E.M.Pinto
Os mísseis hipersônicos representam um dos maiores desafios tecnológicos da atualidade devido às suas velocidades extremamente altas. Um míssil desse tipo, lançado pelos Estados Unidos, poderia atingir a China em apenas 18 minutos, viajando a velocidades superiores a Mach 5. Essa categoria de armamento pode ser impulsionada por motores scramjet, que coletam oxigênio da atmosfera durante o voo e o misturam com combustível de hidrogênio para gerar combustão e manter a propulsão hipersônica.
Porém, outros modelos de mísseis tais quais veículos hipersônicos de planagem, como o chinês Dong Feng 17 (DF-17), foram os primeiros a serem integrados em produção com ogivas convencionais e nucleares. Esses armamentos são projetados para atingir porta-aviões e frotas, pois têm a capacidade de alterar sua trajetória durante o voo, tornando a interceptação mais difícil.
Outro exemplo de armamento hipersônico é o AGM-183A ARRW (Air-Launched Rapid Response Weapon) dos Estados Unidos, que adota um conceito de “míssil dentro de um míssil”. Seu veículo de planagem hipersônica se separa do propulsor e utiliza exclusivamente a energia cinética para atingir alvos.
Apesar dos avanços de nações como Japão, Austrália, china, Irã, Coreia do Norte e França, esta tecnologia se mostrou aplicável e testada em campo de batalha pela primeira vez quando foi explorada pela Rússia, com o míssil hipersônico Kh-47M2 Kinzhal, um míssil capaz de atingir velocidades superiores a Mach 12 e de carregar ogivas convencionais ou nucleares.
Características
Os mísseis hipersônicos são uma das mais avançadas tecnologias militares da atualidade, capazes de atingir velocidades superiores a Mach 5 (mais de 6.125 km/h) e desafiando os sistemas de defesa convencionais. Diferentemente dos mísseis balísticos tradicionais, que seguem trajetórias previsíveis, os hipersônicos podem manobrar durante o voo, tornando sua interceptação extremamente difícil. Eles se dividem em duas categorias principais: os veículos planadores hipersônicos (HGV), que são lançados por foguetes e deslizam a altitudes elevadas antes de atingir o alvo, e os mísseis de cruzeiro hipersônicos (HCM), que utilizam motores scramjet para voo sustentado dentro da atmosfera.
Os principais desenvolvedores dessa tecnologia são Estados Unidos, China e Rússia. Moscou se destaca pelo míssil Kinzhal, lançado de caças MiG-31 e capaz de atingir Mach 12, e pelo Avangard, um veículo planador que pode chegar a Mach 27. A China, por sua vez, desenvolveu o DF-17, um dos primeiros mísseis hipersônicos operacionais, enquanto os Estados Unidos trabalham no ARRW e no HAWC, apesar de alguns atrasos nos testes.
| Característica | Descrição |
|---|---|
| Velocidade | Acima de Mach 5 (mais de 6.125 km/h), podendo ultrapassar Mach 20 em alguns modelos. |
| Manobrabilidade | Capacidade de alterar a trajetória durante o voo, dificultando a interceptação. |
| Precisão | Alta capacidade de atingir alvos estratégicos com margem mínima de erro. |
| Tipos | Veículos Planadores Hipersônicos (HGV) : Lançados por foguetes e deslizam a grandes altitudes. Mísseis de Cruzeiro Hipersônicos (HCM) : Utilizam motores scramjet para voo sustentado na atmosfera. |
| Principais Desenvolvedores | Estados Unidos, China e Rússia. |
| Mísseis de Destaque | Rússia: Kinzhal (Mach 12), Avangard (Mach 27). China: DF-17. EUA: ARRW, HAWC. |
| Impacto Militar | Redução do tempo de reação a ataques, desafio aos sistemas de defesa antimísseis e possibilidade de equipagem com ogivas nucleares. |
| Comparação com Outras Velocidades | Aviões comerciais: abaixo de Mach 1. Caças modernos: Mach 2 a 3. Ônibus espacial: Mach 20 a 24. |
Além da velocidade extrema, a capacidade de manobra dos mísseis hipersônicos representa uma mudança significativa no equilíbrio militar global. Seu uso reduz drasticamente o tempo de reação a ataques e desafia os sistemas de defesa antimísseis tradicionais.
Outro fator preocupante é a possibilidade de essas armas serem equipadas com ogivas nucleares, aumentando os riscos de desestabilização estratégica. Diante desse cenário, as principais potências investem tanto no desenvolvimento dessas armas quanto na criação de novas contramedidas para mitigar suas ameaças.
Enquanto aviões comerciais voam abaixo de Mach 1 e caças modernos atingem Mach 2 ou 3, espaçonaves como o Space Shuttle podem atingir velocidades entre Mach 20 e 24.No entanto, os mísseis hipersônicos devem manter velocidades extremas por longas distâncias, atravessando continentes em minutos.
Tipos de Mísseis Hipersônicos
Atualmente, os mísseis hipersônicos são classificados em três categorias principais, cada uma com características únicas de propulsão e capacidade de manobra. Esses sistemas de armas avançados estão rapidamente se tornando uma prioridade para diversas potências militares, com destaque para os Estados Unidos, China e Rússia. Cada categoria possui desafios técnicos distintos, mas todos compartilham a capacidade de atingir velocidades superiores a Mach 5 (mais de 6.000 km/h), tornando-os uma ameaça significativa para defesas convencionais.
Mísseis de Propulsão a Jato Scramjet (Scramjet Air-Breathing Missiles)
Os mísseis de propulsão a jato scramjet utilizam um motor avançado que se aproveita do ar atmosférico para gerar propulsão, dispensando a necessidade de oxidantes a bordo. Esses motores, conhecidos como scramjets (supersonic combustion ramjets), operam a velocidades supersônicas, comprimindo o ar à medida que o míssil se desloca. A principal vantagem dessa tecnologia é a capacidade de voo sustentado a velocidades hipersônicas dentro da atmosfera, o que confere maior alcance e manobrabilidade.
O programa HACM (Míssil de Ataque de Cruzeiro Hipersônico), desenvolvido pelos Estados Unidos com a colaboração das gigantes Raytheon e Northrop Grumman, é um exemplo notável de mísseis de propulsão a jato scramjet. Lançado de caças F-15, o HACM foi projetado para atingir velocidades superiores a Mach 5, com a habilidade de realizar manobras dinâmicas durante o voo. O uso de scramjets oferece uma vantagem tática ao permitir que o míssil mude sua trajetória em tempo real, dificultando sua interceptação.
Veículos de Planagem Hipersônica (Hypersonic Glide Vehicles – HGV)
Os veículos de planagem hipersônica (HGV) são uma das formas mais inovadoras de míssil hipersônico, operando de maneira diferente dos mísseis de propulsão convencional. Em vez de serem impulsionados diretamente por um motor, os HGV são lançados por mísseis balísticos tradicionais até altitudes elevadas. Após o lançamento, eles desacoplam e entram em uma descida controlada, deslizando por longas distâncias em velocidades hipersônicas, frequentemente em trajetórias imprevisíveis.
O DF-17, desenvolvido pela China e considerado operacional desde 2019, é um exemplo de HGV de médio alcance. Equipado com um planador hipersônico, o DF-17 é capaz de manobrar durante o voo, o que torna sua interceptação extremamente difícil para sistemas de defesa. Sua precisão e capacidade de manobra fazem dele uma ameaça altamente eficaz. Esta arma é muito semelhante ao sistema Norte americano Dark eagle Arma Hipersônica de Longo Alcance (LRHW).
Outro exemplo significativo é o ARRW (AGM-183A), desenvolvido pelos Estados Unidos pela Lockheed Martin. Lançado de bombardeiros B-52H, o ARRW é capaz de atingir velocidades de até Mach 20 e liberar um planador hipersônico para atingir alvos com precisão extrema. No entanto, o programa foi cancelado em 2023 após uma série de falhas em testes, o que ilustra os desafios técnicos envolvidos no desenvolvimento de mísseis hipersônicos de manobra.
| Categoria | Exemplo | Descrição | Velocidade | Manobrabilidade | Status |
| Mísseis de Propulsão a Jato Scramjet | HACM (EUA) | Desenvolvido pelos EUA, lançado de caças F-15, usa motor scramjet para alcançar Mach 5+ com manobras durante o voo. | Mach 5+ | Alta (capacidade de manobra durante o voo) | Em desenvolvimento |
| Veículos de Planagem Hipersônica (HGV) | DF-17 (China) | Míssil balístico de médio alcance com HGV. Capaz de manobrar durante o voo, dificultando sua interceptação. | Mach 10+ | Alta (manobras durante o voo) | Operacional desde 2019 |
| ARRW (EUA) | Desenvolvido pela Lockheed Martin, lançado de bombardeiros B-52H, atinge Mach 20 e libera um planador hipersônico. Programa cancelado em 2023. | Mach 20 | Alta (liberação de planador) | Cancelado em 2023 | |
| Mísseis Balísticos Modificados | Kinzhal (Rússia) | Míssil lançado de caças MiG-31, capaz de atingir Mach 12, com alguma capacidade de manobra, utilizado em operações militares. | Mach 12 | Moderada (manobra limitada) | Em operação, utilizado pela Rússia |
Mísseis Balísticos Modificados
A terceira categoria de mísseis hipersônicos é composta por mísseis balísticos modificados. Esses mísseis, originalmente projetados para operar em velocidades subsônicas ou supersônicas, foram adaptados para alcançar velocidades hipersônicas. Embora não possuam a capacidade de manobra avançada dos HGVs, alguns modelos oferecem uma capacidade limitada de ajustar sua trajetória durante o voo, o que dificulta a defesa contra eles.
Esses mísseis balísticos modificados representam uma evolução das tecnologias existentes, com ênfase na aceleração rápida e no alcance estendido. Sua adaptação para atingir velocidades hipersônicas oferece novas capacidades de ataque e torna as defesas contra essas ameaças mais complexas.
Diferença entre Ramjet e Scramjet
Os motores ramjet e scramjet são tecnologias fundamentais para a propulsão de mísseis hipersônicos e outras aeronaves de alta velocidade. Ambos pertencem à categoria de motores a jato, ou seja, utilizam o ar atmosférico como principal fonte de oxigênio para a combustão. No entanto, eles operam de maneira diferente e são projetados para suportar condições de voo em velocidades cada vez mais altas, com o ramjet funcionando até velocidades subsônicas e o scramjet operando em regimes supersônicos e hipersônicos.
Motor Ramjet
O Ramjet é um tipo de motor a jato que, ao contrário de motores a turbina convencionais, não possui partes móveis, como compressores e turbinas. Ele é baseado no princípio de compressão do ar que entra pela entrada de ar à medida que o veículo se move a altas velocidades. O ar é comprimido a velocidades subsônicas (ou seja, abaixo da velocidade do som) antes de ser misturado com combustível e ignitado, gerando uma força de empuxo.
Seu funcionamento se dá pelo inicialmente pela entrada de Ar, onde o ar entra no motor através da entrada frontal, sendo comprimido devido à alta velocidade do veículo. A compressão o ar ocorre a velocidades subsônicas, ou seja, o ar é desacelerado à medida que entra no motor e o ar comprimido é misturado com o combustível. A mistura é queimada em uma câmara de combustão e os gases de combustão, agora aquecidos e expandidos, são expelidos pela parte traseira do motor, gerando empuxo e acelerando o veículo.
Uma arma que utiliza ste princípio é o míssil Russo Indiano BrahMos, um míssil de cruzeiro projetado para voar a velocidades de até Mach 3 (três vezes a velocidade do som), o que se classifica como supersônico. O motor ramjet é eficiente em faixas de velocidade subsônicas e supersônicas, mas sua eficácia diminui a partir de velocidades hipersônicas, onde a necessidade de um motor mais avançado como o scramjet se torna evidente.
Os ramjets são eficientes apenas a partir de velocidades supersônicas baixas (geralmente Mach 1,2 a Mach 3). A partir daí, a eficiência do motor diminui. O motor não possui capacidade de arranque a baixas velocidades pois depende da alta velocidade do veículo para comprimir o ar necessário à combustão.
Motor Scramjet
O Scramjet (supersonic combustion ramjet) é uma versão avançada do motor ramjet, projetado especificamente para operar a velocidades supersônicas e hipersônicas (acima de Mach 5). Ao contrário do ramjet, o scramjet permite que o ar que entra no motor permaneça supersônico durante todo o processo de compressão e combustão. Isso proporciona uma maior eficiência em altas velocidades e permite que o veículo alcance velocidades muito maiores, típicas de mísseis hipersônicos.
Neste modelo de motor, o ar sem ser desacelerado antes de entrar na câmara de combustão e continua a ser comprimido enquanto se move a altas velocidades, sem ser desacelerado, o que é crucial para a eficiência do scramjet. A compressão é alcançada pela forma aerodinâmica do motor, que direciona o fluxo de ar de maneira otimizada. A mistura de ar supersônico e combustível é ignitada, mantendo o fluxo de ar em altas velocidades. A combustão ocorre sem a necessidade de turbinas ou outros componentes móveis, como no ramjet. Os gases de combustão são expelidos pela parte traseira do motor, gerando empuxo e acelerando o veículo a velocidades ainda maiores.
Estes motores são projetados para funcionar a velocidades hipersônicas, superando Mach 5. São eficientes em altitudes elevadas, onde a densidade do ar é menor, mas ainda sim, suficiente para fornecer oxigênio para a combustão.
Assim como o ramjet, o scramjet não possui partes móveis, o que reduz o desgaste e aumenta a durabilidade, porém, precisa de uma velocidade inicial alta para que o ar possa ser comprimido adequadamente para a combustão. Geralmente, o motor é acelerado até uma velocidade supersônica por meio de um foguete auxiliar antes de ativar o scramjet.
O desenvolvimento de mísseis hipersônicos como o HACM (Hypersonic Attack Cruise Missile) nos Estados Unidos é um exemplo de uso de scramjets. Esses mísseis podem atingir velocidades superiores a Mach 5, utilizando motores scramjet para manter a propulsão sustentada dentro da atmosfera em alta velocidade.
Apesar de suas vantagens, os scramjets não podem funcionar a baixas velocidades, exigindo uma velocidade inicial alta (geralmente fornecida por foguetes auxiliares) para começar a operação do motor. Em velocidades hipersônicas, os motores scramjet enfrentam o desafio do aquecimento extremo, o que pode danificar o motor e afetar a eficiência do sistema. Isso requer o desenvolvimento de materiais e sistemas de resfriamento avançados. Embora os scramjets sejam muito eficientes em altitudes elevadas, a capacidade de operação em altitudes mais baixas é limitada devido à densidade do ar.
Comparação Entre Ramjet e Scramjet
| Características | Ramjet | Scramjet |
|---|---|---|
| Velocidade de Operação | Subsônica e Supersônica (Mach 1 a Mach 3) | Supersônica e Hipersônica (Mach 5 e além) |
| Compressão do Ar | Ar comprimido a velocidades subsônicas | Ar comprimido a velocidades supersônicas |
| Início de Combustão | Funciona a partir de velocidades subsônicas elevadas | Requer velocidade inicial alta para ativar a combustão |
| Partes Móveis | Não possui partes móveis | Não possui partes móveis |
| Aplicação | Mísseis de cruzeiro supersônicos, como o BrahMos | Mísseis hipersônicos, como o HACM |
| Eficiência | Menos eficiente em altas velocidades | Alta eficiência em altas velocidades hipersônicas |
| Limitações | Eficaz apenas a partir de Mach 1.2, limitada a Mach 3 | Necessita de foguete auxiliar para iniciar a combustão |
Ambos os motores são tecnologias essenciais para a propulsão de mísseis de alta velocidade, mas o scramjet representa o próximo passo na evolução da propulsão hipersônica, com a capacidade de atingir velocidades muito mais altas e sustentar voo a essas velocidades por períodos mais longos. No entanto, a necessidade de uma velocidade inicial para ativar a combustão e os desafios de aquecimento continuam a ser obstáculos técnicos a serem superados.
O DF-17 é um míssil hipersônico desenvolvido pela China, com um custo aproximado de US$ 120 milhões. Com 11 metros de comprimento e pesando cerca de 15 toneladas, é lançado a partir de uma plataforma móvel WS-2500, proporcionando mobilidade estratégica. O funcionamento do DF-17 ocorre em duas fases distintas: no primeiro estágio, um propulsor balístico, derivado do míssil DF-16, impulsiona o veículo até altitudes elevadas. Na segunda fase, o míssil se separa e libera o veículo de planagem hipersônica (HGV), que voa a altitudes mais baixas do que os mísseis balísticos intercontinentais tradicionais, o que dificulta sua detecção por radares e aumenta sua eficácia em missões de longo alcance. Projetado principalmente para ameaçar porta-aviões americanos, o DF-17 é capaz de alterar sua trajetória em pleno voo, tornando-o ainda mais difícil de interceptar, e pode percorrer distâncias de até 2.500 km.
O Kinzhal é um míssil hipersônico desenvolvido pela Rússia, derivado do conhecido Iskander, que pode alcançar velocidades de até Mach 12, o que o torna um dos sistemas mais rápidos do mundo. Ele tem um alcance de até 2.000 km e é lançado a partir de caças MiG-31, que aceleram o míssil a Mach 1.4 antes do disparo. O Kinzhal é projetado para ser altamente manobrável, o que torna sua interceptação extremamente desafiadora. O funcionamento do míssil ocorre em três etapas principais: primeiro, o MiG-31 libera o míssil, que se separa da sua cobertura protetora. Em seguida, o motor do Kinzhal é acionado, permitindo que ele atinja velocidades hipersônicas. Finalmente, o veículo de planagem atinge seu alvo, podendo transportar tanto ogivas convencionais quanto nucleares, ampliando suas capacidades estratégicas.
O AGM-183A ARRW é um míssil hipersônico desenvolvido pelos Estados Unidos, com um custo estimado de US$ 18 milhões por unidade e um investimento total de US$ 2,2 bilhões no programa. Lançado a partir de bombardeiros B-52, o ARRW é capaz de atingir velocidades superiores a Mach 20, colocando-o na categoria de mísseis hipersônicos de longo alcance. No entanto, o programa enfrentou dificuldades consideráveis, com uma série de falhas em testes que levaram a atrasos no desenvolvimento e críticas sobre sua viabilidade operacional. Apesar dos desafios, o ARRW é projetado para ser uma plataforma avançada de ataque, com a capacidade de atingir alvos estratégicos a velocidades inimagináveis, embora o futuro do projeto esteja atualmente incerto devido aos problemas enfrentados durante os testes.
Veja Também
| Modelo | DF-17 | AGM-183 ARRW | Kinzhal | Zircon | BrahMos-II | ||||||||
| País | China | EUA | Rússia | Rússia | Índia | ||||||||
| V / Mach | 10,00 | 20,00 | 12,00 | 08 | 07 | ||||||||
| Propulsão | Foguete sólido | Booster+HGV | Foguete sólido | Scramjet | Scramjet | ||||||||
| Alcance /km | 2500 | 1600 | 2000 | 1000 | 800 | ||||||||
| Massa /kg | 15000 | Não divulgado | 4300 | 4500 | Não divulgado | ||||||||
| Tipo | Veículo Planador Hipersônico | Veículo Planador Hipersônico | Míssil Balístico Hipersônico | Míssil de Cruzeiro Hipersônico | Míssil de Cruzeiro Hipersônico | ||||||||
| Plataforma de Lançamento | Transportador WS-2500 | Bombardeiro B-52 | Caça | MiG-31 | Navios e submarinos | Aeronaves, navios, submarinos | |||||||
Principais vantagens
Os mísseis hipersônicos oferecem vantagens significativas em relação aos mísseis convencionais de cruzeiro e balísticos, principalmente no que diz respeito à sua velocidade extrema, manobrabilidade e capacidade de superar defesas antiaéreas. Embora a potência de explosão de um míssil não dependa diretamente da sua velocidade, os mísseis hipersônicos compensam com um impacto muito mais eficaz devido à energia cinética gerada pela sua alta velocidade. Mísseis hipersônicos podem atingir velocidades superiores a Mach 5 (mais de 6.000 km/h), o que reduz drasticamente o tempo de reação do inimigo e torna sua interceptação extremamente difícil, mesmo para sistemas de defesa avançados.
A principal vantagem dos mísseis hipersônicos é sua capacidade de alterar a trajetória durante o voo, tornando-os imprevisíveis e mais difíceis de rastrear por radares. Isso, aliado à sua velocidade, aumenta significativamente a chance de um ataque bem-sucedido, mesmo contra alvos fortemente defendidos. Em comparação, mísseis de cruzeiro e balísticos tradicionais geralmente seguem trajetórias mais previsíveis, facilitando a interceptação por sistemas de defesa.
| Arma | m/kg (i) | v /m/s (ii) | E / GJ (iii) | J/ m2 (iv) |
| DF-17 (China) | 1.500,00 | 3400,00 | 8,67 | 8,67 |
| AGM-183A ARRW (EUA) | 500,00 | 6820,00 | 11,62 | 11,62 |
| Kinzhal (Rússia) | 600,00 | 4111,00 | 5,07 | 5,07 |
| BrahMos II (Índia) | 300,00 | 2400,00 | 7,20 | 7,20 |
| Bomba de Hiroshima | 4.400,00 | N/A | 63000,00 | 0,03 |
Onde (i) m= massa dada em quilograma, (ii) v= velocidade dada em metros por segundo, (iii) E= energia cinética dada em Giga Joules ou Bilhões de Joules e (iv) Energia cinética por metro quadrado.
Além disso, os mísseis hipersônicos podem ser equipados com sensores de alta precisão, permitindo uma alta taxa de sucesso na destruição de alvos estratégicos, como instalações militares, bases aéreas ou porta-aviões. Mesmo quando equipados com ogivas convencionais, a energia cinética gerada pelo impacto de um míssil hipersônico pode causar danos significativos, muitas vezes superiores aos danos causados por mísseis convencionais de cruzeiro e balísticos.
A combinação da velocidade e da precisão pode tornar um míssil hipersônico mais eficaz em destruir alvos sensíveis, mesmo com uma carga explosiva menor.
Por fim, a principal vantagem dos mísseis hipersônicos está na sua capacidade de superar defesas antimísseis. Devido à sua velocidade e manobrabilidade, esses mísseis representam uma ameaça muito mais difícil de ser neutralizada, o que aumenta a probabilidade de sucesso no ataque e torna a defesa contra eles um grande desafio.
Embora a carga explosiva em si não seja necessariamente superior, a velocidade e a energia do impacto aumentam significativamente a eficácia do ataque. Portanto, os mísseis hipersônicos oferecem uma combinação de rapidez, precisão e capacidade de penetrar defesas que os torna extremamente valiosos em cenários de combate moderno, onde o tempo e a capacidade de superar defesas são cruciais para a vitória.
Fonte
KARAKO, Tom; DAHLGREN, Masao. Complex air defense: Countering the hypersonic missile threat. Rowman & Littlefield, 2022. [Link ]
SIMON, Steven. Hypersonic Missiles Are a Game Changer. International New York Times, p. NA-NA, 2020. [Link ]
TERRY, Nathan B.; CONE, Paige Price. Hypersonic Technology. Strategic Studies Quarterly, v. 14, n. 2, p. 74-99, 2020. [Link ]
Exército e Marinha concluem com suscesso o teste do míssil hipersônico “Dark Eagle [ link ]
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