AIM-9X Sidewinder e seus modos de operação

Este texto é o trecho introdutório de um manual de instruções de operação do Míssil AIM-9X Sidewinder que estou escrevendo para meus colegas de simulação de combate, venho aqui publicá-lo para compartilhar com os leitores do meu blog, e assim submete-lo  a eventuais críticas e se preciso fazer correções necessárias. O manual final incluirá ilustrações, mais detalhes e passos de operação assim como seus chek lists.

 AIM-9 Sidewinder

O Sidewinder é um míssil de interceptação aérea de curto alcance de orientação passiva por infravermelho o que permite que seja completamente autônomo depois da aquisição do alvo e lançamento, característica conhecida como "dispare e esqueça".

Todo objeto, com temperatura acima do zero absoluto, emite radiação eletromagnética em uma faixa de freqüências conhecida como infravermelho (ou IR do inglês infrared), e é esta radiação que transmite o “calor”.

Mísseis de orientação por infravermelho como o Sidewinder utilizam uma cabeça de orientação que faz a aquisição e rastreio de uma determinada fonte de calor e o acompanha até o míssil atingi-la. A principal fonte de calor de uma aeronave (alvo do míssil) é o duto de escape do motor, a limitada tecnologia das primeiras versões do Sidewinder tinham como foco exatamente esta fonte, o que por algum tempo limitou seu uso apenas contra alvos que apresentassem um ângulo de aspecto traseiro (rear aspect).

A tecnologia dos sistemas de orientação por calor evoluiu muito desde então, e hoje seu detector rastreador cobre uma larga banda do espectro IR, e a cabeça atual do Sidewinder é sensível o bastante para seguir o calor da trilha de exaustão de gases quentes que sai do motor atrás da aeronave, ou até mesmo o calor das asas e fuselagem aquecidas pela fricção do ar que passa ao redor delas, o que é muito bom, pois permite que o míssil seja disparado contra alvos que apresentem qualquer ângulo de aspecto, até o mais interessante deles do ponto de vista tático que é o frontal.

Com a tecnologia de hoje em sua versão mais atual, o AIM-9X tem uma cabeça de orientação com capacidade de formação de imagem, o que permite que ele faça distinção entre a aeronave-alvo e eventuais contramedidas tais como iscas do tipo flare.

Modo de operação Boresight

O método primário de pontaria do Sidewinder é conhecido como modo "Boresight" que em uma tradução livre poderia ficar como "visão através do furo", lembre se que antes dos mísseis de interceptação aérea começarem a ser usados, os aviões de caças tinham como artilharia apenas armas de cano como metralhadoras e canhões, e o alinhamentos dos dispositivos de pontaria destas armas eram calibrados através da "visão do furo" de seus canos, e é natural que um termo como o boresight tenha sido herdado pela linguagem dos mísseis.

A instalação das armas de cano consagrada na aviação de caça é do tipo coaxial (cano paralelo ao eixo longitudinal da aeronave e apontado para frente), a instalação do Sidewinder nas aeronaves de caça também é coaxial, e para o modo de disparo boresight o detector infravermelho é também alinhado diretamente á frente da aeronave, e seu campo visual é apenas ligeiramente melhor que o restrito campo visual de pontaria das armas de cano.

As primeiras cabeças de orientação já podiam acompanhar o alvo em um campo de observação maior, mas para efetuar a aquisição do alvo o detector (de campo visual restrito) deve ser diretamente apontado no alvo. Uma vez feita à aquisição do alvo o detector passa a acompanhar seus movimentos mesmo que desalinhados como o "eixo boresight" dentro dos limites de seu campo de observação.

Para fazer a pontaria do Sidewinder no modo boresight, o piloto seleciona o míssil e o ativa, ele recebe uma indicação sonora de ativação em seus fones de ouvido, e em seguida manobra a aeronave de tal maneira que consiga apontar o nariz de sua própria aeronave (e consequentemente a cabeça de orientação do míssil e seu detector) em direção á aeronave alvo, caso o detector faça uma aquisição a indicação sonora passa a ser semelhante a um "rosnado", caso a energia infravermelha detectada se torne mais intensa, o rosnado do Sidewinder fica igualmente mais intenso, o rosnado indica que o míssil fez a aquisição do alvo e o está rastreando, se o piloto resolver dispará-lo, ele aperta um botão de disparo no manche, a partir de então o míssil parte em direção ao alvo e sua cabeça de orientação faz seu rastreio e realiza as correções necessárias nas superfícies de controle para voar em direção ao alvo até atingi-lo, tudo de forma totalmente autônoma, o que libera o piloto atacante para sair deste engajamento e procurar outro alvo logo após o disparo.

Nas primeiras versões do Sidewinder, devido ao envelope restrito (rear-asperct), antes de apontar no alvo o piloto precisava se posicionar atrás dele. A partir da terceira geração o AIM-9L (Lima) o míssil passou a contar com a capacidade all-aspect (todos os ângulos de aspecto). O modo de disparo boresight permite que o Sidewinder seja utilizado sem o emprego do radar ou mesmo por aeronaves desprovidas de radar.

Modo escravizado ao radar

Quando o Sidewinder entrou na segunda geração na forma do AIM-9G/H ele ganhou o modo de aquisição expandido ao ser integrado ao radar ou mira montada no capacete.  Com a pontaria acoplada ao radar já não era tão importante ter o nariz da aeronave apontado diretamente ao alvo no momento do disparo do míssil, o que obviamente era uma vantagem significativa.

O radar é uma das ferramentas mais importantes de uma aeronave de combate, permite detecção e rastreio de longo alcance, e mesmo o sistema de radar com varredura mecânica tem um campo de observação bastante amplo com limite de 60° fora do eixo boresight.

O radar pode detectar e rastrear vários alvos, quando o piloto decide alvejar um deles especificamente, ele pode fazer um acoplamento radar, isto faz com que o sistema de controle de fogo concentre mais energia neste alvo e passa a rastreá-lo mantendo sua antena (varredura mecânica) apontada diretamente nele.

Com a integração, o radar passa a informação da direção do alvo em relação ao eixo boresight ao míssil, que é informado sobre onde apontar seu detector para efetuar a aquisição, o míssil então "olha" para o alvo, se o alvo estiver dentro do campo de observação e o sensor captar a energia térmica, ele efetua a aquisição, o piloto recebe a indicação sonora e pode disparar.

O radar traz uma série de facilidades ao emprego do Sidewinder, permitindo uma maior consciência situacional prévia do alvo, assim como sua aquisição, e oferece as informações necessárias para um melhor posicionamento antes do disparo sem perder o alvo e sua rápida aquisição por parte do míssil. Outra grande vantagem é que com base nas informações do radar, o sistema de controle de fogo pode computar os parâmetros da armas e fornecer dados atualizados do envelope do míssil, exibindo-as no HUD e na tela do radar, o que oferece o apoio necessário para um uso mais efetivo da arma.

Modo escravizado á mira montada no capacete

Embora a pontaria feita por dispositivos de mira montada no capacete tenha sido experimentada pela US Navy com as o AIM-9G/H em seus F-4N/J, a tecnologia da época não mostrou muito resultado. Sul-africanos, israelenses e russos também desenvolveram esta forma de pontaria e a colocaram em serviço de forma efetiva antes do Sidewinder alcançar sua maturidade nesta área com a versão AIM-9X.

O Sistema de indicações montado no capacete (HMCS) consiste de um visor que projeta informações a frente dos olhos do piloto, fixado ao capacete, ele fornece dados sobre voo, navegação e emprego de mísseis. Através deste visor, o piloto pode alinhar sua linha de visada através do capacete em direção a determinado alvo, os movimentos da cabeça do piloto são captados por dispositivos rastreadores do capacete na cabine e podem direcionar sensores como radar, FLIR e cabeça de orientação de mísseis na mesma direção em que o piloto estiver olhado, permitindo assim a pontaria de armas.

A integração entre o HMCS e o míssil é semelhante á do radar, a diferença é o campo de observação mais amplo e a facilidade de simplesmente "olhar e atirar". O piloto tem que acionar o HMCS configurar os modos de operação correspondentes a suas intenções de uso, ativar o míssil, recebe a mesma indicação sonora de ativação dos outros modos de operação, o piloto deve olhar o alvo através do visor do HMCS, o que aponta o capacete para o alvo, o sistema faz o rastreamento do capacete e obtém a leitura de seu alinhamento, o computador repassa as informações para o míssil, e este tem sua a cabeça de orientação alinhada na direção indicada, o detector faz a aquisição e inicia o rastreio, o piloto recebe a indicação sonora e simbológica no visor HMCS e dispara.

A vantagem do HMCS é limitada principalmente pelo campo de observação da cabeça de orientação do míssil que fica em torno de 90° fora do eixo boresight, consideravelmente maior que os 60° do radar e naturalmente as condições de visibilidade do engajamento. O HMCS aumenta significativamente a eficiência do uso de mísseis Sidewinder em aeronaves desprovidas de radar.

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Apêndice:

 Campo visual X Campo de observação

Olho humano

O olho humano tem como sensor de captação de imagem o tecido celular no fundo do globo ocular conhecido como retina, que contem dois tipos de células, os cones e bastonetes. No centro da retina encontra se a mácula uma pequena região na qual concentra o foco de nossa visão onde há a maior concentração de cones responsáveis pela percepção de cores, é nesta pequena região que enchergamos com maior clareza e definição, fora da mácula existe uma maior concentração de cones e menos definição de imagem, mas esta parte fica responsável pela visão periférica. O "campo visual" humano engloba toda informação colhida pela retina permitida pelo orifício da pupila, englobando o foco da mácula e a visão periférica.

O globo ocular é "articulado" o que permite que apontemos o foco que nossa visão captada pela máculo em direções diferentes das quais apontamos nossa cabeça, e ainda temos a vantagem de podermos articular o pescoço com certa independência da posição de nosso veículo (corpo humano) o que permite um grande "campo de observação".

Sistema de radar

Um sistema como o radar de varredura mecânica, conta com uma antena que tem um campo visual bastante limitado de aproximadamente 5° onde foca sua energia (o radar não tem uma visão periféricas como a do olho humano), mas sua antena dispõe de uma estrutura articulada conhecida como Gilbal (articulação cardã) que permite que esta consiga varrer regiões até o limite de 60° fora do eixo boresight, e é esta região varrida pela antena que produz seu campo de observação.

O que vemos na tela do radar é uma imagem periférica gerada artificialmente pelo processador eletrônico do radar, que depende de várias varreduras do restrito campo visual da antena para ser conseguida gerando seu campo de observação.

Cabeça de orientação do míssil Infravermelho

O sensor de orientação do míssil também tem um campo visual tão limitado quanto o do radar, só que a articulação de sua cabeça conta com um campo de observação cujo limite permitido por seu gimbal é de 90° fora do eixo boresight.

Quando a pontaria do míssil é feita pelo HMCS, a cabeça de orientação do míssil é direcionada pelos movimentos da cabeça do piloto articulada pelo pescoço e rastreados através do capacete, ou seja, o globo ocular do piloto deve permanecer estático em relação à cabeça, colimado através do visor do HMCS.