ステルス機とレーダー探知の話

ギズモードの「F-16設計者、F-35が駄作な理由を語る」という記事をきっかけにTon_beri氏が語る、ステルス機とレーダー探知の話。
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F-16設計者、F-35が駄作な理由を語る : ギズモード・ジャパン

  • ギズモードの記事の語り手であるピア・スプレイ氏は戦闘機の有視界ドッグファイトを重視するファイターマフィアの重鎮で、F-35戦闘機どころか8年前にはF-22戦闘機までも駄作機と断じています。
  • F-22までも駄作と言い張る方なので、F-35を駄作とするこの記事も同様に眉に唾を付けて見るべきでしょう。
  • そしてこの記事のスプレイ氏のコメント『レーダーは1942年にできた、ブリテンの戦いのときのレーダー、あれで世界中のステルス戦闘機は現代のものまで含め、すべて検知できる。』から発展した話を纏めておきます。
みなせ ★ かばやき蓄養なう @Ton_beri

極めて旧式のレーダーならステルス機を探知できるというお話は、「機体寸法と電波の波長が近いと、反射波が極めて大きくなる」という現象を利用したものです。 現在のレーダーは、精度を向上のため短波長の電波を使用するのですが、旧式レーダーは、技術的理由で波長の大きい電波を使っていました。

2014-06-19 23:43:19
みなせ ★ かばやき蓄養なう @Ton_beri

しかしながらこの話には、大きな落とし穴があります。 旧式なレーダーには、ノイズ除去機能がない(あるいはその能力が極めて低い)という点です。

2014-06-19 23:45:58
みなせ ★ かばやき蓄養なう @Ton_beri

通常、生のレーダー反射波は、いろいろなノイズが混じって帰ってきます。 それは、地上からの反射であったり、雲や鳥、舞い上がった砂塵からの反射や、偶然飛び込んできたレーダー波と同じ波長の電波などです。

2014-06-19 23:48:47
みなせ ★ かばやき蓄養なう @Ton_beri

したがって、感度をMAXで(ノイズを除去せずに)レーダー画面をつけると、(何でもかんでも反射波と解釈して)画面は真っ白になって何も見えなくなります。 これでは使い物になりません。 従って、ノイズを除去する必要があります。

2014-06-19 23:49:52
みなせ ★ かばやき蓄養なう @Ton_beri

こういったノイズ除去には、いろいろな方法があります。 手っ取り早いのは「ある強度以下の反射波は無視する」という方法です。 雲や鳥や砂塵よりは、飛行機の方が反射が大きいのですから、飛行機の反射だけを選択的に表示することができるようになります。

2014-06-19 23:51:54
みなせ ★ かばやき蓄養なう @Ton_beri

旧式レーダーは、こういった「一定以下の反射波を無視」という方法でノイズを除去しています。 しかし、この方法だと、地上からの電波の反射(グラウンドクラッターと言います)を除去するのが極めて困難なのです。 地上からの反射は、飛行機の反射と同じくらい強いからです。

2014-06-19 23:54:35
みなせ ★ かばやき蓄養なう @Ton_beri

したがって、旧式のレーダーは、低空侵入する飛行機を探知するのが苦手なのです。 (現代のレーダーですら得意とは言えない)

2014-06-19 23:57:50
みなせ ★ かばやき蓄養なう @Ton_beri

次に、いくら反射が増大するといっても、ステルス機の反射波はもともと極めて小さいのです。 このため「一定以下の反射波は除去」という方式でノイズ除去を行っていると、ステルス機の小さい反射波をノイズと判断して除去してしまう公算が極めて大きいのです。

2014-06-20 00:00:42
みなせ ★ かばやき蓄養なう @Ton_beri

最後に、「旧式のレーダーは、電波妨害に対して脆弱である」という致命的な弱点がああります。 「電子戦」などという単語がようやく囁かれ始めた頃のレーダーですから、現在の電子技術の粋を集めた「電波に載せた悪意」によって、簡単に無力化されてしまうことが予想されます。

2014-06-20 00:03:37
みなせ ★ かばやき蓄養なう @Ton_beri

具体的には、「ステルス機に電子妨害装置を搭載する」「ステルス機の後方に電子作戦機を飛ばし広域電波妨害を行う」という方法が取られた場合(これらは普通に行われる作戦です)、旧式のレーダーで対応するのは、まず無理です

2014-06-20 00:06:00
みなせ ★ かばやき蓄養なう @Ton_beri

ここで、ちょっと察しのいい人ならこう考えると思います。 「では、ステルス機を探知しやすい波長を使ったレーダーを、現代の技術で作れば良いのでは?」と。 これはある意味で正解ですが、それだけでは問題が解決しないのです

2014-06-20 00:08:38
みなせ ★ かばやき蓄養なう @Ton_beri

どのような落とし穴があるのでしょうか? まず、ステルス機を探知しやすくなるような、波長の大きい電波は、精度を上げるのが難しいのです(だから短い波長のレーダーに移行している) 電波というのは波長が大きいほど、大きく広がりやすいのです。

2014-06-20 00:13:50
みなせ ★ かばやき蓄養なう @Ton_beri

例えば、米軍の初期の警戒レーダーであるSCR-270 は、ビーム幅が28度でした。 これでは180km先の敵を探知しても 「あのへんの、横幅95kmの範囲に反応があるな」ということしか、わかりません。 (実際はビームを動かすとかで精度を上げるのですが、それでも精度が良いとは……

2014-06-20 00:26:18
みなせ ★ かばやき蓄養なう @Ton_beri

つぎに、電磁波のビーム幅が広く、その間に敵の編隊が入ってしまうと、敵が何機いるかわからないのです。 「100km先に反射波がある。ビームを振って3kmの精度までは絞ったけど、その範囲に敵が何機いるのかわからない。偵察機1機かもしれないし、数十機の編隊かもしれない」

2014-06-20 00:30:56
みなせ ★ かばやき蓄養なう @Ton_beri

これでは警戒レーダーとして失格です。 もちろん、ミサイルの誘導に使うなど、とてもできません。 こういう点などから、長い波長のレーダーを現在の技術で作っても、戦力化するのが難しいのです、

2014-06-20 00:32:04
みなせ ★ かばやき蓄養なう @Ton_beri

では、ステルス機にやられるままですか? というと、そこはまた違います。 電波屋さんは、いろいろな方法で、ステルス機の探知を試みているのです。

2014-06-20 00:37:34
みなせ ★ かばやき蓄養なう @Ton_beri

ここでステルス機の原理にちょっと踏み込みます。 「ステルス機の原理は、レーダ波を反射しないからレーダーに映らない」と言われていますが、ちょっと違います。 ステルス機といえど、電波反射をゼロにすることはできません。 ほんの小さな電磁波は、しっかりと反射しているのです。

2014-06-20 00:40:56
みなせ ★ かばやき蓄養なう @Ton_beri

(さっきの書き込みには、あえて平易に書くために、誤りを含みます) (誰か突っ込んでおいてくれると嬉しいです)

2014-06-20 00:41:54
みなせ ★ かばやき蓄養なう @Ton_beri

現代の(といっても最新ってほどじゃない)レーダーでは、この極めて小さな反射波を拾って、ステルス機の探知を試みています。 もっとも、先ほど話した旧式のレーダーと同じで、「小さい反射波を全部表示したら画面が真っ白になってしまう」ので、いろいろ工夫が必要です。

2014-06-20 00:44:20
みなせ ★ かばやき蓄養なう @Ton_beri

その工夫の一つが、時間差で、何回も探査する方法です。 ノイズは雑多なもので、まとまりがありません。 しかし、ステルス機の反射波は、どんなに小さくても必ず存在します。 そこで、同じ空間を複数回捜索し、結果を比べてノイズを除去し、ステルス機を浮かび上がらせる、という方法です

2014-06-20 00:50:32
みなせ ★ かばやき蓄養なう @Ton_beri

これは、捜査間隔が短いほど、回数が多いほど、良い結果を得られます。 しかし、パソコンのスペックは有限なので、時間の間隔と探査回数は、バランスの良いところに抑えないといけません。 また、処理ソフトの出来不出来によっても、結果は変わってきます このあたりが、各国の腕の見せどころです

2014-06-20 00:55:23
みなせ ★ かばやき蓄養なう @Ton_beri

身近なところで「画像処理ソフトの出来不出来」というのが近いかもしれません。 画像の代わりにレーダー反射波を処理し、シャープな画像の代わりに、ステルス機を見つけるというわけですね

2014-06-20 00:58:22
みなせ ★ かばやき蓄養なう @Ton_beri

さて、「時間差で同じ場所を何回も探査して、ステルス機を浮かび上がらせる技術がある」と言いました。 しかし、ステルス側も黙っているわけではなく、これに対応する戦術が開発されています。

2014-06-20 01:03:05
みなせ ★ かばやき蓄養なう @Ton_beri

その戦術とは「レーダー波に、ノイズに見えるように振舞うこと」です。 「レーダーが複数回、空間を捜査して、同じ場所にいるのをステルス機とみなしている」のであれば、同じ空間にいなければいいわけですね。

2014-06-20 01:04:49
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コメント

腐ってもエビ🌈🕑もえこ…… @kusattemoevill 2014年6月20日
機密事項で各国それぞれ特性が違う……スパイの匂いがプンプンするぜぇ……
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セバスチャン小林(裏) @Dongpo_Jushi_x 2014年6月20日
つかあの記事、ステルス性の話以外もツッコミ所満載だよね。
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kou1tw @kou1tw 2014年6月20日
なんとなく腑に落ちた
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えふえっちななまる @hanohaika 2014年6月20日
TFR氏が言うところの「踊り」だな。
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棒人間ひろ @bouninng 2014年6月21日
電子線の技術、みんなも買おう
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七七四未満六四以上 @zy773 2014年6月22日
▽要は、・完全なステルスでなくともレーダーが誤差やノイズと間違えてしまう程に反射?が小さければ良い。 ・各国そのステルスを見分けるためにレーダーの複数化 高性能化 データリンクと、それによってもたらされる膨大な情報処理を可能にするためのコンピュータ群の強化を行っている。(国家規模の暗算対決?って事?) って感じでしょうか?
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七七四未満六四以上 @zy773 2014年6月22日
□質問です。素人なので頓珍漢な発言だったら許して頂きたい。 ・ステルス機の「踊り」はパイロットの負担にならないのか? ・情報解析でステルスを打ち破ろうとしているのは分かったが、アンチステルスのコツのようなものが発見され、一気にステルス性能面が陳腐化してしまう危険性は無いのか? ・日本のような高度な気象予報技術は敵ステルス技術に対する抑止力があるのではないか?
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七七四未満六四以上 @zy773 2014年6月22日
・素人目にはほとんどの軍用機の後継がF-35シリーズに占められてるように見えるのだが、生産は間に合うのか? ・『開発計画』自体は失敗だったにしても最早F-35に賭ける他無いんじゃないのか?(選択肢無いんじゃね?) ・どの道 全部F-35シリーズに置き換わるのなら繋ぎでユーロファイター買っても良かったんじゃないか? ・ほとんどの後継機にF-35が採用されるなら多様性が失われるので未知のリスクが発生しないか? ◇こんな感じですかねぇ… なんかまだあるような… ま、いいか!
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七七四未満六四以上 @zy773 2014年6月22日
大事なこと聞き忘れてた。・もし、F-35本機が拿捕されたり、設計図や詳細スペック等の最重要機密情報が盗まれたり漏洩したり裏切って敵国に売られたりしたら、シリーズ全体のステルス性能は無意味化するんじゃないのか? (例としてイージス艦情報漏洩事件とか、)
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鷹野 悠也 @FOUNDATION7 2014年6月22日
上の方へ最後の質問への回答。F-35の技術情報はかなりの部分、某国のサイバー戦部隊に持ち去られていると言います。でも開発は続いています。後は「電子戦の技術」を読んだり、F-35関連でググって。
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プルフェイド・リュパール @purufeido 2014年6月22日
逆にいくらステルスでも単調なことしてるとF-117がコソボでSA-3に撃墜されたようなことになるので注意というアレ。
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七七四未満六四以上 @zy773 2014年6月22日
FOUNDATION7 返信感謝します。中国の開発中のステルス機に利用されてるとかの報道の事ですね? 事実なら由々しき事態ですが… アメリカが重要情報を中国に盗ませすか~?と思ってはいます。
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みなせ ★ かばやき蓄養なう @Ton_beri 2014年6月25日
zy773 「ノイズと間違えてしまう程に反射?が小さければ良い。」は間違いデース。上述のとおり、レーダーにノイズと勘違いさせられるレベルの機動性は必要デース。
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みなせ ★ かばやき蓄養なう @Ton_beri 2014年6月25日
zy773 「コンピュータ群の強化を行っている。って感じでしょうか?」、話外れますが、ステルス探知だけでなく弾道ミサイルの探知や、もっというと効率化(情報RMAの推進)のために、各国はデータリンクの強化と情報処理能力の向上を行ってマース。
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みなせ ★ かばやき蓄養なう @Ton_beri 2014年6月25日
zy773 「・日本のような高度な気象予報技術は敵ステルス技術に対する抑止力があるのではないか? 」 直接の答えになるかわかりませんが、警戒レーダーを作っている会社は、同時に降雨レーダーの開発販売も行っていマース。
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みなせ ★ かばやき蓄養なう @Ton_beri 2014年6月25日
zy773 「F-35、生産は間に合うのか?」 ロードマップに遅れが生じているのは確かですが、先のことはわかりませーん。間に合わなければ、現用機の延命処置や(よくある)、つなぎの機体のリース導入(イタリアと豪州がやった)とかで、何とかするのが通例デース
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みなせ ★ かばやき蓄養なう @Ton_beri 2014年6月25日
zy773 「・もし、F-35本機が拿捕されたりしたらステルス性能は無意味化するんじゃないのか?」 ソ連のMIG-25が自衛隊&米軍に捕まったとき、ソビエトさんはMIG-25のアビオニクスを一新しました。それが答えだと思いマース
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七七四未満六四以上 @zy773 2014年6月25日
Ton_beri 返信ありがとうございます。 低RCS、「踊れる」機動性、「踊り」に適切に振り付けするコンピューティングパワー、といったところでしょうか?
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七七四未満六四以上 @zy773 2014年6月25日
Ton_beri そこで、集団的自衛権の絡みが出てくるんでしょうね。情報が物理的な力に直結してしまうから……  『目』も『手』も多い方が有利ですし  Ton_beri ということは、天候予報や災害対策といった名目で降雨レーダー等を東南アジアに売り込むのも抑止力の面も含めて有効そうですね
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七七四未満六四以上 @zy773 2014年6月25日
Ton_beri そうなると素人として気になるのは中露の新型にF-15でどこまで対抗出来るかですね…… 向こうだって開発中ですから間に合えば良いのですが…  Ton_beri すいません。よく読み取れませんでした。アビオニクスの変更で済む。のか、アビオニクスの変更までしなければいけない。のか、が分からないです。何れにせよF-35は同盟国を含め数千機配備される予定らしいのに、その内の一機から情報が漏れれば全体に影響が出るのが大きなリスクに思えるのですが……
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コマチヨさん @komachiyo 2014年7月10日
レーダーはある範囲の中の脅威のみを抽出し表示できると思い込んでいる人は多そう
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sierraromeo @sierraromeo5 2014年7月21日
「踊り」はネットの噂レベルでは聞くけど、SPY-1で秒間数回?だか分間12回以上?だかいう話の走査速度と比べて有効なのか、レーダー有効範囲に入ったらずっと踊ってんのか?などの疑問が
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