Falklands /Malvinas - A Aviação Argentina Quase Venceu a Guerra *124

Instigatorium

Se você acha que a Guerra das Falklands/Malvinas foi um passeio para os ingleses, já vou te avisando, não foi, e não somente isso, saiba que os argentinos estiveram a ponto de vencer aquela guerra ingrata. Não teria sido bom talvez, mas esse é outro tema.

Neste longo primeiro post sobre este tema das Malvinas vou tratar da guerra aeronaval e de cada uma das batalhas em ordem cronológica, o que pode ser um pouco exaustivo mas interessante para quem gosta de detalhes.

Já entrando no tema, saiba que nesta Guerra das Falklands/Malvinas, para o lado argentino pesou muito o despreparo, a improvisação nos altos mandos, a falta de recursos, de aliados e de tecnologia, mas sobrou “huevos”, capacidade de adaptação e coragem ainda que os ingleses não seriam menos neste último ponto.

Já os britânicos viajaram 12 mil quilômetros com todo o peso do apoio da OTAN, dos aliados americanos com tudo o que isso significa, informação privilegiada, vigilância de satélite, armamento moderno e mas de 1000 anos de tradição em conflitos armados, o que não é pouco.

“Los hermanos” estavam em clara desvantagem sem dúvida, mas para eles naquele contexto (os ingleses quebrados economicamente e em negociações para vender seus 2 únicos porta-aviões na época) isso não era importante já que jogavam suas cartas no fato de que os ingleses nem sequer apareceriam para reconquistar as ilhas. Os ingleses tinham pouco tempo para montar uma frota de guerra completa, com navios de apoio, juntar o material e soldados necessários e toda a logística que isso implica, navegar os 12 mil quilômetros até às Falklands/Malvinas e ainda reconquistar as ilhas antes do inverno. A janela de tempo não somente era estreita, era praticamente intransponível! 

Ingenuidade dos argentinos? Pode ser, mas eles tinham várias certezas para reforçar isto. Sabiam que Inglaterra ia espernear, que iam aumentar a presença militar, que retomariam as ilhas Georgias, que enviariam submarinos para controlar a área marítima e ante a impossibilidade da reconquista se sentariam a negociar.

A Argentina esperava também que os EUA honrassem um tratado de apoio mútuo em caso de conflito, mas este tratado era mais um meio para se ter uma desculpa para intervir na América do Sul, do que uma forma de proteger os interesses dos sul-americanos. E cá entre nós, era lógico que os americanos iam apoiar a Inglaterra e os argentinos sabiam disto, ao contrário do que tudo mundo gosta de afirmar, mesmo assim eles cobraram a ajuda dos americanos e receberam um esperado e enfático não como resposta.

Quando as hostilidades começaram o mundo seguiu atentamente. Os soviéticos que também estavam de olho anotavam as lições tiradas dos enfrentamentos nas Falklands/Malvinas.

Tecnologia e Meios

Para entender a tecnologia envolvida, o grande lance dos britânicos eram os caças Harrier que podiam decolar verticalmente e que iam armados com o novo míssil americano Sidewinder AIM-9-L, este míssil podia acertar o alvo mesmo sendo disparado em outra direção. Os Harriers podiam inverter os propulsores manobrando de forma assombrosa, nenhum avião argentino podia seguir um Harrier efetuando este tipo de manobras. A única desvantagem era que os Harriers eram subsônicos.

Argentina tinha os A4 Skyhawk que eram um desenho dos anos 50 que haviam sido comprados usados dos EUA, estavam em estoque no famoso deserto do Mojave naquela época. No momento da guerra alguns desses aviões estavam com os assentos ejetores vencidos ou mesmo com as assas rasgadas! Nenhum avião argentino tinha contra medidas eletrônicas para evitar os mísseis britânicos e ainda tinham canhões com problemas de travamento. Outro ponto importante, as ilhas ficavam a 600 km do continente, os A4 tinham autonomia de 550 kms, isto quer dizer que tinham que ser abastecidos na ida e na volta da área de operações. Poucos destes caças tinham radio altímetro para controlar a altura de voo por tanto para voar a baixa altura o líder ia descendo aos poucos e os companheiros do voo guiavam o líder até estar na altura ideal, após isto todos nivelavam e voavam na mesma altura!

Os Mirage III eram usados como caças de cobertura porém os mísseis ar-ar não eram suficientemente bons para engajar os Harriers. O mais moderno material argentino eram os Super Etendard de fabricação francesa e que acabavam de chegar. Estes sim eram aviões de primeira linha e podiam carregar o famoso míssil antinavio Exocet.

Por último a Argentina operava o Dagger que era um Mirage 5 fabricado por IAI de Israel. Foram utilizados para bombardear a frota britânica e para interceptação.

No momento da guerra os técnicos franceses tiveram que se retirar deixando o trabalho sem finalizar o que implicava que os Exocet não podiam ser lançados. Os argentinos deram um jeito de fazer a comunicação entre o avião e o míssil. Os britânicos não sabiam se os argentinos tinham os meios para utilizar os Exocets e só ficaram sabendo da pior maneira possível.

Outro detalhe que passa batido na maior parte das fontes é que os argentinos tinham aprendido tudo o que sabiam de táticas modernas de emprego dos meios aéreos dos alemães que moraram lá após a Segunda Guerra Mundial. O famoso às e general da Luftwaffe Adolf Galland trabalhou e colaborou como consultor. Como resultado a Argentina tinha pilotos altamente treinados, usando táticas modernas que neutralizaram em parte a vantagem tecnológica britânica. 

Treinavam muito o ataque naval com bombas e estavam muito especializados em voar a baixa altura. A façanha do voo rasante foi depois estudada em várias escolas de guerra do mundo.

“Tudo era precário. Não tínhamos radares para mostrar onde estavam os aviões inimigos. Não tínhamos defesa ar-ar, nenhum míssil contra o Sea Harrier”, recorda Rinke.

A Guerra Aérea, o batismo de fogo argentino

1º de maio

Comprovada a chegada da frota britânica às ilhas Falklands/Malvinas, imediatamente os meios aeronavais começaram a se mexer. 2 caças Dagger argentinos foram interceptados por 2 Harriers. Não houve combate, os argentinos se cuidaram de ficar longe do alcance dos Sidewinder 9L e os Harriers sendo subsônicos não tinham chance de se colocar a tiro. Os Argentinos voando alto onde tinham vantagem não desceram para combater onde os Harrier tinham vantagem. Os Harriers atuaram com a mesma lógica.

Nesse mesmo dia se produz a primeira baixa argentina, o Tenente Ardiles num Dagger foi derrubado por Harriers enquanto tentava derrubar um deles. Ardiles cai numa armadilha, guiado pelo radar das Falklands/Malvinas ele atacou o que falaram para ele que era um contato, na verdade eram 2 Harriers voando muito juntos.

Mais tarde 3 Daggers armados com bombas encontram 3 navios britânicos e os atacam sem consequências, 2 Harriers tentam intercepta-los mas nesse momento também aparecem 2 Daggers armados com mísseis ar-ar que se colocam entre os 3 Daggers e os Harriers impedindo o ataque e fazendo os Harriers abortar o ataque.

2 de maio

O submarino nuclear Conqueror afunda o cruzador General Belgrano, mais de 300 marinheiros morreram. Metade das baixas argentinas totais aconteceram nesta ação.

4 de maio

A Fuerza Aérea Argentina monta uma missão de ataque com 2 Super Etendard armados com 1 Exocet cada um com o apoio de um Hercules para abastecimento e um Neptune com radares. O Neptune detecta 3 navios e passa a posição aos Etendard, estes voando muito baixo se aproximam do alvo. Uns quilômetros antes sobem uns metros para que o radar do avião detecte os navios britânicos e voltam a descer. Os britânicos veem este “blip” do radar por um segundo mas o ignoram. Os Etendard passam a informação de radar aos Exocet e os lançam. O Exocet é autônomo uma vez lançado. O míssil Exocet era lançado a 40 ou 50 kms de distância, os Super Etendard nem se arriscavam a serem interceptados. O destróier Sheffield, no centro do dispositivo de defesa, é acertado em cheio por um dos Exocets e afunda pouco depois, era uns dos navios mais modernos da frota britânica, foi um duro golpe, quase tão significativo quando o afundamento do Belgrano.

21 de maio – Bomb Alley

Começa o desembarque na bahia de São Carlos. Durante este mês de maio se iniciou uma corrida contra relógio porque as temperaturas baixaram dramaticamente em poucos dias nas Falklands/Malvinas e tanto o material da Royal Navy quanto o material aeronaval argentino estavam já acusando o desgaste da campanha.

Os ingleses já vinham buscando onde desembarcar desde a sua saída da Inglaterra, já os argentinos tinham montado um dispositivo de patrulhas aéreas e vigias de infantaria por toda a ilha Gran Malvina para tentar descobrir o local de desembarque. Foi um destes vigias que com as primeiras luzes do dia localizou um navio britânico e deu o aviso.

Imediatamente decola um AerMacchi 339 para fazer um voo de reconhecimento. Voando muito baixo entra no estreito de São Carlos e descobre a frota de desembarque britânica. Faz uma passagem atira com canhões e foguetes sem causar danos visíveis e escapa voando entre os navios voltando a Puerto Argentino.

Neste ponto os ingleses já podiam se preparar porque iriam receber a visita da Fuerza Aérea Argentina, e a resposta veio muito rapidamente. Apenas 30 minutos depois aparece sobre o estreito uma formação de Daggers e atacam a fragata Antrim, acertam uma bomba que não explode, mesmo assim a deixa fora de serviço, danificam outro navio com canhões e escapam.

Mais tarde no mesmo dia os argentinos atacam novamente com 3 Daggers que acertam com uma bomba na popa da fragata Ardent destruindo o helicóptero e os sistemas de defesa do navio. Ao mesmo tempo mais 3 A4-Q navais se aproximam em busca de alvos. Encontram a fragata Ardent com danos, atacam rasantes a velocidade máxima acertando a popa com uma bomba de 250 quilos.

Quando escapavam são interceptados por 2 Harriers, não houve combate e sim uma caça ao pato. Os A4 não tinham defesa contra os Harriers, todos os 3 são derrubados e só um piloto se salva ejetando-se.

Outra formação de A4s navais ataca a mesma fragata Ardent danificada anteriormente e acertam mais uma bomba. Os 3 voltam a base e a Ardent afunda.

23 de maio

Novo ataque argentino a fragata Antelope. As 10 horas da manhã acontece o primeiro ataque com 4 A4B da FAA. Nesta missão um dos A4 é atingido por AAA e bate contra o navio. Os ingleses utilizariam o incidente como sendo um ato Kamikaze, a verdade era que o A4 danificado estava sem controle, porém a bomba lançada por este caça atingiu a fragata e ficou alojada dentro do navio sem detonar.

Outros 3 A4Q navais atacam novamente a frota britânica sem causar grandes danos. Um dos pilotos ao retornar tem um acidente no pouso e falece.

Essa noite a fragata Antelope que tinha uma bomba sem detonar e ao tentar desativa-la explode. A fragata afunda.

25 de maio

No dia da independência da Argentina se produz o maior ataque aéreo de toda a guerra. Os Super-Etendard se preparam para atacar por segunda vez com mísseis Exocet. As 15:20 uma secção de 2 A4-B descobrem uma fragata e um destróier no caminho da entrada da baia São Carlos, atacam-los e uma bomba atravessa um dos navios, outros 2 A4-B também atacam e acertam em cheio com outras 3 bombas, que resulta em um incêndio e o navio afunda. Ao voltar os pilotos são recebidos com bandeiras e gritos do pessoal de terra, os pilotos sem saber o resultado da missão pensam que se tratava de comemorações pela independência, a verdade era que tinham acabado de afundar uma moderna fragata em 20 minutos.

Enquanto a esquadra de A4-B escapam, os Etendard entram na área de ataque, detectam vários navios e lançam os Exocets contra o maior objetivo detectado, um dos mísseis acerta o Atlantic Conveyor, navio de carga, um incêndio consome o navio e afunda com toneladas de importante material de guerra e mais de 20 helicópteros. Este navio também transportava Harriers de reposição que tinham decolado momentos antes.

Um sentimento muito parecido com a histeria surge no almirantado inglês. Se a aviação argentina conseguiu mais mísseis Exocet, então, a situação atual de toda a frota é muito perigosa e o que já parece uma iminente vitória pode tornar-se em um novo desastre. Londres move todos os fios possíveis para saber de onde saiu esse míssil, porém, nada sabe.

Foi por conta das perdas sofridas nesta batalha de São Carlos que os britânicos passaram a chamar esta área das ilhas de “Bomb Alley” ou corredor das bombas.

8 de junho

A Royal Navy acelera as operações e para apoiar a ofensiva em terra e faz um desembarque ao sul de Puerto Argentino, 2 grandes navios de desembarque carregados de tropas e equipamentos são enviados. Este seria o chamado o dia mais negro da frota britânica.

Caças argentinos decolam, Daggers, A4-Bs e outros A4-B para desviar aos Harriers. Os primeiros A4-Bs atacam posições em terra e ao navio Sir Galahad. Acertam várias posições em terra e danificam os navios de desembarque. 5 A-4B Skyhawk alcançam o Sir Galahad com 3 bombas e o Sir Tristram com 2: 51 homens morreram e em torno de 150 ficaram feridos, muitos deles com graves queimaduras.

A FAA então manda outro ataque com A4-Bs e Cs para bombardear as posições terrestres. Os 4 A4-Bs abastecem no ar de um Hércules e atacam as ilhas. Ao chegar são interceptados por 2 Harriers. Os A4-Bs atacam uma lancha de desembarque matando seus ocupantes. A lancha afunda. Os Harriers atacam e derrubam 3 dos 4 A4s com mísseis.

Os A4-Cs atacam objetivos em terra e 2 dos 3 aviões são derrubados por mísseis Terra-Ar. Como resultado destas missões o desembarque britânico se interrompe.

13 de junho

Neste dia acontece o último ataque da guerra contra objetivos em terra visando atingir e destruir o QG do General Moore. Os A4 atacam em voo rasante e são detectados por um helicóptero britânico que da o aviso alertando aos Harriers.

Os A4 conseguem se evadir e lançam as bombas sobre o QG. O General Moore consegue escapar por pouco em meio ao caos das explosões. O mesmo general comentaria isto com o General Menendez durante a rendição das tropas argentinas no dia 14 de junho.

O fim

Com o fim das operações a desmantelada frota britânica faz o balanço da guerra das Falklands/Malvinas, 15 navios de guerra foram postos fora de combate. A lista de navios afundados ou deixados fora de combate com mísseis e bombas é longa: os destróieres “Sheffield”, “Coventry”, “Antrim”, “Glasgow”, as fragatas “Antelope”, “Ardent”, “Plymouth”, “Argonaut”, os navios de desembarque “Sir Galahad”, “Sir Tristam” e o mercante “Atlantic Conveyor”, entre outros.

O inacreditável do caso é ver como aviões A4 valendo na época por volta dos 50 mil dólares destruíram as mais modernas unidades navais britânicas com um custo de 550 milhões de dólares cada. Apesar do material antigo o profissionalismo e treinamento do elemento humano fez a diferença. Para a FAA o preço foi de 36 pilotos e 4 da marinha. Um total de 47 aviões perdidos. Os britânicos só perderam 10 Harriers. Porém tanto a FAA quanto os britânicos para o mês de junho já estavam acusando o esforço de guerra e o desgaste de homens e material. Se a guerra tivesse se estendido um pouco mais e com a chegada do inverno nenhuma das 2 forças poderia ter mantido as operações.

Alguns pontos que foram determinantes, por exemplo, a Argentina entrou na guerra com apenas 5 mísseis Exocet os quais nem sequer estavam programados para se comunicar com o novo Super Etendard. O míssil se mostrou letal para as unidades da marinha e podiam ser lançados a grande distância do alvo sem expor os atacantes ao fogo de AA, já as bombas eram lançadas bem próximas do navio com tudo o que isso significa e por isso as perdas eram grandes.

Quando os argentinos entravam na área das armas de defesa dos navios, os Harriers recuavam porque os sistemas AAA (antiaéreos) funcionavam no automático, uma vez dentro da bolha de controle do radar dos navios os Harriers corriam risco de serem derrubados.

Os Argentinos sabiam o tempo de resposta dos radares britânicos, quando entravam na bolha de defesa voavam em zigue-zague rápido e violento atrapalhando o tiro dos navios.

Já a curta distância do objetivo tinham que subir ate aos 60 ou 70 metros de altura e dai apontar e soltar as bombas. Toda a manobra tinha que ser feita com precisão e em segundos porque o tempo para armar as bombas era longo em relação ao que acontecia no campo de batalha já que os pilotos esperavam até o último segundo para fazer a manobra minimizando ao máximo o tempo que ficavam expostos ao fogo de AA. 

Por isto muitas das bombas não explodiam, “Nossa principal arma era a velocidade, mas disparávamos tão baixo que as bombas atingiam o alvo antes dos três segundos e a espoleta não era ativada”. Os mecânicos substituíram o “cone de penetração” de aço das bombas por outro de madeira. Assim conseguiram provocar o rompimento no momento do impacto, aumentando as chances de explosão da bomba dentro do navio.

Os ingleses sofreram grandes perdas de navios porque lhes faltou um avião AEW (alerta aéreo antecipado), dependiam do radar dos navios que só detectavam os argentinos quando estavam a 25 kms o que não deixava muito tempo de reação aos Harriers.

Assim como o Exocet foi determinante na destruição de navios foi também o AIM9-L Sidewinder para derrubar unidades aéreas. Mesmo assim as bombas foram as que causaram maior dano tanto a unidades navais como em terra. No fim das contas a guerra não mudou muito desde a Segunda Guerra Mundial. O almirante Woodward, comandante da frota britânica diria mais tarde que as perdas sofridas pelas unidades de superfície chegaram ao limite do inaceitável.

A só ameaça dos submarinos britânicos foi suficiente para manter a frota argentina a distância mas a partir do afundamento do Belgrano sequer arriscou a sair do porto. O submarino moderno é fundamental neste quesito e a falta destas unidades pelos argentinos fez diferença.

Mesmo com equipamento muito antigo a Fuerza Aérea Argentina usou as mais modernas táticas, este fator e o alto nível de profissionalismo dos seus integrantes foi determinante para o sucesso das operações. Merecem destaque as missões realizadas pelo Neptune para detectar a frota britânica e do Hércules que abastecia em voo as formações argentinas na ida e na volta da área de operações.

Mesmo chegando muito perto da expulsar a Royal Navy, a fadiga do pessoal e do material impediu maior número de missões. A Argentina perdeu a guerra das Fajklands/Malvinas e junto a supremacia militar na região.

Estabilidade Artificial e Controle "fly-by-wire" *244

Carlo Kopp

Provavelmente o sistema mais importante em uma aeronave, além dos pré-requisitos naturais para um voo de alto desempenho, a fuselagem e o motor, é o sistema de controle.

Os sistemas de controle de aeronaves passaram por um desenvolvimento considerável nos últimos 70 anos e o fim desse caminho de desenvolvimento não está nem um pouco próximo.

A função primária de qualquer sistema de controle é transmitir instruções, em uma aeronave, do piloto para o veículo. Além de várias instâncias não tão convencionais, como o Harrier em voo pairado ou o Ônibus Espacial em órbita, isso é alcançado aerodinamicamente, por meio de superfícies de controle.

Em uma aeronave moderna, isso se torna um problema de projeto muito complexo. O sistema deve permitir que o piloto mantenha o controle total em uma faixa de velocidade que começa em torno de 185 km/h e se estende até Mach 2 ou mais, incluindo a região transônica com todas as suas propriedades características; um caça moderno também deve ser capaz de voar em grandes ângulos de ataque (positivos e negativos).

Além das complexidades aerodinâmicas envolvidas, há também os aspectos de vida útil, confiabilidade, manutenibilidade e capacidade de suportar danos.

A vida útil e a confiabilidade de um sistema são fatores que andam de mãos dadas. Fadiga e, em menor extensão, desgaste são as causas básicas da maioria das falhas experimentadas.

A capacidade de um sistema de controle de suportar danos de combate é uma das considerações cruciais na guerra aérea atual, como os americanos aprenderam no Vietnã, da maneira mais difícil. O problema, além da questão de sobreviver a ataques de SAM/AAM, que tendem a infligir danos mais pesados, pode ser o caso dos efeitos posteriores do fogo insidioso de armas de pequeno porte.

Os locais de SAM/radar podem ser falsificados ou destruídos pelas missões SEAD, assim como as posições de artilharia antiaérea, mas é improvável que alguém encontre um meio absoluto de eliminar o onipresente soldado de infantaria com seu onipresente fuzil de assalto.

A solução óbvia para esse problema é fornecer à aeronave sistemas de backup redundantes, que é exatamente o que está sendo feito. Por outro lado, quanto mais sistemas, mais manutenção e, na verdade, menor a confiabilidade, pois a probabilidade de falha de componentes é n vezes a probabilidade de falha de um componente.

Peso é outro fator a ter em mente, o efeito de sistemas de multiplicação é óbvio aqui. Custo também.

As conclusões que podem ser tiradas são: O sistema deve satisfazer todos os requisitos de desempenho da aeronave (1), O sistema deve ser capaz de absorver danos (2), deve ter um alto grau de confiabilidade (3), deve ser sustentável (4) e o custo e peso devem ser mantidos no mínimo (5).

Aeronaves, como o F-14, satisfazem 1.,2.,4. no entanto, ficam para trás no 3º. e definitivamente falham em 5.. A causa básica é que eles empregam sistemas mecânicos/hidráulicos convencionais, que, apesar de sua simplicidade conceitual, tornam-se enormemente complexos nessas instâncias. O único sistema atual que satisfaz 1. a 5. adequadamente é o controle fly-by-wire.

Sistemas de Controle fly-by-wire.

Como o nome indica, o fly-by-wire utiliza sinais elétricos para transmitir informações da cabine para os atuadores de controle.

Elementos de controle, por exemplo, manche, pedais de leme, são equipados com transdutores mecânicos/elétricos - dispositivos de detecção de força (F-16) ou de posição, que geram sinais elétricos correspondentes ao comando dado. É aqui que devemos fazer a distinção entre sistemas analógicos e digitais.

Sistemas analógicos operam com análogos elétricos para quantidades reais. Um exemplo seria um dispositivo transmitindo uma quantidade de 0 a 100% com uma saída de tensão elétrica de 0 a 10 Volts. Um valor de 15% geraria uma saída de 1,5 Volts. O número de maneiras pelas quais as informações analógicas podem ser codificadas é virtualmente ilimitado.

As informações podem ser codificadas em voltagem, frequência, fase ou combinações destas, e também podem ser compactadas antes da codificação, permitindo que mais informações sejam transmitidas de uma só vez.

Os sistemas digitais operam em binário. O sistema numérico binário (em comparação com o sistema decimal que usamos) tem apenas dois valores, 1 e 0. 2 forma uma unidade análoga a 10, 4 a 100, 8 a 1000, portanto podemos expressar um número como seis (6) como 110.

1,2,3... corresponde a 1, 10, 11.... Qualquer número pode ser convertido em binário, um dispositivo digital pode então gerar uma saída com apenas dois estados, ligado e desligado, correspondendo a 1 e 0. Todos os computadores digitais empregam binário.

Sistemas analógicos e digitais têm vantagens e desvantagens. Sistemas analógicos são, geralmente, mais simples e menos exigentes em parâmetros de componentes, como velocidade. Por outro lado, são mais suscetíveis a ruído induzido e interferência, pois o conteúdo da informação é transportado dentro de variações finas de algum parâmetro de sinal.

Um sistema digital precisa apenas discriminar entre ligado e desligado, sendo a informação transportada por sequências de números binários.

Os sistemas digitais podem ser facilmente reconfigurados por meio de alterações no software, enquanto um sistema analógico, conectado fisicamente, exigiria reconstrução.

Quando os sistemas analógicos falham, geralmente eles apenas perdem desempenho; uma falha de tipo semelhante pode desabilitar completamente um dispositivo digital.

Os sinais gerados pelos elementos de controle são então usados ​​para controlar os atuadores da superfície de controle. No entanto, a saída bruta de um elemento de controle do cockpit dificilmente é suficiente para isso. Ele é modificado por um computador de aumento de estabilidade. O computador compara o movimento real da aeronave, conforme detectado por giroscópios e acelerômetros, e o corrige para uma lei de controle, melhorando o manuseio da aeronave.

Esse tipo de sistema é usado pelo Tornado GR.1/F.2, que emprega detecção e computação de saída de controle triplex e controle elétrico quádruplo dos atuadores de superfície de controle hidráulico.

Segurança adicional é fornecida por um backup mecânico para controle de inclinação/rolagem.

Uma abordagem semelhante foi usada no transporte STOL YC-15 AMST, que usa flaps soprados para melhorar o desempenho em pistas curtas. Variações no empuxo do motor podem causar momentos adicionais em rolagem e inclinação, o que complicaria o manuseio de tal aeronave.

Em ambos os casos, o sistema fly-by-wire, além de melhorar a confiabilidade e seus fatores associados, é usado para modificar a resposta da aeronave. Isso não é, de forma alguma, utilização total do potencial oferecido pelo controle eletrônico de voo.

Estabilidade Artificial e o Veículo Configurado de Controle

Como é muito frequente, o papel principal de uma aeronave tem o maior peso na determinação de sua configuração aerodinâmica. Com os requisitos para montagem de desempenho e fundos disponíveis diminuindo, a opção de geometria variável se tornou menos atraente nas décadas de setenta e oitenta - portanto, dificilmente deixando meios para otimizar o desempenho de uma aeronave em todo o seu alcance operacional.

Com aplicações especiais como o Ônibus Espacial isso se torna um problema ainda maior.

Uma maneira possível de eliminar esse problema é o uso de estabilidade artificial.

Uma aeronave convencional, com um alto grau de estabilidade natural, pode ser representada, geralmente, como um sistema composto de três elementos básicos - o piloto, os controles, o próprio veículo. A interação deles determina a função do sistema. O caminho dessa interação é evidente no diagrama - o piloto insere comandos por meio dos controles; o veículo, por sua vez, responde. O piloto então recebe informações, por meio de dicas visuais dos sensores de atitude (por exemplo, horizonte artificial) e/ou do mundo externo, quanto à natureza exata da resposta, permitindo que ele corrija.

Assim, o piloto e a aeronave estão envolvidos em um loop de feedback, o piloto guiando a aeronave através de sua missão e também corrigindo desvios indesejados gerados pelo comportamento natural da aeronave. É aqui que o fator de estabilidade se torna aparente. Estabilidade pode ser amplamente definida como a capacidade de um sistema de retornar ao seu estado inicial após receber algum estímulo.

Em aeronaves definimos estabilidade estática e dinâmica.

Estabilidade estática pode ser descrita como uma medida da capacidade de uma aeronave de retornar à sua atitude nivelada, após alguma mudança de atitude. Em uma aeronave aerodinamicamente estável, uma mudança de atitude gera forças de restauração, que se opõem à mudança. Isso nos leva ao conceito de estabilidade dinâmica. As forças de restauração na aeronave aerodinamicamente estável agem enquanto sua atitude difere do nível, transmitindo assim uma aceleração no sentido oposto à mudança. Essa aceleração fará com que a aeronave balance para trás e ultrapasse, gerando por sua vez outro conjunto de forças de restauração, com efeitos idênticos. A aeronave balançará para frente e para trás, se for dinamicamente estável, o overshoot ficará cada vez menor até morrer, se for instável, o overshoot ficará maior a cada ciclo, deixando a aeronave fora de controle.

As qualidades de manuseio de uma aeronave são dadas por sua estabilidade.

Muita estabilidade resulta em uma máquina lenta e sem resposta, com grandes forças de controle; por outro lado, pouca estabilidade é caracterizada por controles sensíveis e com resposta excessiva.

Quanto menor a estabilidade estática natural da aeronave, maior o número de correções necessárias, desviando assim a atenção de outras tarefas. Isso não dura para sempre, pois chega um ponto em que o próprio piloto não consegue mais responder rápido o suficiente para fazer a correção adequada, com esse grau de instabilidade a aeronave se torna inviável.

Um grande número de aplicações atuais aponta para a necessidade de menor estabilidade estática, por uma razão ou outra, mas a aeronave deve permanecer “pilotável”.

Em um Veículo Configurado por Controle, correções na atitude da aeronave são realizadas por um computador. Assumindo que o piloto não está tocando nos controles, examinaremos o comportamento do sistema.

A aeronave, sendo estaticamente instável, desvia de sua atitude nivelada (por exemplo, o efeito de uma rajada curta). Poucas ou nenhuma força restauradora são geradas para impedir o processo. Quando isso ocorre, os sensores de taxa de atitude detectam o movimento e geram um sinal correspondente. Este sinal é recebido pelo computador de controle de voo (FCC), que o compara com o sinal de saída gerado pelos controles da cabine. Neste caso, o FCC reconhece a saída para voo nivelado e aciona as superfícies de controle correspondentes para corrigir. Da maneira como o FCC, o veículo e os sensores de taxa são bloqueados em um loop de feedback - o FCC e os sensores de taxa gerando a estabilidade de todo o sistema - daí o termo estabilidade artificial.

As implicações desse tipo de estrutura são enormes, pois permite flexibilidade inigualável. A maneira como a aeronave responde às entradas de controle pode ser simplesmente programada no computador, permitindo-nos criar exatamente o tipo de resposta e manuseio que necessitamos. O mesmo efeito de correção do loop de feedback se aplica a todas as manobras implícitas de entrada de controle, portanto, você obtém uma resposta configurada pelo sistema de controle da aeronave. Daí o termo Veículo Configurado por Controle.

Implementação

Fly-by-wire é a escolha natural para sistemas que empregam estabilidade artificial, pois usa praticamente a mesma estrutura. O FCC é o elemento primário no sistema. Como regra, ele é redundante, empregando três, quatro ou cinco computadores idênticos, todos operando simultaneamente e todos sob a supervisão de um autoteste integrado que isola uma unidade com defeito.

Os CCVs anteriores (por exemplo, GD F-16) empregam sistemas analógicos, capitalizando na simplicidade e confiabilidade, no entanto, os sistemas digitais estão a caminho, oferecendo a possibilidade de reprogramar a resposta do sistema para atender a um determinado requisito. Os computadores digitais são mais fáceis de interagir com outros computadores, de modo que estruturas construídas de vários sistemas podem ser vinculadas, permitindo que modos de entrega totalmente automáticos ou funções TFR (incluindo modo de radar apropriado) sejam implementados.

O segundo elemento crítico no sistema de controle é a unidade de detecção de atitude.

O giroscópio onipresente preenche essa função - um giroscópio é empregado para sentir mudanças de atitude sobre cada um dos três eixos da aeronave. Novamente, a redundância é usada para confiabilidade.

Giroscópios de pitch, roll e yaw são geralmente combinados em uma unidade, o número de unidades usadas depende do grau de redundância (triplex, quadruplex). Por exemplo, o F-16 emprega um sistema quádruplamente redundante com 4 Unidades Substituíveis de Linha (LRUs), cada LRU contendo 3 giroscópios de taxa Northrop GR-G5, medindo pitch, roll e yaw, respectivamente.

Os sinais de controle dentro da aeronave são distribuídos por cabos elétricos, novamente redundantes, os sinais são analógicos ou digitais. Um ponto que vale a pena notar é a oportunidade de rotear linhas de transporte de sinais de controle por diferentes caminhos dentro da fuselagem, diminuindo a probabilidade de um atuador de controle ser isolado por danos de combate.

Embora os cabos possam ser suficientes para a distribuição de sinais analógicos, eles têm limitações que se tornam aparentes com sistemas digitais, pois sua largura de banda limitada afeta a transmissão de sinais de alta taxa de dados. A solução para o problema são as fibras ópticas.

As fibras ópticas são feitas de vidro de sílica de alta qualidade, a fibra em si tem duas camadas, um núcleo com um índice de refração mais alto e uma camada de superfície com um índice mais baixo. A luz incidente nas extremidades planas das fibras pode se propagar com perdas muito baixas e com pouca distorção, permitindo a transmissão de sinais de alta taxa de dados em distâncias relativamente grandes. O baixo peso, a compactação (diâmetro de uma fração de milímetro), a alta taxa de transmissão e a imunidade à interferência eletromagnética (um fator a ser considerado em aeronaves com grandes partes de suas estruturas feitas de compósitos - esses materiais não oferecem a triagem eletromagnética automática do alumínio ou outro metal) tornam as fibras ópticas muito próximas do ideal para fins de aviação.

Estabilidade Artificial e o Caça

Um dos requisitos mais básicos para uma aeronave de caça é a manobrabilidade. Antes da era das aeronaves supersônicas, o problema de encontrar a quantidade ideal de estabilidade era bastante simples, no entanto, a aerodinâmica necessária para o voo supersônico começou a introduzir complicações. As aeronaves supersônicas modernas tendem a ter asas finas com envergadura relativamente curta. Isso altera a distribuição de massa na aeronave, a maior parte da massa é distribuída ao longo da fuselagem, aumentando os momentos de inércia no pitch e yaw.

O resultado é uma aeronave muito fácil de rolar, se não instável em rolar, mas relutante em arfagem e guinada, o que dificilmente é desejável para manobras apertadas. Uma ilustração dessa classe de aeronave seria o F-105.

Uma possível solução para esse problema seria diminuir a estabilidade estática da aeronave, particularmente no pitch. Isso pode ser alcançado deslocando o centro de gravidade para trás do centro de sustentação, criando assim um momento de pitching de nariz para cima, que ajudará a girar o nariz da aeronave em uma curva fechada. No entanto, a perda resultante na estabilidade deve ser combatida e essa é a tarefa da estabilidade artificial.

Tanto o GD F-16 quanto o Mirage 2000 empregam esse meio de melhorar a manobrabilidade. O demonstrador de tecnologia HiMAT da Rockwell também usa estabilidade artificial.

De longe, porém, a contribuição mais importante que a estabilidade artificial pode oferecer ao caça é o uso de modos de controle de força direta. Os modos de controle de aeronaves convencionais são indiretos, a aeronave deve ser apontada em uma direção por meio de seus controles de pitch/roll/yaw. Os controles servem para mudar a atitude da aeronave, a mudança de atitude muda a direção do vetor de força resultante agindo na aeronave e a trajetória de voo é alterada. Assim, a translação deve ser gerada por rotação, indiretamente. Nos modos de controle de força direta, as forças de controle agem diretamente na aeronave, gerando a translação desejada.

Ao criar pares equilibrados de forças, uma atitude constante pode ser mantida na tradução, permitindo "apontar" sem seus efeitos de controle indireto. As implicações para artilharia e ataque terrestre são óbvias.

A implementação do controle de força direta requer mudanças na aerodinâmica. O projeto F-16CCV/AFTI-16 da GD usa um F-16 com canards montados em ambos os lados da entrada de ar. Uma configuração em estudo pela McDonnell Douglas envolve o uso de asas de incidência variável, um elevador "cauda de castor" e superfície de controle vertical sob o nariz. Em ambos os casos, estaria além da capacidade de qualquer piloto pilotar a aeronave sem algum aumento de estabilidade para cancelar os efeitos de controle secundário e os efeitos de controle indireto, ambos os quais afetariam seriamente o manuseio em modos de força direta.

As vantagens oferecidas por uma configuração CCV são óbvias. As leis de controle para modos de controle direto/indireto/combinado podem ser armazenadas no computador (FCC) e invocadas à vontade pelo piloto simplesmente apertando o botão apropriado, permitindo assim transições instantâneas entre os modos. Em um dogfight, o piloto poderia simplesmente aplicar sustentação vetorial para desalojar um oponente em sua cauda, ​​ao transladar para cima e desacelerar, o oponente então ultrapassa e se encontra com sua presa atrás e acima dele. O uso do controle de força lateral direta para apontar a aeronave enquanto rastreia um alvo evita a necessidade de corrigir mais do que o eixo necessário. A sustentação vetorial também é energeticamente mais favorável do que o uso de reversão de empuxo em voo, pois nem toda a energia cinética é perdida em uma situação do tipo "ultrapassagem".

Outro fator a ser considerado é a interface da aeronave com um computador de missão ou controle de tiro. Em última análise, isso oferece a possibilidade de manobras pré-programadas, como ações evasivas específicas ou modos de entrega, interferindo seriamente no rastreamento manual do inimigo ou nos computadores de rastreamento de primeira/segunda ordem.

Reconhecimento e Vigilância *032

Reconhecimento e Vigilância são práticas constantes na atividade militar, seja operando em combate ou em tempos de paz, e praticados por todas as unidades, dedicadas ou não, em maior ou menor escala, pela própria natureza desta atividade. Constituem-se nas mais importantes tarefas executadas, e estão intimamente relacionados à segurança destas unidades e do território ao qual protegem, à eficaz coleta de subsídios no planejamento de operações e a formação de inteligência militar para uso oportuno. São implementadas por todos os escalões de todas as forças armadas, em maior ou menor escala, e visam manter os comandos a par de tudo o que for de interesse, seja para segurança de instalações ou formação de bancos de dados.

Desenvolvem-se numa ampla categoria de atividades dedicadas à dar suporte ao desenvolvimento, planejamento e tomada de decisões de inteligência das unidades e operadores, seja para se manter atento ao que acontece em suas áreas de interesse ou subsidiar o planejamento de operações. Destina-se ainda a manutenção do alerta quanto a possíveis ameaças à integridade física de instalações, unidades em operação e fronteiras. Operadores em combate executam ações de reconhecimento constantemente, seja qual for a missão que devem cumprir, pois deste reconhecimento virão as decisões mais realistas à cada situação em particular.

O Reconhecimento é uma operação de missões específicas que emprega os ativos de obtenção de inteligência das unidades, dedicadas ou não, para observar áreas de interesse nomeadas e áreas-alvo, por métodos visuais ou de detecção, a fim de coletar inteligência militar para subsidiar planejamento de operações ou atividades de vigilância. É uma ação conduzida de modo a colher subsídios sobre o inimigo e a área de operações, podendo ser realizado por todos os meios, terrestres, aéreos e navais. É orientado para colher informes sobre as tropas e unidades inimigas, os acidentes capitais do terreno e suas características, os pontos sensíveis, localidades, rotas, áreas específicas ou zonas de atuação. Buscam sempre os informes necessários a missão a qual devem subsidiar, porém repassam qualquer informação que for considerada relevante e colhida de forma inopinada, o que deve ser feito em tempo real e na forma de fatos, isentando-se de opiniões subjetivas.

A tropa em reconhecimento deve evitar engajar-se em combate, salvo se este engajamento for necessário ao cumprimento da missão ou à autodefesa. As unidades mais vocacionadas à esta missão na força terrestre são as de cavalaria ligeira, porém, todas as unidades em combate tem condição de realizá-la. As forças aéreas possuem aeronaves dedicadas a esta tarefa como as de AEW, ISR e aviação de caça, entre outras, e a marinha de guerra tem em seus submarinos meios ideais para reconhecimento e vigilância, além dos meios de superfície.

Estar alerta é vital e preserva o poder de combate, razão de ser das forças em campanha. A vigilância é condição fundamental à integridade das forças, pois o desconhecimento de atividade inimiga próxima é condição perigosa e inaceitável. Também é uma constante em tempos de paz para a segurança das instalações e para a monitoração de atividade suspeita próxima às fronteiras e águas adjacentes. Também se estende aos países próximos, cuja atividade de cunho militar deve ser acompanhada. Ela envolve a observação sistemática de áreas de interesse por meios visuais, eletrônicos, fotográficos, satelitais e outros.

A vigilância é a contínua e sistemática observação do espaço de batalha, com foco nos pontos de maior ameaça como estradas, pontes, áreas de lançamento e aterragem, terreno restrito e outras áreas críticas, além dos limites das posições de tropas e instalações militares e estratégicas. É o principal meio para detecção de atividade inimiga, e diretamente influenciada pelas condições de visibilidade, pelas características do terreno, pela defesa antiaérea e possibilidades do equipamento de vigilância. É rotina de todas as unidades em todos os tipos de operação, e tem como grande potencializador equipamentos de alta tecnologia como NVGs, Câmeras de TV e IR, radares e equipamento ESM, aeronaves RPV, entre outros.

A vigilância garante aos comandantes que não serão surpreendidos pelo inimigo, sendo o reconhecimento, mesmo que com outras finalidades, uma forma de vigilância. Sabendo que ameaças estão ou podem se fazer presentes, as unidades em combate podem tomar as medidas necessárias a garantir sua segurança, planejando a segurança de sua posição como defesa imediata e/ou lançando operações ofensivas contra unidades inimigas que representem grande ameaça. Um exemplo de ameaça imediata à integridade de unidades são unidade de artilharia de longo alcance, aviação de bombardeio e mísseis de longo alcance, entre outras.

Numa situação hipotética um comandante de infantaria envia uma patrulha para reconhecer um possível alvo, sobre o qual pretende atuar. Esta patrulha de reconhecimento deverá avaliar o dispositivo inimigo, seus números e equipamento, porém evitando ao máximo envolver-se com este (engajar-se em combate). Ao realizar sua missão, a patrulha detecta que o inimigo está fazendo o mesmo, posicionando-se no terreno de forma habilmente furtiva, de uma maneira que as sentinelas não poderiam detectar. Ao perceber a armadilha que se forma, os precursores alertam seu comandante que toma as providências adequadas e evita a surpresa contra sua posição. Este pequeno exemplo ilustra como uma operação de reconhecimento de cunho ofensivo, contribuiu para o dispositivo de vigilância desta unidade.

Ao proteger as unidades contra a operações de inquietação, a surpresa e observação por parte do inimigo, preserva-se o sigilo das operações, condição para a manutenção da iniciativa a liberdade de ação, além de garantir a segurança da posição. Cabe aos operadores dos dispositivos de vigilância o alerta antecipado e preciso sobre a atividade inimiga, de forma que o comandante possa reagir pró-ativamente em favor da superioridade tático-estratégica-operacional, dependendo do seu escalão. As sentinelas deverão estar postadas distantes da tropa a qual protegem, de forma a permitirem a esta espaço para manobrar depois do alerta dado, adotando a solução tática mais adequada. Elas mantêm-se em contínuo reconhecimento de sua área de responsabilidade, de forma agressiva e com constante fluxo de informes, mantendo o contato continuamente porém com discrição, só o rompendo por ordem superior. Sentinelas próximas proporcionam uma segurança mais pontual  e reagem ao contato.

As atividades de vigilância e reconhecimento complementam-se mutuamente e não podem ser separadas. Uma patrulha inimiga próxima em missão de reconhecimento, uma incursão inimiga para missões de sabotagem às áreas onde estão estacionadas as tropas, uma força potente posicionando-se ao longo da fronteira prestes a realizar um ataque ou uma frota se aproximando de forma ameaçadora do litoral são alguns exemplos de alvos das missões de vigilância.

Ao empreender uma operação que vise exclusivamente a segurança de uma área (uma operação de vigilância), uma unidade em combate pode atuar de forma ofensiva, agindo preventivamente contra ameaças potenciais e recolhendo informes que poderão subsidiar planos do escalão superior, executando operações de reconhecimento involuntárias que podem ser de grande valia.

Toda unidade é responsável por sua segurança, mesmo que outras a estejam protegendo. Não se justifica a adoção de medidas extremas de segurança, no entanto, que causem impacto negativo no cumprimento de suas missões. Forças de segurança devem ser suficientemente fortes para engajar-se com o inimigo pelo tempo suficiente para que as tropas protegidas possam assumir condição adequada, mantendo o engajamento apenas pelo tempo necessário à missão.

Estas forças podem agir em cobertura, engajando o inimigo pelo tempo necessário; em proteção, atuando fragmentariamente sobre ações de flanco e de contra-observação; e em vigilância, onde limita-se a ações de observação e alerta.

ISR (Intelligence, Surveillance, and Reconnaissance)

ISR (Intelligence, surveillance, and reconnaissance) é o termo atualmente aplicado a uma operação de habilitação de armas combinadas que combina o que era descrito anteriormente como reconhecimento e vigilância (uma tarefa de manobra) com a produção e disseminação de inteligência. ISR é uma operação contínua e recursiva focada na coleta de informações relevantes que são analisadas para criar inteligência para informar a visualização do comandante e dar suporte ao ciclo operacional.

Os comandantes integram missões ISR em um único plano que capitaliza as diferentes capacidades de cada elemento e outros ativos de coleta de informações. Eles sincronizam missões de reconhecimento e vigilância que empregam unidades de manobra com o plano ISR e o esquema de manobra. O reconhecimento e a vigilância bem-sucedidos dependem de fundamentos como Iniciar o reconhecimento e a vigilância o mais cedo possível e conduzi-os continuamente com ações de ISR adequados à situação, integrar as atividades de reconhecimento com os ativos de reconhecimento e vigilância das unidades especializadas, integrar as equipes no planejamento de reconhecimento e vigilância, maximizar os recursos disponíveis e relatar informações obtidas e análises de forma rápida e precisa com os escalões para os quais esta informação será útil.

Engajamento em Combate

Uma das formas mais eficazes de vigilância em combate é a manutenção do contato com o inimigo. Mantê-lo ocupado, fazendo reagir ao invés de agir, trás segurança às forças amigas. O contato também permite manter-se atualizado a respeito de suas intenções e sua atividade diária.

Sentinelas nas Unidades

A forma mais básica de vigilância é a de estabelecer sentinelas (soldados) integrados a um plano de defesa de pequena área, como um quartel ou base militar, onde os olhos e ouvidos humanos são o principal sensor. Toda unidade militar ou com conteúdo sensível deverá adotar um dispositivo de vigilância que poderá integrar olhos e ouvidos humanos à câmeras e outros sensores a fim de impedir invasões.

ESMs (Electronic Support Measures)

O suporte eletrônico é um ramo da guerra eletrônica (EW) que envolve a coleta de informações eletrônicas do inimigo, como a localização de sistemas de comunicação e os padrões de transmissão, monitoração de sistemas de rádio, etc... Isso permite que as forças amigas saibam onde o inimigo está e o que ele está fazendo. No campo de batalha moderno, saturado com emissões eletromagnéticas, a vigilância eletrônica é de grande valia.

Esclarecimento Marítimo

A patrulha marítima é implementada por toda força armada que tenha sob sua responsabilidade extensões marítimas. Ela deve monitorar o tráfego rotineiro em tempos de paz e manter-se alerta para atividade militar hostil próximo a sua área de atuação. Também atua no apoio a missões de busca e salvamento (Missões SAR) e em apoio a polícia marítima.

Estar alerta à movimentações no espaço marítimo é vital para que as nações possam exercer sua soberania nesta fronteira. A patrulha marítima deve manter este alerta, e as autoridades marítimas das nações o fazem com patrulha de superfície e por aeronaves, sendo estas últimas capazes de ver muito longe e cobrir grandes distâncias em missões de muitas horas.

A aviação de patrulha marítima baseada em terra é a mais comum e numerosa e capaz de cobrir maiores distâncias. Aeronaves de porte maiores tem mais autonomia e podem manter-se mais tempo em missão. Pode carregar sensores sofisticados, armas potentes como mísseis antinavio e suítes completas de inteligência eletrônica (elint).

Reconhecimento Aéreo

O reconhecimento aéreo é um importante meio de coleta de reconhecimento e vigilância, seja na intenção de saber “o que está acontecendo no lado de lá”, como na avaliação de resultados. Pode ser cumprido por aeronaves diversas, drones e satélites. Podem ser feito em espaço aéreo hostil (em tempo de guerra) ou pela vigilância a partir das fronteiras. Demanda meios eletrônicos e pode ser integrado à suas bases em tempo real.

Alerta Aéreo Antecipado (AEW)

Parte indispensável de qualquer sistema de vigilância aérea, permite o monitoramento de espaço aéreo de cima, minimizando os pontos cegos aos sistemas de vigilância terrestres. uma aeronave AEW pode ainda desempenhar as funções de apoio a interceptação e anti-submarinas, patrulha e reconhecimento marítimo e meteorológico, guerra eletrônica, comando e comunicações e busca de superfície, e juntamente com os radares de superfície, compor uma ampla rede de detecção e alerta.

Controle de Espaço Aéreo

A utilização eficiente do espaço aéreo sobre a uma área de operações ou a operação de aeronaves diversas em tempos de paz sobre o próprio território requer controle e coordenação de um sistema dedicado. O Alerta contra aeronaves não autorizadas também é outra tarefa desempenhada pelo sistema que controla o espaço aéreo de uma nação. Uma eficiente rede de radares de alerta é importante para o controle e alerta de aeronaves na área defendida.

Também em operações de guerra um sistema eficiente de controle de espaço aéreo é peça fundamental nas operações, assegurando a sincronização necessária para a operação na terceira dimensão. É um importante meio de vigilância.

Mísseis Balísticos - Aspectos Tecno-Operacionais *243

FAS

O míssil balístico (BM) é um míssil que tem uma trajetória balística na maior parte de sua trajetória de voo, independentemente de ser ou não um veículo de entrega de armas. Os mísseis balísticos são categorizados de acordo com seu alcance, a distância máxima medida ao longo da superfície da Terra do ponto de lançamento até o ponto de impacto do último elemento de sua ogiva. Vários esquemas são usados ​​por diferentes países para categorizar os alcances de mísseis balísticos.

Os Estados Unidos dividem os mísseis em 4 classes de alcance.

Míssil Balístico Intercontinental ICBM com mais de 5500 km

Míssil Balístico de Alcance Intermediário IRBM 3000 a 5500 km

Míssil Balístico de Médio Alcance MRBM 1000 a 3000 km

Míssil balístico de curto alcance SRBM até 1000 km

A União Soviética/Rússia desenvolveu um sistema de 5 classes de alcance.

Estratégico mais de 1000 km

Operacional-Estratégico 500 a 1000 km

Operacional 300 a 500 km

Operacional-Tático 50 a 300 km

Tático até 50 km

O Tratado de 1987 sobre a Eliminação de Mísseis de Alcance Intermediário e de Alcance Curto (Tratado INF) exigiu a eliminação de todos os mísseis soviéticos e americanos de força nuclear intermediária de longo alcance (LRINF) com alcances entre 1.000 e 5.500 km, bem como mísseis de força nuclear intermediária de curto alcance (SRINF) com alcances entre 500 e 1.000 km. O Regime de Controle de Tecnologia de Mísseis inicialmente se concentrou em mísseis com alcances maiores que 300 km, o alcance do conhecido míssil SCUD soviético.

Os sistemas de entrega variam em seu perfil de voo, velocidade de entrega, flexibilidade de missão, autonomia e detectabilidade. Cada uma dessas considerações é importante ao planejar um ataque químico ou biológico.

Mísseis balísticos têm um curso prescrito que não pode ser alterado após o míssil ter queimado seu combustível, a menos que uma ogiva manobre independentemente do míssil ou alguma forma de orientação terminal seja fornecida. Uma trajetória balística pura limita a eficácia de um ataque químico ou biológico porque, geralmente, a velocidade de reentrada é tão alta que é difícil distribuir o agente em uma nuvem difusa ou com precisão suficiente para garantir uma liberação sob a camada de cisalhamento da atmosfera. Além disso, o aquecimento térmico na reentrada, ou durante a liberação, pode degradar a qualidade do agente químico ou biológico. A experiência dos EUA mostrou que, frequentemente, menos de 5% de um agente químico ou biológico permanece potente após o voo e a liberação de um míssil balístico sem blindagem térmica apropriada.

Um míssil balístico também segue um azimute pré-estabelecido do ponto de lançamento ao alvo. Sua alta velocidade torna difícil desviar muito desse azimute, mesmo quando submunições ou outras bombas dispensadas são ejetadas do míssil durante a reentrada. Consequentemente, se o eixo da reentrada do alvo não estiver alinhado com o azimute de voo com precisão mínima, apenas uma pequena parte do alvo será efetivamente coberta.

Um míssil balístico tem um tempo de voo relativamente curto, e as defesas contra um ataque desta natureza ainda são pouco eficazes, como provado na experiência dos Aliados durante a Guerra do Golfo. No entanto, com aviso suficiente, medidas de defesa civil podem ser implementadas a tempo de proteger populações civis contra ataques químicos ou biológicos. Pessoas em Tel Aviv e Riad receberam aviso de ataques de mísseis SCUD para vestir máscaras de gás e procurar abrigo em ambientes fechados antes que os mísseis chegassem. Mesmo com essas limitações na entrega de agentes aéreos por mísseis balísticos, o Iraque construiu ogivas químicas para seus SCUDs, de acordo com relatórios de inspeção das Nações Unidas.

As armas nucleares diferem marcadamente de ogivas químicas, biológicas ou convencionais. A principal diferença é o tamanho, a forma e as propriedades inerciais da ogiva. Geralmente, as armas nucleares têm um limite inferior em seu peso e diâmetro, o que determina as características do sistema de entrega, como a circunferência da fuselagem. Embora esses limites possam ser pequenos, considerações geométricas geralmente influenciam a seleção de um sistema de entrega. Armas químicas e biológicas, que geralmente são fluidos ou pólvora seca, podem ser embaladas em quase qualquer volume disponível. Armas nucleares não podem ser adaptadas para caber no espaço disponível; no entanto, elas podem ser projetadas para caber em uma variedade de munições como por exemplo, projéteis de artilharia.

As armas nucleares também têm uma distribuição diferente de peso dentro do volume que ocupam. O material físsil, o núcleo de uma arma nuclear, pesa mais por unidade de volume do que a maioria dos outros materiais. Essa alta gravidade específica tende a concentrar o peso em certos pontos do veículo de voo. Como praticamente todos os sistemas de entrega de WMD devem voar pela atmosfera durante uma parte de sua viagem até um alvo, um projetista tem que considerar o equilíbrio aerodinâmico do veículo e o tamanho necessário do sistema de controle para manter um perfil de voo estável enquanto carrega essas concentrações de peso. Armas químicas, biológicas e convencionais têm gravidades específicas próximas a 1,0 g/cm³, então esses materiais podem ser colocados o mais longe do centro de gravidade do veículo sem fornecer grandes forças e momentos de controle compensatórios. Em algumas aplicações especiais, como veículos de reentrada de mísseis balísticos e projéteis de artilharia, o projetista precisa incluir material de lastro — peso essencialmente inútil — para equilibrar as forças inerciais e os momentos da carga nuclear.

Como as armas nucleares têm um grande raio de destruição contra alvos macios e não endurecidos, a precisão é uma consideração secundária na seleção do sistema de entrega, desde que a estratégia de direcionamento exija ataques de contravalor. As armas nucleares destroem pessoas e a infraestrutura que elas ocupam. Elas só exigem que o sistema de entrega coloque a ogiva com uma precisão de aproximadamente 3 km de um alvo se a arma tiver um rendimento de 20 kt e para um raio ainda maior conforme o rendimento aumenta. A maioria dos sistemas de entrega não tripulados com um alcance de menos de 500 km atende facilmente a esses critérios.

Frequentemente, como é o caso dos mísseis balísticos, a qualidade do sistema de controle além de um certo desempenho não altera materialmente a precisão de uma ogiva nuclear, porque uma grande fração do erro surge após a fase de propulsão do voo quando o veículo reentra na atmosfera. Embora isso também seja verdade para ogivas químicas e biológicas, com uma ogiva nuclear, há menos necessidade de compensar esse erro com tecnologias como veículos de orientação terminal ou veículos de reentrada. Para ser eficaz, um veículo de entrega empregado para espalhar agentes químicos ou biológicos deve distribuir o material em uma nuvem fina abaixo de uma certa altitude e acima da superfície. Ele deve ser capaz de operações em qualquer clima e não deve trair sua presença para ativos de defesa aérea.

Componentes de mísseis

 

Sir Isaac Newton declarou em sua Terceira Lei do Movimento que "toda ação é acompanhada por uma reação igual e oposta". Um foguete opera neste princípio. A ejeção contínua de um fluxo de gases quentes em uma direção causa um movimento constante do foguete na direção oposta. Um avião a jato opera no mesmo princípio, usando oxigênio na atmosfera para suportar a combustão de seu combustível. O motor do foguete tem que operar fora da atmosfera e, portanto, deve carregar seu próprio oxidante.

 

Um foguete é uma máquina que desenvolve impulso pela rápida expulsão de matéria. Os principais componentes de um conjunto de foguete químico são um motor foguete, propelente consistindo de combustível e um oxidante, uma estrutura para segurar os componentes, sistemas de controle e uma carga útil, como uma ogiva. Um foguete difere de outros motores porque carrega seu combustível e oxidante internamente, portanto, ele queimará no vácuo do espaço, bem como dentro da atmosfera da Terra. Um foguete é chamado de veículo de lançamento quando é usado para lançar um satélite ou outra carga útil em órbita ou no espaço profundo. Um foguete se torna um míssil quando a carga útil é uma ogiva e é usada como uma arma.

 

Há vários termos usados ​​para descrever a energia gerada por um foguete.

 

O empuxo é a força gerada, medida em libras ou quilogramas. O empuxo gerado pelo primeiro estágio deve ser maior que o peso do míssil completo enquanto estiver na plataforma de lançamento para fazê-lo se mover. Uma vez se movendo para cima, o empuxo deve continuar a ser gerado para acelerar o míssil contra a força da gravidade da Terra.

 

O impulso , às vezes chamado de impulso total, é o produto do empuxo e da duração efetiva do disparo. Um foguete disparado de ombro como o LAW tem um empuxo médio de 600 lbs e uma duração de disparo de 0,2 segundos para um impulso de 120 lb/eg. O foguete Saturno V, usado durante o programa Apollo, não só gerou muito mais empuxo, mas também por um tempo muito maior. Ele teve um impulso de 1,15 bilhão de lb/seg.

 

A eficiência de um motor de foguete é medida pelo seu impulso específico (Isp) . O impulso específico é definido como o empuxo dividido pela massa de propelente consumida por segundo. O resultado é expresso em segundos. O impulso específico pode ser pensado como o número de segundos que uma libra de propelente produzirá uma libra de empuxo. Se o empuxo for expresso em libras, um impulso específico de 300 segundos é considerado bom. Valores mais altos são melhores. Embora o impulso específico seja uma característica do sistema propulsor, seu valor exato variará até certo ponto com as condições operacionais e o design do motor de foguete. É por essa razão que números diferentes são frequentemente citados para um determinado propelente ou combinação de propelentes.

 

A razão de massa de um foguete é definida como a massa total na decolagem dividida pela massa restante após todo o propelente ter sido consumido. Uma alta razão de massa significa que mais propelente está empurrando menos massa do míssil e da carga útil, resultando em maior velocidade. Uma alta razão de massa é necessária para atingir as altas velocidades necessárias para mísseis de longo alcance.

 

A maioria dos mísseis de longo alcance atuais consiste em 2 ou mais foguetes ou estágios montados um sobre o outro. O segundo estágio fica em cima do primeiro, e assim por diante. O primeiro estágio é aquele que levanta o míssil da plataforma de lançamento e às vezes é conhecido também como "booster" ou "estágio principal". Quando o primeiro estágio fica sem propelente ou atinge a altitude e velocidade desejadas, seu motor de foguete é desligado e ele é separado para que os estágios subsequentes não tenham que impulsionar massa desnecessária. Eliminar o peso inútil dos estágios cujo propelente foi gasto significa que motores menos potentes podem ser usados ​​para continuar a aceleração, o que significa que menos propelente precisa ser transportado, o que por sua vez significa que mais carga útil pode ser colocada no alvo.

 

Propulsão

 

Muitos tipos diferentes de motores de foguete foram projetados ou propostos. Existem 3 categorias de propelentes químicos para motores de foguete: propelente líquido, propelente sólido e propelente híbrido. O propelente para um motor de foguete químico geralmente consiste em um combustível e um oxidante. Às vezes, um catalisador é adicionado para melhorar a reação química entre o combustível e o oxidante. Cada categoria tem vantagens e desvantagens que as tornam melhores para certas aplicações e inadequadas para outras.

Motores de foguete de propelente líquido queimam 2 produtos químicos líquidos armazenados separadamente, um combustível e um oxidante, para produzir empuxo.

 

Propelente Criogênico: Um propelente criogênico é aquele que usa gases muito frios e liquefeitos como combustível e oxidante. O oxigênio líquido ferve a -182 ºC e o hidrogênio líquido ferve a -252 ºC. Os propelentes criogênicos requerem recipientes e aberturas especiais isolados para permitir que o gás dos líquidos evaporados escape. O combustível líquido e o oxidante são bombeados dos tanques de armazenamento para uma câmara de expansão e injetados na câmara de combustão, onde são misturados e inflamados por uma chama ou faísca. O combustível se expande à medida que queima e os gases de exaustão quentes são direcionados para fora do bico para fornecer impulso.

 

Propelente Hipergólico: Um propelente hipergólico é composto de um combustível e um oxidante que se inflamam quando entram em contato um com o outro. Nenhuma faísca é necessária. Propelentes hipergólicos são tipicamente corrosivos, então o armazenamento requer recipientes especiais e instalações de segurança. No entanto, esses propelentes são tipicamente líquidos à temperatura ambiente e não requerem as complicadas instalações de armazenamento que são obrigatórias com propelentes criogênicos.

 

Monopropelentes: Os monopropelentes combinam as propriedades do combustível e do oxidante em um produto químico. Por sua natureza, os monopropelentes são instáveis ​​e perigosos. Os monopropelentes são normalmente usados ​​em foguetes de ajuste ou vernier para fornecer impulso para fazer mudanças nas trajetórias uma vez que os estágios principais do foguete tenham queimado.

As vantagens dos foguetes de propelente líquido incluem a maior energia por unidade de massa de combustível, impulso variável e capacidade de reinicialização. Matérias-primas, como oxigênio e hidrogênio, são abundantes e relativamente fáceis de fabricar. As desvantagens dos foguetes de propelente líquido incluem requisitos para contêineres de armazenamento complexos, encanamento complexo, medição precisa de injeção de combustível e oxidante, bombas de alta velocidade/alta capacidade e dificuldade em armazenar foguetes abastecidos.

 

O combustível derivado de petróleo usado como combustível de foguete é um tipo de querosene semelhante ao tipo queimado em aquecedores e lâmpadas. No entanto, este combustível de foguete é altamente refinado e é chamado de RP-1 (Petróleo Refinado). Ele é queimado com oxigênio líquido (o oxidante) para fornecer impulso. RP-1 é um combustível nos propulsores de primeiro estágio dos foguetes Delta e Atlas-Centaur. Ele também alimentou os primeiros estágios do Saturn 1B e Saturn V. O RP-1 fornece um impulso específico consideravelmente menor do que o dos combustíveis criogênicos.

Os propulsores criogênicos são oxigênio líquido (LOX), que serve como um oxidante, e hidrogênio líquido (LH2), que é um combustível. A palavra criogênico é um derivado do grego kyros, que significa "gelado". O LOX permanece em estado líquido a temperaturas de -183 ºC. O LH2 permanece líquido a temperaturas de menos -252 ºC. Na forma gasosa, o oxigênio e o hidrogênio têm densidades tão baixas que tanques extremamente grandes seriam necessários para armazená-los a bordo de um foguete. Mas resfriá-los e comprimi-los em líquidos aumenta muito sua densidade, tornando possível armazená-los em grandes quantidades em tanques menores.

 

A tendência angustiante dos criogênicos de retornar à forma gasosa, a menos que sejam mantidos super-resfriados, os torna difíceis de armazenar por longos períodos de tempo e, portanto, menos satisfatórios como propulsores para foguetes militares, que devem ser mantidos prontos para o lançamento por meses a fio. Mas a alta eficiência da combinação de hidrogênio líquido/oxigênio líquido faz com que o problema da baixa temperatura valha a pena ser enfrentado quando o tempo de reação e a capacidade de armazenamento não são muito críticos. O hidrogênio tem cerca de 40% a mais de "eficiência no impulso inicial" do que outros combustíveis de foguete e é muito leve, pesando cerca de 130 g/l. O oxigênio é muito mais pesado, pesando cerca de 1,18 kg/l.

Os motores RL-10 no Centaur, o primeiro estágio de foguete de hidrogênio líquido/oxigênio líquido dos Estados Unidos, têm um impulso específico de 444 segundos. Os motores J-2 usados ​​no segundo e terceiro estágios do Saturn V, e no segundo estágio do Saturn 1B, também queimaram a combinação LOX/LH2. Eles tinham classificações de impulso específicas de 425 segundos. Para fins de comparação, a combinação de oxigênio líquido/querosene usada no cluster de 5 motores F-1 no primeiro estágio do Saturn V tinha classificações de impulso específicas de 260 segundos. A mesma combinação de propulsor usada pelos estágios de reforço do foguete Atlas/Centaur rendeu 258 segundos no motor de reforço e 220 segundos no sustentador. Os motores de alta eficiência a bordo do orbitador do Ônibus Espacial usavam hidrogênio líquido e oxigênio e têm uma classificação de impulso específica de 455 segundos. As células de combustível em um orbitador usam esses 2 líquidos para produzir energia elétrica por meio de um processo melhor descrito como eletrólise reversa. O hidrogênio e o oxigênio líquidos queimam de forma limpa, deixando um subproduto de vapor de água.

As recompensas por dominar o LH2 são substanciais para aplicações de voo espacial. A capacidade de usar hidrogênio significa que uma dada missão pode ser realizada com uma quantidade menor de propelentes (e um veículo menor) ou, alternativamente, que a missão pode ser realizada com uma carga útil maior do que é possível com a mesma massa de propelentes convencionais. Em suma, o hidrogênio produz mais potência por unidade de volume.

 

Propelentes hipergólicos são combustíveis e oxidantes que se inflamam em contato um com o outro e não precisam de fonte de ignição. Essa capacidade fácil de partida e reinicialização os torna atraentes para sistemas de manobra de espaçonaves tripuladas e não tripuladas. Outra vantagem é sua capacidade de armazenamento — eles não têm os requisitos extremos de temperatura da criogenia. O combustível é monometil hidrazina (MMH) e o oxidante é tetróxido de nitrogênio (N2O4). A hidrazina é um composto claro de nitrogênio/hidrogênio com um cheiro "de peixe". É semelhante à amônia. O tetróxido de nitrogênio é um fluido avermelhado. Tem um cheiro pungente e adocicado. Ambos os fluidos são altamente tóxicos e são manuseados sob as mais rigorosas condições de segurança.

Propelentes hipergólicos são usados ​​nos estágios principais de propelente líquido da família Titan de veículos de lançamento e no segundo estágio do Delta. O orbitador do Ônibus Espacial usa hipergóis em seu Subsistema de Manobra Orbital (OMS) para inserção orbital, grandes manobras orbitais e desorbitação. O Sistema de Controle de Reação (RCS) usa hipergóis para controle de atitude. A eficiência da combinação MMH/N2O4 no orbitador do Ônibus Espacial varia de 260 a 280 segundos no RCS, a 313 segundos no OMS. A maior eficiência do sistema OMS é atribuída a maiores taxas de expansão nos bicos e maiores pressões nas câmaras de combustão.

 

Foguetes de propelente sólido são basicamente tubos de câmara de combustão embalados com um propelente que contém combustível e oxidante misturados uniformemente. O motor de propelente sólido é a mais antiga e simples de todas as formas de foguetes, datando dos antigos chineses. É simplesmente um invólucro, geralmente de aço, preenchido com uma mistura de produtos químicos de forma sólida (combustível e oxidante) que queimam em uma taxa rápida, expelindo gases quentes de um bico para obter impulso.

 

A principal vantagem é que um propelente sólido é relativamente estável, portanto, pode ser fabricado e armazenado para uso futuro. Os propelentes sólidos têm alta densidade e podem queimar muito rápido. Eles são relativamente insensíveis a choques, vibrações e acelerações. Não são necessárias bombas de propelente, portanto, os motores de foguete são menos complicados. As desvantagens são que, uma vez acesos, os propelentes sólidos não podem ser estrangulados, desligados e reiniciados porque queimam até que todo o propelente seja usado. A área da superfície do propelente em chamas é crítica para determinar a quantidade de impulso que está sendo gerada. Rachaduras no propelente sólido aumentam a área da superfície exposta, portanto, o propelente queima mais rápido do que o planejado. Se muitas rachaduras se desenvolverem, a pressão dentro do motor aumenta significativamente e o motor do foguete pode explodir. A fabricação de um propelente sólido é uma operação cara e de precisão. Os foguetes de propelente sólido variam em tamanho, desde a Light Antitank Weapon até os Solid Rocket Boosters (SRBs) de 39 m de comprimento usados ​​na lateral do tanque de combustível principal do ônibus espacial.

 

O ônibus espacial usava os maiores motores de foguete sólidos já construídos e voados. Cada propulsor reutilizável continha 453.600 kg de propelente, na forma de uma substância dura e emborrachada com uma consistência como a da borracha de um lápis. Os quatro segmentos centrais são os que contêm propelente. O mais alto tem um canal oco em forma de estrela no centro, estendendo-se do topo até cerca de dois terços do caminho para baixo, onde gradualmente se arredonda até que o canal assuma a forma de um cilindro. Esta abertura se conecta a um furo cilíndrico semelhante através do centro do segundo ao quarto segmentos. Quando aceso, o propelente queima em todas as superfícies expostas, de cima para baixo de todos os 4 segmentos. Como o canal em forma de estrela fornece mais superfície exposta do que o cilindro simples nos 3 segmentos inferiores, o impulso total é maior na decolagem e diminui gradualmente à medida que as pontas da estrela queimam, até que o canal também se torne cilíndrico. O propelente no segmento em forma de estrela também é mais espesso do que nos outros 3. Um propelente sólido sempre contém seu próprio suprimento de oxigênio. O oxidante nos sólidos do Ônibus Espacial é o perclorato de amônio, que forma 69,93 % da mistura. O combustível é uma forma de alumínio em pó (16 %), com um pó oxidante de ferro ( 7%) como catalisador. O ligante que mantém a mistura unida é o ácido acrílico polibutadieno acrilonitrila (12,04 %). Além disso, a mistura contém um agente de cura epóxi (1,96 %). O ligante e o epóxi também queimam como combustível, adicionando impulso. O impulso específico do propelente de foguete sólido do Ônibus Espacial é de 242 segundos ao nível do mar e 268,6 segundos no vácuo.

 

Os motores de foguete de propulsão híbrida tentam capturar as vantagens dos motores de foguete de combustível líquido e sólido. O design básico de um híbrido consiste em um tubo de câmara de combustão, semelhante aos foguetes de combustível sólido comuns, embalado com um produto químico sólido, geralmente o combustível. Acima do tubo da câmara de combustão há um tanque, contendo um produto químico líquido reativo complementar, geralmente o oxidante. Os dois produtos químicos são hipergólicos e, quando o produto químico líquido é injetado na câmara de combustão que contém o produto químico sólido, ocorre a ignição e o empuxo é produzido. A capacidade de acelerar o motor é obtida variando a quantidade de líquido injetado por unidade de tempo. O motor de foguete pode ser parado cortando o fluxo do produto químico líquido. O motor pode ser reiniciado retomando o fluxo do produto químico líquido. Outras vantagens dos motores de foguetes de propelente híbrido são que eles fornecem mais energia do que os foguetes de propelente sólido padrão, podem ser estrangulados e reiniciados como foguetes de propelente líquido, podem ser armazenados por longos períodos como foguetes de propelente sólido e contêm menos da metade do maquinário complexo (bombas, encanamento) dos motores de propelente líquido padrão. Eles também são menos sensíveis a danos ao componente de combustível sólido do que o sistema de propelente sólido padrão. Os foguetes híbridos controlam a taxa de combustão medindo o componente líquido do combustível. Não importa quanta área de superfície do componente sólido seja exposta, apenas uma quantidade pode ser queimada na presença do componente líquido. As desvantagens são que esses motores não geram tanta energia por libra de propelente quanto os motores de propelente líquido e são mais complexos do que os motores de combustível sólido padrão. Os motores de foguetes de propelente híbrido ainda estão em desenvolvimento e ainda não estão disponíveis para uso operacional.

 

Sistema de Orientação

 

O sistema de orientação em um míssil pode ser comparado ao piloto humano de um avião. Todo sistema de orientação de míssil consiste em um sistema de controle de atitude e um sistema de controle de trajetória de voo. O sistema de controle de atitude funciona para manter o míssil na atitude desejada na trajetória de voo ordenada, controlando o míssil em pitch, roll e yaw. O sistema de controle de atitude opera como um piloto automático, amortecendo flutuações que tendem a desviar o míssil de sua trajetória de voo ordenada. A função do sistema de controle de trajetória de voo é determinar a trajetória de voo necessária para a interceptação do alvo e gerar as ordens para o sistema de controle de atitude para manter essa trajetória.

 

A operação de um sistema de orientação e controle é baseada no princípio de feedback. As unidades de controle fazem ajustes corretivos das superfícies de controle do míssil quando um erro de orientação está presente. As unidades de controle também ajustarão o controle para estabilizar o míssil em rolagem, inclinação e guinada. As correções de orientação e estabilização são combinadas, e o resultado é aplicado como um sinal de erro ao sistema de controle.

O coração do sistema de navegação inercial para mísseis é um arranjo de acelerômetros que detectarão qualquer mudança no movimento veicular. Um acelerômetro, como o próprio nome indica, é um dispositivo para medir aceleração. Em sua forma básica, tais dispositivos são simples. Por exemplo, um pêndulo, livre para oscilar em um eixo transversal, poderia ser usado para medir aceleração ao longo do eixo dianteiro e traseiro do míssil. Quando o míssil recebe uma aceleração para frente, o pêndulo tenderá a ficar para trás; o deslocamento real do pêndulo de sua posição original será uma função da magnitude da força de aceleração. O movimento da massa (peso) está de acordo com a segunda lei do movimento de Newton, que afirma que a aceleração de um corpo é diretamente proporcional à força aplicada e inversamente proporcional à massa do corpo.

Geralmente, há três acelerômetros de integração dupla medindo continuamente a distância percorrida pelo míssil em três direções: alcance, altitude e azimute. Os acelerômetros de integração dupla são dispositivos sensíveis à aceleração e, por um processo de duas etapas, medem a distância. Essas distâncias medidas são então comparadas com as distâncias desejadas, que são predefinidas no míssil; se o míssil estiver fora do curso, sinais de correção são enviados ao sistema de controle. Se a velocidade do míssil fosse constante, a distância coberta poderia ser calculada simplesmente multiplicando a velocidade pelo tempo de voo. Mas como a aceleração varia, a velocidade também varia. Por esse motivo, a segunda integração é necessária.

Quando os alvos estão localizados a grandes distâncias do local de lançamento, alguma forma de orientação de navegação deve ser usada. A precisão em longas distâncias é alcançada somente após cálculos exatos e abrangentes da trajetória de voo terem sido feitos. Os sistemas de navegação que podem ser usados ​​para orientação de mísseis de longo alcance incluem inercial e celestial.

Orientação inercial: O princípio mais simples para orientação é a lei da inércia. Ao mirar uma bola de basquete em uma cesta, é feita uma tentativa de dar à bola uma trajetória que terminará na cesta. No entanto, uma vez que a bola é lançada, o arremessador não tem mais controle sobre ela. Se ele mirou incorretamente, ou se a bola for tocada por outra pessoa, ela errará a cesta. No entanto, é possível que a bola seja mirada incorretamente e então outra pessoa a toque para mudar seu curso para que ela acerte a cesta. Neste caso, o segundo jogador forneceu uma forma de orientação. O sistema de orientação inercial fornece o impulso intermediário para colocar o míssil de volta na trajetória adequada. O método de orientação inercial é usado para o mesmo propósito que o método predefinido e é, na verdade, um refinamento desse método. O míssil guiado inercialmente também recebe informações programadas antes do lançamento. Embora não haja contato eletromagnético entre o local de lançamento e o míssil após o lançamento, o míssil é capaz de fazer correções em sua trajetória de voo com precisão surpreendente, controlando a trajetória de voo com acelerômetros montados em uma plataforma giroestabilizada. Todas as acelerações em voo são medidas continuamente por esse arranjo, e o controle de atitude do míssil gera sinais de correção correspondentes para manter a trajetória adequada. O uso de orientação inercial elimina grande parte das suposições do lançamento de mísseis de longo alcance. As forças externas imprevisíveis que atuam no míssil são continuamente detectadas pelos acelerômetros. A solução gerada permite que o míssil corrija continuamente sua trajetória de voo. O método inercial provou ser muito mais confiável do que qualquer outro método de orientação de longo alcance desenvolvido até o momento.

 

Referência Celeste:. Um sistema de orientação de navegação celeste é um sistema projetado para um caminho predeterminado no qual o curso do míssil é ajustado continuamente por referência a estrelas fixas. O sistema é baseado nas posições aparentes conhecidas de estrelas ou outros corpos celestes com relação a um ponto na superfície da Terra em um determinado momento. A navegação por estrelas fixas e pelo sol é altamente desejável para mísseis de longo alcance, pois sua precisão não depende do alcance. O míssil deve ser fornecido com uma referência horizontal ou vertical à Terra, telescópios automáticos de rastreamento de estrelas para determinar ângulos de elevação das estrelas com relação à referência, uma base de tempo e tabelas de estrelas de navegação registradas mecanicamente ou eletricamente. Um computador no míssil compara continuamente as observações das estrelas com a base de tempo e as tabelas de navegação para determinar a posição atual do míssil. A partir disso, os sinais adequados são computados para direcionar o míssil corretamente em direção ao alvo. O míssil deve carregar todo esse equipamento complicado e deve voar acima das nuvens para garantir a visibilidade das estrelas. Orientação celeste (também chamada de orientação estelar) foi usada para a missão interplanetária Mariner (nave espacial não tripulada) para a vizinhança de Marte e Vênus. Os sistemas ICBM e SLBM atualmente usam orientação celestial.

 

Orientação de Comando por Sinais de Rádio de múltiplas fontes que permitem uma triangulação de posição oferecem uma alternativa às medições de aceleração. Os mísseis abandonaram a orientação de rádio na década de 1960 e mudaram para unidades de medição inercial autônomas, que são transportadas a bordo do míssil. Os Estados Unidos consideraram a orientação de rádio novamente no final da década de 1980 para mísseis móveis, mas abandonaram a ideia em favor de um Sistema de Posicionamento Global (GPS). Um sistema de orientação de rádio poderia transmitir sinais do local de lançamento ou de um conjunto de transmissores precisos perto do local de lançamento para criar os sinais. Os esquemas de comando e controle de rádio, devido à presença imediata de um sinal de rádio quando o sistema é ligado, alertam as defesas de que um lançamento de míssil está prestes a ocorrer. E o desempenho desses sistemas se degrada devido pelo ruído e interferência eletromagnética do local. Além disso, esses sistemas estão muito sujeitos aos efeitos de interferência ou sinais falsos.

O Sistema de Posicionamento Global (GPS) e o Sistema Global de Navegação por Satélite (GLONASS) provavelmente nunca serão usados ​​na função de controle de um míssil balístico. Os melhores receptores GP de nível militar produzem posições com uma incerteza de dezenas de centímetros. Se um míssil tiver dois desses receptores em sua fuselagem espaçados a 10 metros de distância, a melhor resolução angular estará aproximadamente na faixa centiradiana. Mísseis balísticos de teatro [TBMs] requerem precisão angular de faixa miliradiana para manter o controle. No entanto, o GPS tem aplicação significativa para um TBM equipado com um veículo pós-impulso (ônibus) ou módulo de controle de atitude que navega um veículo de reentrada para uma trajetória mais precisa.

Veículo de Reentrada

 

Após a conclusão da fase propulsiva da missão, o míssil normalmente se alinha, estabiliza inercialmente e libera um veículo de reentrada [RV] em uma trajetória em direção a um alvo pré-selecionado. Durante a reentrada atmosférica, o exterior do RV é protegido do aquecimento aerotermodinâmico por um sistema de proteção térmica (TPS).

A configuração da forma aerodinâmica (balística ou de elevação) de um veículo de reentrada determina a o estresse, a duração e a trajetória de voo da reentrada experimentada pelo veículo. Isso, por sua vez, afeta a complexidade dos sistemas do veículo e a intensidade de aquecimento na carga útil. Um veículo de reentrada de elevação tem muitas vantagens operacionais sobre um veículo não elevável. 

Primeiramente, as cargas de reentrada podem ser minimizadas para quase qualquer nível desejado, com flexibilidade na seleção do local de pouso. O veículo tem a capacidade de desviar sua trajetória de reentrada para atingir locais de pouso selecionados "cruzados" da pista orbital e ajustar com precisão os erros do sistema de propulsão de desorbitação. Veículos esféricos e balísticos só podem desorbitar para locais selecionados que estejam na pista orbital terrestre. Uma desvantagem da forma de elevação sobre a forma não elevável está na complexidade e no alto custo associados à orientação e ao controle do veículo de elevação. Uma falha no sistema de orientação ou controle pode tornar o veículo incontrolável e fazer com que ele se desvie muito do curso.

Os métodos usados ​​para proteger RVs incluem:

 

ablação (erosão do material da superfície, como elastômeros de silicone); e escudo térmico radiativo (por exemplo, sistemas de isolamento de superfície baseados em cerâmica). Qualquer um desses métodos, ou uma combinação deles, pode ser usado para proteger o RV contra aquecimento excessivo. Após o veículo reentrar na atmosfera, ele desacelerará para velocidades abaixo do som. Para reduzir ainda mais a velocidade do RV para entrega de agentes químicos ou biológicos, sistemas de desaceleração suplementares, como paraquedas, podem ser usados.

Os RVs possuem uma quantidade tremenda de energia cinética, que deve ser dissipada durante a reentrada, à medida que os veículos desaceleram para sua velocidade de impacto ou pouso. O RV reentra na atmosfera da Terra a velocidades de até Mach 25. À medida que o RV passa pela atmosfera, o atrito atmosférico o desacelera para abaixo de Mach 1 e converte sua energia cinética principalmente em energia térmica (calor). Dentro da zona de estagnação, uma área imediatamente em frente ao RV, de ar comprimido, extremamente quente, ionizado e estagnado é formada. O calor do gás quente é transferido para a superfície do RV.

 

O calor gerado durante a reentrada não depende apenas da densidade atmosférica, mas também é inversamente proporcional à raiz quadrada do raio do cone do nariz do RV e proporcional ao cubo de sua velocidade. Portanto, RVs de nariz rombudo são aquecidos menos do que os delgados; e os projetos de RV de elevação, que usam o princípio do planador, produzem menos calor do que os projetos de descida hiperbólica balística porque sua velocidade é tipicamente menor. Portanto, uma avaliação completa dos impactos térmicos durante a reentrada depende de critérios específicos do veículo e da missão.

 

As temperaturas geradas dentro da área mais quente (a zona de estagnação) durante a reentrada balística podem exceder 11.100 ºC. A geração de calor não é tão severa em veículos que são capazes de algum grau de elevação durante a reentrada; a temperatura da superfície da cápsula Apollo atingiu cerca de 2.760 ºC. Sistemas de proteção térmica são necessários para garantir que o veículo não queime durante a reentrada. A escolha dos sistemas a serem usados ​​depende do projeto do veículo, das temperaturas de reentrada às quais o RV pode estar sujeito e dos requisitos específicos da missão da ogiva. Os sistemas de proteção térmica para o exterior de RVs que podem ser viáveis ​​incluem ablação, escudo térmico radiativo, dissipador de calor, transpiração e radiador. No entanto, até o momento, os sistemas de dissipassão de calor, transpiração e radiador não foram usados ​​para proteger a superfície externa de RVs do estresse térmico da reentrada.

 

O resfriamento por ablação ou ablação simples é um processo no qual a energia térmica é absorvida por um material (o escudo térmico) por meio de fusão, vaporização e decomposição térmica e, em seguida, dissipada à medida que o material vaporiza ou erode. Além disso, altas temperaturas de superfície são atingidas e o calor é dissipado pela radiação de superfície, pirólise do material de superfície causando a formação de um "carvão" e a geração de subprodutos químicos que se movem através do carvão carregando calor para fora em direção ao limite da superfície. Os subprodutos químicos rejeitados tendem a se concentrar na camada limite de ablação, onde bloqueiam ainda mais o aquecimento convectivo. Esses materiais ablativos podem ser quimicamente construídos ou feitos de materiais naturais.

 

Um material ablativo comum feito pelo homem em uso atual é uma borracha de silicone firme cujo nome químico é fenolmetilsiloxano. Ele tem uma base de elastômero de silicone, com enchimento de sílica e fibras de carbono para resistência ao cisalhamento. Seu uso principal é em ambientes de alto cisalhamento e alto fluxo de calor; é usado em superfícies de controle e cones de nariz de veículos de hipervelocidade, incluindo algumas partes do Ônibus Espacial. Este material produz um carvão carbonáceo na pirólise, que é um material vítreo, do tipo cerâmico, composto de silício, oxigênio e carbono. Um material ablativo conhecido como polidimetilsiloxano foi usado em cápsulas de reentrada tripuladas no passado, incluindo o programa Mercury. Um material ablativo de silício elastomérico foi usado no programa Discover. Um exemplo de material natural é o escudo térmico de madeira de carvalho usado nos veículos de reentrada chineses FSW.

 

Durante a reentrada, os processos ablativos começam na atmosfera superior quando a temperatura de pirólise do material é atingida, resultando de um aumento no atrito atmosférico. Em altitudes acima de 120 km, a densidade atmosférica é geralmente insuficiente para causar o início da ablação.