RCS (aviação)

Origem: Wikipédia, a enciclopédia livre.
Ir para: navegação, pesquisa
Translation Latin Alphabet.svg
Este artigo ou secção está a ser traduzido de en:Radar cross-section. Ajude e colabore com a tradução.
Diagrama típico de RCS (A-26 Invader)

Radar cross section (RCS) é a medida de quão detectável um objeto é com um radar. Um grande RCS indica que um objeto é mais facilmente detectável.

Um objeto reflete uma quantidade limitada de energia de radar. Vários fatores diferentes definem o quanto a energia eletromagnética retorna à fonte, tais como:

  • o material com que o objeto é produzido;
  • o tamanho absoluto do objeto;
  • o tamanho relativo do objeto (em relação ao comprimento de onda) da iluminação do radar);
  • o ângulo incidente (ângulo em que o feixe de radar atinge uma parte específica do objeto, que depende da forma-alvo e sua orientação para a fonte de radar);
  • ângulo reflectivo (ângulo em que o feixe refletido deixa parte do alvo atingido, que depende do ângulo de incidência);
  • força do emissor de radar;
  • distância entre emissor-alvo-receptor.

Embora seja importante na detecção de alvos, a força e distância do emissor não são fatores que afetam o cálculo de um RCS, porque ele é (aproximadamente) apenas uma propriedade do alvo.

O RCS é usado para detectar objetos voadores em uma grande variação de faixas. Por exemplo, um avião furtivo (que é desenhado para ter baixa visibilidade) terá características de design que lhe dão um RCS baixo (tais como a pintura absorvente, superfícies lisas, superfícies anguladas especificamente para refletir sinal em algum lugar diferente para a fonte), ao contrário de um avião de passageiros que terá um alto RCS (metal liso, superfícies arredondadas efetivamente garantida para refletir algum sinal de volta à fonte, muitas saliências, como os motores, antenas, etc).

Definição[editar | editar código-fonte]

Informalmente, o RCS de um objeto é a área transversal de uma esfera perfeitamente refletida que iria produzir a mesma força de reflexão que seria o objeto em questão. (Tamanhos maiores desta esfera imaginária iria produzir reflexões mais fortes.) Assim, o RCS é uma abstração, pois a área transversal de radar de um objeto não tem necessariamente uma relação direta com a área transversal física do objeto, mas depende de outros fatores.

Um pouco menos informalmente, o RCS de um alvo de radar é uma área efetiva que intercepta a energia transmitida do radar e, em seguida, dispersa essa energia isotropicamente de volta ao receptor de radar.

Mais precisamente, o RCS de um alvo de radar é a área hipotética necessária para interceptar a densidade de energia transmitida para o alvo de tal forma que se a energia total interceptada for novamente irradiada isotropicamente, a densidade de energia efetivamente observada no receptor é produzida. Esta é uma declaração complexa que pode ser compreendida através da análise da equação de radar monostático (transmissor de radar e receptor co-localizado) um termo de cada vez:

P_r = {{P_t G_t}\over{4 \pi r^2}} \sigma {{1}\over{4 \pi r^2}} A_{eff}

onde

  • P_t = potência transmitida pelo radar (em watts)
  • G_t = ganho da antena de transmissão de radar (adimensional)
  • r = distância do radar para o alvo (em metros)
  • \sigma = seção transversal de radar do alvo (metros quadrados)
  • A_{eff} = área efetiva da antena receptora de radar (metros quadrados)
  • P_r = energia recebida do alvo pelo radar (em watts).

O termo {{P_t G_t}\over{4 \pi r^2}} na equação do radar representa a densidade de energia (watts/m2) que o transmissor de radar produz no alvo. Essa densidade de energia é interceptada pelo alvo com a seção transversal de radar \sigma, que tem unidade de medida (metros quadrados). Assim, o produto {{P_t G_t}\over{4 \pi r^2}} \sigma tem as dimensões de energia (em watts), e representa uma energia total hipotética interceptada pelo alvo do radar. O segundo {{1}\over{4 \pi r^2}} termo representa a propagação isotrópica dessa energia interceptada do alvo de volta ao receptor de radar. Assim, o produto {{P_t G_t}\over{4 \pi r^2}} \sigma {{1}\over{4 \pi r^2}} representa a densidade de energia refletida no receptor de radar (novamente watts/m2). A antena do receptor, em seguida, recolhe essa densidade de energia, com área efetiva A_{eff}, produzindo a energia recebida pelo radar (watts), como dada pela equação de radar acima.

A dispersão da energia incidente do radar por um alvo de radar nunca é isotrópico (mesmo para um alvo esférico), e o RCS é uma área hipotética. À luz disso, o RCS pode ser visto simplesmente como um fator de correção que faz com que a equação do radar "dê certo" para a relação observada experimentalmente de P_r/P_t. No entanto, RCS é um conceito extremamente valioso porque ele é uma propriedade do alvo sozinho e pode ser medido ou calculado. Assim, RCS permite que o desempenho de um sistema de radar com um determinado alvo a ser analisado independente do radar e os parâmetros de engajamento. Em geral, RCS é uma forte função da orientação do radar e do alvo, ou, para os biestáticos (transmissor e receptor de radar não co-localizado), uma função de localização do transmissor-alvo e receptor-alvo. O RCS do alvo depende de seu tamanho, refletividade de sua superfície, e diretividade da reflexão de radar causado pela forma geométrica do alvo.

Fatores que afetam o RCS[editar | editar código-fonte]

Tamanho[editar | editar código-fonte]

Via de regra, quanto maior for um objeto, tanto maior será sua reflexão de raios de radar e, portanto, maior seu RCS. Por exemplo, um S-band Radar pode detectar pingos de chuva, mas não nuvens cujas gotas são muito pequenas.

Material[editar | editar código-fonte]

Materiais tais como metais são fortemente reflexivos e tendem a produzir sinais fortes. Madeira e tecido (como partes de aviões e balões geralmente são feitos) ou de plástico e fibra de vidro são menos reflexivos ou mesmo transparentes ao radar tornando-os adequados para vôo furtivo. Mesmo uma camada muito fina de metal pode fazer um objeto tornar-se fortemente reflexivo. Chaff é muitas vezes feita de plástico metalizado ou de vidro (de forma semelhante a folhas metalizadas de produtos alimentícios), com camadas microscopicamente finas de metal. Além disso, alguns dispositivos são projetados para serem ativos, tais como antenas de radar e isso vai aumentar a RCS.

Tintas absorventes de radar[editar | editar código-fonte]

O SR-71 Blackbird e outros aviões foram pintados com um "paint-ball" de ferro especial. Este consistia de pequenas bolas metálicas. A energia de radar é convertida em calor ao invés de ser refletida.

Forma, diretividade e orientação[editar | editar código-fonte]

As superfícies das F-117A são concebidos para ser planas e muito inclinadas.