Não apenas um caça, mas o melhor caça, foi o que pediu a USAF

Não basta só contar a história desse excepcional avião, que opera há mais de 40 anos na Força Aérea Americana. O F-15 Eagle teve o nome de um símbolo americano — a águia —  escolhido por causa de sua finalidade. Colocar os Estados Unidos novamente na liderança dos caças e interceptadores de grande desempenho, posição perdida após as confirmações simultâneas da existência de dois aviões soviéticos que apareceram no show aéreo de Zhukowsky em 1967. Ambos projetos do bureau  MiG, Mikoyan-Gurevich, o 23 e o 25, este último já descrito aqui no AE.

Os americanos tiveram a confirmação que o poder pendia para o lado da União Soviética, e se puseram a trabalhar de imediato, com o processo habitual de emitir um requerimento de um novo avião feito pela Força Aérea para o Departamento de Defesa.

A McDonnell Douglas, de Saint Louis, no estado de Missouri, tinha ampla história em caças de eficiência comprovada, talvez o mais brutal deles sendo o mais famoso e utilizado, o F-4 Phantom II. Pesado, veloz e resistente, o Phantom foi amplamente vitorioso no Vietnã e deixara o seu fabricante com uma imagem melhor do que já tinha. Era natural que a MDD fosse a selecionada para fazer um novo avião, mais refinado, que pudesse ser superior ao F-4 em tudo.

Partindo de tudo que já se sabia, o refinamento aerodinâmico foi tomado como uma das prioridades, para tornar mais fácil o trabalho dos motores, já que o avião teria necessariamente que levar muito equipamento eletrônico e deveria ter grande autonomia. Para mais velocidade, dois motores eram fundamentais, e isso trazia a certeza de que o peso não seria menor que o do Phantom.  Duas toneladas a mais no F-15 em relação ao Phantom, quando carregado e com tanques cheios, foi o resultado.

A fuselagem é larga, acomodando os dois motores, e foi desenhada para gerar sustentação, como se fosse um lifting body, os aviões experimentais sem asas que serviram de escola para se chegar ao Space Shuttle, que tem asas pequenas para seu peso. Incrivelmente, foi escolhido e projetado um freio aerodinâmico muito grande, que se abre acima da fuselagem, logo atrás da cabine, e que permite não se usar um paraquedas de freio, um dos poucos aviões de alto desempenho que não precisa dele para frear.

O primeiro voo foi em 27 de julho de 1972, e mais quatro anos seriam usados para colocar o F-15 em operação — combat-ready (pronto para combate) — nos esquadrões da USAF. O primeiro deles a receber o Eagle foi em Langley, Virginia, onde está sediado o comando de caças, e onde as siglas na deriva usam as letras FF ao invés de serem relativas à base aérea. FF vem de First Fighter, pois foi lá que foi formada a primeira ala de caça da USAF.

O motor escolhido foi em parte custeado pela USAF, que o escolheria também para o caça leve monomotor F-16. A canadense Pratt & Whitney foi a selecionada para propulsionar o avião, e não poderia responder com algo fraco. O F100-PW-100, primeira versão dessa família de motores turbofan que é produzida até hoje, gerava 10.800 kgf de empuxo com pós-combustão a pleno, trazendo ao F-15 uma relação empuxo-peso acima de 1, o primeiro da história. Era mais força do que peso, algo que é um objetivo máximo em qualquer veículo de alto desempenho.  Com os 21.600 kgf dos dois motores, e peso vazio de 12.700 kg, essa relação era 1,7.

Com tudo que o avião podia levar, tanques externos e armas, a relação caia bastante,  0,7 com o peso de 29.937 kg. Assim equipado, com carga externa de tanques suplementares, o Eagle podia voar por até 5.955 km, que o tornava apto a atravessar o Atlântico sem reabastecimento e sem escalas, tornando rápida a inclusão deles em forças de defesa e ataque na Europa.

Para garantir a superioridade do F-15 ante os adversários, muita eletrônica foi aplicada. O radar Hughes APG-63 tem capacidade ar-ar e ar-terra, com 160 km de alcance, e pode detectar aeronaves, fazer mapeamento de solo, determinação de distância de alvos e acionamento automático de armas. Trabalhando em conjunto com os computadores do sistema Northrop ALQ-135, são identificadas ameaças, classificadas por prioridades e acionadas contramedidas de embaralhamento eletrônico (jamming), tudo sem trabalho direto do piloto. As contramedidas eletrônicas são emitidas pelo casulo (pod) Westinghouse ALQ-119. Para ajudar na defesa, o computador Loral ALR-56 foi projetado para avisar quando o F-15 é detectado por radares de origem diferente daquelas dos países aliados aos EUA.

O primeiro combate real em que um F-15 foi empregado aconteceu em junho de 1979, com um avião de Israel. O fato conta que seis MiG-21 foram abatidos. O último dado é de 2009, quando se afirmava que os F-15 haviam conseguido mais de cem vitórias aéreas sem nunca terem sido derrubados. A maioria desses abates foi feita pela Força Aérea Israelense.

É de Israel também o talvez mais incrível acidente sofrido por um F-15. Em 1983 durante uma missão de treinamento, um choque no ar com um A-4 Skyhawk do mesmo país provocou a quebra de quase toda a asa direita. Como a fuselagem também gera sustentação, e os motores tem empuxo de sobra, o piloto, Ziv Nedivi e seu navegador Yehoar Gal declaram emergência e pousaram na base Ramon, numa velocidade que foi o dobro da normal de pouso, mas conseguiram parar o avião no final da pista, usando o gancho de cauda que foi colocado no avião apenas para emergências. Cabos de aço foram estendidos na pista, e o gancho foi arrancado no pouso, devido à alta velocidade, mais de 450 km/h. O avião foi consertado e voltou a voar normalmente, provando a qualidade do projeto e das equipes de manutenção.

Um piloto americano descreveu certa vez que voar o F-15 “do ponto de vista de apenas subir e descer sentindo as forças no corpo, é a pior montanha russa do mundo que você já esteve, multiplicado por cem”. Na verdade a carga estrutural máxima do F-15 é de nove vezes a aceleração da gravidade (9 g), mas os efeitos vão além disso algumas vezes.

Muitos tripulantes ficam enjoados ao voar no F-15, não apenas pelas forças envolvidas que não são diferentes de muitos outros aviões de combate, mas também pela visibilidade ampla que a carlinga permite, somada à posição dos assentos, bastante altos. O mesmo piloto disse que em muitas manobras há a impressão de que se está caindo do avião devido a essa posição, e que isso agrava as vertigens e enjoos, muito diferente de se estar em um avião de passageiros com uma pequena janela. Claro que essa sensação é mais comum para quem não está pilotando, exatamente como acontece com os enjoos em carros, ou tem menos costume.

Tripulantes sentam alto, favorecendo visibilidade para os lados a para baixo

 

O navegador/operador de armas fotografa à frente, para obter visual espetacular (redit.com)

Nos combates na guerra contra o Iraque na década de 1990, a manutenção do F-15 foi essencial para manter a capacidade de atacar o inimigo, com o trabalho sendo feito rapidamente, possível pelo projeto que levou em conta essa facilidade. Nenhum F-15 foi perdido em combate com outro avião ou mísseis lançados do solo, em mais de 2.200 missões que duraram 7.700 horas de voo.

Recordes

Mas entre tudo que o avião conseguiu, a velocidade de ascensão, chamada de razão de subida, foi o mais impressionante.  Antes mesmo do avião começar a equipar os esquadrões da USAF,  um grupo formado pela PW e USAF planejou quebrar vários recordes em 1975.  Em números puros, a razão de subida do MiG-25 era de 12.482 metros por minuto, a partir do nível do mar. O F-15 melhoraria essa marca para 15.240 m/min, quase 3 mil metros por minuto mais rápido, uma diferença em velocidade vertical de 749 km/h  para 914 km/h, 165 km/h mais rápido no F-15. Conforme se vai subindo essa velocidade diminui, pela menor densidade do ar que resulta em menor empuxo. Se isso não acontecesse, era de se esperar atingir os 30  mil metros em pouco mais de 120 segundos, ou 2 minutos. Veremos que o tempo obtido foi maior que isso.

O local escolhido para recuperar os recordes para os EUA foi a base aérea da USAF em Grand Forks, North Dakota, local de baixas temperaturas, onde a maior densidade do ar favoreceria chegar o mais rápido possível às altitudes de 3, 6, 9, 12, 15, 20, 25 e 30 mil metros, seguindo as normas da Federação de Aviação Internacional, (FAI) que estabelece que a partida deve ser feita no solo e parado. Janeiro de 1975, período de inverno no hemisfério norte, foi a época estabelecida.

Os três recordes de maior altitude tinham sido registrados em 1973 pelo MiG-25, mas os cinco de menores altitudes eram de um Phantom II desde 1962.

Num intervalo de 16 dias, o F-15 batizado de Streak Eagle (aqui, streak tem o significado de  se mover rápido em uma direção) foi usado para trazer todas as medalhas de volta para o EUA.

O gerente de produção da Pratt & Whitney, coronel reformado Scott Willey participou do trabalho, e disse que a USAF foi enfática em estabelecer os recordes nesse evento. O tempo frio ajuda bastante, pela maior densidade do ar, gerando mais empuxo por cada unidade de volume de ar aspirado.

Steve Shobe, gerente de engenharia do Pratt & Whitney F100, e que trabalhou toda sua carreira nesse motor e suas evoluções, afirmou que os recordes eram fundamentais para toda a moral americana, notadamente dos times que desenvolviam e fabricavam os motores, um dos mais vitais produtos da empresa no mercado de de aviões militares, apesar da P&W ser uma gigante nesse mercado há muitas décadas.

A avião escolhido era o décimo-sétimo F-15 produzido, número de série 72-0119, e havia voado pela primeira vez em meados de 1974, sendo levado à Base Aérea de Edwards, na Califórnia, em seguida. O avião tinha alterações para diminuir o peso, entre elas, remoção de vários sistemas e componentes, como gancho de cauda, escada de acesso ao cockpit, freio aerodinâmico, canhões, sistema de controle de armamentos, flaps. A pintura externa não foi aplicada. Os sistemas redundantes hidráulicos, cada um tocado por um motor, foram reduzidos a apenas um, e os sistema de navegação também removido. Isso fez ser necessário um dia limpo para voar, sendo necessário voo VFR (visual)  num avião que jamais foi projetado para isso.

Foram feitos cerca de 30 decolagens e subidas de teste dessa forma, em Edwards. A maior altitude a ser atingida, 30 mil metros, estava muito acima do teto normal de serviço do Eagle, então era previsto que os motores apagassem por falta de ar. Treinou-se pousos planados com motores desligados no gigantesco lago seco onde está Edwards — o campo de provas da Força Aérea do Exército, depois USAF, desde 1942 — e o sistema elétrico deveria ser capaz de operar pelo menos até o pouso apenas com as baterias e sem geração de energia, caso os motores não pudessem ser religados.

Depois de vários testes descobriu-se que o modo mais eficiente para acelerar em subida era tirar o avião do solo, recolher o trem de pouso, manter  voo nivelado entre 3 a 6 metros, acelerando até cerca de 800 km/h, para depois puxar o manche e subir. Dependendo da altitude a ser atingida, a manobra era diferente quando se chegava a certas altitudes. Veja os gráficos com as trajetórias, altitudes, ângulos de subida e velocidades.

Estabelecidas essas informações e procedimentos, o avião foi enviado à Base Aérea de Grand Forks logo depois de 20 de novembro, o feriado de Ação de Graças (Thanksgiving). Os pilotos tinham no time Pete Garrison, piloto-chefe de testes de desenvolvimento da McDonnell Douglas, os majores Roger Smith e Dave Peterson, ambos pilotos de testes em Edwards, e o major Willard MacFarlane, piloto do Tactical Air Command. No total, quatro pilotos, dois engenheiros da McDonnell Douglas, dois da Pratt & Whitney e cerca de 20 a 25  pessoas de manutenção da McDonnell Douglas e da USAF.

Como se havia determinado que era mais eficiente um corrida de decolagem o mais curta possível, o avião era enganchado em uma barra, acelerado a pleno e depois, através de carga explosiva, rompida a fixação à barra, com o avião correndo apenas 120 metros aproximadamente.

Só havia peso do combustível necessário para cada tentativa, nada de tanques cheios, que podiam chegar a 6.100 kg caso fosse completados. A quantidade de combustível também aparece nos gráficos acima.

Houve uma espera de vários dias devido ao mau tempo, com nevascas sempre abaixo de zero, e nada de boa visibilidade necessária para se voar sem instrumentos de navegação, com referências apenas visuais.

Finalmente, e 16 de janeiro começaram os voos, mais de 60 no total com os cinco primeiros recordes caindo em apenas seis horas, com três deles no mesmo voo. Os 3 mil metros foram alcançados em 27,57 segundos, 6,9 mais rápido que o anterior. Nos 6 mil, 39,33 segundos,  9 e meio segundos mais rápido, os 9 mil metros chegaram em apenas 48,86 segundos, margem de 12,8 segundos, e os 12 mil metros em 59,38 segundos, batendo o recorde anterior por 17,7 segundos. Essas subidas ocorreram a 80° de ângulo em relação ao solo, ou seja, quase verticais, e mesmo assim o F-15 consegue romper a velocidade do som em 23 segundos após sair da imobilidade. Pense nisso!

Acima dos 15 mil metros os pilotos usaram roupas com pressurização, como as usadas nos aviões de reconhecimento U-2 e SR-71, e similar às dos astronautas.  Para chegar aos 15 mil metros, o Streak Eagle marcou um tempo mais baixo que do foguete Saturn V, que levou os homens à Lua. O tempo foi de 77,02 segundos, melhor 37,5 s que o anterior, recorde do MiG-25.

Para as tentativas de tempos curtos em maiores altitudes, depois da subida vertical se efetuava um Immelmann (manobra creditada ao piloto alemão Max Immelmann na Primeira Guerra Mundial, que consiste de no topo do looping executar um tonneau e passar de voo invertido a voo normal), mais aceleração  e depois subida em ângulo ótimo calculado teoricamente e verificado nos testes em Edwards.

Os 20 mil metros chegaram em 122,94 segundos no dia 19 de janeiro, baixando 46,8 s o recorde soviético,  e os 25 mil no dia 26 de janeiro de 1975, quando foram alcançados em 161,02 segundos,  baixando 31,6 segundos a marca anterior.

Mas o mais incrível foram os 30 mil metros, altitude 10 km acima do teto de serviço do F-15, mostrando que há bastante folga nessa especificação. Esse número foi atingido no dia 01 de fevereiro, em 207,8 segundos, melhorando 36,1 segundos do que o MiG-25 possuía. Mas não foi na primeira tentativa. Foi necessário um dia bastante frio, com aceleração até Mach 2,2, e depois ângulo de 60° na segunda parte da subida para se conseguir, chegando lá na marca em trajetória parabólica, a Mach 0,7. Como previsto, os motores desligaram por falta de ar, mas foram religados quando o avião descia.

O Streak Eagle foi entregue ao Museu da Força Aérea em 1980, foi pintado para evitar corrosão, e depois de muitos anos exposto, se encontra atualmente na área de restauração, aguardando sua vez de voltar à velha forma.

Onze anos depois dos incríveis voos do Streak Eagle, em 1986,  esses números impressionantes seriam superados por um dos  protótipos do ucraniano Sukhoi Su-27, chamado de P-42, num projeto idêntico ao feito para o Eagle, e ironicamente chamado de Streak Flanker.

As versões mais importantes e principais do Eagle foram as seguintes:

F-15A – monoposto, avião descrito no início

F-15B – biposto, para treinamento

F-15C – melhor radar e mais capacidade de combustível, câmeras de reconhecimento, de TV e indicadores laser de alvos.

F-15D – biposto a partir do C,  versão atualizada.

F-15E – Strike Eagle (Águia de ataque. Não confundir com o Streak) – desenvolvido pela McDonnell Douglas contra a vontade da USAF, que trabalhava secretamente o F-117 Stealth, tinha com radar mais potente, mais aviônica e sistemas de armas mais pesadas. Voou em julho de 1980 pela primeira vez, depois de ter sua estrutura modificada em cerca de 30% dos componentes para maior peso em missão e incluía um pod para navegação e ataque LANTIRN – low altitude navigation and targeting, infrared for night (navegação de baixa altitude e alvo em infravermelho noturno), sensores de infravermelho para visão do piloto, mapas digitais nas telas, radar APG-70, HUD aprimorado com maior ângulo de visão, computador de missão mais rápido, mísseis AMRAAM AIM-120 substituindo os mais antigos Sparrow. Bombas guiadas a laser e por satélite também são empregadas. O “E” tem peso máximo de decolagem de 36.740 kg.

A USAF contava ainda com o F-111 e usava também os A-10 Warthog para ataques ao solo, e julgava desnecessário um F-15 para bombardeio. Lembrando que o F-111 foi aperfeiçoado para invadir território hostil a baixa altitude, atacar alvos terrestres e escapar em velocidade, sempre voando o mais próximo do solo possível. Veja essa matéria aqui.

O F-15E foi bastante usado no Afeganistão, após os ataques terroristas a Nova York e ao Pentágono, em Washington, em 11 de setembro de 2001.

F-15J – versão para o Japão, com 139 unidades construídas pela Mitsubishi.

F-15SE – O Silent Eagle (águia silenciosa) tem alterações para reduzir a assinatura nos radares, tornando-o mais difícil de ser detectado, e armamento modernizado.

Hoje são cinco países que usam o F-15. EUA, Japão, Israel, Coreia do Sul e Arábia Saudita. Devem permanecer em operação na USAF até 2045, e mais ainda nos outros países. Os números de produção contam com 365 F-15A, 59 F-15B de dois lugares, 409 F-15C , 61 F-15D e 236 F-15E Strike Eagle.

A versão atual do Pratt & Whitney F100, a 229, tem 16.162 kgf de empuxo, e especula-se que, se fosse tentado, os recordes poderiam voltar para o F-15. Tudo depende da Boeing, que controla a McDonnell Douglas desde 1997.

Os muito mais modernos F-22 Raptor, bimotor, e o F-35 Lightning II, monomotor, tem empuxos respeitáveis, mas o Raptor é mais pesado, e tanto ele quanto o F-35 tem relações empuxo- peso ao redor de 1,07, ainda piores que o F-15. O ucraniano Sukhoi 35 tem razão de subida um pouco melhor que o F-15, e sendo derivado do Su-27, deve ser mais rápido operacionalmente. Os europeus Typhoon e Rafale tem razões de subida a partir do nível do mar melhores também que o F-15, mas não há registro de tentativas de recordes com esses aviões. O Saab Gripen, que irá equipar a Força Aérea Brasileira em breve, tem razão empuxo-peso de 0,97, também abaixo do F-15.

Seja ou não o avião atual de velocidade vertical maior, e eficiência do F-15 é indubitável, e suas provas em combates, absolutas. Com 41 anos em serviço e com mais pelo menos duas décadas à frente, já passou à história como um dos mais importantes caças.

 

Características principais

  • Comprimento: 19,43 m
  • Envergadura: 13,06 m
  • Altura: 5,69 m
  • Área alar: 56,48 m²
  • Peso vazio: 12.700 kg
  • Peso carregado: 20.200 kg
  • Peso máximo de decolagem: 30.845 kg
  • Capacidade combustível: 6.100 kg – interno
  • Motores: 2 × Pratt & Whitney F100-PW-100 ou 220, turbofan com pós-combustores, empuxo com pós-combustão: 10.886 kgf cada. Versão 229 do F-15E com 16.162 kgf
  • Velocidade máxima: em altitude, acima de Mach 2,5 (2.665 km/h) – quase 3.000 km/h no F-15E. Em baixa altitude: Mach 1,2 (1.450 km/h)
  • Raio de ação em combate: 1.967 km
  • Alcance máximo de traslado (ferry range): 5.550 km com 3 tanques externos de 2.300 litros cada.
  • Teto de serviço: 20.000 m
  • Razão de subida: 15.240 m/min
  • Empuxo- peso: 1,26 com carga máxima e 50% de combustível
  • Carga estrutural máxima: +9 g/-3g

Armamentos

  • canhão: M61A1 Vulcan de seis canos, calibre 20 mm, rotativo, 940 projéteis
  • mísseis: 4 AIM-7 Sparrow, 4 AIM-9 Sidewinder ou 8 AIM-120 AMRAAM

Vídeo de época dos voos de recorde, em duas partes:

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