MFS-EW, o Sistema Multifuncional de Guerra Eletrônica do Gripen E/F

O MFS-EW do Gripen-E/F visa negar ou degradar a consciência situacional do inimigo, interferindo principalmente em seus radares. O objetivo é destruir a imagem distribuída e a consciência situacional do inimigo dentro do teatro de operações. Para obter o desempenho desejado, a Saab projetou uma arquitetura de guerra eletrônica integrada com base em várias tecnologias de ponta


Por: Ricardo N. Barbosa*


SUMÁRIO

1-Introdução; 2-Origem; 3-Propostas; 4-Performance; 5-Testes e Ensaios; 6-Considerações Finais 


1 – INTRODUÇÃO

Agora em estágio avançado de desenvolvimento para as forças aéreas da Suécia e do Brasil, o caça multifunção de assento único (monoplace) JAS-39E Gripen (ou Gripen E) da Saab (o Brasil também receberá uma variante Gripen F de assento duplo) representa uma evolução substancial da série Gripen C/D anterior. Além do novo e mais poderoso motor F414G, maior alcance e capacidade de cargas úteis, o Gripen E também apresenta um novo radar com antena de varredura eletrônica ativa (AESA, sigla em inglês), um sistema de busca e rastreamento por infravermelho (IRST, sigla em inglês), conectividade atualizada e um sistema tático avançado que incorpora um alto grau de fusão de sensores.

Outra parte crítica da composição genética do Gripen E é um novo Sistema Multifuncional de Guerra Eletrônica (MFS-EW, sigla em inglês) totalmente integrado, que está sendo desenvolvido pela Unidade de Negócios em Guerra Eletrônica da Saab em Järfälla. Projetado para fornecer autoproteção e consciência situacional em ambientes eletromagnéticos complexos, o MFS-EW por si só representa um desenvolvimento substancial (o investimento da Suécia no desenvolvimento está sendo estimado em aproximadamente 200 milhões de dólares). Consequentemente, seu design, engenharia, integração e teste exigiram acordos de trabalho estreitos entre a equipe MFS-EW em Järfälla, a Saab Aeronautics em Linköping e, como cliente final, a Administração de Materiais de Defesa da Suécia (FMV, sigla em sueco).

Para obter o desempenho de ponta exigido pelo MFS-EW, a Saab projetou uma arquitetura de sistema de Guerra Eletrônica (EW, sigla em inglês) integrada com base em várias tecnologias de ponta, principalmente receptores digitais de banda ultra larga, dispositivos com Memória Digital de Radiofrequência (DRFM, sigla em inglês), transmissores AESA de Nitreto de Gálio (GaN), busca de direção interferométrica e processamento de sinal de alta velocidade. Esses mesmos “blocos de construção” de tecnologia estão agora sendo aplicados pela empresa a um portfólio de EW aérea mais amplo conhecido como Arexis.

2 – ORIGEM

O desenvolvimento do MFS-EW veio após a decisão da Noruega em 2008 de selecionar o Lockheed Martin F-35A Lightning II como seu próximo caça em detrimento do Gripen NG,  ficou claro que eles não estavam satisfeitos com a solução EW oferecida pelo Gripen NG em 2008, que era uma evolução incremental da EW do Gripen C/D. Nesta época, a Saab tinha voado um demonstrador Gripen avançado de dois lugares. Este era um Gripen D (conhecido como Gripen NG Demo) reconfigurado para demonstrar novas tecnologias, como o motor F414 e o radar AESA ES-05 Raven, a serem incorporadas na variante Gripen NG que estava sendo promovida a potenciais clientes de exportação.

Gripen E/F Test Aircraft
Gripen NG Demo (renomeado Gripen 39-7).

Nesta época, porém, os requisitos suecos para um complexo EW para um caça da próxima geração não estavam definidos. Como resultado, uma série de estudos de análise operacional foi iniciada na Força Aérea Sueca (Flygvapnet), na Administração Sueca de Material de Defesa (FMV) e na Agência de Pesquisa de Defesa (FOI, sigla em sueco) para mapear os requisitos e capacidades EW entre 2025 e 2040. Estudos adicionais foram realizados com a indústria.

O que ficou evidente foi que o ambiente estratégico havia elevado os requisitos de desempenho EW. O sistema EW no Gripen C/D era muito capaz, mas tinha sido projetado no final dos anos 90. Naquela época, existia um grande foco na participação da Suécia em operações internacionais. Portanto, os principais fatores foram a interoperabilidade com a OTAN e um elevado nível de autoproteção. Além disso, o conjunto de ameaças eletromagnéticas da época era basicamente de sistemas datados.

Os resultados das análises realizadas pelo Força Aérea Sueca, pela Administração Sueca de Material de Defesa e pela Agência de Pesquisa de Defesa forneceram uma visão de um ambiente eletromagnético futuro muito diferente e muito mais exigente. Por exemplo, a ameaça estabelecida no leste estava evoluindo rapidamente na forma de sistemas como o sistema de mísseis de defesa aérea S-400 Triumf (nomeado na OTAN de SA-21 Growler) e o caça de quinta geração Sukhoi Su-57 PAK-FA. Ficou claro que um novo caça exigiria um conjunto avançado de EW integrada que pudesse lidar com um ambiente eletromagnético cada vez mais complexo. A EW avançada deveria fornecer maior cobertura de frequências e detecção de formas de onda, além de elevada precisão na geolocalização de ameaças e respostas avançadas de ataque eletrônico (EA).

O MFS-EW do Gripen-E/F visa negar ou degradar a consciência situacional do inimigo, bloqueando radares de vigilância que dão o alerta da presença de uma aeronave na região. Também procura fazer o mesmo com os radares de aquisição de alvos, que apontam o alvo para os radares diretores de tiro. O objetivo é destruir a imagem distribuída e a consciência situacional do inimigo dentro do teatro de operações. Isso força plataformas furtivas como o Su-57 a tornarem-se ativas (devem usar os próprios radares), elevando assim probabilidade de encontra-las. Se o inimigo conseguir atirar, o MFS-EW também deve combater esta ameaça. O MFS-EW deve fazer tudo isso contra várias ameaças simultâneas. Existe a possibilidade inclusive de coordenar a interferência em um grupo de aeronaves e usar técnicas cooperativas de ataque eletrônico contra uma mesma ameaça radar. Tudo isso será feito mantendo a própria consciência situacional e minimizando a carga de trabalho do piloto.

3 – PROPOSTAS

Foi solicitado à indústria que apresentasse propostas para um novo conjunto de EW. Nos estágios iniciais, a Unidade de Negócios EW da Saab trabalhou em conjunto com a Elettronica da Itália. Naquela época, havia uma cooperação sueco/italiana em pesquisa e desenvolvimento da tecnologia AESA, conhecida como M-AESA (Antena de Varredura Eletrônica Ativa Multifuncional). Então, a Elettronica foi convidada a participar dessas atividades de pré-estudo do MFS-EW.

Trabalhando em parceria, a Saab e a Elettronica apresentaram uma proposta que buscava evoluir a partir da experiência das duas empresas no Gripen C/D e Eurofighter Typhoon respectivamente. Um sistema muito capaz foi projetado com base na tecnologia existente. Por exemplo, ele consistia de uma antena jammer AESA modificada, adaptada do sistema desenvolvido anteriormente pela Elettronica para Typhoon, mas aprimorado com a tecnologia DRFM do Gripen C/D. No entanto, essa proposta inicial não foi bem recebida pelo Administração de Materiais de Defesa da Suécia (FMV) e a Agência de Pesquisa de Defesa (FOI).

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Uma solução EW (Typhoon + Gripen C) foi inicialmente oferecida para o Gripen E.

Do ponto de vista tecnológico, uma série de novas tecnologias que estavam chegando à maturidade foram analisadas. Então, isso significou uma arquitetura de recepção totalmente aberta e totalmente digital, amostragem direta de sinais recebidos, elementos de antena de banda larga e medição de parâmetros de alta precisão. Isso também significou que a Saab se separaria da Elettronica e que o componente de interferência ativo do sistema (jammer) se tornaria responsabilidade da Saab.

A mudança para uma arquitetura distribuída significou que grande parte do processamento ocorreria o mais próximo possível das antenas de recepção e transmissão. Ainda existe uma unidade central de guerra eletrônica (EWCU, sigla em inglês), mas isso é apenas para coordenar as funções que exigem entradas de todas as antenas de recepção e transmissão nos trilhos na ponta das asas. Integrar essa nova arquitetura na estrutura do Gripen E/F também se tornou uma prioridade para o pessoal da Saab Aero, que era responsável pela aerodinâmica. Os novos trilhos mais alongados nas pontas das asas desafiaram os engenheiros, era preciso um isolamento suficiente entre as várias antenas e havia também a necessidade de fornecer fluido de resfriamento e outros serviços para as antenas.

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O Gripen E possui trilhos de ponta de asa maiores para subsistemas EW (jammer e RWR/ESM).

Enquanto a arquitetura nascente do MFS-EW estava tomando forma, a Saab Aeronautics buscou uma grande oportunidade para o Gripen NG na Suíça, em uma concorrência com o Rafale da Dassault e o Eurofighter Typhoon. No final de novembro de 2011, o governo suíço selecionou o Gripen NG. (Os termos do contrato foram acordados entre a Suécia e governo suíço em agosto de 2012 e em agosto de 2013 o parlamento suíço aprovou o acordo. No entanto, em maio de 2014, o programa de 22 aeronaves foi rejeitado em uma referendo.

O sucesso da Saab na Suíça (embora de curta duração) foi um grande estímulo para o programa Gripen NG (posteriormente re-lançado como Gripen E/F) e levou o governo sueco a adiantar seus planos de adquirir o Gripen E para a Força Aérea Sueca. No entanto, também era fato que a definição completa do Gripen NG ainda não havia sido concluída. Em meados de 2012, existia uma configuração recomendada e um conjunto flexível de requisitos, mas nenhum de forma oficial. Mesmo assim, veio a decisão do governo sueco de levar o programa adiante. Um contrato foi assinado com a Saab em aproximadamente 3 meses, mas ainda havia muitos requisitos detalhados a serem definidos.

4 – PERFORMANCE

Um dos grandes fatores na especificação de desempenho do MFS-EW foi o requisito de não apenas contribuir para a consciência situacional do Gripen E, mas também de atuar como um sensor de aquisição de alvo. A Força Aérea Sueca queria usar o Gripen E de modo silencioso ou passivo. Uma parte disso foi atendida com a decisão de introduzir um IRST, também existem modos de radar passivos disponíveis, ou seja, o radar pode atuar como uma antena receptora do sistema RWR/ESM. Além disso, havia um requisito adicional no pacote EW visando elevada precisão e geolocalização, que é a capacidade de determinar a posição do alvo através da análise de suas emissões de radar.

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O Gripen E possui antenas jammer nos trilhos de ponta de asa e na deriva vertical.

Isso gerou uma solução com receptor de alerta radar / medidas de apoio eletrônico (RWR/ESM, sigla em inglês) muito avançada, baseada em uma arquitetura de recepção totalmente aberta e digital que oferece uma probabilidade muito alta de interceptação e amostragem direta de sinais recebidos. Originalmente o RWR e ESM são sistemas EW passivos diferentes quanto ao objetivo principal, o RWR visa um alertar rápido quanto às emissões de radar em volta da aeronave, enquanto a ESM visa uma análise mais detalhada e demorada dos sinais, porém mais precisa quanto aos parâmetros do sinal e do emissor. Sistemas EW modernos de aeronaves de caça podem incorporar um subsistema EW passivo capaz de atuar como RWR e ESM.

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O Gripen E também possui subsistemas EW (lançadores de Chaff/Flare) nos pilones.

No Gripen C/D, o sistema RWR é baseado em técnicas de localização de direção por comparação de amplitude. Essa técnica é também conhecida como localização de direção por monopulso, uma vez que o direção do emissor pode, em teoria, ser calculado a partir de um único pulso de radar, tornando-a adequada para fins de alerta rápido de ameaças. A desvantagem é uma localização de direção não tão precisa, na ordem dos 10° ou mais, ou seja, o emissor está dentro de um volume representado por um cone teórico com 10° de abertura angular ou mais. O volume tende ao infinito, já que a distância do alvo não pode ser determinada inicialmente. O RWR basicamente aponta a direção aproximada da ameaça e a intensidade do sinal.

No Gripen E, porém, o RWR/ESM utiliza uma abordagem interferométrica com precisão esférica para obter uma localização de direção muito mais precisa, mesmo ao realizar manobras de alto g. Esta é uma técnica moderna comumente usada em sistemas EW no estado da arte, como o Spectra do Rafale ,o ALR-94 do F-22 e o Barracuda do F-35, ela utiliza a medição da diferença de fase do sinal de radar que chega nos receptores. Está técnica é utilizada quando uma localização de direção de alta precisão é importante, é possível obter alta precisão ao definir a direção do emissor, da ordem de 0,1 a 1º, ou seja, o emissor estará dentro de um volume representado por um cone teórico partindo do Gripen com 0,1 a 1° de abertura angular. Se duas aeronaves trabalharem em conjunto via link de dados, a triangulação da ESM será suficiente para determinar com relativa exatidão a posição do emissor.

O MFS-EW do Gripen E/F funciona como um receptor de alerta radar para controlar as contramedidas e inferferidores (jammers), mas também incorpora a funcionalidade completa do ESM. Assim, atuando como ESM ao aumento do tempo de escuta das emissões, ele pode realizar uma análise e segmentação de sinais precisa graças a uma medição de parâmetros muito mais detalhada. Além disso, o sistema está constantemente analisando o ambiente eletromagnético. Isso significa que o Gripen E/F pode atuar como uma plataforma de Inteligência Eletrônica (ELINT, sigla em inglês), de modo que uma grande quantidade de dados é registrada para análise pós-missão e para alimentar a biblioteca de ameaças.

O requisito do Gripen E também especificou a necessidade de um Sistema de Alerta de Aproximação de Mísseis (MAWS, sigla em inglês). Nesse caso, a natureza exigente dos requisitos de desempenho resultou na decisão de adquirir uma solução de terceiros. Foram realizadas algumas demonstrações com um MAWS ultravioleta (UV) no programa de demonstração Gripen NG, mas a tecnologia UV não atendeu aos requisitos de detecção de mísseis pós-queima.  Sensores UV tradicionalmente possuem dificuldade em detectar mísseis após a queima do motor, quando o nível de emissão UV cai muito, a vantagem é o pequeno número e alarmes falsos que exige pouca capacidade de processamento. Como resultado, foi tomada a decisão de optar por uma solução com MAWS infravermelho. Após uma avaliação abrangente, testes em vários cenários e um teste comparativo, a decisão foi tomada em favor do sistema PAWS-2 da Elbit System de Israel. No Gripen E/F o MAWS compreende seis sensor espalhados pela fuselagem, além de um processador central.

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Visão superior do MFS-EW do Gripen E/F.

Em termos de autoproteção, a maior inovação do MFS-EW é a adoção de transmissores AESA baseados em GaN para o subsistema de interferência (provavelmente o primeiro caça 4.5G a utilizar esta arquitetura). Os transmissores de banda média estão localizados na ponta das asas, enquanto os transmissores de banda baixa estão posicionados no topo do estabilizador vertical para cobrir os setores dianteiro e traseiro. Os transmissores de banda larga para interferência são construídos com a mesma tecnologia do receptor digital. Os Negócios de Radar da Saab em Gotemburgo já estava desenvolvendo a tecnologia GaN AESA. O que fizeram foi pegar essa tecnologia de antena de banda estreita e adaptá-la à banda larga (cobertura de frequência) exigida pelo sistema MFS-EW. Embora esteja fora do escopo direto do MFS-EW, a abertura do nariz (o radar ES-05 Raven) tem potencial para tornar-se uma antena AESA muito boa para jamming (interferência) de banda estreita (banda-X). A arquitetura do sistema de missão da aeronave levou isso em consideração.

A integração de um chamariz de radar rebocado foi descartada desde o início, mas novos lançadores de contramedidas descartáveis foram introduzidos. O Gripen E/F contará com quatro lançadores pirotécnicos BOP-G (três apontador para cima na raiz da asa direita, um apontado para baixo na fuselagem traseira) mais quatro lançadores BOL-700 integrados nos pilones das asas. O BOL-700 adota um mecanismo ejetor revisado que lança as contramedidas para os lados (em vez de para trás).

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Visão inferior do MFS-EW do Gripen E/F.

Os lançadores BOP-G podem carregar além de chaff e flare, chamarizes ativos descartáveis, como o BriteCloud. A Chemring Countermeasures fabrica os pacotes de chaff do tipo BOL Mk 2 Tipo 1, enquanto a subsidiária da Chemring, nos EUA, Alloy Surfaces produz os chamarizes pirofóricos ou “metal-ativado” BOL-IR MJU-52/B e L5A2.

O mais recente lançador da linha BOL, o sistema da série -700, foi projetado para manter a total comunalidade com as cargas de chamarizes descartáveis RF (chaff) e IR (flare) BOL existentes, mas o sistema de lançamento é interno para não causar impacto na seção transversal radar (RCS) ou no desempenho aerodinâmico da aeronave hospedeira. A porta de ejeção é coberta por uma escotilha de 3 polegadas, que é aberta apenas quando as contramedidas estão sendo lançadas. A escotilha foi projetada de forma a manter o arrasto e o RCS no mínimo, sem afetar o desempenho das contramedidas BOL. O mecanismo de distribuição lateral foi patenteado pela Saab.

A Saab iniciou o desenvolvimento de engenharia em larga escala do BOL-700 no início de 2014 após a seleção para o programa Gripen E. A variante BOL-739 – “39” como identificador do JAS-39 Gripen – será instalada em extensões nos pilones das asas (dois sob cada asa). Os voos de teste do BOL-739 no banco de ensaios JAS-39D de dois lugares começaram no terceiro trimestre de 2018. Os testes em diferentes regimes de voo (como velocidade e cargas g) continuam. O plano é qualificar o BOL-739 até o final de 2019

5 – TESTE E ENSAIOS

As entregas iniciais do Gripen-E às Forças Armadas Suecas estão planejadas para ocorrer em 2021. Quando a aeronave entrar em serviço, será com a configuração de projeto M1 (anteriormente conhecida como MS21). Nesta configuração inicial, apenas a funcionalidade passiva (RWR/ESM) do MFS-EW estará operacional; a configuração completa, com a funcionalidade de jamming (interferência) com antena AESA de GaN, virá a configuração de projeto N1 (anteriormente conhecida como MS22).

Atualmente, os sistemas de pré-produção estão sendo testados em plataformas terrestres em Järfälla e Linköping e em voo em duas aeronaves de desenvolvimento Gripen-E. O hardware para a configuração M1 foi qualificado e o sistema agora está voando nas aeronaves de desenvolvimento 39-9 e 39-10. Com relação à configuração N1, a central de hardware AESA para a atualização do bloco MFS-EW está entrando em qualificação. As aeronaves Gripen-E/F em serviço serão modificadas por meio de um kit de atualização; aeronaves produzidas posteriormente a 2021 já sairão da linha com a configuração N1 incorporada.

O Gripen E 39-9 está voando com o MSF-EW M1. 

O jamming cooperativo – no qual um grupo de aeronaves emprega técnicas coordenadas contra uma ameaça específica – é uma capacidade importante que será ativada no tempo devido. A capacidade de várias aeronaves Gripen-E/F empregarem técnicas coordenadas de ataque eletrônico será extremamente útil para combater a resistência ao jamming, contra-contramedidas eletrônicas (ECCM, sigla em inglês), dos radares inimigos. O sistema MFS-EW está totalmente preparado para essa capacidade, que será ativada através do sistema tático e links de dados da aeronave.

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O Gripen E/F terá capacidade EW colaborativa.

Embora os testes iniciais tenham demonstrado-se promissores, é reconhecido que a integração do MFS-EW com o sistema tático completo representa uma tarefa mais difícil. Aperfeiçoar essa integração será desafiador. Os esforços de integração já estão começando a usar um ambiente de desenvolvimento integrado. Isso significa que qualquer falha na interface pode ser corrigida rapidamente. O importante é lembrar que a arquitetura dos sistemas Gripen-E/F divide o sistema tático do software de controle de voo. Isso é um verdadeiro divisor de águas, porque significa que funcionalidades novas ou atualizadas podem ser introduzidas sem a necessidade de uma requalificação cara e demorada de aviônicos de voo essenciais para a segurança. Então, o sistema MFS-EW continuará a evoluir após a entrega da configuração N1.

6 – CONSIDERAÇÕES FINAIS

O sistema de guerra eletrônica do Gripen E/F (MFS-EW) surgiu após uma “falha”, a decisão da Noruega em 2008 de selecionar o F-35A Lightning II como seu próximo caça em detrimento do Gripen NG. Para obter o desempenho de ponta exigido, a Saab projetou então uma arquitetura de sistema de Guerra Eletrônica integrada com base em várias tecnologias de ponta, principalmente receptores digitais de banda ultra larga, dispositivos com Memória Digital de Radiofrequência (DRFM), transmissores AESA de Nitreto de Gálio (GaN), busca de direção interferométrica e processamento de sinal de alta velocidade. Devido a natureza sensível das informações dos sistemas EW e o estágio inicial de desenvolvimento do MFS-EW é impossível determinar a posição qualitativa exata desse último em relação ao seus pares em outras aeronaves de caça, mas com certeza ele estará entre os mais capazes de sua categoria, podendo rivalizar, por exemplo, com o sistema EW Spectra do Rafale, alardeado até então como o sistema EW orgânico  mais capaz entre os caças 4.5G.


FONTES E REFERÊNCIAS


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

4 comentários sobre “MFS-EW, o Sistema Multifuncional de Guerra Eletrônica do Gripen E/F

  1. É a potência dos jammers ?
    Voce teria alguma fonte da potência individual deles ? Seria mais perto das do Rafale ou do F-35 ?

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      1. Sim, eu sei mas como o do Rafale não é a base de GaN, ainda, apesar de também ser AESA fica a dúvida, pelo menos para mim de qual a força do jammer do Gripen.

        Sera que o uso de tecnologias a base do GaN dariam uma capacidade muito superior? Ainda me causa mais dúvidas a SAAB sempre falar que o pod Arexis (que aparenta ser stand off jammer) foi baseado no MFS-EW, isso sempre me causa uma dúvida da forca que o sistema do EW do Gripen.

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      2. A princípio o GaN daria vantagem ao Gripen E. Mas infelizmente não existe informação para sabermos se esta vantagem teórica foi aproveitada na arquitetura do Gripen E ao ponto de garantir uma potência efetiva sobre o alvo superior ao Spectra. Creio que no pior dos casos o MSF-EW é equivalente ao Spectra do Rafale padrão F3-R.

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