quarta-feira, outubro 20, 2021

Gripen para o Brasil

Laser no F-35 ‘Joint Strike Fighter’

Destaques

Alexandre Galante
Jornalista, designer, fotógrafo e piloto virtual - alexgalante@fordefesa.com.br

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vinheta-exclusivoO Programa HELLADS (High Energy Liquid Laser Area Defense System) da DARPA visa desenvolver um sistema de arma a laser de alta energia, com potência de 150 kW, com uma redução de peso enorme em comparação a outros sistemas laser.

O objetivo do programa é atingir menos que 5kg/kW, para que o HELLADS possa ser integrado a aeronaves táticas, aumentando significativamente o alcance. O Programa HELLADS completou o projeto e demosntração de um revolucionário laser de alta energia (HEL) em subescala, dentro das especificações de peso leve e tamanho compacto.

Um módulo de laser em célula com gerenciamento térmico e de energia está sendo projetado e fabricado para demonstrar uma potência de saída de >34 kW. A célula de teste representa metade da célula laser que está sendo fabricada e usada para caracterizar perdas do sistema, performance e confiabilidade. A célula de teste será expandida para uma célula unitária maior.

Com base nos resultados da célula de demonstração, módulos adicionais de laser serão fabricados para produzir um laser de 150 kW, que será demonstrado em laboratório. O laser de 150 kW então será integrado com capacidade de controlar o feixe, para produzir um demonstrador de arma a laser. A capacidade de abater alvos táticos como mísseis e foguetes será demonstrada.

Desafios tecnológicos

Um dos maiores desafios que a Lockheed Martin enfrenta na instalação de um laser de alta energia no F-35 Joint Strike Fighter (JSF) é a questão de como se livrar do excesso de calor gerado pelo sistema.

Sistemas laser usam eletricidade para gerar feixes de luz focados, produzindo uma quantidade de calor muito grande, que precisa ser dissipado. A LM acredita que um laser de 100 kW  é o mínimo de potência para ser efetivo num caça. Mas para obter 100 kW de luz, é preciso gerar 1 MW de energia elétrica, que vai precisar de 900 kW de refrigeração.

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Para dissipar o calor, ‘loops’ de refrigeração serão empregados no núcleo do sistema laser para transferir o calor para o tanque de combustível da aeronave!

Como num radiador de um carro, o calor será transferido para os tanques de combustível do F-35. O processo não vai comprometer a furtividade do JSF, porque não haverá aumento da assinatura infravermelha. A quantidade de combustível levada na aeronave é tal, que todo o calor transferido para ele não aumentará a temperatura em mais de 1 grau.

A LM planeja criar espaço para o sistema laser retirando o fan da variante STOVL (clicar na ilustração acima), que fica logo atrás do cockpit. Colocado no espaço de 100 pés cúbicos, usado para combustível nas outras variantes, o sistema laser poderá gerar energia através de um eixo conectado na turbina do caça.

Lasers de estado sólido, que usam materiais como cristal ou vidro como meio para o laser, são os mais maduros e viáveis para esta aplicação, de acordo com a LM. Lasers de estado sólido já fazem parte dos caças atuais, mas são de baixa potência, usados para telemetria e designação de alvos.

A Lockheed Martin diz que o laser do JSF será usado contra alvos no ar e no solo a distâncias de 10 km. O sistema laser ficará num domo  que emergirá quando for preciso usá-lo. Por volta de 2015, o laser de alta energia poderá ser instalado no F-35.

Óptica

HELLADS

Outro desafio tecnológico para colocar laser no JSF é conseguir manter o feixe focado propriamente, com o fluxo de ar turbulento passando pela aeronave em torno de Mach 1. O fluxo de ar distorce o laser e por isso é preciso usar um sistema que perceba a distorção e o compense para corrigir. A solução se chama óptica adaptativa, que já é usada no Programa ABL (Airborne Laser) e em muitos observatórios astronômicos. A óptica adaptativa realiza compensação da distorção em tempo real, usando espelhos deformadores, para pré-distorcer o feixe, que depois é compensado pela atmosfera.

Efeitos Colaterais

O laser usado pelo F-35 será poderoso o suficiente para cegar pessoas no solo, se estiverem muito perto dos alvos atingidos. A Convenção de Genebra proíbe armas usadas para cegar o inimigo, mas o laser do JSF escapa da Convenção, pois foi projetado para atacar outras aeronaves, veículos e baterias antiaéreas e não pessoas.

O laser de 100 kW será usado para destruir seletivamente linhas de comunicação, tubulações de combustível e tanques de combustível em veículos.

Até o momento usa-se bombas e mísseis para esses tipos de alvos, com precisão muito menor do que o laser. A USAF está identificando pontos de alvos potenciais que são mais vulneráveis ao laser. Num caminhão com controles eletrônicos, por exemplo, o motor seria o melhor ponto.

Entretanto, quando o feixe de laser atinge o alvo, a energia pode ser refletida em todas as direções, potencialmente cegando qualquer pessoa nas proximidades.

Se o laser for disparado contra o cockpit de um avião de combate adversário, o feixe atravessará o canopy e destruirá a eletrônica do avião, refletindo o feixe na tripulação. Se o feixe for mirado acidentalmente numa pessoa no solo, a uma distância de 30cm, será tão intenso que queimará a pele, córneas e a retina.

O problema é que o olho humano é muito mais vulnerável ao laser que qualquer alvo militar, porque o olho foca a luz do laser num pequeno ponto da retina, queimando-a rapidamente.

Medidas de segurança contra laser começam com poucos miliwatts e mesmo uma pequena exposição a lasers de 1 Watt é perigosa. Reflexões de um laser de 100 kW podem ser devastadoras.

Óculos de proteção

Os EUA estão trabalhando em óculos de proteção para os seus soldados, e outros países também o farão, assim que os EUA colocarem suas armas laser em operação. Mas é preciso saber o comprimento de onda do laser para se fazer um óculos que funcione.

No entanto, o feixe de laser poderá afetar civis, caso erre o alvo e acerte uma cidade, por exemplo. Feixes refletidos podem ser fortes o bastante para causar danos à visão a vários quilômetros de distância.

A Lockheed Martin diz que a versão de 100 kW do laser para caças poderá fazer 2 disparos de 4 segundos de duração, separados por 4 segundos, com 30 segundos de refrigeração para poder disparar novamente.

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Ivan

Nós estamos buscando capacitação para construir um caça supersônico e os NorteAmericanos investindo em Laser Tático… Temos que investir muito em Ciência e Tecnologia, repensar o funcionamento das Universidades, não só como centros de ensino, mas também como centros de pesquisa (sei que já se faz isto, mas é necessário muito mais) Quando olho a pauta de exportação brasileira vejo uma predominância absurda de commodities. Vai ferro para China e volta faquinhas e brinquedinhos descartáveis. Desculpem minha revolta, mas temos que agregar valor nas nossas exportações (vide Embraer) para gerar mais caixa e com este caixa investir mais em Ciência… Read more »

Ivan

Em tempo,
Não sei o que é pior para a tropa no chão: bombas de fragmentação, Napalm ou laser na retina?
Bem, com laser dá para usar óculos.
Mas e quanto aos eternos efeitos colaterai contra os civis?

Dalton

Interessante é que na ilustração, o porta-avioes representado, foi descomissionado há muito tempo atrás, portanto não haveria como
o mesmo ser contemporaneo dos F35.

Pelo formato do convoo e o mesmo tendo ainda os “bridle catchers”
especialmente no convés em angulo, parece ser o USS America.

sds

Edmar

Caros Amigos.:

O “Tio Sam” com laser e nós ainda nem conseguimos o FX2!!!

Que coisa!!!

Abraços.

Bosco

Interessante o desdobramento que a tecnologia pode proporcionar. Mesmo equipamentos de designação de alvos (ATFLIR, Damocles, etc) ou ar-ar (OSF do Rafale, por exemplo) podem causar dano à retina. Daí já serem comuns o uso de óculos de proteção inclusive para uso da infantaria já que há feixes de laser por todos os lados varrendo os campos de batalha. Sem falar de armas ‘não letais’ com a finalidade específica de ‘cegamento’. Também num futuro próximo com certeza os pods de designação de alvos irão incorporar mais uma função que é a de ‘cegamento’ de mísseis IR e de postos de… Read more »

Gervasio Galante

…no Brasil se perde muito tempo discutindo qual projeto vai comprar( FX-1, FX-2, FX-3, FX-4, FX-5 …FX-563 ), enquanto os caras já estão desenvolvendo novas opções de tecnologia….

Musashi

Acredito que onde se lê, “é preciso gerar 1 mW de energia elétrica”. Deveria ler 1MW, prefixo Mega (M) 10^3, não mili (m) 10^-3

Alexandre Galante

Obrigado, Musashi! corrigido.

osorio

que coisa né e nos aqui tentando adquirir 36 caças supersonicos e eles lá em fase adiantada do projeto de um laser tático.
Eu acredito que aqui no Brasil nos poderiamos desenvolver tais tecnologias pois capacidade nos temos o que nos falta é apoio por parte do governo.
è por isso que eu não critico o governo americano,eles querem,eles fazem,eles podem.

osorio

Eu acabei de me lembrar de ja ter visto algo semelhante em um filme.
três aviões posicionaram em forma triangular e dispararam seus feixes de laser ao mesmo tempo,eu acho que era para destruir um meteoro,não lembro o nome do filme.

Bosco

Interessane o uso do laser de alta energia também na função ar-ar. Seria o adeus ao velho e confiável canhão? Em um site eu li sobre uma linha de pesquisa que tenta desenvoler lasers para a função de proteção de aeronaves de mísseis. Uma das linhas de pesquisa trabalha em um laser que muda de direção ‘eletronicamente’ como o radar de varredura eletrônica, sem que seja necessário a movimentação mecânica das lentes/espelhos. De acordo com o estudo isso aumentará a velocidade em que os alvos podem ser engajados e até possibilitará o engajamento de alvos múltiplos simultâneos. Sem dúvida, jutamente… Read more »

Ivan

Amigos, Há muitos anos (18 ou 19 anos) estava no aniversário de um amigo quando outro apresentou o novo celular que comprara nos EUA na semana anterior. Era um ‘moderníssimo’ STARTAC. Minha exclamação na hora foi: “olha o telefone do Capitão Kirk”, o mais famoso comandante da Enterprise da série STARTREK… Acho que vou ver “raio laser” em caças e depois talvez pistolas lasers, e sabe Deus mais o que. Teletransporte e “velocidade de dobra” não chego não, mas meu filho, quem sabe. Depois que assisti o filme “Nova York Sitiada” e em seguida o Al Quaeda transformou a ficção… Read more »

osorio

Ivan no filme que vc sitou me parece que não foi ficção não parece não tenho certeza mas aquela parte no fim do filme foi pura realidade aconteceu de verdade.
O terrorista foi preso por um outro atentado,se não me engano foi contra a sede do FBI,e quando ele estava sendo transportado em um helicopetero para a prisão e eles passam pelas torres gemeas e ele diz aquela frase que eu não esqueço “UM DIA COLOCAREMOS VOCÊS NO CHÃO” referindo-se as duas torres.
Sinistro,mas acontece.

Bosco

Além dos usos tradicionais de um radar, os atuais ainda se prestam como meio auxiliar de comunicação e como ‘interferidor’. No futuro, além de teoricamente poderem atuar como auxiliares do sistema propulsor (reduzindo o arrasto) e como ‘arma de energia dirigida’, ainda teoricamente poderia ser útil para produzir o tão falado ‘escudo de plasma’ descrito pelos russos. O ‘escudo de plasma’ foi alerdeado na década de 90 como tendo sido desenvolvido pelos soviéticos/russos tornando a aeronave ‘invisível’ ao radar pela formação de um plasma ao redor da mesma que teria efeitos interessantes sobre as ondas de radar. Tal plasma provavelmente… Read more »

Bosco

Enquanto os amigos Hornet e Felipe se ‘bicam’ (rsrs.) deixa eu complementar minhas elucubrações fictícias. rsr… Se o futuro nos brindar com um sistema que reduza o arrasto baseado em geradores de microondas de alta energia, as aeronaves super e hipersônicas poderão não ter a forma aerodinâmica esperada e parecerão mais convencionais, a exemplo do que hoje vemos em relação à tecnologia ‘Stealth’, que permite a furtividade em aeronaves com aparência menos exótica. As naves espaciais também poderão ser mais leves já que não se fará necessário ou se reduzirá a blindagem ablativa ou a proteção cerâmica necessário para a… Read more »

Felipe Cps

Bosco: Já ouvi falar que os OVNIs usam uma tecnologia que de alguma maneira (provavelmente eletromagnética) “isola” a aeronave do elemento ao seu redor, criando uma película de vácuo, o que permite velocidades altíssimas, sem arrasto algum, tanto no ar quanto na água. Motivo pelo qual as aeronaves “não identificadas” podem possuir formas tão estranhas e variadas. Só discordo do que o Gervásio falou, que não desenvolvemos tecnologias desse gênero. Ora, a tal pesquisa de propulsão a laser, em cooperação com os EUA, não é mais ou menos isso? A verdade é que temos alguma pesquisa, muito inferior ao que… Read more »

Ivan

Bosco,

Suas ELUCUBRAÇÕES são excelentes.
Pena que estou no trabalho agora e não tenho tempo de participar delas.
Mais tarde, quem sabe?

Abç, Ivan.

Bosco

Felipe, com certeza haverá limitações, mas a precisão e o ataque à velocidade de luz sem dúvida irá dificultar a vida de qualquer oponente já que não poderá se esconder indefinidamente. Quanto a superfície espelhada sem dúvida será uma defesa. Já hoje mísseis balísticos são pensados com uma superfície espelhada e em rotação constante de modo a tentar reduzir a concentração de energia em um ponto. Há estudos que usam o laser para criar um caminho ionizado para um ‘feixe de partículas’ que resolveria esse problema da superfície a la ‘Cruzador Real de Naboo”. rsrs… Quanto à propulsão dos OVNIs… Read more »

Colt

O espaço … a fronteira final…

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