Geometria posicional

Aviação de combate do mundo real:

Quando o tema em discussão são as manobras básicas de combate aéreo, a compreensão de alguns termos técnicos ganha importância para o entendimento do relacionamento espacial entre as duas aeronaves de combate durante o engajamento, neste artigo pretendo apresentar alguns destes termos da linguagem dos pilotos de caça:

Ângulo de desvio

O ângulo de desvio é a medida em graus do ângulo formado entre as proas das duas aeronaves em questão. A proa é o sentido no qual aponta a direção do eixo longitudinal de uma aeronave (em termos simples: o ângulo de desvio é a medida em graus do ângulo formado entre as direções e sentidos nos quais apontam os narizes das duas aeronaves).

Por convenção, assumi nosso ponto de vista como de bordo do F-16 (em azul) e nosso adversário (inimigo ou bandido) o MIG-29 (em vermelho).

Este ângulo fornece o alinhamento relativo entre as fuselagens das aeronaves em combate. Por exemplo, se o ângulo de desvio entre as duas aeronaves for igual a 0° ambas as aeronaves estão paralelas e as duas fuselagens estão alinhadas apontando no mesmo sentido. Se o ângulo de desvio for igual a 90º, as duas fuselagens estarão perpendiculares.

Na parte superior da figura o ângulo de desvio é zero, vemos que nosso avião (azul) está paralelo ao bandido (vermelho), com as fuselagens apontadas no mesmo sentido; já na parte inferior o bandido segue uma proa perpendicular seguindo para a direita, e o ângulo de aspecto é de 90 graus.

O ângulo de desvio também é chamado de ângulo cruzado de proas.

Linha de visada

Um dos elementos mais importantes da geometria posicional é a linha de visada, que é a linha reta que une o observador ao objeto observado. O observador geralmente é o piloto, mas em algumas situações a antena do radar, ou a cabeça de orientação de um míssil podem ser tratados como observadores, o objeto observado naturalmente é o alvo, se ele for um caça inimigo podemos chamá-lo de "bandido". É importante salientar que a linha de visada é completamente independente da proa da aeronave do observador (ou míssil quando este é tratado como observador).

Distância

A distância é a medida espacial direta entre as duas aeronaves em combate, ela pode ser avaliada pela dimensão no campo visual (através dos olhos) ou medida diretamente através de um equipamento como o radar. A distância é o comprimento da linha de visada.

A distância é o comprimento da linha de visada

Ângulo de aspecto

O ângulo de aspecto é a medida em graus entre a extensão traseira do eixo longitudinal do teu alvo e a tua linha de visada. 

A linha verde entre o a tua aeronave e o bandido é a linha de visada. Como você pode ver é ela e a extensão traseira do eixo longitudinal da aeronave inimiga que formam o ângulo de aspecto, e este ângulo não tem qualquer relação com a proa da aeronave do observador.

O ângulo de aspecto indica o quanto a tua linha de visada está fora de alinhamento com a calda do alvo (seis horas). Ficar atrás do bandido era particularmente importante na época em que a única artilharia dos aviões de combate era a arma de cano (canhões e metralhadoras), ou os mísseis rear-aspect, ficar alinhado atrás do bandido facilitava a pontaria e emprego das armas de cano, e era uma imposição dos mísseis orientados por calor das primeiras gerações.

No mundo dos mísseis all-aspect de hoje, colocar-se atrás do bandido não é tão importante, mas certamente a vida do bandido fica bem mais difícil quando você está lá.

O ângulo de aspecto é particularmente interessante, porque indica para onde o bandido está apontando o nariz dele, o que geralmente mostra quais são suas intenções, em alto aspecto ele pode estar vindo para cima de você apontando seu radar e mísseis, em baixo aspecto ele pode estar se evadindo (e não se preparando para atirar em você) o que lhe dá algumas vantagens. 

O alto aspecto também permite que teu radar faça uma identificação através do NCTR, mudanças regulares de aspecto durante certo período de acompanhamento de um alvo podem indicar que ele esteja mantendo uma órbita de patrulha CAP por exemplo.

Várias medidas de ângulo de aspeto para diferentes posições de um bandido fazendo meia voltam, pode se ver como a linha de visada varia em relação á proa de nossa própria aeronave enquanto se observa o bandido. Note que o maior aspecto é quando o bandido aponta o nariz dele na tua direção, e que o menor aspecto é quando ele aponta o nariz para longe de você.

Espaço de curva

Quando você conhece o ângulo de aspeto e a distância do alvo, você pode construir uma percepção do espaço lateral disponível, ou espaço de curva, que é o espaço disponível para você manobrar em relação ao alvo.

O espaço de curva depende de vários fatores, mas um dos principais é a distância entre os caminho de voo das duas aeronaves, acompanhado de suas posições e velocidades em tais caminhos, nem sempre o espaço de curva disponível e o espaço necessário. 

O espaço de curva é importante, pois permite saber se uma curva é suficiente para apontar o nariz e em direção ao bandido e manter o nariz apontado nele, ou se exigirá mais manobras, mas lembre-se que o combate é dinâmico, e o espaço de curva muda rapidamente, muitas vezes o espaço de curva é o mesmo tanto para você quanto para o bandido.

O espaço de curva pode ser lateral, vertical ou misto (quando se apresenta os dois tipos).

O espaço de curva combina a separação lateral e vertical, e a diferença de altitude é levada em conta.

Às vezes um combate pode exigir que você faça uma curva de 180° para tentar perseguir o bandido, em um caça de 4° geração uma curva de combate pode ter um raio de meia milha e diâmetro de uma milha, o que pode ser o espaço que você precisa, e é ai que tua capacidade de avaliar o espaço de curva ganha importância no combate.

Código de relógio

O Código de relógio é um sistema através do qual você pode determinar a direção de algo (como o teu alvo) em relação a tua aeronave, isto é feito através de uma projeção imaginária de um mostrador de relógio analógico em baixo da tua aeronave, o eixo longitudinal da aeronave coincide com a linha entre 12 e 6 horas do relógio, a direção de interesse (direção  da linha de visada) deve ser associada à hora correspondente a tal direção no plano do mostrador do relógio.

O mostrador de um relógio analógico imaginário é tomado como referência para a direção de tua linha de visada. No código de relógio existe uma "fronteira" bem interessante conhecida como linha 3-9, que corta o teu "relógio" cruzando as posições de 3 e 9 horas. É mais comum ver esta figura com o centro da aeronave em cima do centro do mostrador do relógio, entretanto eu posicionei o a cabine do F-16 sobre o centro do mostrador, pois é de lá que parte a linha de visada do piloto, e de onde ele faz a leitura do código de relógio.

Quando você faz o acompanhamento visual do bandido (Padloock) durante um dogfight, a mudança de direção na linha de visada através da capota da aeronave (e através das horas do "relógio"), tem um relacionamento muito importante com a fronteira da linha 3-9. Alguns chamam esta variação da posição da linha de visada como indicador de capota, pois com toda a liberdade acrobática e a dinâmica do combate, a tua linha de visada não se mantém presa ao plano do "relógio", mas está livre para transitar em toda a tua janela visual da parte transparente da capota do teu caça.

A linha 3-9 forma em conjunto com o vetor de sustentação, um plano que divide o mundo ao redor da tua aeronave em dois hemisférios, o frontal e o traseiro.

Embora o vetor de sustentação (seta azul para cima) saia do centro da linha da asa, eu o desloquei para cima do piloto, pois de seu ponto de vista o vetor de sustentação aponta para cima de sua cabeça. Todo o espaço em torno da aeronave é dividido pelo plano 3-9 dividindo-o entre o hemisfério frontal e hemisfério traseiro.

É no hemisfério frontal que está o volume do espaço coberto pela varredura do teu radar dentro do qual você pode apontar e disparar as tuas armas é nele também que você pode empregar "a mira montada no capacete" (alguns mísseis mais modernos já podem em conjunto com a mira no capacete acoplar alvos também dentro do hemisfério traseiro).

A posição e movimento aparente do bandido em um hemisfério ou outro permite que você tenha uma ótima indicação sobre qual papel você está assumindo no combate, para o qual existem três possibilidades:
- neutro
- ofensivo
- defensivo

Três exemplos claros dos papeis (supondo que ambos têm similaridade de desempenho e sistemas de armas), NEUTRO: ambos possuem igualdade de chances no combate; OFENSIVO: o caça azul tem vantagem posicional em relação ao bandido, colocado nas 6 horas do bandido ele está fora do hemisfério frontal do adversário e fora do campo de observação de seu radar e armas; DEFENSIVO: o bandido está nas seis horas do caça azul, dentro do campo de observação do sistema de armas do bandido.

O papel assumido por você no combate é fortemente dependente do aspecto do bandido, mas este muitas vezes no calor do combate é um tanto difícil de interpretar apenas visualmente, entretanto o movimento aparente do bandido através da tua capota é muito mais explícito. 

Este é um caso no qual a posição de capota não indica mudança de vantagem ou papel no combate, aqui o bandido (vermelho) faz um passe pelo teu caça (azul), transitando do hemisfério frontal para o traseiro, com mudança de aspecto de alto para baixo, sem alteração no ângulo de desvio, e a situação se mantém NEUTRA. 

Quando o bandido está dentro do hemisfério frontal, e se dirigindo a posição de 12 horas (e para dentro do campo visual do HUD), a posição do bandido pode ser uma boa indicação de ganho de vantagem posicional e o teu papel pode figurar como ofensivo. Já o movimento aparente do bandido dentro do hemisfério traseiro em direção ás 6 horas, pode ser uma indicação de diminuição da tua vantagem posicional e o teu papel pode figurar como defensivo.

Uma transição especifica de ofensivo para defensivo ocorre em uma ultrapassagem na linha 3-9, o caça azul em velocidade maior acaba ultrapassando o bandido (vermelho) pela direita perdendo a vantagem e assumindo um papel defensivo, situação na qual o bandido e a linha de visada passam do hemisfério frontal para o traseiro do caça azul.

Reconhecer o papel que você assume no combate é muito importante, pois é o que determina qual curso de ação seguir, seja individual ou também coletivo, pois determina algumas ações da equipe em relação ao apoio mútuo de sua formação, se você está em um papel ofensivo, você pode liberar o colega para um outro ataque individual por parte dele; caso você esteja em um papel defensivo, você pode precisar pedir a ajuda ao teu colega, coso ele já não esteja na tua cobertura.

O curso de ação a tomar no combate de acordo com o papel será tratado em outro artigo.

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A geometria posicional 

nos 

instrumentos do cockpit

Aviação de combate no mundo virtual

RADAR

O radar é uma ótima ferramenta de medição da geometria posicional, o APG-68 do F-16 simulado no Falcon BMS 4 fornece a medição dos elementos da geometria descrita acima exibindo tais informações na tela do Radar e no HUD, basta que o alvo observado esteja "bugado" ou "locado" pelo radar.

Em tarefas gerais de busca, o radar apresenta os contatos conforme vão surgindo e mantem o acompanhamento de suas mudanças de posição em relação à própria aeronave o que permite certo monitoramento mesmo que bastante limitado. 

RADAR e HSD

Os dois MFD esquerdo e direito, o primeiro com a tela do radar no modo e o segundo com o HSD. No modo CRM/RWS o RADAR efetuando busca sem acoplamento, o único contato presente só apareceria no HSD se tivesse sido acoplado pelo RADAR.

Em um dado momento você precisará obter maiores informações sobre um contato como a proa, velocidade além de todos os elementos da geometria posicional apresentados acima. Para conseguir isso, você terá que fazer um "acoplamento" radar, no F-16 existe dois níveis ou estágios de acoplamento:

- Bugado: é um acoplamento "virtual" que faz com que o sistema de processamento de dados do radar efetue um rastreio de determinado contato dedicando um pouco mais de "atenção" refinando as informações, este estágio de acoplamento é discreto, pois não altera o padrão de busca da antena nem o tipo de emissão eletromagnética do radar.

- Locado: é um acoplamento mais intenso no qual a antena do radar passa a acompanhar os movimentos do contato diretamente, focando mais energia nele, e obtendo assim informações muito mais precisas, sendo um acoplamento muito mais adequado para o emprego de armas.

Quando você efetua um acoplamento de um contato, o radar exibe em sua tela além do símbolo do contato com seu vetor velocidade (sentido e intensidade) acompanhado da altitude, ele adiciona uma linha com leitura de quatro informações na seguinte ordem: ângulo de aspecto em graus e lado (esquerdo ou direito), proa em graus, velocidade em nós, e a velocidade de aproximação que é a adição da velocidade do alvo com a da tua aeronave.

Contato bugado

Nenta imagem você pode ver um contato bugado no radar em amarelo (tela da esquerda), na segunda linha (parte superior) temos 17R (ângulo de aspecto = 170°) 200 (proa do alvo em graus) 585 (velocidade do alvo em nós) +1263 (velocidade de aproximação em nós / knots), a linha vertical (azul) é o limite azimutal esquerdo da área de varredura do radar. No HSD (tela da direita) você ver o contato em amarelo dentro da área de varredura do radar (delimitada pelas linhas azuis) em forma de fatia de pizza, partindo do simbolo da tua própria aeronave.

Contato locado

Alvo locado, agora o radar concentra toda sua atenção e energia no rastreio do único contato acoplado e abandona a atividade de busca por outros contatos, na parte superior central uma nova leitura "MG29" indicando que o NCTR identificou o alvo como sendo um MIG-29. No HSD, á area de busca do radar desapareceu, e agora temos a linha de visada do radar (em azul) partindo do simbolo de tua propria aeronave e cortando o contato.

HUD

O HUD também apresenta o ângulo de aspecto do alvo acoplado de forma escrita e através de simbologia, assim como a distância do alvo e uma serie de outras indicações.
O indicador de aspeto da simbologia HUD é a ponta de seta que gira em torno da retícula de tiro para indicar o aspecto do alvo, o mais alto aspecto (180°) coloca a seta na posição de "12 horas" da retícula, e o menor aspecto (0°) coloca a seta na posição de "6 horas" da retícula. Uma maneira fácil de interpretar a posição da seta de ângulo de aspecto é imaginar que ela representa a direção para onde aponta o nariz do teu alvo, mas não se esqueça de que o ângulo de aspecto está relacionado á tua linha de visada, que neste caso seria uma linha vertical abaixo da seta de aspecto. 

Quatro posições possíveis para a seta de ângulo de aspecto em torno da retícula de tiro (em verde), para quatro valores notáveis 0°, 180°, 90° R (right / direita) e 90°L (left / esquerda), como você pode ver o sentido da seta corresponde ao sentido do nariz do alvo, e suas respectivas linhas de visada (linhas verticais). 

O outro indicador de aspecto no HUD aparece no topo do mostrador, com o prefixo AA (Aspect Angle) acompanhado de valores numéricos de no máximo dois dígitos, pois é abreviado omitindo a casa das unidades, mantendo apenas as casas das centenas e dezenas.

A distância do alvo é exibida no canto inferior direito do HUD, em pés para valores menores que 6.000 pés, e em milhas náutica para valores maiores.

Imagem do HUD do F-16 (Falcon BMS 4.32) o alvo se desloca para a esquerda na imagem e a retícula o acompanha com a seta de aspecto na posição de "3 horas" indicando um ângulo de aspecto de 90°, no topo do HUD a leitura AA 09L (90° pela esquerda). No canto inferior direito duas informações importantes "TA 12" (Target Altitude / Altitude do alvo 12.000 pés) e a distância do alvo "F 3.4" (Feet / 3.400 pés).

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Notas e traduções

All-aspect / Todo aspecto - Capacidade de mísseis atingirem alvos que apresentem qualquer ângulo de aspecto.

Angle-off / Ângulo de desvio - 

Aspect angle / Ângulo de aspecto -

bandido / bandit - Este termo é utilizado para um contoto / aeronave positivamente identificado como inimigo. O termo vem do "brevity code" que é uma lista de palavras codificas e padronizadas utilizadas para comunicações faldas via radio pelas aviações das forças armadas dos EUA e OTAN em operações militares.

bugged / bugado - Adotei a corruptela "bugado" do termo original da lingua inglesa para o acoplamento "virtual" feito pelo processador de sinais do radar "grampeia" um contato refinando suas informações.

CAP - Combat Air Patrol / Patrulha aérea de combate -

CRM - Combined Radar Mode / Modo de radar combinado - Modo de operação radar que combina capacidades de busca e rastreios de alvos na mesma tela.

Dogfight / briga de cães - Nome dado aos combates aéreos de curta distância na arena de combate visual.

HUD - Head up display / Visor de cabeça erguida - O HUD é um mostrador transparente localizado sobre o painel de instrumentos da aeronave exibindo várias informações pertinentes ao voo e navegação, o HUD é alinhado com o eixo boresight da aeronave permitindo também que se faça a pontaria das armas. O significado da sigla vem da época em que tal sistema entrou em serviço, até então o piloto precisava desviar seu olhar para baixo (literalmente abaixando a cabeçao) para fazer a leitura dos instrumentos do painel para obter informações sobre voo e navegação.

HSD - Horizontal Situation Display / Mostrador de situação horizontal - esta é uma tela e informação que fornece um diagrama do plano de voo, informações de orientação e pontaria geográfica para navegação e informações fornecidas plelo datalink, como a posição dos outros membros da formação e seus respectivos alvos. 

Locked / Locado - Adotei a corruptela "locado" do termo original da lingua inglesa para o acoplamento "trancado", no qual o radar fixa os movimentos de sua antena em direção ao alvo.

LOS - Line of Sight / Linha de visada -  Como definido no texto, é a linha reta que une o observador (piloto, radar ou míssil) ao objeto observado (allvo).

MFD - Multifunction Display / Mostrador Multifuncional - Tela de projeção de imagens contornada por potões, que apresenta infomações provenientes do radar, sensores e intrumentos de navegação, tendo várias funções e modos de operação e páginas nas quais o piloto pode alternar e interagir atraves de botões.

NCTR - Non-Cooperative Target Recognition / Reconhecimento de alvo não-cooperativo - Ao contrário de metodo de identificação cooperativos como o IFF que é baseado em "perguntas e respostas" eletrônicas, o NCTR funciona com base no processamento dos sinais de próprio radar refletidos pelo "fan" (o primeiro ventilador) do motor do contato acoplado, tais sinais de radar são modulados de forma bem característica por cada tipo de aeronave diferente, e comparado com informações previamente gravados no sistemas, permite identificar o contato em questão, suas limitações estão na exigencia de ter o contato em alto-aspecto, proximidade e a utilização de sinais radar mais fortes em determinados modos de operação.

Padloock - Este é um termo da lingua inglesa usado por pilotos de caça que significa "estou com meus olhos no bandido e não pretendo perder ele de vista", trata se dos acompanhamento visual que se faz a um bandido durante o combate aéreo visual. Em simuladores Padlock é uma das opções de visualização na qual a imagem do monitor fixa o aconpanhamento a aeronave ou alvo em questão independentes de todos movimentos do cenário ou ponto de vista.

Proa - é o sentido da direção do eixo longitudinal da aeronave, "para onde aponta o nariz da aeronave".

Range / Distância - Dependendo do caso traduzi "range" como "distância" ou como "alcance", reservando o termo alcance para situações nas quais se considera a distancia máxima alcançada por um radar, míssil e etc.

Rear aspect / Aspecto traseiro - Capacidade restrita que alguns mísseis IR mais antigos que só podem acertar alvos que apresente baixo ângulo de aspecto ous seja aspecto que apresenta a parte de trás da aeronave alvo.

Retícula - Simbolo circular que acompanha a posição do alvo quando este está dentro do campo visual do HUD.

RWS - Range While Search / Alcance enquanto busca - Modo de operação do radar otimizado para longo alcance de detecção e tarefas de busca por alvos.

Turning room / Espaço de curva

3/9 line / linha 3 - 9