ARMAMENTO AR-AR PARA O AT-29
UMA ANÁLISE DA EFICÁCIA OPERACIONAL

(Prêmio Pacau Magalhães-Motta, ano de 2004, 1º lugar)

NOTA: 
O conteúdo deste documento reflete a opinião do autor, quando não citada a fonte da matéria, não representando necessariamente, a política ou prática da Associação Brasileira de Pilotos de Caça ou do Comando da Aeronáutica.
  

RESUMO
  

Esse trabalho faz uma análise da eficácia do armamento ar-ar do AT-29. Duas situações operacionais são definidas para estabelecer o desempenho de mísseis ar-ar lançados pela aeronave.

Começará descrevendo o histórico das operações do AT-27 Tucano na região amazônica em missões de Defesa Aérea, destacando a carência de infra-estrutra ao apoio das operações. Logo após, fará uma comparação do armamento de cano do AT-27 com o do AT-29.

Em seguida listará as necessidades em logística, manutenção e treinamento necessárias ao emprego de um míssil ar-ar. Verificará que são elevadas as necessidades de infra-estrutura de apoio e as restrições impostas às operações fora de sede.

Serão propostos dois cenários de emprego do AT-29 no Brasil com a descrição dos possíveis oponentes. Algumas considerações sobre os envelopes infra-vermelhos(1) serão feitas sobre as diversas situações de engajamentos sob os enfoques ofensivo e defensivo. Em seguida, estabelecerá o desempenho cinemático do míssil contra os possíveis alvos, apresentando a variação no alcance máximo de um míssil ar-ar quando lançado de uma plataforma de baixa performance em relação a outra de alta performance.

Finalmente, concluirá sobre as relações de custo e benefício dos armamentos estudados com relação ao cenário de emprego e à missão a ser executada.

  

CAPÍTULO 1

INTRODUÇÃO


Quantas vezes você já viu uma foto como esta publicada em uma revista especializada em Defesa nos últimos meses?

AT-29

Nela observamos uma aeronave AT-29 Super Tucano equipada com dois mísseis ar-ar de curto alcance MAA-1 ( míssil ar/ar) Piranha.

A aquisição de uma aeronave ou de um armamento deve ser precedida de uma análise do ambiente operacional na qual será empregada. Para fins deste trabalho será considerada a região amazônica como aquela definida pelo Comando da Aeronáutica para o emprego dessa aeronave.

Assim, conhecendo-se as condições ambientais da Amazônia, as hipóteses de conflito na região, os possíveis alvos e oponentes, a missão das unidades operadoras e o desempenho da aeronave e do armamento, pode-se avaliar a adequabilidade e a eficácia dessa configuração armada. Além disso, a experiência da Força Aérea com o míssil Python-3 dá razoável noção dos requisitos de logística, manutenção, treinamento e do preço de aquisição de um item bélico como esse. Tal conhecimento também será considerado nesse estudo.

É de vital importância que a aquisição dessa arma somente se transforme em realidade após um estudo técnico completo da relação entre custo e o benefício da inclusão desse míssil na suíte de armamentos do AT-29. A operação de um item bélico complexo como um míssil requer grandes investimentos e só se justifica quando o seu desempenho atingir um nível desejado e aceitável pelo usuário.

Contra que tipo de alvo o AT-29 lançaria seus mísseis? E qual o seu desempenho nesses engajamentos? São perguntas que a FAB deve, obrigatoriamente, responder antes de investir seus recursos.

Neste trabalho serão tecidas considerações sobre os fatores logísticos e, principalmente, operacionais que seriam relevantes em situações de emprego.

Considerando o exposto, é necessário conhecer o histórico das operações e equipamentos usados na região amazônica até a entrada em serviço do AT-29.

  

CAPÍTULO 2

HISTÓRICO


Na região norte do país o AT-27 tem cumprido missões de Defesa Aérea em sede e em diversas localidades de desdobramento determinados pelo COMDABRA. As Ordens de Alerta (OALE) determinam freqüentes operações em localidades remotas e com quase completa ausência de infra-estrurura como Maturacá, São Gabriel da Cachoeira, Iauaretê, Vila Bitencourt, Estirão do Equador e Tabatinga.

Em tempo de paz os alvos nessas missões são os tráfegos ilícitos que empregam aeronaves de pequeno porte, tipo Cessna 206. O armamento utilizado pelo 1o/3o G.Av. e 2o/3o G.Av. consiste em duas metralhadoras Mag 7,62 mm.

  

CAPÍTULO 3

SITUAÇÃO ATUAL


3.1 A ENTRADA EM SERVIÇO DO AT-29

Analisando-se o ganho operacional com a substituição do AT-27, sob o enfoque do emprego em missões de Superioridade Aérea, verifica-se um sensível aumento da velocidade de cruzeiro e razão de subida, expressiva melhoria na aviônica embarcada e um incremento do poder de fogo.

Para o emprego ar-ar é interessante avaliar as vantagens das novas metralhadoras .50 pol. do AT-29 com relação as Mag 7,62 mm do AT-27. A tabela abaixo demonstra uma comparação das duas aeronaves utilizando os critérios de Potência de Fogo(2) e Fator de Letalidade(3).

Aeronave / armaPotência de Fogo (kg/s)(por arma)Fator de Letalidade (WF.V2.10-8)
AT-29 / .50 pol 1,00 10,65
AT-27 / 7,62 mm 0,16 01,69

Onde “V” é a velocidade do projétil na boca do cano e "WF" é a potência de fogo em lb/min.

Verifica-se que as metralhadoras do AT-29 são seis vezes superiores as Mag 7,62 mm do AT-27 em ambos os critérios de comparação. O próprio alcance efetivo, sem considerar precisão do conjunto de pontaria, passa de 1800 m para 3000 m. Tais vantagens se refletem diretamente na capacidade de abater alvos aéreos. As aeronaves de pequeno porte operadas por traficantes de drogas e contrabandistas na região ficam bastante vulneráveis a essa arma.

3.2 LOGÍSTICA, MANUTENÇÃO E TREINAMENTO

A experiência da FAB com o Python-3 nos dá alguns subsídios importantes para operação de um míssil ar-ar, principalmente numa região com carência de infra-estrutura. A título de exemplificação, cita-se parte das necessidades de logística, manutenção e treinamento requeridas:

1. A armazenagem do míssil montado requer um paiol exclusivo. A necessidade da estocagem do míssil pronto reside no elevado tempo de montagem, comprometendo o pronto emprego da UAe. Mesmo no caso do artefato desmontado, deve-se obedecer a compatibilidade de material explosivo conforme prevê a tabela contida na MCA 135-2, Manual de Segurança de Explosivos. No caso específico do MAA-1, a cabeça de guerra, booster, motor foguete e seeker devem ser estocados em paióis diferentes.
  
2. O paiol e o hangar de vôo devem também possuir aterramento. Essa necessidade permanece em caso de operação fora de sede com a aeronave configurada com o míssil real.
  
3. A localidade sede da UAe deve possuir, ainda, as bancadas de testes para a manutenção de nível operacional e intermediário. Obviamente esses serviços incluem procedimentos que necessitam mão de obra especializada. Tais equipamentos necessitam de aferição periódica. Os testes realizados incluem o autodiretor(4) , o lançador, o sistema pneumático e eletrônicos.
  
4. A Unidade de Suprimento de Gás (GSU) é um equipamento de solo que faz a recarga das garrafas de Nitrogênio usado na refrigeração e no movimento do autodiretor no modo "uncage(5)" de operação do míssil. A GSU necessita de energia 210/230 V, ar comprimido de 90 a 120 PSI e de suprimento de Nitrogênio na especificação prevista (99,99 % de pureza). Isso é um fator que restringe os possíveis locais de desdobramento. Como uma garrafa de Nitrogênio dura apenas alguns vôos, o abastecimento desse gás passa a ser um fator que deve ser considerado no planejamento de operações fora de sede. A GSU pesa aproximadamente 500 kg e seu volume é de 2 m2. A rigor não é um equipamento móvel.
  
Em situações reais quando o aeródromo de desdobramento não possuir tais equipamentos, a unidade aérea enfrentará serias restrições para operar com o míssil. A alternativa então é deslocar-se com uma quantidade de garrafas já carregadas. O transporte da GSU ou das garrafas requer uma disponibilidade de transporte aéreo extra. Provavelmente o MAA-1 tenha um consumo de Nitrogênio menor que o Python-3 porque utiliza o gás exclusivamente para a refrigeração do autodiretor, no entanto essa restrição deverá ser considerada.
  
5. Além da necessidade de treinamento da manutenção, o treinamento operacional dos pilotos é bastante específico. Inclui instruções teóricas, inspeções externas, cheques operacionais em vôo, crítica-foto ou vídeo específica, familiarização com o envelope, desempenho e limites da aeronave configurada e, principalmente, o exercício de disparos dentro dos envelopes cinemáticos e IR do míssil.

  

CAPÍTULO 4

ANÁLISE OPERACIONAL


Podemos imaginar duas situações que justificariam o emprego do AT-29 com mísseis ar-ar de curto alcance no TO ( Teatro de Operações) amazônico.

A primeira situação de emprego do AT-29 com mísseis ar-ar é o uso dessa arma para o tiro de destruição (TDE), mesmo em tempo de paz, contra tráfegos ilícitos de pequeno porte equipados com motores a pistão. A faixa de preço dessas aeronaves é de US$ 300.000,00.

O fator relevante para o sucesso de um tiro míssil contra tais alvos é a capacidade do MAA-1 de obter o "lock-on" IR(6) em aeronaves turbo-hélice e convencionais. Esses mísseis são projetados para abaterem alvos com motores a jato. Os dados de desempenho do seeker, em relação a assinatura IR dos mais diferentes tipos de alvos, não são fornecidos pelo fabricante. Isso equivaleria a desenhar o espectro de radiação IR de todos o motores aeronáuticos em diversas aeronaves e em diversos regimes de potência e compará-lo com a sensibilidade do seeker do míssil.

A produção desse conhecimento é de essencial importância na avaliação em questão. Não se pode adquirir uma arma se o seu desempenho contra os inimigos que são julgados prováveis é desconhecido.

A fim de verificar a degradação do desempenho do "seeker" do Python-3 quando utilizado contra aeronaves turbo-hélice, o 1o/14o G.Av. realizou uma missão utilizando um F-5E como caçador e um AT-27 como alvo. Em todos os engajamentos, independentemente do regime de motor do AT-27 e o "angle-off"(7) de apresentação a distância de obtenção do tone míssil(8) foi inferior a 1 milha náutica.

Conclui-se que o míssil consegue o traqueamento somente a pequenas distâncias. Essa característica diminui uma das grandes vantagens do míssil: poder abater alvos a distâncias maiores que as possíveis com o canhão.

Não se tem conhecimento nas últimas décadas de uma aeronave ou helicóptero equipados com motores convencionais ou turbo-hélice abatido por um míssil ar-ar IR de curto alcance. A baixa emissão IR do alvo, entre outras, pode ser a causa. Cita-se três exemplos: Um C-130 argentino abatido nas Malvinas (derrubado por um elemento de Sea Harrier com canhões de 30 mm), um H-60 Hawk americano no Iraque (tiro fratricida de um F-15 com um AAM ("air to air missile" - míssil ar/ar) de médio alcance guiado por radar ) e um OV-10 Bronco venezuelano (abatido por disparos de 20 mm de um F-16 ).

A vantagem de se abater uma aeronave com um míssil consiste principalmente na possibilidade de se efetuar o disparo com alta probabilidade de sucesso a uma distância consideravelmente maior que a possível com o tiro canhão. Caso se verifique que a distância máxima para emprego do míssil nessas condições seja baixa e próxima a distância útil de tiro tenso, o emprego do míssil não se justifica operacionalmente.

Devemos ainda considerar a queda de desempenho aerodinâmico que o AT-29 sofrerá quando configurado com esse armamento devido ao aumento de peso e arrasto. Atualmente ainda não dispomos destas informações.Com relação aos custos temos que considerar a justificativa para empregar um míssil de US$ 90 000,00 parar abater uma aeronave de US$ 300 000,00 quando o mesmo efeito pode ser obtido com alguns projéteis de metralhadora .50 pol.

A segunda hipótese seria o uso desse armamento como meio de autodefesa contra aeronaves de alta performance que, embora supersônicas, entram em combate aéreo com número Mach próximo de .90.

Combate em semelhante situação ocorreu na Venezuela na década de 90 por ocasião de um conflito interno quando um F-16 abateu um OV-10 Bronco. A falta de meios de autodefesa por parte do OV-10 teria sido determinante para esse desfecho.

Operando-se rotineiramente com um míssil ar-ar, toma-se contato com conceitos altamente relevantes operacionalmente que são normalmente desconsiderados por quem não domina completamente o assunto. Um deles é o conceito de envelope cinemático(9). Ele define o alcance efetivo (máximo e mínimo) do míssil conforme variam a velocidade do lançador e do alvo, nível de vôo, posição relativa alvo e lançador e carga “g” exercida pelo alvo. Ao consultar o manual do míssil, verifica-se que a amplitude dessa variação é muito elevada conforme altera-se, por exemplo, a velocidade diferencial. Deve-se ter muita reserva ao se tomar conhecimento do alcance de um armamento divulgado por um vendedor ou revista “especializada”. Devemos nos ater às condições para qual esse dado é valido.

Vamos citar como exemplo o alcance máximo do Python-3 lançado a 20.000 ft de altitude, considerando alvo não manobrável (1 g) com 90o de "angle-off" em duas combinações de velocidades:

Condição de sobrevelocidade Alcance Máximo Lançador a 1.2 Mach X Alvo a 0.6 Mach 21 970 ft (3.66 nm) Lançador a 0.6 Mach X Alvo a 1.2 Mach 9 500 ft (1.58 nm)

Condição de sobrevelocidadeAlcance Máximo
Lançador a 1.2 Mach X Alvo a 0.6 Mach 21 970 ft (3.66 nm)
Lançador a 0.6 Mach X Alvo a 1.2 Mach 9 500 ft (1.58 nm)

Concluímos que para as condições citadas o alcance do míssil varia em 130%. Tem-se uma medida da influência do fator velocidade do vetor lançador no desempenho de um míssil.

Podemos fazer uma simulação de um combate aéreo entre uma aeronave F-16 e o AT-29. Como a Ordem Técnica do MAA-1 ainda não está disponível, utilizaremos os dados técnicos do Python-3, afim de exemplificar o desempenho de um míssil genérico de terceira geração.

Para esse exercício considerar-se-á a arena(10) no FL 100, posições de tiro com angle-off de 90o (3-9 h) e 0o (6 h) e alvo com 1 g. O F-16 provavelmente faça o disparo próximo a 0.90 Mach (500 KIAS/600 KTAS ) e o AT-29 com 250 KIAS (300 KTAS). Essas velocidades foram tomadas como as mais próximas da realidade nos momentos iniciais do combate.

Inicialmente vamos considerar o AT-29 como lançador. Sua velocidade verdadeira em ISA +10oC é de 300 KT e seu número de Mach nessas condição é de 0.45. As cartas de desempenho cinemático do Python-3 mostram velocidades de referência de 0.6, 0.9 e 1.2 Mach. No entanto, é definido um fator de correção que permite simular esse engajamento: alvo com 0.90 Mach e lançador com 0.45 Mach. Em seguida inverte-se as posições de caçador e alvo, mantendo-se os demais parâmetros inalterados. Obtém-se os o seguintes resultados:

  • AT-29 com 0.45 Mach
  • F-16 com 0.90 Mach
  • FL 100 (ISA+10o C)
  • Alvo 1 g
 Alcance máximoAlcance máximo
  0o (6 h) 90o (3-9 h)
Lançador AT-29 x Alvo F-16 5 650 ft (0.94 nm) 9 750 ft (1.62 nm)
Lançador F-16 x Alvo AT-29 12 300 ft (2.05 nm) 16 400 ft (2.73 nm)

Verifica-se que o alcance do míssil lançado do F-16 é muito superior. Às 6 horas do alvo, entre uma e duas milhas o F-16 pode obter parâmetros sem permitir o oposto. Devido à alta velocidade diferencial (300 kt), o F-16, mesmo que permita a aproximação do AT-29 as suas seis horas, irá obter uma separação de mais de uma milha em, no máximo, onze segundos. Nesse intervalo de tempo o piloto do AT-29 deverá ser capaz de apontar para o alvo, colocá-lo no FOV ("field of view" - campo de visada) do míssil, obter o lock-on IR e dispará-lo. Ultrapassado esse tempo ou 0.94 nm o míssil não terá energia para atingir o alvo. Devemos considerar também que o AT-29 não possui radar de bordo. Durante o combate a avaliação de distância deve ser feita pelo piloto porque não haverá um símbolo de “in range(11) ” no seu HUD ("heads up display").

Deve-se considerar que a rapidez de lançamento está diretamente relacionada com a razão de curva utilizada pelo lançador. Pois para ser lançado o míssil precisa ter o alvo dentro de seu FOV que fica alinhado a zero grau com o eixo longitudinal da aeronave. Caso o piloto tente aumentar sua razão de curva na tentativa de apontar para o alvo mais rapidamente pode ultrapassar a carga “g” sustentada e degradar sua energia e velocidade, diminuindo ainda mais o alcance do míssil.

A manutenção de elevadas velocidades sempre foi recomendada no combate aéreo. Antigamente com os conceitos de combate para emprego de armamento de cano, ela era necessária para que a carga “g” e a razão de curva ideais pudessem ser atingidas, que as separações fossem efetivas, etc. Agora, no combate com míssil de terceira geração, ela é necessária para, ofensivamente, maximizar o alcance de disparo ou para, defensivamente, colocar-se fora do envelope cinemático do míssil inimigo.

Devido à baixa velocidade do AT-29 com relação aos seus possíveis oponentes de alta performance, concluímos que um míssil ar-ar de curto alcance é pouco eficiente como arma de autodefesa nessas condições. Porém, essa desvantagem reduz-se consideravelmente ou inverter-se quando é empregado contra aeronaves a jato de médio desempenho, como o AT-37 Dragonfly e o MB 339, outros turbo-hélice e helicópteros.

Uma situação extrema é o lançamento de um míssil ar-ar por um helicóptero. Sabe-se que isso é possível e vários aparelhos tem essa capacidade. O fator redutor no alcance, principalmente quando o alvo é muito mais veloz, impede seu uso nesses casos. Como o helicóptero mais veloz é muito mais lento que o AT-29, o alcance efetivo do míssil é mais drasticamente reduzido. Por isso, na prática, um piloto de uma aeronave de alta performance tem pouco a temer de um oponente muito mais lento mesmo que armado com mísseis de curto alcance.

Voltando ao engajamento com o F-16, como auto defesa o AT-29 teria muito mais sucesso procurando a evasão a baixa altura, forçando o oponente a um tiro de cima para baixo. O solo é também fonte de energia térmica que provoca muito ruído de fundo (interferência) na faixa do IR. É comum o acoplamento do míssil em alvos falsos nessas condições. Caso o piloto da aeronave de alta performance opte pelo uso do radar a fim de avaliar a distância, esse equipamento deverá possuir, obrigatoriamente, capacidade "lock-down(12)" . O disparo sem o uso do radar é possível, porém caberá ao piloto avaliar se o alvo está dentro do alcance do seu armamento. A manutenção do contato visual torna-se crítica devido a alta velocidade diferencial e à camuflagem da aeronave com o terreno.

Sob o aspecto defensivo outro fator a favor da aeronave turbo-hélice é a sua baixa emissão IR quando comparada à aeronaves a jato.

  

CAPÍTULO 5

CONCLUSÃO


Verificamos que a experiência na operação do Python-3 revelou as razoáveis exigências de logística, manutenção e armazenagem necessárias à operação de um item bélico como um míssil ar-ar. Esses requisitos podem tornar-se críticos quando as UAe têm necessidade de se deslocar com freqüência numa região carente de infra-estrutura, principalmente na conjuntura atual de restrições econômicas do Ministério da Defesa.

Na hipótese de ser usado como arma para abater aeronaves de pequeno porte com motor a pistão, o míssil tem sua capacidade de detecção indeterminada. Porém os indícios práticos são de que o lock-on IR somente seria obtido a distâncias muito baixas devido a pouca emissão de calor dos alvos. Além disso, a arma passa a ter um preço muito elevado em relação ao alvo a que se propõe a abater. Nessa situação o armamento interno do AT-29 é eficaz, barato e não degrada o desempenho da aeronave lançadora.

Na segunda hipótese de emprego concluímos que o míssil torna-se pouco eficiente como arma de auto defesa contra aeronaves de alta performance. Devido ao diferencial de velocidade desfavorável, o alcance máximo de lançamento é drasticamente diminuído.

Além da finalidade puramente dissuasória, a única justificativa operacional restante é o seu uso contra aeronaves a jato de desempenho intermediário.

  

1o Ten.Av. FABIAN Antônio Machado

  

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

1 – RAFAEL IND, Israel – Python-3 Missile Pilot Manual F-5 Aircraft, 1998.
2 – Grupo de Instrução Tática e Especializada. Armamento de Cano, CPEAAe. Parnamirim, 1999 (Apostila).
3 – Nordeen, Lon O. Helicopter Air-to-air Combat – Ready or Not? Air Forces Monthly Magazine, n. 171, p. 68-74, jun. 2002.
4 – BRASIL, Ministério da Aeronáutica. COMGAP. MMA 135-2, de 11 Set 80. Manual de Segurança de Explosivos.
5 – EMBRAER, Manual de Municiamento, Emprego de Armamento e Tabelas Balísticas da Aeronave T-27, OTFN IT-27-33 e 34-2. São José dos Campos, 1994.

  
NOTAS DE RODAPÉ:
 
  
(1) Envelope infra-vermelho = região em volta de um determinado alvo na qual o sensor de um míssil IR consegue detectá-lo, considerando a sensibilidade do sensor, condições atmosféricas e quantidade de energia IR emitida pelo alvo.
(2) Potência de Fogo = parâmetro de medida da eficácia de uma arma de cano que significa a massa de metal e explosivo expelido de uma arma ou conjunto de armas por unidade de tempo.
(3) Fator de letalidade = critério comparativo da eficácia entre armas de cano definido em função da potência de fogo da velocidade inicial do projétil.
(4) Autodiretor = sensor (seeker)
(5) Modo uncage = modo de operação de um míssil ar-ar no qual o seeker, após estabelecido o lock-on, pode acompanhar o alvo no seu FOV fora do eixo central de alinhamento até certos limites de passeio.
(6) Lock-on IR = situação na qual o Sensor (seeker) de um míssil IR detectou um alvo.
(7) Angle-off = diferença angular entre o eixo longitudinal do atacante e o eixo longitudinal do defensor. No contexto deste trabalho o conceito de angle-off será empregado considerando o atacante apontando para o defensor.
(80 Tone míssil = sinal auditivo enviado ao piloto pelo autodiretor de um míssil indicando que um alvo foi detectado, ou seja, quando houve o lock-on .  
(90 Envelope cinemático = região em volta de um determinado alvo que estabelece o alcance máximo e mínimo de um míssil, considerando a velocidade diferencial do lançador e alvo, angle-off, altitude e carga “g” do alvo.
(10) Arena = Porção do espaço aéreo onde se desenvolve um combate aéreo.
(11) In range = aviso luminoso no visor ou HUD da aeronave informando que determinado alvo traqueado está dentro do alcance do armamento selecionado. Essa distância é calculada utilizando-se dados da distância radar, velocidade de aproximação, dados do ar e desempenho cinemático do míssil ou munição selecionada.
(12) Lock-down = capacidade de um equipamento radar em detectar alvos voando baixo, distinguindo-os dos retornos indesejáveis do solo.