MiG-25 vs. F-35, geração de energia e arquitetura energética do radar

O MiG-25 Foxbat foi um poderoso interceptador desenvolvido durante os anos 60 na extinta União Soviética, era caracterizado, dentre outras coisas, por um poderoso radar capaz de trabalhar com 600kW de potência. Mas como o MiG-25 conseguia operar com este nível de energia enquanto o F-35, que é focado na geração de energia, produz “apenas” 160kW em seus geradores? 


Por: Ricardo N. Barbosa*


I – INTRODUÇÃO

Os radares normalmente não emitem energia continuamente; em vez disso, eles emitem pulsos e depois silenciam-se para que possam “ouvir” o sinal de retorno refletido no alvo. A relação entre a quantidade de tempo que um radar está transmitindo, em vez de ficar em silêncio, é conhecida como ciclo de trabalho do radar.

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Se o radar emite por 1 microssegundo, “escuta por 99 microssegundos e então emite por 1 microssegundo novamente, e assim por diante, então o radar está emitindo em 1 de 100 microssegundos, ou 1/100 do tempo, e seu ciclo de trabalho é, portanto, 1/100 ou 1%. Este número pode mudar dependendo do tipo do radar e modos em que ele está operando, mas os ciclos de trabalho podem ser tão altos quanto 50% (emitindo metade do tempo) ou tão baixos quanto 0,01% (emitindo apenas 1/10000 do tempo). O ciclo de trabalho é importante para determinar a potência de pico e a potência média de um radar. A título de informação, um radar com arquitetura relativamente moderna, como o N135 do Su-35S, possui um ciclo de trabalho de aproximadamente 25%.

A potência de pico é o fluxo de energia ou potência fornecida em um único pulso. Usando capacitores para armazenar carga e energia elétrica, um radar com, por exemplo, 6kW de energia sendo fornecida por geradores no motor pode armazenar energia e, em um ciclo de trabalho de 1%, emitir um pulsos de 600kW de potência de pico (desconsiderando as perdas), desde que o circuito no radar possa lidar com a potência instantânea. Observar que neste caso o radar possui ciclo de trabalho baixo (1%), ou seja, passa a maior parte do tempo acumulando carga em seus capacitores e pouco tempo emitindo.  Novamente, a título de informação, o N135 do Su-35S produz uma potência de pico de aproximadamente 20kW. A potência de pico não influência diretamente no alcance de detecção do radar, mas é extremamente importante para a guerra eletrônica, pois determina o desempenho de queima, que é o ponto em que a energia refletida por um alvo é maior do que a energia produzida pelo equipamento de interferência defensiva do alvo. Este é o ponto em que a interferência efetivamente falha.

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Um radar também tem uma potência média, que é o fluxo médio de energia fornecida por vários pulsos ao longo do tempo, o intervalo de tempo em que o radar está apenas escutando também é levado em consideração, isso significa que radares com ciclo de trabalho baixo (emitindo por pouco tempo e escutando por muito tempo) tendem a ter potência média baixa. Como a energia em um conjunto de pulsos determina a faixa de detecção, a energia média ou potência média fornece um parâmetro melhor do que a potência de pico para estimar o alcance de detecção de um radar. A potência média pode ser aumentada aumentando a frequência de repetição do pulso (mais pulsos ao logo tempo), aumentando a largura do pulso (pulsos mais demorados) ou aumentando a potência de pico (pulsos com fluxo maior de energia). Com um ciclo de trabalho de 25% e 20kW de potência de pico (1/4 × 20), o N135 do Su-35S, por exemplo, produz uma potência média de 5kW.

II – MIG-25 FOXBAT

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O MiG-25P estava equipado com o radar Smerch-A2 (RP-25 ou projeto 720M; nomeado Foxfire pela OTAN), que operava na banda-I e tinha baixa frequência de repetição de pulsos. A antena cassegrain invertida tinha campo de observação de ±30° em azimute e +14° em elevação, não tinha capacidade look-down (olhar para baixo) e não podia detectar alvos abaixo dos 500m.  Segundo o desertor Viktor Belenko, o Foxfire era capaz de matar um coelho a 1.000m com seu podero pulso. O transmissor conseguia gerar até 600kW de potência de saída. Um Tu-16 (RCS de 16-19m²) poderia ser detectado a 100km e rastreado a 60km.

O MiG-25 tinha nos motores 2 geradores SGK-11/1.5KIS ou SGK-11/1.5KIS-M que produziram alimentação trifásica 200/215V para alimentar sistemas de alto potência, principalmente o radar. De acordo com este documento em alemão: O gerador SGK-11/1.5KIS pesa 36kg e produz 9,35kW e o  SGK-11/1.5KIS-M pesa 36kg e produz 13.6kW. Portanto, é provável que o radar do MiG-25 tenha sido alimentado com uma potência máximo de aproximadamente 18kW ou 27kW (desconsiderando as perdas), que é considerada pequena para os padrões atuais. Os capacitores do radar então acumulavam essa carga e a liberava periodicamente para o transmissor, que então entregava 600kW em sua saída. O elevada potência de pico tornava o radar do MiG-25 extremamente robusto em sua capacidade de resistir à interferência eletromagnética do adversário. 

III – F-35  LIGHTNING II

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Aeronaves modernas, como o F-35, estão equipadas com radares AESA, este tipo de radar possui um ciclo de trabalho elevado, ou seja, a potência média é mais próxima da potência de pico, já que eles emitem por mais tempo. Além disso, são radares com menos perdas e mais sensíveis, o que lhes permite trabalhar com uma potência de pico muito menor do que os 600kW do MiG-25 e ainda assim terem um alcance de detecção muito maior. O radar APG-81 do F-35, por exemplo, possui um alcance de detecção pelo menos 4 vezes maior do que o Smerch-A2 do MiG-25P.

Apesar de operar com um radar que exige muito menos energia, o F-35 produzirá, através de dois geradores de 80kW, 160kW para alimentar seus sistemas de alta potência, que é muito mais do que os 18kW ou 27kW produzidos pelo MiG-25. Isso ocorre porque o F-35 utiliza muito mais sistemas elétricos do que o MiG-25; o F-35, por exemplo, é o único caça a transmitir energia para seus atuadores de superfície de controle via eletricidade em vez de pressão hidráulica. Até o F-22 tem geradores menos potentes do que o F-35 (130kW vs 160kW). 

IV – RESUMO

A relação entre a quantidade de tempo que um radar está transmitindo, em vez de ficar em silêncio, é conhecida como ciclo de trabalho do radar. O MiG-25 era alimentado por dois geradores que produziam 18kW ou 27kW (desconsiderando as perdas) de potência, como o radar trabalhava com ciclo de trabalho baixo, ele acumulava energia dos geradores por um “longo” período antes de emitir um poderoso pulso. Enquanto isso o F-35 utiliza um radar com ciclo de trabalho maior (emite por mais tempo), mais eficiente (menos perdas) e sensível, enquanto isso produz muito mais energia (160kW) em seus geradores, que é distribuída para os inúmeros sistemas elétricos da aeronave.


 Fontes e Referências

  • F-15C Eagle vs MiG-23/25: Iraq 1991, por  Doug Dildy e Tom Cooper (Autor), Jim Laurier (Ilustrador);
  • Introdution to Airbone Radar, George W. Stimson (Autor);
  • Mikoyan MiG-31: Defender of the Homeland , por Yefim Gordon e Dmitriy Komissarov (Autor).

*Ricardo N. Barbosa é Técnico do Seguro Social e 3º Sargento da Reserva não Remunerada da FAB. E-mail: rnbeear@hotmail.com


 

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