Um pouco sobre Seção Reta Radar (RCS) e tecnologia ‘stealth’
O termo “stealth” é conhecido desde 1980 nos círculos de Defesa, mas tornou-se popular na década de 1990, com a Guerra do Golfo e o emprego do caça “invisível” F-117.
Os F-117 atacaram à noite seus alvos de alto valor no Iraque, sem serem detectados e parecendo imunes à pesada defesa antiaérea que iluminava os céus de Bagdá.
Os princípios da tecnologia “stealth” (também conhecida como VLO ou “Very Low Observable Technology” englobam a diminuição da assinatura de uma aeronave nas áreas de radar, infravermelho, visual, acústica e de rastro (fumaça), embora iremos dar aqui atenção à detecção por radar.
O que é RCS?
A seção reta radar (RCS) é a medida de habilidade de um alvo refletir os sinais do radar na direção do receptor. A definição conceitual de RCS incluiu o fato de que somente parte da energia irradiada ilumina o alvo e uma pequena parte retorna ao receptor.
Os radares funcionam emitindo ondas eletromagnéticas na velocidade da luz num feixe cônico, através de antenas direcionais. Quando estas ondas atingem um alvo reflexivo, parte do feixe é bloqueado e dispersado (“scattered”) em várias direções. Parte da energia emitida retorna à antena transmissora.
A maior parte dos radares funciona emitindo energia eletromagnética na forma de pulsos, milhares de vezes por segundo. No intervalo entre a emissão de um pulso e outro, a antena do radar se torna um receptor.
Calculando-se o tempo entre a emissão do pulso e o seu retorno, é possível saber a distância do alvo.
Como o ambiente produz ruído (“clutter”), o radar só é capaz de perceber ecos que estejam acima de um certo nível.
A animação acima mostra um F-15 Eagle e seu gráfico de RCS. Observar que o pico do gráfico ocorre quando o avião é detectado de frente e por trás, por causa da reflexão radar dos motores.
No gráfico abaixo, algumas medidas típicas de RCS em metros quadrados:
As tecnologias “stealth” procuram diminuir drasticamente a RCS através do emprego de materiais que absorvem as ondas de radar e formas na fuselagem que dispersam as ondas para direções diferentes daquela do emissor de radar inimigo.
O método mais conhecido de redução da RCS é o emprego de materiais não metálicos na fabricação das aeronaves. A retransmissão das ondas de radar depende das correntes elétricas induzidas por ele na estrutura de uma aeronave. Se um material não-condutor como compostos de carbono, fibra de vidro e outros for empregado, pouquíssimas correntes serão produzidas e o eco resultante será mínimo.
O desenho cuidadoso das superfícies das aeronaves, evitando ângulos retos em relação ao emissor e o emprego de formas suaves e harmoniosas, pode desviar ao invés de refletir a energia do radar incidente.
Um vez que as superfícies planas agem como bons refletores de radar, os projetos “stealth” tendem a eliminar o leme vertical ou incliná-los, evitando o ângulo de 90 graus.
Para lidar com as reflexões residuais, emprega-se o revestimento de determinadas partes das aeronaves com material radar absorvente (RAM), capaz de absorver uma larga faixa de frequências de radar.
A aplicação de todas as técnicas descritas pode reduzir drasticamente a RCS de aeronaves de combate, mesmo as grandes. Um B-52, por exemplo, tem cerca de 100m2 de RCS. Já um bombardeiro B-1B, tem RCS de apenas 1m2. O F-117A tinha entre 0,01 e 0,001 m2.
Por que a redução da RCS importa?
A RCS é uma variável que reduz o alcance do radar inimigo. A relação entre a RCS e o alcance do radar não é diretamente proporcional, por causa do feixe cônico e da energia dispersada. O alcance de detecção é proporcional à raiz quadrada da RCS.
Por exemplo, se um radar tem alcance de 100 milhas contra um alvo com RCS de 10m2, o mesmo radar terá um alcance de 84 milhas contra um alvo com RCS de 5m2.
Contra um alvo de 1m2 o mesmo radar teria alcance de 55 milhas. 99% de redução em refletividade é igual a 45% de redução no alcance do radar adversário.
Uma redução da RCS de 1/1000 pode aumentar a vantagem tática significativamente, com 82% de redução do alcance do radar inimigo.
Imaginemos o mesmo radar do exemplo varrendo as aeronaves da foto abaixo no limite do seu alcance. Somente os caças da direita, F-4 e F-15 seriam detectados e apareceriam na tela. Os dois da esquerda, F-117 e F-22, poderiam voar tranquilamente e chegar a pouco mais de 10 milhas do radar sem serem detectados.
Abaixo, algumas projeções de RCS de aviões de combate e mísseis:
- B-52: 100 m2
- F-4, A-10: 25 m2
- B-1B: 1 m2
- Tornado: 8 m2
- MiG-21: 3 m2
- MiG-29: 5 m2
- F-16C/18C: com RCS reduzida, 1,2 m2
- F-18E, Rafale 0,75 m2
- Gripen: 0,1m2
- Eurofighter 0,25-0,75 m2
- Exocet, Harpoon 0,1 m2
- JSF (‘RCS do tamanho de uma bola de golfe’) 0,005 m2
- F-117, B-2, F-22: 0,01 a 0,001 m2
- F-22: os requisitos de RCS eram de 1/1000 do F-15, o que foi provavelmente atingido. Se a RCS do F-15 for de 25 m2, o F-22 teria 0.025 m2 na pior projeção.