Furtividade Naval
Tecnologia Furtiva em Plataformas Navais
Os mares são vastos e um navio é muito pequeno em comparação. Encontrar a força inimiga sempre foi um dos desafios da guerra naval. Apenas nos locais próximos a terra tem mostrado ser mais fácil localizar o inimigo. As táticas de matilhas dos submarinos alemães foram pensadas para localizar os comboio no vasto oceano. O aparecimento do radar tornou esta vantagem absoleta. Os sensores radar, térmicos e visuais tem tido vantagem sobre sistemas defensivos de camuflagem. Isto se deve ao destaque fácil dos navios no meio que se movem.
Agora os defensores da furtividade pretendem negar estas vantagens dos sensores e armas. São os navios que também estão sendo projetados com furtividade em mente para terem as mesmas capacidades dos submarinos. As novas tecnologias de detecção aumentaram em muito a importância da tecnologia furtiva.
A capacidade de sobrevivência de uma plataforma está relacionada com materiais, táticas e treino. A capacidade de sobrevivência tem duas fases. A primeira é chamada de cadeia de destruição ("kill chain") que enfatiza evitar ser atingido. A outra fase é a tolerância a danos após ser atingido
A detecção, identifica, acompanhamento e ataque são as fases seguidas pelo atacante, e por um míssil disparado também. Obviamente, este processo deve ser quebrado, e de preferência no início. Uma mina tem um "kill chain" bem curto com um tempo de reação é bem curto. Um ataque terrorista também tem "kill chain" bem pequeno. Um submarino precisa ser direcionado por outra fonte para adquirir alvo por ter uma área de vigilância pequena. Um comandante de submarino pode ir tomar um café antes de tomar uma decisão.
Um navio pode sobreviver ao combate evitando ser atingido ou continuando a funcionar após ser danificado. Danos podem ser evitados prevenindo o ataque, com "softkill" ou "hardkill", ou destruindo o atacante antes de disparar. Se danificado, o navio deve continuar funcionando ao minimizar a vulnerabilidade e mantendo a segurança, eficiência e reconstituindo rápido o navio e funções. Se tudo falhar, o navio deve ter capacidade de ser abandonado rapidamente pela tripulação.
Descrição dos itens da "kill chain" de forma mais detalhada:
- Detecção. O observador faz a detecção quando o sinal do alvo é suficientemente grande para destoar do ruído de fundo. Para evitar detecção não é necessário ser invisível, mas ter assinatura pequena para esconder. A história da contra-detecção iniciou com os navios escondendo em neblina, além do horizonte ou ilhas e montanhas.
- Identificação. O observador deve determinar que o alvo é um navio que ele quer atacar. Deve ter certeza que não é neutro, amigo, alvo falso, navio comercial ou pesqueiro ou sem importância militar. A identificação pode ser atrasada com modificação da assinatura parecendo ser pequeno ou menos ameaçador. Pode ser usadas pinturas, estruturas falsas e bandeiras falas.
- Localização. A mobilidade e controle de assinatura dificultam a localização. Os dados podem ser imprecisos e aparecerem intermitentemente.
- Seleção de alvo e pontaria. O atacante deve detectar, identificar e localizar o alvo. Ele pode ser confundido ou distraído com alvos falsos e guerra eletrônica. A baixa assinatura diminui o alcance do ataque expondo o inimigo a contra-ataque.
- Engajamento. É possível diminuir a probabilidade do inimigo adquirir o alvo com baixa assinatura. As contramedidas podem ser mais efetivas para seduzir a arma disparada.
Se o ataque teve sucesso, deve ter seu resultado limitado com compartimentação, redundância, distribuição de sistemas, seleção de materiais, blindagem. O treinamento da tripulação ajuda com extinção de fogo e reparos.
O nível de proteção balística dos cruzadores da Segunda Guerra Mundial, seriam, hoje, inadequados a não ser que eles possuíssem 250mm de blindagem de aço para se defender de uma cabeça de guerra perfurante de um míssil supersônico a Mach 2. Seria necessário uma blindagem de mais de 1000mm de para se defender de uma cabeça de guerra de carga moldada de um míssil Styx, enquanto a espessura das camadas de aço na maioria dos navios de guerra atuais é geralmente menor que 30mm.
Mesmo os grande porta-aviões e couraçados são bastante vulneráveis a estas avançadas armas anti-navios. A proteção interna passiva dos navios atuais são leves e limitadas contra fragmentos. São colocadas ao redor dos espaços vitais em algumas fragatas, contratorpedeiros e cruzadores dando poucos benefícios contra um míssil pequeno como o Hellfire, se apontado com precisão.
A proteção passiva dos navios de superfície atuais tem uma capacidade muito limitada contra a maioria dos mísseis anti-navio. A atual geração de escoltas carregados de armas e sensores é inaceitável para permitir que uma arma inimiga penetre suas defesas ativas e passivas.
A fragata francesa La Fayette francesa não é totalmente furtiva. A furtividade não é a proteção final. Este navio tem casco duplo, compartimentalizacão e blindagem leve. Durante os testes, uma carga de 350kg de TNT explodiu a 40 metros do casco sem afetá-lo.
Furtividade, aqui relacionada ao radar, não significa invisibilidade, mas redução dos fatores refletivos, e minimizar a assinatura eletrônica. A forma do casco e superestrutura, material de construção e engenharia do interior definem as características furtivas.
A medida da furtividade ao radar é medida pelo RCS (radar cross-section) ou seção transversa ao radar. O RCS é função da freqüência, tamanho do alvo, forma, aspecto e composição do alvo. O RCS é determinado por uma fórmula usando dados de três componentes: a área geométrica da seção cruzada, o total de energia refletida e a direção da energia refletida. O nível de diretividade é função da taxa de energia real refletida, ao valor isotrópico teórico da dispersão.
O valor de energia refletida da fonte de propagação - um valor conhecido como densidade de potência, é determinado ao multiplicar a densidade de potência da onda transmitida para a superfície refletora pelo RCS. Diretividade é a chave onde a soma de superfícies refletoras aumentam ou reduzem o RCS comparado com a seção cruzada geométrica.
São várias as condutas usadas para tornar uma plataforma furtiva: forma, material absorvente, cancelamento ativo, cancelamento passivo e proteção eletrônica. Cada técnica tem vantagem e desvantagem. As mais usadas são o tratamento da forma e o uso de material absorvente.
O princípio físico da difusão está relacionado com fenômenos principais de reflexão  especular e a difração. A difusão
se caracteriza por apresentar picos de energia na direção do emissor das ondas. Uma plataforma furtiva deve desviar
os reflexos de radar da direção do radar inimigo. Também deve espalhar a energia difundida. Esta energia deve ser
insignificante e se confundir com ruído de fundo.
Furtividade seria operar sem alterar o ambiente. Não depende só do projeto do navio, mas também da doutrina de operação e o ambiente em que opera.
Furtividade também não é termo novo. Cobertura e ocultação sempre foram usadas contra oponentes. Na guerra submarina, a furtividade é algo natural para sobreviver e atacar.
Os níveis de furtividade podem ser divididos de acordo com a diminuição da assinatura e objetivo a ser atingido. O primeiro nível é ter assinatura menor que as contramedidas que emprega e para melhorar o desempenho dos próprios sensores. O segundo é ter assinatura tão pequena, que mesmo se detectado, a identificação é muito difícil. O nível mais alto é evitar detecção total e paraisso a plataforma deve ter assinatura no mesmo nível ou abaixo do ambiente. Neste último caso o estado de mar e atmosféricos passam a influenciar.
Uma aeronave precisa ter um RCS minúsculo para ser furtivo e um navio pode ter um RCS gigantesco, comparado com uma aeronave, e ainda assim ser furtivo, pois o mar tem um RCS próprio devido às ondas. Um navio pode se esconder se tiver RCS menor que as ondas. Mas como no sonar, é possível detectar um sinal regular em sinais randômicos das ondas. Um sonar com processador poderoso encontra submarinos com ruído menor que ambiente devido a repetição do ruído pequeno. Um radar poderá fazer o mesmo para detectar um navio furtivo. Um navio com pequena assinatura irá criar um buraco negro que pode ser facilmente detectado contra o retorno do mar. Também não há nenhum valor na diminuição da distância de detecção pelo radar a valores em que pode ser adquirido por outros sensores como o olho humano.
Diminuir a assinatura radar (RCS) significa diminuir a distância de detecção e melhorar a efetividade das contramedidas eletrônicas. O controle de assinatura acaba diminuindo a demanda dos sistemas defensivos, pois um navio furtivo será menos atacado, então precisa de menos munição e menos sistemas de proteção eletrônica. Ser invisível é mais fácil que invencível com o uso de sistema sofisticados de autodefesa.
Uma fragata típica tem RCS de 2500 m2. Um chaff tem RCS de 2000 m2 e seduz mais fácil um míssil. Com um RCS de 600 m2 fica bem mais fácil enganar mísseis. Durante um ataque, o computador mostra o curso para timoneiro para mostrar a face de menor RCS enquanto lança despistadores (chaffs).
Como são vários os tamanhos e tipos de navios, os requerimentos são diferentes:
- As embarcações de forças especiais devem evitar a detecção total. Operam a noite por atuarem próximas a praia.
- Os submarinos usam o periscópios e mastros que devem ter baixo RCS e baixa assinatura visual. Também emergem a noite e deve ter baixo RCS.
- As corvetas são usadas em cenários de baixa e media intensidade.
- As escoltas maiores devem ter capacidade de atacar o inimigo em terra ou no mar ou serem usadas como armadilha de mísseis contra aeronaves. Navios de escoltas e submarinos são caçadores. A furtividade estimula a coragem. Assim, é possível rastreiar a presa e usar a invisibilidade para atacar rápido.
- Os porta-aviões tem um grande tamanho que impede a baixa assinatura. O controle de assinatura passa a priorizar o uso de contra-medidas e dificultar a identificação, confundindo com outros navios auxiliares. Os navios maiores como navios de apoio, anfíbios, transporte e NAes deveriam ter formas externas parecidas para criar confusão no inimigo.
Os navios operam em grupos. Dependem um do outro para sobreviver. Não adianta um não ser furtivo. Se um for detectado, então deve ter outros nas imediações, a não ser no caso de submarinos. As táticas ditariam que os navios furtivos operariam separados ou em grupos separados, de forma avançada e mais agressiva, enquanto os maiores e não furtivos operariam mais a retaguarda e defensivamente.
A furtividade também tem seus custos. Os navios costumam ter menor volume interno, requerem mais manutenção e às vezes atrapalha as operações.
A Visby usa painéis em ângulos para evitar superfície plana que resultou em uma forma futurística. Os equipamentos ficam dentro do navio. Os escapes das turbinas a gás ficam na superfície com sistema de resfriamento que mistura a água do mar e diminui a temperatura dos gases antes de liberados. O casco usa materiais leves não magnéticos como PVC, fibra de carbono, vinil etc. com alta rigidez e resistência a impactos. O canhão 57nm tem forma furtiva com o cano escondido quando não usado. A Suécia opera como marinha de litoral desde a década de 70 quando deixou de operar cruzadores e contratorpedeiros e passou a usar lanchas lança-mísseis (FAC). As FACs foram consideradas mais custo-efetivos para negação de mar, com limitação na sobrevivência, flexibilidade e autonomia. O próximo passou foi passar para um navio maior na forma da corveta Visby (projeto YS 2000).
Com todas marinhas usando tecnologia furtiva, o combate volta a entrar na era do alcance visual. Assinaturas devem ser todas baixas para multiplicar força, e a um alcance que torna o ataque do inimigo muito arriscado. Para comparação, uma corveta sem características furtivas pode ser detectada por um radar a cerca de 50km num ambiente normal e a 25 km num ambiente com interferência. Uma corveta como a Visvy tem um alcance de detecção de 13 km em mar ruim e 22 km em mar calmo sem interferência. Num ambiente com interferência, ela pode ser detectada a 8km e 11 km respectivamente. O
resultado final é poder atacar antes de ser detectada.
O Littoral Combat Ship será a nova classe de navio de guerra da US Navy. É uma corveta rápida projetada para operar próximo ao litoral. O LCS irá usar tecnologia furtiva para aumentar sua capacidade de sobrevivência. O navio foi projetado pela Lockheed Martin.
O Sea Shadow tem estrutura em V invertida, sem linhas paralelas. Usa motor elétrico para diminuir a assinatura sonora. O projeto foi iniciado no meio da década de 80 e tornado público em 1993. Os testes diurnos foram iniciados em 1994. Deixou de ser secreto por usar tecnologia da década de 70 que já era conhecida. O programa custou US$195 milhões em 10 anos sendo US$50 milhões para construção. O projeto foi reativado em 1999 para auxiliar no desenvolvimento do programa DDX e LCS.
O projeto Sea Wraith da Vosper Thornycroft (VT) de 2500 toneladas tem novas característica de furtividade. A estrutura assimétrica foi projetada para induzir desvios nos radares. A separação assimétrica gera confusão de portão de angulo, portão de alcance e lógica de controle de ganho de radares de mísseis anti-navio. Os mastros são transparentes a freqüência de comunicação com as antenas instaladas internamente. As luzes de navegação e refletores de canto são instalados em mastro telescópio para missões em tempo de paz. O exaustor usa um sistema de spray com água do mar para resfriamento. Outro sistema de spray ao redor do navio diminui a assinatura térmica nas bandas de 3-5 a 8-14 µm, mas que pode diminuir o desempenho de sensores óticos e térmicos do navio. O Sea Wraith foi mostrado na Euronaval 96 e não conseguiu nenhum comprador.
As corvetas Israelenses Saar 5 (classe Eilat) tiveram a construção iniciada em 1992 pela Litton Ingalls americana. Desloca 1227 toneladas e são pesadamente armadas.