Como funcionam os bombardeiros B-2?

por Tom Harris - traduzido por HowStuffWorks Brasil

Introdução

O bombardeiro B-2, conhecido como bombardeiro invisível, foi no mínimo um ambicioso projeto. Nos anos 70, o exército norte-americano tinha a intenção de substituir o ultrapassado bombardeiro B-52. Eles precisavam de um avião que pudesse carregar bombas nucleares  até a União Soviética em poucas horas e que fosse praticamente invisível aos sensores inimigos.
Como você pode imaginar, esconder um avião gigantesco não é uma tarefa fácil. A Northrop Grumman, a empresa que ganhou o contrato do bombardeiro, gastou bilhões de dólares e aproximadamente 10 anos desenvolvendo o projeto secreto. O produto final é uma máquina revolucionária, uma asa voadora de 52 metros de envergadura que se parece com um inseto aos leitores de radar. O aparelho é revolucionário também do ponto de vista da aeronáutica: ele não possui nenhum dos sistemas de estabilidade padrão que se encontra em um avião convencional, mas os pilotos dizem que ele voa tão bem quanto um caça a jato.
Neste artigo, descobriremos como o B-2 voa, como "desaparece" e também aprenderemos um pouco sobre sua história.

Uma asa voadora

Um avião convencional possui uma fuselagem (a estrutura principal), duas asas e três estabilizadores traseiros anexos à cauda. As asas geram a sustentação, suspendendo a fuselagem no ar. O piloto controla a direção do avião ajustando os componentes móveis das asas e os estabilizadores. O ajuste desses componentes altera a maneira como o ar flui pelo avião, fazendo o avião subir, descer ou virar. Os estabilizadores mantêm também o avião nivelado (veja Como funcionam os aviões para descobrir como esses componentes trabalham em conjunto). O bombardeiro B-2 possui um design completamente diferente - trata-se de uma grande asa, parecido com um bumerangue.

Imagem cedida pelo Departamento de Defesa dos Estados Unidos

O desenho dessa asa voadora é muito mais eficiente do que o de um avião convencional. Em vez de asas separadas suportando todo o peso da fuselagem, o aparelho inteiro age para gerar sustentação. A eliminação da cauda e da fuselagem também reduz o arrasto, (a força total da resistência do ar agindo sobre o avião).
A maior eficiência ajuda o B-2 a percorrer distâncias mais longas em um curto período de tempo, mas ele não é o veículo mais rápido que existe. Militares dizem que ele é subsônico, o que significa que sua velocidade máxima está pouco abaixo da velocidade do som (cerca de 341 m/s ou 1.227 km/h), mas pode percorrer 11 mil km sem reabastecer e 18.500 km com um reabastecimento em voo. Ele pode chegar a qualquer ponto da Terra em pouco tempo.


Imagem cedida pelo Departamento de Defesa dos Estados Unidos
Uma aeronave de extensão KC-10A da força aérea americana
reabastece um bombardeiro B-2 em pleno vôo

Conduzindo o bombardeiro

O B-2 possui quatro motores a jato General Electric F-118-GE-100, cada um gerando 17.300 libras (7.850 kg) de empuxo. Assim como em um avião normal, o piloto conduz o B-2 movendo diversas partes das asas. Como você pode observar no diagrama abaixo, o B-2 possui elevons e lemes ao longo do bordo de fuga do avião. Exatamente como os elevadores e os ailerõens em um avião convencional, os elevons alteram a tangagem (movimento para cima e para baixo) e o rolamento (rotação ao longo do eixo longitudinal) do avião. Os elevons e os lemes de direção controlam também a guinada (rotação ao longo do eixo vertical) do avião.

Imagem cedida pelo Departamento de Defesa dos Estados Unidos

Asas voadoras já existem há um bom tempo, mas sofriam de problemas críticos de estabilidade. Sem os estabilizadores traseiros o avião tende a girar inesperadamente em volta do eixo de guinada. Os militares americanos não encomendaram os primeiros projetos de asas voadoras da Northrop Grumman dos anos 40 devido a essas preocupações.

Nos anos 80, avanços na informática tornaram a asa voadora uma opção mais viável. A Northrop Grumman construiu o B-2 com um sofisticado sistema de controle fly-by-wire. Em vez de acionar os flapes por meios mecânicos, o piloto passa os comandos para um computador que realiza o acionamento. Em outras palavras, o piloto controla o computador que por sua vez controla o sistema de direção.

Passe seu cursor sobre o texto para localizar os principais componentes do aviãoImagem cedida pelo U.S. Department of Defense

O computador realiza também uma série de trabalhos independente do comando do piloto. Ele monitora constantemente os sensores giroscópicos para observar a atitude do avião, sua posição relativa ao fluxo de ar. Se o avião começar a virar inesperadamente, o computador automaticamente move os lemes de direção para agir contra a força que vira o avião. As correções são tão precisas que o piloto normalmente não sente nenhuma alteração. O B-2 também possui um pequeno flap cuneiforme no bordo de fuga, chamado de gust load alleviation system (GLAS), para agir contra as forças de turbulência de ar.

A tripulação e o suporte

Imagem cedida pelo U.S. Department of Defense

O bombardeiro B-2 necessita de uma tripulação de apenas duas pessoas - um piloto e um comandante de missão que se senta em um posto de comando à dianteira do avião. Em comparação, o bombardeiro B-52 possui uma tripulação de cinco pessoas e o B-1B de quatro.
A ideia original do B-2 é de que ele não necessitaria de nenhum avião suporte. Devido à sua capacidade de se "esconder" do radar, ele deveria ser capaz de penetrar no espaço aéreo inimigo sem suporte de fogo, fazendo o trabalho de dezenas de aviões. Na prática, o B-2 normalmente voa com alguma proteção de caças. O risco de perder uma aeronave tão cara é muito grande para enviá-la sozinha a uma zona de batalha.  

Fora de visão

O principal objetivo da Northrop Grumman para o B-2 era a camuflagem invisível (stealth, em inglês) ou baixa observabilidade. De uma maneira geral, "stealth" é a capacidade de voar pelo espaço aéreo inimigo sem ser detectado. Uma aeronave com essa característica deve ser capaz de alcançar e destruir alvos desejados sem jamais encontrar o inimigo no combate.

Imagem cedida pelo U.S. Department of Defense O B-2 é um avião gigantesco, mas sua avançada capacidade de camuflagem invisível fazem-no parecer menor que um pardal no radar

Para fazer isso, a aeronave deve ser praticamente invisível de diferentes maneiras. Ela precisa se confundir com o ambiente e ser muito silenciosa. Acima de tudo, ela precisa se esconder do radar inimigo, bem como de sensores infravermelhos. Ela também precisa ocultar sua própria energia eletromagnética.
O formato plano e estreito do B-2 e a sua coloração preta auxiliam-no a desaparecer na noite. Mesmo durante o dia, quando o B-2 se destaca em contraste com o céu azul, pode ser difícil saber em que direção o avião está indo. O B-2 emite um escapamento mínimo, de forma que não deixa uma trilha visível para trás.
Assim como acontece com a maioria dos aviões, o componente mais barulhento do B-2 é o motor. Porém, diferente de um jato comercial ou do B-52, os motores do B-2 são instalados dentro do avião. Isso ajuda a abafar o barulho. O desenho aerodinâmico eficiente também ajuda a manter o B-2 silencioso, pois seus motores podem operar em configurações de baixa potência.

Imagem cedida pelo U.S. Department of Defense

O motor também trabalha para minimizar a impressão de infravermelho do avião. Os sensores infravermelhos, incluindo aqueles em mísseis guiados por calor, geralmente buscam o escapamento de motores quentes. No B-2, todo escapamento passa por saídas de refrigeração antes de ser expelida pelos dutos traseiros. Posicionar os dutos de escapamento sobre o avião reduz ainda mais a impressão de infravermelho, já que os sensores inimigos provavelmente analisarão a parte de baixo do avião.

Defesas contra detecção

O B-2 possui duas defesas principais contra a detecção de radares. A primeira é a superfície de absorção de radar do avião. As ondas de rádio utilizadas no radar são energia eletromagnética, exatamente com as ondas de luz. Da mesma forma que alguns materiais absorvem a luz muito bem (tinta preta, por exemplo), outros são particularmente bons para absorver ondas de rádio. A estrutura do B-2 é composta principalmente de material compósito, a composição de diversas substâncias leves. O material compósito utilizado no bombardeiro B-2 é projetado especificamente para absorver a energia do rádio com eficiência otimizada. Partes do B-2, como o bordo de ataque, também são revestidas em avançadas tinta e fitas para a absorção de rádio. Esses materiais são muito caros e a Força Aérea tem de reaplicá-los com frequência. Após cada voo, as equipes de reparos precisam passar horas examinando o B-2 para ter certeza de que está em condições ideais para outras missões.
Componentes metálicos altamente refletivos, como os motores do avião, são todos instalados dentro da estrutura do compósito. O ar chega até os motores por dutos de admissão e através de um duto em forma de "S". As bombas também são alojadas dentro do avião e o trem de pouso recolhe-se completamente após a decolagem.

Imagem cedida pelo U.S. Department of Defense O trem de pouso de um B-2

O segundo elemento que o permite ficar invisível ao radar é o formato do avião. Ondas de rádio rebatem em aviões da mesma forma que a luz rebate em um espelho. Um espelho vertical e plano reflete a sua imagem diretamente até você. Já se você inclinar o espelho em 45 graus, ele refletirá sua imagem para cima. Você não verá a si mesmo, verá a imagem do teto. Um espelho curvado também desvia a luz em um ângulo. Se você apontar um feixe de laser em um espelho curvado, ele jamais irá retornar diretamente a você, não importa como você o posicione.
O formato peculiar do bombardeiro invisível desvia os feixes de rádio nas duas direções. As grandes áreas planas em cima e embaixo do avião funcionam exatamente como espelhos inclinados. Essas áreas desviam a maior parte dos feixes de rádio em direção oposta à da estação, presumindo-se que a estação não esteja exatamente abaixo do avião.
O avião também funciona como um espelho curvado, particularmente na seção frontal. Ele não possui extremidades afiadas, em ângulo, toda a superfície é curvada para desviar as ondas de rádio. As curvas são projetadas para rebater quase todas as ondas de rádio em um ângulo diferente.
O B-2 é projetado para conter seus próprios sinais rádios, a energia eletromagnética gerada pelos eletrônicos a bordo. O avião emite energia de rádio quando utiliza seu radar ou quando se comunica com forças em solo ou outras aeronaves, mas o sinal é pequeno e altamente direcionado, tornando-o menos suscetível à detecção.


Preço em altaQuando o projeto do B-2 teve início, as forças armadas americanas planejaram construir 132 aviões a um custo total de US$ 22 bilhões. Da data em que a aeronave foi apresentada em 1988, seu preço deu um salto para mais de US$ 70 bilhões. Muitos membros do congresso não estavam satisfeitos com os mais de US$ 20 bilhões que o Pentágono já havia gasto para desenvolver o avião. Quando a União Soviética sucumbiu, em 1991, o preço havia subido ainda mais e a necessidade de uma frota ainda maior de B-2s havia diminuído. Em 1993, o Congresso autorizou o Pentágono a comprar 20 B-2s por cerca de US$ 2 bilhões a unidade. Poucos anos depois, o presidente Bill Clinton autorizou os militares a modernizar o protótipo original do B-2 transformando-o em uma arma funcional, fazendo um total de 21. Muitos acreditam que o avião não vale o preço e os custos de manutenção, especialmente considerando que os bombardeiros B-51 e B-1, (mais velhos e mais baratos), conseguem carregar mais bombas e mais rapidamente. 

Armas

Originalmente, a principal função do B-2 era carregar bombas nucleares para dentro da União Soviética em caso de guerra. Com a queda da União Soviética em 1991, os militares redefiniram o papel do B-2. Ele é classificado agora como um bombardeiro multifuncional, projetado para carregar bombas convencionais além das munições nucleares.

Imagem cedida pela U.S. Air Force

O B-2 inclui dois lançadores giratórios, posicionados no centro do avião. Quando o comandante da missão está pronto para disparar, um sinal é enviado ao computador de bordo. O computador abre as portas do compartimento de bombas, gira o lançador para posicionar a bomba correta e então a lança.
Os lançadores carregam bombas gravitacionais convencionais, bombas "burras" que simplesmente caem no seu alvo, assim como bombas de precisão teleguiadas que procuram o alvo. O avião pode carregar cerca de 18 mil quilogramas de munição.

Imagem cedida pelo U.S. Department of Defense Um especialista em munição orientando a montagem do lançador giratório de um B-2 (carregando bombas nucleares)

As bombas de precisão teleguiadas do B-2 são, na verdade, munições "burras" com um sistema de orientação separado anexo a elas. Esse kit de orientação, conhecido como Joint Direct Attack Munition (JDAM), inclui estabilizadores de cauda ajustáveis, um computador de controle, um sistema de orientação inercial e um receptor de GPS. O B-2 utiliza seu próprio receptor de GPS para apontar alvos. Uma vez que a equipe tenha localizado seu alvo, ela envia as coordenadas GPS do alvo para a JDAM e libera a bomba.

Projeto computadorizadoA Northrop Grumman projetou o B-2 quase que inteiramente em computadores, completamente diferente dos métodos tradicionais de desenho. Nos anos 80, esse foi um grande salto na tecnologia. Engenheiros tiveram a possibilidade de construir modelos precisos de uma aeronave desde o menor parafuso, além de testar sua eficiência e a camuflagem invisível em um simulador virtual. O processo de fabricação também foi computadorizado. O computador guiava robôs de montagem extremamente precisos para se certificar de que cada peça estava exatamente na posição correta. Era fundamental prevenir quaisquer erros pois eles poderiam comprometer o formato invisível do avião.

No ar, o receptor GPS da JDAM processa o sinal de satélites GPS para manter conhecimento da sua própria posição, enquanto o sistema de orientação rastreia a mudança de posição da bomba. O computador de controle ajusta os estabilizadores de voo da JDAM para guiar a bomba até o alvo desejado. Esse sistema preciso de ataque a alvos permite que o B-2 lance suas bombas e escape rapidamente. A bomba funciona bem mesmo sob climas adversos, já que a JDAM só necessita dos sinais de satélite para encontrar seu alvo, não precisa ver absolutamente nada no solo (veja Como funcionam as bombas inteligentes para mais informações). Devido ao custo elevado e relativa inexperiência de campo, o B-2 é uma arma considerada controversa. Enquanto alguns analistas consideram-na o auge das aeronaves militares, outros dizem que o avião apresenta sérias limitações, como a alta sensibilidade de suas capacidades invisíveis ao mau tempo. Entretanto, quase todo mundo concorda que ele é uma evolução da tecnologia aeronáutica. Certamente é uma máquina fantástica.
 

 Fonte:uol