Keenedgeの湯治場(第二源泉)

■ステルス機はLPI(Low-probability-of-intercept)レーダーを搭載している

■レーダーやミサイルのLPI化は増々進むだろう

■用途によっては民生品の活用も有効

ステルス機の膨潤に関する話を書きたいと思っているのですが、中々良い資料が無いですね。自分は機体材料屋ではないので、公開資料に頼らざるを得ないのですが、内外共にそれらしきものが余り見受けられません。恐らく、西側と中ロのステルス機の違いはこの辺りに出てくるだろうと考えています。

ところで、Youtubeで多田先生(@sho_tada)の電子戦の話を拝聴していたら、F-22が搭載しているAN/APG-77は所謂、静かなレーダー(LPI: Low-probability-of-intercept)であることを説明されておりました。浅学の為、これは初めて聞く話で、自分の不明を恥じた次第です。

ミリタリーテクノロジーの物理学　第１５回「電子戦 II」
https://www.youtube.com/watch?v=NrWShfkBvtU

ステルス機であるF-22が被探知性の高いレーダーを装備しているのは極めて当然の話で、AN/APG-77は周波数拡散技術によってLPI化を諮っていると伝えられています。所謂、SS( Spread Spectrum)方式ですね。うーむ、とある理由でこの二文字には思わず反応してしまいます(w

F-22に搭載されているAN/APG-77

画像引用元: Daderot - 投稿者自身による著作物, CC0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=34902919による。Exhibit in the National Electronics Museum, 1745 West Nursery Road, Linthicum, Maryland, USA. All items in this museum are unclassified. The museum permitted photography without restriction.

SS方式だと信号レベルが雑音レベル以下になるので、信号自体の検出が困難になり、故にESMやRWRで捉えることが困難になります。また、レーダー波はPN符号により拡散されているため、例え受信できたとしてもこのPN符号が分からなければただのノイズに過ぎません。さらに、自分が出した送信波の反射波のみを逆拡散して捉えますから、ECMによる欺瞞も難しくなります。

以上の話から、航空機のレーダーもそうですが、ミサイルのレーダーとして使用する場合、その効果が極めて大きいでしょう。何故なら撃たれた側からずれば、ESMやRWRに引っ掛からないためにミサイル警報が出ず、完全なサプライズアタックとなるので回避手段が取れないからです。

えー、目敏い人はオラの奥歯の挟まった物言いを悟っていただけると思います。(w

ステルス機のレーダーと言われてもう一つ思い出すのは、B-2戦略爆撃機に搭載されているAN/APQ-181です。このレーダーはKバンドで動作し、多数の高精度ターゲティング モードを提供し、地形追従と地形回避もサポートしています。B-2の主な任務として敵国奥深くにある移動司令部や移動式ICBMを探して大型核爆弾で吹っ飛ばすというものがあるのですが、その際にこのレーダーが使用されると思います。このレーダーはプロセッサーが必要とする必要最低限度の電波のみを発信することによって高いLPI化を実現しています。

B-2のAN/APQ-181レーダー

画像引用元: By TMWolf - https://www.flickr.com/photos/64917036@N00/299225935, CC BY-SA 2.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=5110156

さて、自分的にはLPIレーダーと言われて真っ先に思い出すのは、Thales Nederland社の艦載航海レーダーSCOUTです。

オランダ海軍のデ・ゼーヴェン・プロヴィンシェン級フリゲートのSCOUT(艦橋上)

画像引用元: Torsten Bätge - 自ら撮影, CC 表示 2.5, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=1382296による

これは短中距離の航海レーダーで、Xバンドで動作し送信方式は電波高度計などでよく使われるFM-CW(周波数連続変調)方式を使用します。通常の送信出力は1W程度であり、探知距離を抑えれば10mW程度まで送信出力を下げることも可能です(Mk2の場合)。1W時でESMの被探知距離は僅か2km程度と言われており、恐ろしくカヴァードなレーダーとなっています。

なお、こちらも知らなかったのですが同社の艦載対空レーダーSMART-LもFM-CW方式でLPI化されているようです。また、FM-CW方式のレーダーを装備するミサイルとしてはスウェーデンSaab社のRbs-15も忘れちゃいけませんですね。

RBS 15 Mk4 on the DSEI 2019

画像引用元: By Swadim - Own work, CC BY-SA 4.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=82133183

一つ、特筆するべきことは艦船の航海用レーダーとして我らがFurunoレーダーが使われていることです。

Furunoレーダーを搭載したUSS Jimmy Carter攻撃型原潜

画像引用元: U.S. Navy photo by Lt. Cmdr. Michael Smith

最も行動の秘匿性を要求される潜水艦においてFurunoレーダーが使われるのは奇異に感じるかもしれませんが、Veteranの方が以下のように解説しています。

It is simply being used for navigational safety and collision avoidance, nothing more. Using a commercial off the shelf system allows for easy logistical support and provides a modicum of stealth. It is tough to pick out one Furuno from the other hundred plus commercial radars operating close to shore as being from the submarine. It is easier to blend in the crowd froma radar perspective, but of course in daylight a visual search will clearly identify the submarine for what it is. But visual searches have limited range - you won't see the sub over the horizon usually due to the low profile.

引用元: Quora
https://www.quora.com/Why-do-Surfaced-submarines-use-Marine-radar-of-Raymarine-or-FURUNO-Do-they-disguise-themselves-as-shrimping-boats-Are-consumer-products-superior-to-military-radar

つまり、普段使いするには市販のレーダーで充分であり、海岸近くで運用されている数多くの商用レーダーの中から、潜水艦のモノとしてFurunoレーダーを識別するのは困難なのです。これは多くの偽目標の中に紛れ込むという意味で立派なステルスと言えるでしょう。ステルスとは消えるのではなく、紛れることだからです(魔法のマントじゃなく迷彩に近い)。

これは近い内に解説したいと思います。

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・F-15在来機へMIL-STD-1553Bを後付け追加することは可能

・在来機のAMRAAM管制用RADAR/OFPは既にリリースされている可能性がある

・LOBLのみで運用しても、そのメリットは大きい

とある資格の試験勉強のためにすっかり更新が疎かになりました。。。相変わらずの管理人です(w

能力向上の対象にならなかった本邦のF-15在来機の約100機ですが、もし何処かの国で第二の人生を送るのならそれなりの能力向上が必要です。最も手っ取り早いのはAIM-120(AMRAAM)やAIM-9Xが使えることでしょう。

胴体下にAIM-120を装備したUSAFのF-15C

画像引用元： http://www.deagel.com/library2/　US Air Force Original work of the US Federal Government - public domain

さて、AIM-120の能力を生かすためには、初期・中期誘導の為に慣性データをデータバス(MIL-STD-1553B)経由でミサイルへ送信する必要があります。ミサイルはそれを頼りに目標へ向かい、途中で母機からUTDC(Up To Date Command)を受けて飛行コースを修正し、終末はミサイル自身のアクティブレレーダーシーカーにて目標を捉えます。

自分がAIM-120に間接的に触れたのはLAU-128ランチャーのマニュアルを見た時でしたが、そのマニュアル上でもAIM-120では発射前に機体から慣性データがミサイルに送信されて発射されるとの記述があります。

ご承知の通り在来機にはMIL-STD-1553Bデジタルデータバスが装備されておらず、これが在来機が能力向上の対象にならなかった一因にもなっています。ただ、在来機に何もデータバスが備わっていない訳ではなく、H009と言われるデータバスが実装されています。

これは電気電子学会(IEEE)のフェローであったErwin Carl 'Erv' Gangl氏によると、以下のようです。

When the initial F-15 design was found to exceed the required gross takeoff weight, hardware and functionality were trimmed as much as possible. But there was still a need to reduce the weight a couple hundred pounds more. So the lead engineer grabbed me and asked whether my idea of time-sharing wires would reduce the weight in cabling. I said, "definitely!" There would be weight savings due to fewer wires, fewer connectors, etc.

【訳文】
F-15 の初期設計が必要な総離陸重量を超えていることが判明した際に、ハードウェアと機能は可能な限りトリミングされました。しかし、さらに数百ポンド軽量化する必要がありました。そこで主任エンジニアは私を捕まえて、ワイヤをタイムシェアリングするという私のアイデアがケーブル配線の重量を軽減するかどうか尋ねました。私は「間違いなく！」と言いました。ワイヤやコネクタの数が減るため、重量が軽減されます。

引用元: AVIATION TODAY
https://www.aviationtoday.com/2002/09/01/interview-erv-gangl/

元々は機体重量を軽減するためだったようですね。そしてデータバスの選定を行い、マクドネル・ダグラス社に選定されたのがH009だったようです。これはその後の1553の前身となり、多重化デジタルアビオニクスバスの最初の適用となりました。

ただ、H009はノイズ対策等でハーネスには非常に厳密な制御と厚いシールドが必要という実装上の問題があり、またデータバスの共通化を意図して、より改良された新規格である1553へと進化していきます。そして1553を最初に実装したのはF-16になります。

こうして改良された1553はF-15にもバックフィットされて、これがMSIP機となります。ただ、注意すべきはMSIP機となってもH009バスの部分は残っているということです。これはAAM-4搭載試改修を実施されたMSIP機がH009バス・モニタ・ユニットが搭載されていたことからも分かると思います。

では、在来機にも同様に1553バスを追加すれば良いのではないかと思うのですが、これには実例があり、旧blogでも取り上げています。

旧blogでの投稿記事(F-15のH009バスであります。)

PASCOT(Programable Asychronous Serial Communication Translator)と言われるインターフェイスユニットを通してH009と1553が連接されています。


Highly Integrated Digital Electronic Control -- HIDEC

画像引用元: NASA Highly Integrated Digital Electronic Control -- HIDEC
https://www.nasa.gov/centers/dryden/pdf/88077main_H-1318.pdf の11ページより抜粋

1553が後付け追加出来るのであれば、あとはRADAR/OFPとランチャーさえ備えればAIM-120を撃てるようになるでしょう。RADAR/OFPについては平成10年度契約のAMRAAM運用研究事業で在来機用OFPもボーイングからリリースされているとの噂レベルの話があります。ランチャーについてはLAU-106AをLAU-106A/Aへ改修するのは容易と思われますが、AIM-120を運用できるLAU-128ランチャーとADU-552ランチャーアダプターを搭載するのは難しいかもしれません。

もう一つ考えられるのは、1553データバスを新たに搭載せずにミサイルをLOBLのみ運用してしまうことです。

実際、在来機の手っ取り早い能力向上としてAAM-5の搭載が行われておりますが、1553バスを搭載しないことからAAM-5の最大の利点であるLOAL(Lock On After Launch 発射後ロックオン)能力とHMDによるキューイング機能は使えません。ただ、LOBL(Lock On Before Launch)のみの運用となりますが、AAM-3との比較で約3倍と言われる最大ロックオンレンジと高いIRCCM能力を活用出来ることから、従来のAIM-9LやAAM-3と比べて大幅な能力向上が期待できます。

勿論、LOBLは最大射程はシーカーのロックオンレンジ以内となるので射程も大幅に低下しますが、中間誘導も要らないのでミサイル撃ってそのまま退避も可能です。

在来機といえどF-15は本当に出来た子なので、末永く活躍していただきたいと思います(w

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