光波ドームを使用した対空誘導弾の研究について
○平井単宇＊１、池上喜幸＊１、山下皓大＊１、佐藤侯治＊１、山口裕之＊１

１．背景 
弾道ミサイルや高高度高速 CM（Cruise Missile）等 の高速脅威やステルス機等の経空脅威に対して、本研 究では、図１にあるように赤外線シーカ（センサ、光波ド ーム、光学系で構成）を搭載した SAM（地対空誘導弾） や AAM（空対空誘導弾）による対処を検討する。 

２． 高速飛しょう光波誘導弾用光波ドーム 弾道ミサイルや高速 CM 等の脅威は、赤外線を吸 収・散乱する雲や雨等の影響を受けない高高度を侵攻 し、かつ直撃による無効化が強く望まれるため、この領 域における迎撃では赤外線シーカを用いた精密誘導 が必要である。

また、高速脅威に対処するため SAM も 高速で飛しょうする必要があることに加えて、SAM の先 端に発生する衝撃波等の環境下に対応した光波ドーム が必要であるが、我が国では当該技術についての知見 がない。

そのため、本研究を実施した。 図 2 のとおり、飛しょう体先端周辺に発生する衝撃波 に起因した空気密度変化により、目標の放射する赤外 線が光波ドームのウィンドウ到達までに屈折する（光路 歪み）。

この光路歪みの影響についてラムジェットエン ジン試験設備（JAXA 角田宇宙センター）においてデ ータの取得及び検討を実施し、所望の成果を得た。ま た高速飛しょう時では、空力加熱が光波ドームに発生 する。

この環境下での光波ドームの耐性を検討するた めに、光波ドームの耐熱性試験を実施したところ、所望 の成果を得た。 

また、空気の薄い高高度において誘導を実施するた めに、空力の他にサイドスラスタや推力偏向技術を用い た新たな制御技術の研究を現在実施しているところで ある。 

図 3 対妨害能力向上光波誘導弾用光波ドーム

３．対妨害能力向上光波誘導弾用光波ドーム 近年、戦闘機等のエンジン温度と同程度の低温フレ アが出現している。このような高性能化されたフレアによ る妨害については、従来の１波長のみの赤外線による 識別は困難であり、正確な識別を実施するために、中 波長・長波長の両方の赤外線を使用する手法が有効で ある。 

そこで本研究では図 3 にあるように中波長・長波長２ 波長の赤外線を透過する光波ドームについての検討・ 検証を実施し所望の成果を得た。

 ＊１航空装備研究所システム研究部 誘導武器システム研究室

低ＲＣＳ対処ミサイル誘導制御技術の研究
 ○田部一樹＊１、今荘保＊１

１．背景と目的 近年、低ＲＣＳ（Ｒａｄａｒ Ｃｒｏｓｓ Ｓｅｃｔｉｏｎ、レー ダ反射断面積）化、いわゆる電波ステルス化され た航空機や巡航ミサイルは、我が国のみならず諸 外国においても研究・開発が進められており、我 が国の防空にとって脅威として顕在化しつつある。 

このような低ＲＣＳ目標に対して電波ホーミング式 の対空ミサイルによって対処する事態を想定した 場合、目標からの電波反射が従来の目標よりも小 さくなることから、対空ミサイルによる目標検出が 遅れ、自律追尾が可能となる距離が従来よりも短 くなってしまう。

さらに、追尾を開始したとしても、 目標の進行方向へ向けてミサイルの軌道を修正 （終末誘導）する十分な時間が確保困難なことか ら命中精度が低下し、結果的にミサイルの有効射 程が縮減する。 

本研究は、追尾開始距離を延伸するための 「予測型目標検出処理」と、より短い時間でより正 確な終末誘導をするための「予測型最適誘導制 御」と呼ぶ２種類の技術について、将来の対空ミ サイル開発事業への適用を図ることを目的として 基盤的検証を行ったものである。 

２．研究の概要 予測型目標検出処理とは、電波シーカが受信 した１フレーム（一定の信号処理時間単位）分の 情報だけではＳ／Ｎ（Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ、 目標信号と雑音信号の比）が低く目標検出が困 難な距離であっても、複数フレーム分の情報を積 分することでＳ／Ｎを向上させ、目標検出を試み る処理である。

しかしながら、目標が加速運動を 行っていた場合、目標信号のドップラ周波数は各 フレームで時々刻々変化していることから、このま ま複数フレーム分の信号を積分処理しても、目標 信号を効率的に累積することは困難である。そこ で、予測型目標検出処理では、各フレームにお ける目標信号のドップラ周波数の遷移を確率密 度モデルから推定し、最も確率の高いと考えられ る遷移経路に沿って各フレームの目標信号のドッ プラ周波数変化を補償することで、効率的な積分 処理を可能としている。 予測型最適誘導制御とは、モデル予測制御を 応用したものであり、終末誘導中に簡易シミュレ ーションを高速で繰り返し、未来の応答を予測し ながら最適な経路を計算する航法演算手法である。

具体的には、検出した目標信号から目標の運 動状態を推定し、この状態量と誘導弾運動モデ ル及び目標旋回モデルに基づき、一定の区間 （時間）までの未来の運動についてシミュレーショ ン計算を実施する。

このシミュレーション計算を逐 次高速で繰り返すことにより、評価関数を最小に 収束させることができる最適な飛翔経路を算出し ている。

 本技術の検証のため、これらの機能を実装した 試作品を製作し、試験評価を実施した。航空機及 び標的機を用いたフィールドデータを取得したと ころ、予測型目標検出処理により従来の目標検 出方式に比べ、追尾開始距離を延伸できることを 確認した。

また、試作品を飛翔模擬装置に組込み、 屋内環境で射撃を模擬して行うＨＷＩＬ（Hardware In the Loop）シミュレーション試験によって、低ＲＣ Ｓ目標に対して予測型最適誘導制御が有効に機 能することを確認した。シミュレーション試験を行う に当たっては、取得したフィールドデータを将来 の対空ミサイル相当の性能値に換算し、シミュレ ーションモデルや設定条件に反映することで、将 来の対空ミサイルが発揮し得る能力を評価した。 これらの結果、本技術の適用により、従来の誘 導制御方式では命中精度が足りず対処が困難な 位置関係であっても低ＲＣＳ目標に対処可能とな り、対空ミサイルの有効射程を拡大できる見通しを得た。 

＊１航空装備研究所誘導技術研究部 誘導制御研究室