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軍事講義第三回:赤外線ステルス

赤外線(infrared)とは、身近にありふれた電磁波である

例えば、遠赤外線ヒーター・近赤外線ヒーター等のこたつ、電気ストーブ。赤外線通信やリモコンと言ったところだろう

車になれば自動車のナイトビジョン・システム(赤外線カメラでとらえた映像をディスプレイに表示し、夜間の視界を拡大することで安全走行に寄与する夜間運転支援システム)というのもある

昨年の新型のインフルエンザ騒ぎで、感染の疑いのある人間を発見する為に空港に赤外線を用いたサーモグラフィーが使用された事もある

赤外線
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E8%B5%A4%E5%A4%96%E7%B7%9A

地球放射の一部と太陽放射(0.8micron以下。幅が狭いため正確に表現できていない)のスペクトル。青い部分の上下幅が広いところが大気の窓。横軸(Wavelength)が波長、縦軸(Transmittance)が放射の透過率を表す。
http://blog-imgs-44.fc2.com/4/2/5/4253blog/Atmosfaerisk_spredning.gif

赤外線の特徴は「絶対零度の物体を除くすべての物体から発せられる」事だ

軍用機や、戦闘車両も例外ではない

軍事では電波よりも波長が短いので、届く範囲は短いものの、陸上や空中や海中の目標捜索に使用される

赤外線捜索装置の特徴は、極めて目視と似ている

メリットは電波とは異なり電磁波を照射しなくても探知は可能(かつての暗視装置では赤外線ライトを照射する必要があった)な為、能動的ではない事

旧式のアクティブ式赤外線暗視装置を持つ74式戦車

74tk02.jpg


現代の主流であるパッシヴ式暗視装置、自衛隊のJGVS-V8個人用暗視装置

800px-Jgvs-v8.jpg

つまり現代の最新の探知技術(1990年代になって冷却を必要としない二次元受光素子が開発され、初めて小銃のスコープに装着できる実用的なものが完成。つまり、これから解説する技術は比較的最近のモノになる)があれば、逆探知されにくいと言うステルスにはもってこいの捜索方式である

最大のデメリットは、目視同様に測距する事が出来ない事だ

つまり目標が「どこの方角に居る」のかは分かっても、「距離・移動速度・大きさ」は他の捜索手段に頼らなくては分からない(目標の大きささえ分かれば、計算する事は可能ではある)

さて、再度この図を見て貰いたい

http://blog-imgs-44.fc2.com/4/2/5/4253blog/Atmosfaerisk_spredning.gif

これは各波長の透過率を示すグラフで、青い部分の上下幅が広いところが透過率の高い波長域になる

つまり、青い部分は大気の影響を受けにくい波長域=より遠くまで届く波長域になる

波長はH2O(化学式で言う「水」、水は赤外線を吸収しやすい)による吸収領域を避けて、3-5μmのMiddle Wave帯(MW帯)と8-13μmのLong wave帯(LW帯)、日本語に直して「中波長赤外線」と「長波長赤外線」の二種類が良く探知に使われる

「中波長赤外線」は、「可視光」に近い特徴を持っている。つまり、高温の燃焼などで発する赤外線の捜索に向いている

ジェットエンジンやディーゼルエンジンの発する赤外線の捜索に向いていると言う事だ

かつての主流だった近距離の対空ミサイルではこの波長が主流ではあったのだが、冷却技術と小型化技術の進歩で「長波長赤外線」が主流となっている

「長波長赤外線」は比較的温度が低い物体でも発するので、より「電波」に近い波長である

つまり人間の体温や航空機の発する空気との摩擦熱程度も探知できる程透過性(物体をすり抜ける能力)に優れる。体の芯から暖まる電気ヒーターは、長波長赤外線だと言う事を覚えておこう

しかも長波長赤外線であっても中波長赤外線程度でも探知できるので汎用性が高い

なので現代の赤外線捜索装置の殆どは長波長赤外線なのだ

AIM-9Xのシーカー画像。QF-4ファントムⅡに直撃する直前
AIM-9X-FPA-seeker-300.png


さて、赤外線探知装置について簡単にふれたが、本題はここからである

※これでも初心者向け
・・・のつもり

赤外線は、電波ほど遠くまでは届かない

何故なら大気中で減衰・拡散するからだ。これは先程ふれた事である。赤外線は電波のステルス程徹底せずとも良い

要は

最初から赤外線放出を大気中に拡散or減少させればいい

と言う事だからだ

赤外線放出を抑える素材を表面に使用したり、下のAH-64の様にエンジンノズルを大気中と混ぜて放出する様に工夫したり、B-2Aの様に翼でエンジン排気を隠せばいいのだ(エンジン排気は大きな赤外線放出となる)

AH-64
Cobrachen_ah64-2.jpg

B-2A(エンジン排気が機体上部を通る様にしている)
b2spirit.jpg

しかしながら車両はまだしも、航空機ではそこまで単純な話でもない

固定翼の航空機の場合、エンジン排気は推進力なのだ

なので、排気を放出直後に拡散すれば推進力が低下する

逆に推力増加の為に排気を放出を集中させれば赤外線放出量が増加する

それを解決したのは、大きな翼や胴体で排気を隠したり(A-10・YF-23)、排気ノズルの中である程度外気と混ぜる(F-22?)事で解決している

YF-23(PAKFAとの比較画像)
comparison3y.jpg

A-10
A10-2.jpg

F-22
images.jpg

また、陸上車両の場合は被弾の事も考えれば装甲の外にエンジンを置く事は出来ない。つまり熱がこもって赤外線放出量が増える

これは、赤外線放出量を減らす為に排気口に工夫を施している

AH-64のエンジンノズル同様に、空気と触れやすくしたり、冷却効率に優れる水冷式のエンジンを採用したり、赤外線放出量の少ない素材を排気口に採用したり等と言った工夫が多い

ただ、こうするとフロントエンジンの車両は不利になる。フロント部分は被弾が最も集中しやすい部分だから赤外線放出量を減らす為に取れる工夫が減ってしまう

また戦闘向けの砲塔を載せると前方に重心が行ってしまいアンバランスになる。アンバランスになると射撃性能に影響が出るし、エンジン部分は運動エネルギー弾には装甲にはなりえないので主力戦車には不利になりやすい

なので、人員輸送目的の車両を除く多くの戦闘車両にはメリットの多いリアエンジンが採用されている

管理人のぼやき(要反転)→ここら辺の話をすると、イスラエル戦車(メルカバ:フロントエンジンで、車体の後部部分は乗員がすぐに脱出できるようなハッチになっている)大好きな人たちにどやされるんだよなぁw

艦艇だと、あまり重視されない分野である

大型であると同時に、周りが水であるが故に冷却がしやすいからだ

多大な発熱を要する原潜だと死活問題となりえる。原子力タービンは、大量の熱を発するので排熱すると周囲の海面の温度が微妙に上がる

浅瀬でこれを赤外線サーモグラフィで見ると、はっきりと原潜に位置が分かる(勿論、その海域の時間ごとの温度配分のデータを持っていればの話だが)のだ

なので、原潜は浅瀬では不利になる
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