Como funcionam os caças F-15

Como funcionam os caças F-15

Em 1911, somente oito anos depois dos irmãos Wright erguerem sua criação do chão, o exército dos Estados Unidos começou a despejar bombas de teste no ar. Alguns anos depois, tropas da Primeira Guerra Mundial estavam combatendo com aviões-caça munidos de metralhadoras.
As coisas mudaram muito desde então. Somente 60 anos depois, os antigos aviões monomotores evoluíram para jatos de caça poderosos e impecáveis que podem fazer manobras aéreas precisas a mais de 970 km/h.

Foto cedida Força Aérea Norte-Americana .

Não demorou muito para o mundo descobrir o potencial de combate dos aviões.Neste artigo, veremos um dos mais fabulosos caças, o F-15. Esse incrível avião está envelhecendo (está voando desde o início da década de 70), mas ainda é uma peça fundamental do arsenal norte-americano. De acordo com a Força Aérea dos Estados Unidos, ele tem um registro de combate perfeito, com mais de 100 vitórias e sem derrotas. Como veremos, seu sucesso deve-se a sua incrível agilidade nas manobras, equipamento eletrônico avançado e temível poder de fogo.
O F-15 Eagle é um avião a jato pequeno com alto desempenho nas manobras, projetado para missões de combate sob quaisquer condições climáticas. Sua missão principal é manter a superioridade no ar; ou seja, seu principal propósito é derrotar outros aviões em combates aéreos.

Foto cedida Força Aérea Norte-Americana Um F-15C Eagle se prepara para reabastecimento

A Força Aérea Norte-Americana resolveu investir no avião depois que viu o MiG-25, um poderoso caça que a União Soviética revelou em 1967. O MiG-25, conhecido como "Foxbat" (morcego-raposa), era muito superior ao primeiro caça norte-americano da época, o Phantom F-4 Durante a Guerra Fria, a Força Aérea precisava o mais rápido possível de uma aeronave à altura. A McDonnell Douglas (hoje unida à Boeing) ganhou o contrato para o novo projeto e o concluiu poucos anos depois. À medida que a tecnologia e as necessidades mudaram (veja abaixo), a companhia introduziu várias alterações no avião desde então. O atual F-15 Eagle de combate é o F-15C. O Eagle F-15 original foi projetado para lidar apenas com alvos ar-ar (outros aviões). Ele não foi projetado para lançar bombas em terra porque a Força Aérea sabia que o equipamento extra comprometeria habilidades de combate aéreo. Mas, quando a Força Aérea precisou de um caça-bombardeiro para substituir o antigo F-111 (até que o novo F-117 com camuflagem estivesse pronto) eles decidiram modificar o F-15 para missões ar-terra. O resultado foi o F-15 Strike Eagle, chamado de F-15E.

Foto cedida Departamento de Defesa Norte-Americano .

Foto cedida Departamento de Defesa Norte-Americano O F-15 Strike Eagle (abaixo) carrega um número de armas ar-terra além das armas ar-ar que você encontra em um F-15C (acima).

O Strike Eagle não foi criado com o intuito de substituir o F-15 original e sim como um avião bombardeiro suplementar, mas, surpreendentemente, transformou-se no melhor caça-bombardeiro jamais produzido. Na Operação Tempestade no Deserto, ele provou que podia abater com sucesso as aeronaves inimigas, atingir vários alvos terrestres e se retirar rapidamente do território inimigo.
Nesta seção, veremos como esses dois aviões são construídos e como desempenham diversas funções com desenvoltura.

Os modelos de F-15 F-15A - o avião de combate original F-15, F-15A, voou pela primeira vez em julho de 1972. Assim como o atual F-15C, ele foi projetado para um único piloto. F-15B - o avião de treinamento F-15 original, F-15B, voou pela primeira vez em julho de 1973. Projetado para dois pilotos, um instrutor experiente e um piloto em treinamento. F-15C - versão atualizada de um F-15A, o F-15C surgiu em 1979. Ele tem componentes eletrônicos aperfeiçoados, maior potência de motor e maior capacidade para combustível. F-15D - esse avião é a versão de treinamento do F-15C e foi projetado com dois assentos. F-15E - uma combinação de caça ar-ar e bombardeiro ar-terra (também conhecido como o F-15 Strike Eagle), o F-15E entrou para o arsenal da Força Aérea em 1988. A maior diferença entre o F-15C e o F-15E é o assento extra da cabine do F-15E e sua capacidade de bombardeio. F-15I Thunder - variação israelense do F-15E. F-15S - variação saudita do F-15E. F-15J Peace Eagle - uma variação japonesa do F-15C. F-15 ACTIVE - F-15 ACTIVE é um F-15 de dois assentos usado em pesquisas da NASA. ACTIVE significa "advanced control technology for integrated vehicles" (tecnologia de controle avançado para veículos integrados).

Um F-15 tem a maioria dos elementos encontrados em um jato de caça comum: duas asas que geram sustentação, estabilizadores traseiros verticais e horizontais, lemes que equilibram e direcionam o avião, além de motores de jato turbofan duplos na traseira os quais geram empuxo.

A principal diferença entre um F-15 e um jato comum é como esses elementos se equilibram. Os motores duplos do F-15 (Pratt and Whitney F-100-PW-220s ou 229s) têm uma relação empuxo/peso muito alta, o que significa que são relativamente leves para a quantidade de empuxo que geram (eles podem gerar quase oito vezes seu próprio peso em empuxo).

Foto cedida Departamento de Defesa Um esquadrão de manutenção da Força Aérea testa o motor Pratt Whitney F100-PW-220e configurado para o F-15

O corpo do avião também é relativamente leve, apesar de ser extremamente resistente. Os apoios da asa (estruturas de suporte dentro das asas) são feitos de titânio, que são mais leves e mais resistentes que o aço; a maior parte da fuselagem é feita de alumínio. De acordo com a Força Aérea, cada motor pode gerar entre 12,5 e 14,5 toneladas de empuxo. O peso normal do F-15C é de apenas 22,5 toneladas, o que significa que seu empuxo é maior que seu peso. Isso permite uma aceleração muito rápida, mesmo durante as decolagens.
O F-15 também tem carga de asa muito baixa, o que significa que ele tem muita área de asa para seu peso. Uma área de asa maior significa maior sustentação, o que torna o avião mais ágil. Ele pode decolar, subir e virar com muito mais rapidez que um avião comum (que tem muito mais peso por metro quadrado de espaço de asa).


Foto cedida Força Aérea Norte-Americana
A alta relação empuxo/peso e a baixa carga de asa de um F-15 permitem que ele decole em ângulo fechado 

Sistemas mecânicos e eletrônicos

Os motores são equipados com pós-combustores, o que pode fornecer uma carga extra de empuxo quando necessário. O pós-combustor simplesmente injeta combustível no fluxo de escape do jato. Ele inflama e se soma aos gases que saem da parte de trás do motor. À força total, o avião pode decolar a uma velocidade superior a Mach 2.5 (aproximadamente 2.984 km/h). A alta potência do motor tem um preço: pouca economia de combustível. É claro, o F-15 foi projetado com essa limitação em mente. Para ampliar seu alcance sem precisar de reabastecimento, ele foi construído com grandes tanques de combustível internos na fuselagem (o corpo principal) e nas asas. Ele também pode transportar três tanques externos e um par de tanques com formato aerodinâmico sob as asas que geram alguma sustentação. Com os tanques cheios, o F-15C pode voar 5.550 km e o F-15E, 3.860 km.

Foto cedida Força Aérea Norte-Americana O F-15 pode transportar combustível extra em três tanques externos: um montado sob cada asa e um anexado à fuselagem

O outro problema com os motores é que eles se desgastam muito rápido. Isso é esperado, dada a quantidade de trabalho que realizam. Felizmente, eles são fáceis de substituir: uma equipe terrestre da Força Aérea pode fazer isso em menos de uma hora.
O F-15 não apenas decola muito rápido: ele pára muito rápido também. Ele tem seu próprio freio a ar extensível, um painel hidráulico que aumenta incrivelmente o arrasto da aeronave para freá-la (como um pára-quedas).

Foto cedida Departamento de Defesa Norte-Americano Um F-15 abre seu freio a ar antes de pousar

A principal diferença entre o F-15 (e outros caças modernos) e seus predecessores são os sistemas eletrônicos. Os antigos pilotos de caça controlavam seus aviões mecanicamente, movendo alavancas, e geralmente contavam apenas com seus próprios olhos para visualizar os aviões inimigos. Contrastando completamente, quase todos os aspectos do F-15 são computadorizados.

Foto cedida Departamento de Defesa Norte-Americano

O avião tem um computador central conectado a uma matriz de sensores avançados. Com base nos dados inseridos pelo sistema de orientação por inércia (que contém sensores giroscópicos altamente sensíveis) e pelo piloto, o computador ativa os acionadores hidráulicos para ajustar as asas e os estabilizadores traseiros. O piloto não pilota o avião diretamente: ele dá as instruções e o computador decide como executá-las. O computador está constantemente realizando ajustes de vôo por conta própria para melhorar o desempenho do vôo: ele cria artificialmente uma viagem relativamente tranqüila. O computador do F-15 pode fazer ajustes necessários em milissegundos, cerca de 100 vezes mais rápido que um ser humano.

Se você quiser comprar um...De acordo com a Força Aérea Norte-Americana, um F-15 Strike Eagle vale US$ 31,1 milhões. O F-15D custa US$ 29,9 milhões e um avião de primeira geração custará US$ 27,9 milhões. Enquanto isso pode parecer muito para uma pessoa comum, no mundo militar esse é, de fato, um valor baixo para o extraordinário nível de desempenho do F-15.

O principal "olho" do avião é seu sistema de radar computadorizado montado no nariz do caça. A tarefa do radar é localizar outra aeronave e gerar mapas terrestres. A parabólica é montada sobre giroscópios móveis para que possa girar sobre si mesma para varrer diferentes áreas ou seguir um alvo em movimento. O radar descobre os caminhos para os quais o alvo está se movendo usando o sistema pulse-Doppler. Basicamente, mudanças na freqüência de onda de rádio refletida indicam se o alvo está se movendo em direção ao sistema de radar ou para longe dele (veja Como funciona o radar para mais informações.) O F-15 Strike Eagle tem um equipamento de varredura adicional chamado de sistema LANTIRN (low-altitude navigation and targeting infrared for night), navegação de baixa altitude e alvo infravermelho noturno. Esse sistema fica armazenado em duas cápsulas montadas na parte inferior do avião, próximas às entradas do motor.
A cápsula de navegação retém outra unidade de radar que é otimizada para mapear o terreno terrestre, e um scanner de visão noturna, FLIR- forward-looking-infrared (FLIR) night vision scanner, que captura a energia do calor infravermelho dos objetos que estão em seu redor. Juntos, esses sensores geram uma imagem detalhada do terreno abaixo do avião, permitindo ao piloto ou ao computador voar em total escuridão.

Foto cedida Departamento de Defesa Norte-Americano Uma das cápsulas LANTIRN em um F-15 Strike Eagle

A cápsula de alvo hospeda um poderoso laser e outro scanner FLIR, montado em uma torre de tiro giratória. O laser funciona como um localizador de alcance, calculando a distância dos alvos com base no tempo necessário para o feixe do laser retornar deles, e também como um indicador de alvo, marcando os alvos para mísseis guiados por laser. O sistema de alvo é projetado para capturar alvos terrestres, mas também pode ser usado em combate ar-ar.
O computador central processa os dados do radar e do sistema LANTIRN e apresenta informações sobre alvos e navegação à tripulação. Na próxima seção, conheceremos o interior de uma cabine para observar como a tripulação acessa essas informações, pilota o avião e trava o alvo no inimigo.
O F-15 original foi projetado para uma tripulação de uma única pessoa. O piloto comanda o avião e posiciona a aeronave inimiga no alvo ao mesmo tempo. O F-15 Strike Eagle tem uma estação adicional na parte de trás da cabine para um oficial de sistemas de armas, ou WSO (pronuncia-se "wizzo"). No Strike Eagle, o WSO cuida da seleção e eliminação de alvos terrestres, ao passo que o piloto se concentra nas manobras do avião e em combater a aeronave inimiga. Ambas as estações são localizadas em uma abóbada resistente em forma de "bolha" no topo do avião. Esse design de abóbada dá à tripulação uma visão de 360° de seus arredores.

Foto cedida Departamento de Defesa  A abóbada em forma de bolha do F-15 dá à tripulação uma ampla visão do céu. Esse avião está se preparando para reabastecer.

A estação do piloto é projetada para facilitar a pilotagem e a localização do máximo possível de alvos. O computador apresenta a maioria das informações relevantes no heads-up display (HUD), um monitor que projeta uma imagem sobre uma tela transparente à frente da abóbada da cabine. Como o heads-up display, o piloto pode monitorar os dados de vôo e as informações do radar enquanto mantém os olhos no céu. Isso é fundamental em combate: um piloto não pode ficar olhando para baixo, para os manômetros e instrumentos enquanto estiver fugindo ou perseguindo caças inimigos. A Força Aérea está planejando eventualmente substituir o sistema por um monitor montado no capacete que projeta os dados de vôo no visor do piloto.


Foto cedida Departamento de Defesa Norte-Americano
 Uma imagem infravermelha de terreno exibida em um heads-up display de um F-15

Controles

Os controles do piloto também são bastante simples. O piloto controla o avião com uma haste de controle localizada no centro da cabine e controla o motor com a alavanca de aceleração a sua esquerda. Ambos os controles têm botões e chaves que operam o equipamento do radar, selecionam opções no heads-up display, localizam alvos e atiram com as armas. Os controles são projetados com o sistema HOTAS - hands-on throttle and stick (mãos no acelerador e manche). No sistema HOTAS, cada chave e botão nos controles tem formato e textura diferentes. Dessa forma, o piloto pode controlar todos os aspectos principais do avião sem nem mesmo olhar para baixo na cabine.

Foto cedida Departamento de Defesa Norte-Americano  A cabine no F-15 Strike Eagle (à direita) tem uma estação extra para o oficial dos sistemas de armas

O WSO, por contraste, não passa muito tempo olhando para fora da cabine. Ele monitora o radar, o LANTIRN e os dados de vôo nos quatro monitores multifuncionais (MFD): monitores de tubo de raio catódico rodeado de botões (parecido como o monitor de um caixa eletrônico). A posição do WSO tem um conjunto completo de controles de vôo, mas essa é apenas uma provisão de reserva: normalmente, o WSO não ajuda a pilotar o avião. Ambos, o piloto e o WSO, sentam-se em assentos ejetáveis ACESS II de alta tecnologia, que os lançam para fora do avião em uma emergência.
Todo esse equipamento caro serve a um propósito: ele é projetado para lançar vários mísseis, bombas e balas, conhecido nos círculos militares como artilharia, para alvos inimigos. Veremos agora o que, de fato, um F-15 carrega quando está em guerra.
O F-15 Eagle é carregado com armamento que pode desbancar quase toda aeronave existente. Ele lança oito mísseis ar-ar de diferentes designs. Ela pode transportar várias combinações de mísseis AMRAAMs AIM-120 avançados (medium range air-to-air, ar-ar de alcance médio), mísseis AIM-9L/M Sidewinder ou mísseis AIM-7F/M Sparrow.

Foto cedida Departamento de Defesa Norte-Americano  Dois F-15 lançam mísseis AIM-7 Sparrow ar-ar em exercícios de treinamento

Todos os três tipos de mísseis são projetados para perseguir ativamente seus alvos. Os mísseis AMRAAM e Sparrow são ambos guiados por radar. O AMRAAM tem sua própria unidade de radar e sistema de controle de vôo. Antes de lançar o míssil, o computador do F-15 transmite as informações do radar especificando o alvo pretendido, e a unidade de radar do míssil trava no alvo. Depois que o míssil é lançado, seu único objetivo é seguir (ajustando as aletas de vôo) em direção àquele alvo.
O míssil Sparrow funciona com um princípio similar, mas não tem seu próprio transmissor de radar. O piloto deve manter o transmissor do avião voltado para o alvo, para "indicá-lo" ao míssil.
O míssil sidewinder usa um sensor infravermelho para capturar a exaustão do motor quente de um avião inimigo. Os controles de vôo simplesmente guiam o míssil em direção à área mais quente à vista.
O F-15 também tem uma metralhadora embutida, um canhão M-61 de 20-mm com seis canos, montado dentro da asa estibordo (direita). O canhão tem um eficiente design de arma de repetição que pode atirar cerca de 6 mil balas por minuto. Porém, ele nunca teve essa chance porque seu carregador comporta apenas 940 balas. Ele pode esvaziar o carregador inteiro em menos de 10 segundos.

Foto cedida Departamento de Defesa Norte-Americano Pilotos carregam munição para um canhão de 20-mm do F-15

O piloto seleciona um display de alvo diferente no HUD para cada arma. O display da metralhadora, por exemplo, consiste em uma forma de funil. O piloto manobra o avião para que o alvo permaneça no centro do funil e depois dispara.
O F-15 Strike Eagle tem tudo o que o F-15 Eagle possui e também pode transportar praticamente qualquer míssil ar-terra no arsenal da Força Aérea. Geralmente ele transporta munições guiadas, como a bomba GBU-15. No total, pode transportar cerca de 10.430 kg de artilharia.

Um F-15 Strike Eagle despeja bombas Mark 84 guiadas por laser durante um exercício de treinamento

Ambos os modelos de F-15 também têm algumas defesas de alta tecnologia. Eles têm receptores de aviso de radar, que detectam o radar do inimigo das estações de terra, aviões ou mísseis guiados e um misturador de radar avançado para confundir essas unidades de radar. Eles também têm um lançador chaff, um dispositivo que dispara uma nuvem de pequenas tiras de metal. O radar do inimigo captura os fragmetos de metal (chaff) e temporariamente perde o alvo sobre o F-15.
A combinação de alto desempenho nas manobras, componentes eletrônicos sofisticados e poderoso armamento do F-15 fizeram dele uma arma altamente bem-sucedida do arsenal dos Estados Unidos (e de outros países também). Mas agora a Boeing e a Lockheed Martin já desenvolveram seu substituto, o F-22 Raptor (em inglês).

Foto cedida Força Aérea Norte-Americana  O F-22 Raptor, o substituto de alta tecnologia do F-15

O Raptor eleva tudo do F-15 para um novo nível, com maior aceleração, manobrabilidade e poder computacional. Ele também é projetado para vôo stealth ("invisível", de baixa detectabilidade), como o F-117 e o bombardeiro B-2. Quando o F-22 entrou em serviço em 2005, a Força Aérea diminuiu as atividades do F-15 Eagle. O F-15 Strike Eagle continuará voando durante algum tempo.



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