Como o capacete tático substituiu o Head-Up Display na aviação de caça

De experimentos da Guerra Fria ao F-35 sem HUD, como o capacete tático mudou as regras do combate aéreo

Por quatro décadas, a aviação de caça foi dominada por uma regra simples: para atirar em um alvo, era preciso apontar a aeronave para ele. Isso mudou com o desenvolvimento dos helmet-mounted displays (HMDs), sistemas que passaram a rastrear o movimento da cabeça do piloto e a transmitir essa informação diretamente ao buscador do míssil, ao radar ou a outros sensores da aeronave. 

A tecnologia nasceu, de programas paralelos nos Estados Unidos, na África do Sul e na União Soviética entre os anos de 1970 e 1980, e ganhou urgência estratégica com a entrada em serviço, do caça soviético MiG-29 e culminou, décadas depois, na decisão da Lockheed Martin de eliminar por completo o head-up display (HUD) do cockpit do F-35.

O conceito de mover a mira da aeronave para a cabeça do piloto, é mais antigo do que normalmente se supõe. Em 1962, a Hughes Aircraft apresentou o Electrocular, um display monocular de tubo de raios catódicos que refletia um sinal de televisão sobre uma ocular transparente. 

No início dos anos 1970, a Marinha dos EUA já testava o Visual Target Acquisition System (VTAS), desenvolvido pela Honeywell, a bordo de caças F-4J. 

O sistema passou pelos testes ACEVAL/AIMVAL, realizados entre 1974 e 1978 com F-14 e F-15, e foi muito elogiado, justamente pela capacidade de direcionar mísseis, fora da linha de mira do nariz da aeronave — o chamado disparo off-boresight. Ainda assim, os EUA não o operacionalizaram amplamente na época.

África do Sul sai na frente, União Soviética eleva a aposta

Enquanto o VTAS, ficava perto de ser abandonado, a Força Aérea Sul-Africana (SAAF) colocava o conceito em serviço operacional. A partir de 1975, seus caças Mirage IIICZ e Mirage F1AZ passaram a operar com uma mira de capacete de desenvolvimento local, integrada ao míssil termoguiado Armscor V3A. O sistema chegou a ser empregado em combate durante operações sobre Angola.

A União Soviética, seguiu caminho semelhante, mas com impacto estratégico muito maior. A mira de capacete Shchel-3UM, projetada em 1981, foi integrada aos capacetes ZSh-5 e, posteriormente, ZSh-7, em conjunto com o míssil R-73 — conhecido pela OTAN como AA-11 Archer. 

O MiG-29, que entrou em serviço em 1985, trazia essa combinação, assim como o Su-27. Em combates de curta distância, um piloto de MiG-29 podia olhar para o lado, destravar o míssil e disparar em ângulos que nenhum caça ocidental da época conseguia igualar.

A extensão real dessa vantagem, só ficou evidente para a OTAN após a reunificação alemã, quando a Força Aérea Alemã unificada, passou a operar MiG-29 herdados da antiga Alemanha Oriental. A experiência direta com a combinação capacete-R-73, levou diversas forças aéreas ocidentais a iniciar programas específicos de contramedida.

JHMCS: a resposta ocidental chega em 2003

Israel foi o primeiro país ocidental, a desenvolver um sistema equivalente. A Elbit, iniciou o projeto DASH (Display and Sight Helmet) em meados dos anos 1980, atendendo a um requisito da Força Aérea Israelense para os caças F-15 e F-16. O sistema entrou em produção por volta de 1986, com a versão GEN III chegando no início dos anos 1990.

Nos Estados Unidos, dificuldades técnicas levaram ao abandono de um programa conjunto com Reino Unido e Alemanha voltado ao míssil ASRAAM. Em seu lugar, o país financiou, a partir de 1990, dois programas distintos: o míssil AIM-9X e o Joint Helmet Mounted Cueing System (JHMCS). Desenvolvido pela Vision Systems International — joint venture entre Rockwell Collins e Elbit —, o JHMCS incorporou tecnologia do DASH III e do sistema Kaiser Agile Eye.

O sistema, chegou aos esquadrões operacionais em novembro de 2003, equipando o 12º e o 19º Esquadrões de Caça, sediados na Base Aérea de Elmendorf, no Alasca. 

A Marinha dos EUA, também operacionalizou o JHMCS naquele ano, no Super Hornet. Emparelhado ao míssil AIM-9X, o sistema permite designação eficaz de alvos em até 80º para qualquer lado do nariz da aeronave — cobrindo, na prática, a maior parte do hemisfério frontal de combate.

A capacidade, foi demonstrada de forma extrema em março de 2009, quando um F/A-18 da Força Aérea Real Australiana, utilizando o JHMCS, disparou um míssil ASRAAM contra um alvo posicionado atrás da linha das asas da própria aeronave — com travamento do míssil ocorrendo após o lançamento.

F-35 elimina o HUD: primeiro caso em 50 anos

O caso mais radical da tecnologia é o do F-35, cujo Helmet Mounted Display System (HMDS) foi desenvolvido pela Vision Systems International em parceria com a Helmet Integrated Systems. 

A Lockheed Martin, optou por não instalar nenhum head-up display convencional no cockpit — toda a simbologia antes exibida no HUD passou a ser projetada diretamente na viseira do capacete, tornando o F-35 o primeiro caça tático em cinco décadas a operar sem esse equipamento. 

O programa enfrentou dificuldades de desenvolvimento significativas, a ponto de a Lockheed Martin manter uma alternativa da BAE Systems como plano de contingência, mas o sistema foi declarado pronto para entrega em julho de 2014.

O capacete do F-35, também recebe imagens do sistema AN/AAQ-37 Distributed Aperture System (DAS), composto por seis sensores infravermelhos distribuídos pela célula da aeronave, que oferecem cobertura esférica contínua sem necessidade de apontamento pelo piloto. É essa integração que originou a descrição, recorrente entre pilotos, de "enxergar através do piso" da aeronave.

O desafio técnico: peso e precisão

O maior obstáculo, no desenvolvimento de capacetes táticos não está na óptica, mas na engenharia física do próprio capacete. A posição da cabeça é o que efetivamente aponta o míssil, o que exige calibração individual rigorosa — variações de anatomia facial e deslocamentos do capacete durante manobras produzem erros angulares na mira. 

Peso total e centro de gravidade são apontados, como as restrições mais críticas do projeto, já que qualquer massa adicional na cabeça é multiplicada sob cargas de até 9g e precisa permanecer segura em cenários de ejeção.

O rastreamento da orientação da cabeça, já foi implementado por cinco métodos distintos: inercial, óptico, eletromagnético, sônico e combinações híbridas. O sistema soviético do MiG-29, usava rastreamento óptico por emissores infravermelhos, sensível à luz solar. 

O JHMCS manteve o sensoriamento eletromagnético herdado do DASH. Sistemas mais recentes, como o Thales Scorpion, adotam rastreamento híbrido óptico-inercial.

Panorama atual

Entre os sistemas em operação atualmente, o Thales Scorpion — vencedor da competição Helmet Mounted Integrated Targeting da Força Aérea dos EUA em 2010 — se destaca por dispensar ajuste individual, acoplando-se a capacetes padrão HGU-55/P e HGU-68/P com correção por software. Está em uso no A-10 e no F-16.

O Eurofighter Typhoon, opera com o sistema Striker, da BAE Systems, e sua evolução Striker II. O Gripen C/D utiliza o Cobra, desenvolvido pela BAE em parceria com a Denel Cumulus sul-africana. 

A França, integrou o Topsight e, posteriormente, variantes TopOwl ao míssil MICA, equipando o Rafale e versões tardias do Mirage 2000. O Targo II, da Elbit, equipa exportações do Rafale F3R para Catar e Índia, enquanto o DASH IV foi integrado ao caça indiano HAL Tejas.

Mas ainda existe duas tecnologias, que ainda permanecem em estágio experimental: o rastreamento ocular, que mediria diretamente o ponto de fixação do olhar, e a projeção retiniana direta por laser de baixa potência. Nenhuma das duas está em uso operacional atualmente.

Fonte: MiGFlug — Helmet-Mounted Displays: How Fighter Pilots Aim By Looking — tradução e adaptação textual: DefesaTvNews