobráveis;
  • Alto custo por disparo.

Razão benefício/custo = SSKP*/custo = Média contra qualquer tipo de alvo

• CANHÃO
  • Alta SSKP* contra alvos não-manobráveis;
  • Baixa SSKP* contra alvos manobráveis;

Custo muito baixo por tiro. Razão benefício/custo=muito alta contra alvos não-manobráveis; baixa contra alvos manobráveis.

*SSKP (probabilidade de impacto no primeiro disparo).

O Canhão:

Neste ponto é evidente que os dois diferentes sistemas de defesa se complementam entre si e podem facilmente coexistir, utilizando em comum grande parte dos Sistemas de Direção de Tiro existentes a bordo, mesmo em plataformas de tonelagem reduzida.

Inevitavelmente surge a questão de se saber se é possível usar versões modernizadas de tradicionais canhões médios navais na função anti-míssil ou, tendo como certa a necessidade da presença destes, se é necessário usar uma arma anti-míssil especializada (CIWS), que porém seria inútil para outras funções.

Considerando como aceita a necessidade de um componente "míssil" para a cobertura das camadas externas do volume a ser defendido, e com capacidade de engajar alvos de alta capacidade de manobra, deve-se definir a configuração mais conveniente benefício/custo do componente "canhão".

As duas direções a serem seguidas devem ser examinadas em detalhe para que se consiga, de uma maneira geral, conclusões aceitáveis.

Uma maneira muito pragmática para a seleção de um sistema anti-míssil poderia ser a seguinte: assumindo que o navio deve ser armado com, pelo menos, um canhão de calibre médio com função anti-navio e de apoio de fogo, por que não selecionar um canhão capaz também de bom desempenho na função anti-míssil? Mais ainda, se esse desempenho for muito bom, por que não deixar de fora os sistemas CIWS especializados?

Canhões de pequeno calibre(CIWS)
	Phalanx	Meroka	Seaguard	Goalkeeper
Calibre em mm	20	20	25	30
Tipo	Gatling	Multiarma	Multiarma	Gatling
Cadência de tiro real(tpm)	3.000	3.600	3.200	4.200
Velocidade Inicial(m/s)	1.100	1.100	1.470	1.020
Dispersão Balística(m. radial)	1.1	3	2.2	1.2
Alcance Eficaz(metros)	1.000	1.000	1.200	1.500

Os sistemas de armas acima relacionados estão em serviços em diversas Marinhas, e se encontram praticamente nivelados, através de suas performances gerais e pelo uso de munição com espoleta de impacto.

Considerando a reduzida seção transversal dos mísseis atuais (ver figura acima) a precisão do Sistema de Direção de Tiro e a dispersão balística do sistema terão uma importância determinante, maior do que a cadência de tiro relativamente alta.

Os sistemas de canos rotativos, do tipo Gatling, tem em geral algumas vantagens devido à dispersão intrinsecamente menor com respeito a qualquer outra solução com armas múltiplas.

Todos esses sistemas têm em comum a necessidade de conseguir a detonação da cabeça de combate (ogiva), devido ao reduzido alcance das armas de pequeno calibre. A doutrina da NATO para Defesa Contra Mísseis Anti-navio considera suficiente a Control Kill, definida como incapacitação do sistema de controle do míssil, se obtida a distâncias superiores a mil metros, mas em alcances menores estipula a destruição do míssil.

A probabilidade de conseguir a detonação da cabeça de combate (ogiva) com o impacto de munição de pequeno calibre é ainda uma área pouco estudada por conta de dados insuficientes para um cálculo razoavelmente preciso.

Assumindo que seja tecnicamente possível acertar repetidamente um alvo muito pequeno usando sistemas de impacto, ainda assim, se compararmos o projétil com o escudo de proteção da cabeça de combate (ogiva) de um míssil anti-navio (que é do tipo perfurante, conseqüentemente blindada), o resultado será desfavorável ao primeiro. O tipo de material, a espessura e a forma do nariz da cabeça de combate (ogiva), além de aumentarem a penetração no alvo, evitam em grande parte que tiros do CIWS atinjam a cabeça de guerra propriamente dita, fazendo-a detonar. Mesmo deixando de lado os recentes progressos no campo da anti-detonação, calcula-se que, para penetrar 50 mm de aço inclinado a 65 graus, é necessário uma energia de aproximadamente 5.000 kgm/cm². Esse valor sobe para 8.000 a 10.000 kgm/cm² se desejar detonar a cabeça de combate (ogiva). Estes são valores muito altos, que somente podem ser atingidos usando um calibre de 30mm, e cuja aplicação tão transitória origina grandes incertezas, do tipo químico/físico.

Além disso, não está claro qual é o efeito cumulativo de mais acertos no mesmo local da cabeça, ou em locais diferentes, e nesse meio-tempo foi demonstrada a conveniência de proteções adicionais de cerâmica/Kevlar na parte frontal da cabeça de combate(ogiva). Em outras palavras, além de ser difícil de atingir, a cabeça dos mísseis fica mais protegida ainda, e isso vem ocorrendo mais rapidamente do que o aumento de energia nos projéteis de CIWS.  Principalmente após o banimento da munição de urânio exaurido.  Assim, baseado nessas e em outras considerações, não parece possível que a segunda barreira anti-míssil (última linha de defesa) possa ser entregue a sistemas CIWS de pequeno calibre e impacto, cuja eficácia não foi testada em condições de combate.

As pequenas distâncias de interceptação devido ao pequeno calibre evitam engajamentos de diferentes mísseis pelo mesmo CIWS, com a conseqüente e fácil saturação dos sistemas de defesa. Como conseqüência da reduzida eficácia e dos custos, não se considera possível que qualquer CIWS existente ou em desenvolvimento possa ser uma solução aceitável em termos de razão benefício/custo.

Tal fato parece estar sendo comprovado pela a adoção do míssil RAM no mesmo reparo do canhão Phalanx para ser usado como CIWS, pelas Marinhas da Alemanha, EUA e Inglesa (substituindo oGoalkeeper), bem como o CIWS baseado no míssil Mistral da Marinha Francesa.

Canhões Médios usando munição com espoleta de proximidade
	Trinity(Bofors)	Bofors 57	76 Super Rápido
Calibre em mm	40	57	76
Cadência de tiro real(tpm)	330	220	120
Dispersão Balística(m. radial)	1	0,9	0,5
Velocidade Inicial(m/s)	1.100	1.025	914
Alcance Eficaz(metros)	3.000	4.000	5.000
Peso do Projétil(Kgs)	1,1	2,3	6,2
Média do total de estilhaços(estilhaços de tungstênio-Balins)	2.200(1.100)	3.450(1.300)	5.680(3.300)
Peso do estilhaços de tungstênio(grs)	0,30	0,30	0,6
Número de Estilhaços capazes de penetrar em 8 mm de Dural a 03 metros de distância	1.190	1.800	4.250

Os sistemas de armas relacionados acima fazem uso de munição pré-fragmentada com espoleta de proximidade, e seu alcance útil é maior do que os do CIWS. A combinação desses elementos torna possível interceptar o míssil anti-navio, fora do raio de 1.000m, onde a control kill é suficiente e conseguí-la usando a munição pré-fragmentada é relativamente fácil.

Dependendo do calibre e portanto do peso do projétil, o raio letal de cada um varia de maneira diferente, proporcionalmente ao número e energia dos estilhaços mostrados na tabela. As interceptações são obtidas em alcances relativamente altos (sendo 5.000 m o valor máximo) e portanto é possível, diferentemente do CIWS dedicado, que uma arma engaje mais alvos sucessivamente.

Um parâmetro interessante para avaliar comparativamente os sistemas relacionados é a carga útil disparada por unidade de tempo, calculada com a função do peso do projétil. Obtém-se então os seguintes valores:

• 6,05 kg/s para o Trinity;
• 8,28 kg/s para o 57;
• 12 ,4 kg/s para o 76 SR.

A outra vantagem evidente do Super Rápido é dada pelo maior alcance, que permite ganhos operacionais de um ponto de vista global, e não somente através da avaliação numérica.

O uso coordenado de SAM (mísseis anti-aéreos) e de canhões de pequeno calibre na função anti-aeronave/anti-míssil normalmente confere ao canhão um papel secundário e de última linha de defesa, para a complementação de uma zona de não-intervenção, pois há uma pequena ou nula superposição do volume de intervenção dos dois sistemas.

Combinando o SAM com o 76 (ou outro calibre médio) ter-se-á um maior volume onde os dois sistemas são eficazes, com a conseqüente maior flexibilidade do sistema de combate, utilize esse ou não a função humana no Loop decisório. Será possível, portanto, selecionar os meios mais convenientes de intervenção com respeito às prioridades definidas na doutrina de tiro. Ter à disposição outras kills, utilizáveis em alcances médios, confere ao sistema de defesa uma maior capacidade de engajamento múltiplo.

Para esse propósito, a potencialidade de um único 76/62 Super Rápido pode ser evidenciada pelo seguinte cenário operacional:

A ameaça consiste de:

•  primeiro par de mísseis anti-navio:
  • velocidade Mach = 1
  • altitude 30m
  • RCS = 0,2m² (área frontal)
  
  
• segundo par: igual ao primeiro, separado dele 90 graus e espaçado de dez segundos.

O 76/62 engaja o primeiro míssil e troca de alvo ao atingir uma Probabilidade Cumulativa de Destruição superior a 0,9, pré-calculada como função da distância da primeira interceptação, que ocorre a 3.000 m, enquanto a última, do segundo míssil do primeiro par, ainda é feita além de 1.000m. Tal capacidade também existe por parte dos canhões da Bofors (40 mm e 57 mm), ou outro canhão naval médio com semelhante performance.

O engajamento do segundo par ocorre em condições similares ao anterior, e ao fim de uma ação que durou 16 segundos, 24 tiros foram disparados, com uma capacidade residual de 56 outros no sistema de carregamento da arma.

Em situações operacionais reais, caracterizadas pela saturação com mísseis e com qualquer tipo de engajamento e contra-medidas, será problemático para o comandante decidir se lança o primeiro par de SAM contra um dos muito alvos aparentemente hostis mas ainda não classificados como tais. A disponibilidade de um sistema adicional de engajamento em alcances médios, como o 76/62 SR, dá ao responsável pela defesa um maior grau de liberdade: alguém que esteja em dúvida sobre lançar um par de SAM contra um possível drone ou RPV não terá nenhuma hesitação em derrubá-los com uma rajada do 76 antes que os intrusos possam representar uma ameaça real.

O Míssil:

A utilização de mísseis para a função de CIWS nos levará a uma análise dos diversos sistemas de mísseis, para à seleção do mais apropriado. As características principais aqui identificadas (alta eficácia na faixa até 6km, principalmente anti-míssil sea-skimmer; alta manobrabilidade a curtas distâncias, viabilizando interceptações laterais; precisão; sistema diretor ágil e eficiente) não levam a um grande leque de opções. Acrescentada a preferência por lançadores verticais(ou vários lançadores múltiplos), reduz-se mais o conjunto dos selecionáveis. A especialização na defesa de ponto propriamente dita, com máxima eficácia na pequena área de local AAé (Guerra Antiaérea Local); a quantidade de testes já realizados com resultados convincentes; e o número de instalações já efetivamente realizadas, contribuem para estreitar as opções.

É oportuno, no contexto da seleção do sistema, considerar as técnicas de orientação e guiagem. Na aplicação desejada, sobressaem os de orientação ou guiagem infra-vermelho (IR), beam rider, semi-ativa e command-to-line-ofsight(CLOS). Quanto aos IR, como o RAM e o  Mistral, deveram possuir tecnologias suficientemente avançadas para interceptações laterais ou frontais (como a existente nas ogivas dos mísseis ar-ar Sidewinder 9L), não limitando assim seu emprego à perseguição. Já no caso dos beam riders, como o RBS-70, embora satisfatórios para interceptações radiais, sofrem do problema das enormes acelerações requeridas na fase final das interceptações laterais de alvos com geometria de engajamento não radial. Tais considerações reduzem o espectro a comparações entre os méritos da guiagem do tipo command-to-line-of-sight (Crotale, Sea-wolf, Barak) e IR em relação à guiagern semi-ativa (Standard, Sea Sparrow, Sea Dart, Aspide, etc.). As técnicas de guiagem CLOS/IR reúne as vantagens sintetizadas abaixo sobre a guiagem Semi-Ativa:

1-não tendo um seeker com antena orientável na ogiva, não sofre das limitações do ângulo de lançamento e ângulo de tracking (seeker look angle) peculiares aos sistemas semi-ativos, capazes de reduzir a probabilidade de lançamentos e de aquisições de alvo bem sucedidas;

2-dispensando um seeker no míssil, independe-se de sua confiabilidade e desempenho para adquirir o alvo;

3-inexistjndo o seeker, reduz-se consideravelmente a vulnerabilidade às contramedidas eletrônicas, inclusive porque a antena de recepção de comandos, nos CLOS/IR, fica à ré do míssil ou é desnecessária;

4-a técnica CLOS/IR dispensa variações de doppler para adquirir e manter a aquisição dos alvos;

5-a técnica CLOS/IR não é sujeita aos problemas de clutter (sombras e alvos falsos pela interferência da superfície terrestre) de imagem que afetam os semi-ativos, mormente em baixas altitudes (caso dos sea skimmers).

Parece preferível, pois, a adoção do command-to-line-of-sight ou IR, o que de resto é confirmado pelas opções feitas por diversos fabricantes no projeto de seus engenhos de concepção mais recente para a função anti-míssil. Quando em comparação a guiagem semi-ativa dos mísseis Standard, Aspide e Sea Sparrow.

Somam-se ao sistema de guiagem (CLOS ou IR) as seguintes características do sistema de mísseis para a função CIWS:

1-velocidade máxima de Mach 3(+);

2-ativação por proximidade ou impacto;

3-distâncias mínimas de utilização de 700m (para destruir mísseis sea-skimmer);

4-alta manobrabilidade, assegurada por elevado limite de aceleração lateral;

5-lançamento vertical ou múltiplos lançadores;

6- Comprovação em combate, ou muitos lançamentos bem sucedidos.

No leque de sistemas disponíveis no mercado ocidental existem 03 mísseis de guiagem CLOS (Sea-Wolf, Barak e Crotale) com sistemas desenvolvidos para o ambiente naval, e 02 mísseis de guiagem IR (Mistral e RAM). Desses modelos o míssil Sea-Wolf parecer ser o que supri a maioria dos requisitos desejados.

Conclusão

Das análises feitas, podemos concluir que, a melhor defesa anti-míssil é a escalonada, utilizando uma combinação de canhões e mísseis devidamente compatibilizados em um único sistema bélico. Preferivelmente, flexível com capacidade de enfretamento a múltiplas ameaças. Portanto, devem ser evitados os sistemas dedicados para uma única função por apresentarem baixa relação custo benefício.

Com cruzamento de dados e características técnicas, o míssil Sea-Wolf se destaca entre os demais sistemas para a função anti-míssil, da mesma forma que os canhões de médio calibre(40mm até 76mm) com o uso de espoletas de proximidade. Sendo que o canhão de Super Rápido de 76 mm da Oto Melara o melhor deles.

Quando se analisa o sistema bélico AAé em conjunto, chegamos a conclusão que o canhão de 76 mm SR continua se apresentando a melhor opção, em face sua ampla gama de utilização, contra aviões e alvos de superfície.  Já a análise dos mísseis nos revela o seguinte: os sistemas com guiagem IR demonstram uma baixa flexibilidade operacional, os sistemas de guiagem CLOS (como o Sea-Wolf) apresentam uma maior flexibilidade operacional, no entanto, são os mísseis com o sistema de guiagem semi-ativa que demostram claramente uma maior gama de uso operacional. Esse fato leva o utilizador destes sistemas(AAé baseados em mísseis), a uma difícil escolha entre estes 03 tipos de guiagem. Devendo pesar detidamente o sistema bélico em seu conjunto para determinar qual ou quais sistemas de mísseis serão adotados.