Um estudo da velocidade máxima do F-35 (Mach 1.6)

O F-16C é capaz de atingir uma velocidade máxima de Mach 2, mas seu substituto F-35A Lightning II está limitado a Mach 1.6, mas isso realmente importa? Saiba o motivo dessa limitação e porque a mesma é irrelevante. 

Por: Ricardo N. Barbosa

Devido à exigência stealth de combustível e armas transportados internamente, o F-35 necessita de um corpo grande o suficiente para acomodá-los (em outras palavras, o que as pessoas chamam de ‘gordura’).

Essa “gordura” resulta em uma aeronave com secção transversal relativamente elevada para um caça monomotor, porém o F-35 foi dotado com o mais poderoso motor a equipar uma aeronave de caça, o Pratt & Whitney F135, uma evolução do F119 do F-22 Raptor, mas sem a capacidade de supercruise.

Enquanto o F119 entrega aproximadamente 38.000lb de empuxo, o F135 chega a 43.000lb no F-35A/C e 41.000lb no F-35B. Para efeito de comparação, o único motor do F-35 gera mais empuxo do que os dois motores RD-33MK do MiG-29/35 (19.850lb cada um).

Requisitos do programa JSF

Mesmo com sua elevada secção transversal o F-35 tem potência de sobra, mas seu Parâmetro Chave de Desempenho exigiu uma aeronave Mach 1.6, limitando-o via software a essa velocidade. O principal objetivo foi manter a natureza low-end do caça, ou seja, custo reduzido.

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O motor PW F135 é o mais poderoso a equipar um caça.

Ao não ultrapassar Mach 1.6 o F-35 pode abdicar de uma fuselagem mais resistente e cara, ao mesmo tempo em que ajuda a manter a integridade do seu material absorvente de radar (RAM). As entradas de ar DSI (diverterless supersonic inlet) do motor também foram otimizadas para Mach 1.6, além de máxima furtividade, conseguindo inclusive ser mais furtiva do que a entrada de ar do F-22, que utiliza um placa divisora da camada limite.

Sim, o F-22 possui RAM, pode chegar a Mach 2 e manter supercruise superior a Mach 1.5, mas é importante lembrar que o F-22 custa pelo menos o dobro do F-35A e sofre muito mais para manter seu RAM. Um dos objetivos do programa F-35 era justamente ser mais acessível do que o F-22.

Vamos ao que interessa, a realidade tático de um caça de quinta geração Mach 1.6. Provavelmente o leitor já teve acesso a inúmeras análises em que o F-35 perdendo o efeito surpresa ou falhando em engajar seu alvo com mísseis BVR seria facilmente perseguido por um caça Mach 2. É pura besteira!

O batente Mach 1.6 no F-35 é muito menos importante do que aparenta. Qualquer análise que aponte para uma realidade diferente não está comprometida com os fatos. Aeronaves de caça dificilmente voam em qualquer lugar próximo de sua velocidade máxima. Na verdade, elas raramente voam acima de Mach 1 em combate.

A capacidade Mach +2.0 falhou

A Guerra da Coreia nos anos 50 viu o primeiro emprego em larga escala de aeronaves a jato. As velocidades máximas dos protagonistas F-86 Sabre e MiG-15 Fagot estavam próximas de Mach 0.9. Suas melhores velocidades de cruzeiro também eram próximas de Mach 0.9. Ambas as aeronaves voaram extensivamente em suas velocidades máximas. Embora o pós-combustor tenha sido desenvolvido logo após o motor a jato em si, os caças operacionais até e incluindo o F-86 não o tinham.

O desejo de velocidade continuou após a Guerra da Coréia. Das lições aprendidas na guerra, sentiu-se que ainda mais velocidade poderia ser utilizada. Nessa época, o motor a jato com pós-combustores operacionais tornou-se disponível e o supersônico F-100 liderou a era dos “Century Seriesrrfighters”. Os europeus também desenvolveram os supersônicos Super Mystere B-2, o Mirage III, Lightning P-1 e os russos responderam com o MiG-19 e MiG-21, mas esses caças supersônicos pós-coreia tinham uma característica totalmente nova que não existia anteriormente: a velocidade máxima era 50-100% maior  do que a melhor velocidade de cruzeiro.

Lembre-se, os caças subsônicos tinham uma velocidade máxima muito próxima da melhor velocidade de cruzeiro. Mas o pós-combustor produziu uma revolução na velocidade máxima das aeronaves. Uma velocidade máxima de Mach 2 ficou muito, muito na moda… quase uma exigência. Velocidades máximas de Mach 2.2 eram rotineiras. Como alguém poderia apoiar e justificar uma aeronave de velocidade mais lenta quando o adversário tinha uma aeronave mais rápida? A velocidade Mach 2.8 do MiG-25 (exibida para o mundo, estabelecendo um recorde internacional em circuito fechado de 500 km) tornou-se a base que justificou a necessidade de um novo caça para o Congresso dos EUA em 1968-1970, nascia assim o F-15 Eagle (Mach 2.5).

Na Guerra do Vietnã nos anos 60, tanto a USAF quanto a USN estavam usando vários modelos do F-4 como caças de superioridade aérea contra os MiG-19 e MiG-21. Os F-4’s e MIG-21’s tinham velocidades máximas na mesma ordem (Mach 2.2). Agora, vamos ver como os pilotos usaram sua capacidade de velocidade na guerra do Vietnã. Após a guerra, os analistas militares compilaram o seguinte registro das mais de 100.000 surtidas realizadas pelas aeronaves Mach 2.2 dos EUA sobre o Vietnã do Norte.

Na guerra do Vietnã, os pilotos norte-americanos voaram mais de 100.000 surtidas em aviões capazes de exceder Mach 2. Apenas um piloto voo alguns segundos acima de Mach 1.6, com outros poucos voando alguns minutos acima de Mach 1.4.

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No Vietnã os caças Mach 2 dos EUA não romperam Mach 1.4.

A grande maioria das operações militares e todas as manobras de combate sobre o Vietnã foram realizadas em velocidades abaixo de Mach 1.2 e em altitudes abaixo de 20.000 pés. As forças armadas americanas exigiram capacidade Mach +2.0 em cinco aeronaves usadas no Vietnã, o F-104, F-4D/E, F-105D, F-106.4 e F-111. (O F-5E e F-101 foram capazes apenas de Mach 1.6). O governo forneceu fundos para a capacidade Mach +2.0, mas ela não foi utilizada.

Vinte anos depois, durante os combates aéreos na operação Tempestade no Deserto sobre o Iraque, as aeronaves americanas não ultrapassaram Mach 1.03, mesmo quando aeronaves com capacidade Mach 2.5 (F-15C Eagle) engajaram alvos Mach 2.8 (Mig-25 Foxbat).

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As aeronaves dos EUA não ultrapassaram Mach 1.03 no Golfo.

A primeira razão para a “baixa velocidade” nos combates aéreos está na relação taxa de giro vs. velocidade das aeronaves. Em combate, cada piloto procura pilotar sua aeronave de forma a maximizar sua taxa de giro. Assim, ele ganha posição angular sobre o inimigo, o que, por sua vez, pode permitir o lançamento de um míssil ou o disparo de uma arma. O problema é que a taxa de giro máxima das aeronaves de caça normalmente está em algum lugar entre Mach 0.6 e Mach 0.9.

Assim, se o piloto for entrar em combate (ao invés de evitar o combate), sua velocidade inevitavelmente cairá para velocidades subsônicas. Ou isso, ou o seu adversário será capaz de ganhar uma posição para a sua retaguarda, onde ele pode lançar um míssil e evitar ser atacado. Todas as aeronaves são subsônicas em sua taxa de giro máxima. Até que as aeronaves possam ser projetada com sua melhor taxa de giro em velocidade supersônica, o combate ar-ar ocorrerá em velocidade subsônica.

O segundo motivo parra o domínio do combate subsônico é porque o voo supersônico queima combustível a uma taxa exorbitante. O único caça dos EUA que atingiu Mach 1.6 sobre o Vietnã  ficou sem combustível; os pilotos ejetaram sobre o Vietnã do Norte e foram capturados. Elevar a velocidade de interceptação a partir de uma base ou zona de patrulha aérea diminui rapidamente o raio de ação do interceptador. Por exemplo, aumento a velocidade de interceptação de Mach 0.8 para Mach 1.5 faz o raio de ação cair até 70%.

Além de ficar sem combustível, outra razão pela qual aviões de combate não voam mais rápido é que os pilotos precisam identificar os aviões inimigos antes de dispararem contra eles, algo extremamente complexo em um teatro de operações saturado. Quanto mais rápida a interceptação, menor a janela de oportunidade para uma identificação positiva e maiores as chances de um combate aproximado (algo que tende a ser evitado).

Tenente-Coronel Christine Mau, que tem mais de 2.000hrs de voo no F-15E Strike Eagle:

“Em toda a minha carreira de voo, deixe-me dizer isso, eu nunca voei mais rápido do que Mach 1.5, e o Strike Eagle pode ir mais rápido do que Mach 2.” Fonte: Views from the Cockpit of the F-35

Foi com o combate aéreo revelando um batente operacional inferior a Mach 1.6 que nos anos 2.000 o programa JSF (Joint Strike Fighter), que daria origem ao F-35, exigiu um caça que poderia estar limitado a Mach 1.6. Não faria sentido alocar esforços e recursos em uma capacidade cinemática pouco utilizada enquanto o programa JSF estava compromissado com um vetor stealth, low-end e capaz de garantir o domínio da informação.

A realidade dos caças legados

Além da realidade do combate subsônico, a velocidade máxima do F-35 não está na mesma métrica da velocidade tomada para os caças legados. Nos caças legados a velocidade máxima normalmente envolve uma aeronave “limpa” e com pouco combustível, ou seja, uma configuração não operacional.

O F-35 pode chegar a Mach 1.6 com 8 toneladas de combustível interno, duas bombas de 2.000lb e dois mísseis BVR AIM-120 (carga de combate padrão). Na verdade,  apesar da elevada secção transversal, o F-35 pode exceder Mach 1 no “Modo Besta”, com elevada carga útil interna + externa (6 bombas + 4 mísseis ar-ar)!

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O F-35 pode romper Mach 1 com carga interna + externa.

Para efeito de comparação, em uma configuração limpa o F-16C pode chegar até Mach 2, mas para rivalizar com carga de combate padrão do F-35 ele necessita de 3 tanques alijáveis, duas bombas de 2.000lb, dois mísseis ar-ar e um pod de designação. Toda essa carga externa produz um índice de arrasto superior a 150, limitando-o a Mach 1.3.

Segundo o piloto norueguês Morten Hanche:

“Vou falar sobre outra impressão no meu primeiro voo no F-35, o F-35 é uma máquina rápida. O F-35, sem esforço, mantém alta velocidade de cruzeiro. Ao contrário do F-16, isso também se aplica em uma configuração de combate. A máquina é tão “lisa” que devemos prestar atenção quando se é um piloto novato. O F-35 pode ultrapassar a velocidade desejada se você não estiver atento. Portanto, não é incomum voar e sem perceber acabar em velocidade supersônica!” Fonte: F-35 og luft-til-luft rollen

Para o F-16C ter uma vantagem minimamente significativa em velocidade final (Mach 1.8), ele necessita de um índice de arrasto de no máximo 50, o que implica necessariamente em uma carga com mísseis ar-ar sem tanques alijáveis, ou no máximo com o tanque da linha central. Mas o esforço para chegar a essa velocidade consumiria rapidamente sua pequena reserva de combustível.

No caso da US Navy a situação é claramente favorável ao F-35C. Apesar de ter velocidade máxima de Mach 1.8, não há uma única configuração de combate em que o F/A-18E/F Super Hornet tem velocidade operacional maior do que o F-35C, com apenas 4 mísseis o Super Hornet já está limitado a Mach 1.6.

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Com apenas 4 mísseis o F/A-18E/F está limitado a Mach 1.6.

Essa é a diferença entre as especificações no papel e no desempenho do mundo real. Qualquer conjunto de armas externas, tanques de combustível alijáveis, pod EW e de designação de alvo e etc… têm um impacto significativo no desempenho cinemático. Aeronaves baixo observáveis (LO) como F-35 e F-22 que transportam tudo internamente têm muito pouca diferença de desempenho entre a configuração limpa e de combate.

A ideia de que um caça legado é um interceptador melhor do que o F-35 porque pode voar “mais rápido” é enganosa. A menos que se compare uma aeronave subsônica com uma supersônica, a velocidade não é um fator determinante em uma interceptação entre caças modernos. A consciência situacional e as armas, seguidas da persistência em combate (carga de combustível), são fatores mais importantes.

A confiança na velocidade Mach 1.6 do F-35 em missões de interceptação foi suficiente, por exemplo, para que o Japão decidisse substituir 99 dos seus F-15J pelo F-35A. O F-15J é um caça legado com capacidade Mach 2.5 no papel.

Houve um tempo em que a velocidade estava acima de tudo, mas esse tempo passou. Hoje, o domínio da informação é vida, você pode ser a aeronave mais rápida, mas se você não tiver as informações necessárias para tomar as decisões corretas, você será o mais rápido a morrer.

Resumo

Mesmo com sua elevada secção transversal, o F-35 tem potência de sobra, mas seu Parâmetro Chave de Desempenho exigiu apenas uma velocidade final de Mach 1.6. Esse batente, porém, é muito menos importante do que aparenta. Aeronaves de caça legado (4G) dificilmente voam em qualquer lugar próximo de sua velocidade máxima. Na verdade, elas raramente voam acima de Mach 1 em combate. Além disso, a velocidade máxima de Mach 1.6 do F-35 não está na mesma métrica da velocidade divulgada para os caças legados. Nos caças legados essa velocidade normalmente envolve uma aeronave “limpa”, e com pouco combustível, ou seja, uma configuração não operacional.

4 comentários sobre “Um estudo da velocidade máxima do F-35 (Mach 1.6)

  1. Muito bem explicado, deu até curiosidade de saber o peso operacional do gripen pra manter o super cruiser de 1.2 com um motor apenas do super hornet.

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  2. Muito esclarecedor . sou admirador do F35 e vejo como lamentável a quantidade de críticas que o projeto sofre nos sites que frequentemente visito. Agora, uma pergunta: se a velocidade final não é tão importante porque os russos dão tanta atenção a isso como se fosse um diferencial de seus aviões?

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    1. Na verdade a única aeronave russa hoje que foca em velocidade é o MiG-31. O Su-35 é mais lento do que um F-15 e o Su-30SM mais lento do que o F-16. No caso do MiG-31 é em virtude de tratar-se de um interceptador puro que deve percorrer grandes distâncias o mais rápido possível.

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