JP2010196983A

JP2010196983A - 飛翔体

Info

Publication number: JP2010196983A
Application number: JP2009042660A
Authority: JP
Inventors: Shojiro Furuya; 正二郎古谷
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2009-02-25
Filing date: 2009-02-25
Publication date: 2010-09-09
Anticipated expiration: 2029-02-25
Also published as: JP5438993B2

Abstract

【課題】低周波のレーダ電波を受信すること。
【解決手段】アンテナ装置１０が受信したレーダ電波に基づいて自身の位置が制御される飛翔体であって、アンテナ装置１０が複数のアンテナ群２０ａ、２０ｂ、２０ｃを備え、アンテナ群２０ａ、２０ｂ、２０ｃは、複数のアンテナ素子３０を有し、機体表面の複数箇所に分散して配置される。また、アンテナ群２０ａ、２０ｂ、２０ｃは機体の軸方向に所定間隔をおいて設けられ、かつ、各アンテナ群２０ａ、２０ｂ、２０ｃが備えるアンテナ素子３０は機体の周方向に亘って帯状に配列される。
【選択図】図１

Description

本発明は、飛翔体に関するものである。

従来、飛翔体には、追尾する目標に応じて飛翔体が誘導される電波シーカが設けられており、電波シーカとして使用されるアンテナには、アクティブ方式とセミアクティブ方式とがあることが知られている。アクティブ方式のアンテナでは、自身から送出するレーダ電波が目標から反射され、この反射レーダ電波に基づいて目標を追尾するように、飛翔体が誘導される。また、セミアクティブ方式のアンテナでは、高出力の地上レーダから送出されるレーダ電波が目標によって反射され、この反射レーダ電波に基づいて目標を追尾するように、飛翔体が誘導される。

特開昭５９−８１４９９号公報

ところで、例えば、目標としてステルス機を追尾することがある。このステルス機は、高周波レーダを吸収する電波吸収材を備えているため、上述したような電波の反射波による追尾は困難と考えられる。しかしながら、この電波吸収材は低周波レーダ電波であれば、吸収できずに反射するため、飛翔体としてステルス機を追尾する場合には、ステルス機が反射する低周波レーダ電波を受信できることが重要となる。

しかしながら、上記特許文献１の特開昭５９−８１４９９号公報によると、機体の先端部に電波シーカ（アンテナ）を備えた構成となっているため、アンテナは先端部に収まる大きさに限定される。このため、受信できるレーダ電波の周波数帯が限定されてしまい、低周波のレーダ電波を受信できず、ステルス機については追尾が難しいという問題があった。

本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、低周波のレーダ電波を受信することのできる飛翔体を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。

本発明は、アンテナ装置が受信したレーダ電波に基づいて自身の位置が制御される飛翔体であって、アンテナ装置が複数のアンテナ群を備え、該アンテナ群は、複数のアンテナ素子を有し、機体表面の複数箇所に分散して配置されることを特徴とする飛翔体を提供する。

このような構成によれば、複数のアンテナ素子を備えるアンテナ群が、機体表面の複数箇所に配置され、これらの複数のアンテナ群によりアンテナ装置が構成される。これにより、レーダ電波を受信する面積を多くすることができ、レーダ電波を受信する機会を多くすることができる。また、面積の多いアンテナで受信するので、レーダ電波だけでなく、広い周波数範囲の電波を受信することができる。

上記飛翔体において、前記アンテナ群は前記機体の軸方向に所定間隔をおいて設けられ、かつ、各前記アンテナ群が備えるアンテナ素子は前記機体の周方向に亘って帯状に配列されることとしてもよい。

このように、アンテナ素子を機体の周方向に亘って帯状に配列させたアンテナ群を機体の軸方向に所定間隔をおいて設けられるので、複数のアンテナ群で構成されるアンテナ装置を大きくすることができ、波長の長い電波である低周波の電波を送受信することができる。また、各アンテナ群が機体に設けられる所定間隔とは、等間隔であるとなおよい。さらに、アンテナ素子は、周方向の全周に亘って配列されるとなおよい。

上記飛翔体において、前記アンテナ装置のうち２つのアンテナ群は、前記機体の先端部近傍と前記機体の後端部近傍に配置されることとしてもよい。

このように、アンテナ装置のうち２つのアンテナ群を機体の先端部近傍と後端部近傍とに配置させることにより、軸方向に対して広範囲にアンテナ群を配置できるので、アンテナ群が受信したレーダ電波を合成する精度を向上させることができる。

上記飛翔体において、各前記アンテナ群は、それぞれ同数のアンテナ素子を備えることとしてもよい。
これにより、アンテナにより受信したレーダ電波を合成する場合の精度を向上させることができる。

上記飛翔体において、前記アンテナ装置のレーダ電波の送信と受信とを切り替える制御手段を備え、該制御手段は、前記アンテナ群から送信される電波の制御パラメータを制御し、ビームを形成し、前記アンテナ群から送信させることとしてもよい。

このように、アンテナ装置の送信と受信とを切り替える制御手段を備え、制御手段によってアンテナ群から送信させる電波の制御パラメータが制御され、ビームが形成され、送信される。これにより、電波の受信だけでなく、所望の送信ビームを形成し、送出するので、データ通信にも使用することができる。また、制御パラメータとは、例えば、アンテナ群から送出させるレーダ電波の位相差、レーダ電波の振幅である。

本発明によれば、低周波のレーダ電波を受信することができるという効果を奏する。

本発明の実施形態に係る誘導飛翔体の外観を示した図である。アンテナ装置の機能を示すブロック図である。

以下に、本発明に係る飛翔体の一実施形態について、図面を参照して説明する。
本発明に係る飛翔体は、航空機などから分離された後、所定の目標に向けて誘導される誘導飛翔体を例に挙げて説明する。また、目標はステルス機であることとして説明するが、これに限定されない。なお、本発明の飛翔体が備えるアンテナ装置のアンテナ群は３個である場合を例に挙げて説明するが、アンテナ群の個数は特に限定されない。アンテナ群の個数は、２個以上であればよく、個数が多いほど精度を向上させることができる。

図１は、本発明の一実施形態に係る誘導飛翔体１の外観を示した図である。
誘導飛翔体１は、アンテナ装置１０を備えており、例えば、アンテナ装置１０は目標との距離を測定する電波シーカとして使用される。また、アンテナ装置１０は、ステルス機に向けて地上から送出される高周波レーダ（例えば、ＳＡＭ射撃管制用レーダ等。）および低周波レーダ（例えば、警戒用レーダ等。）の反射波を受信する。

図１に示されるように、アンテナ装置１０は、機体表面の複数箇所に分散して配置された３つのアンテナ群２０ａ、２０ｂ、２０ｃを備えている。アンテナ群２０ａ、２０ｂ、２０ｃは、それぞれ複数のアンテナ素子３０を有している。
具体的には、アンテナ群２０ａ、２０ｂ、２０ｃは、誘導飛翔体１の機体（以下「機体」という。）の軸方向に所定間隔をおいて設けられ、かつ、各アンテナ群２０ａ、２０ｂ、２０ｃが備える複数のアンテナ素子３０は機体の周方向に亘って帯状に配列される。

また、それぞれのアンテナ素子３０は、各アンテナ群２０ａ、２０ｂ、２０ｃの領域（例えば、帯状に配置される場合の帯の幅。）に収まるように、離して配置される。アンテナ素子３０を個々に離して配置することにより、各アンテナ素子３０が受信したレーダ電波の位相差や振幅を比較しやすくなる。更に、アンテナ素子３０を胴体の周方向の全周に亘って配列することにより、レーダ電波を受信する面積を広くし、かつ全周に向けられるので、レーダ電波を受信する機会を多くすることができる。

なお、各アンテナ群２０ａ、２０ｂ、２０ｃの個数は特に限定されないが、それぞれが有するアンテナ素子３０の個数は、同数にするとよい。アンテナ素子３０の個数を揃えることにより、各アンテナ群２０ａ、２０ｂ、２０ｃのアンテナ素子３０で受信されるレーダ電波の合成の精度を向上させることができる。

さらに、３つのアンテナ群のうち２つのアンテナ群は、機体の先端部近傍と機体の後端部近傍に配置されることが好ましい。本実施形態では、アンテナ群２０ａが先端部近傍に配置され、アンテナ群２０ｃが後端部近傍に配置されている。このように、２つのアンテナ群を最も距離を離して配置することにより、より広範囲のレーダ電波を受信することができる。

また、各アンテナ群２０ａ、２０ｂ、２０ｃは、それぞれ等間隔で配置されているとよい。等間隔にすることにより、各アンテナ群が受信したレーダ電波の位相差から得られる情報に基づいて、レーダ電波を合成する場合に精度が向上する。
本実施形態においては、３つのアンテナ群２０ａ、２０ｂ、２０ｃであるため、先端部近傍及び後端部近傍のどちらでもないアンテナ群２０ｂを、アンテナ群２０ａとアンテナ群２０ｃとの中間位置に配置し、各アンテナ群２０ａ、２０ｂ、２０ｃを等間隔に配置する。

なお、アンテナ群２０ａ、２０ｂ、２０ｃは、例えば、フェーズドアレイアンテナである。フェーズドアレイアンテナを使用することにより、ジンバルを不要とすることができる。

図２は、誘導飛翔体１に備えられるアンテナ装置１０の機能を示すブロック図である。図２に示すように、アンテナ装置１０は、３つのアンテナ群２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、送受信切替部１１、位相差検出器１２、電波到来方向算出器１３、及び制御部１４（制御手段）を備えている。アンテナ装置１０は、受信したレーダ電波に基づいて目標の方向を算出し、算出結果を飛翔体を誘導する演算装置へ出力する。

制御器１４は、送受信切替部１１の送信と受信との切り替えを行う。例えば、制御器１４により送受信切替部１１が受信器２１側に切り替えられた場合には、各アンテナ群２０ａ、２０ｂ、２０ｃのそれぞれのアンテナ素子３０によりレーダ電波が受信され、受信されたレーダ電波の情報が位相差検出器１２に出力される。これに対し、制御器１４により送受信切替部１１が送信器２２側に切り替えられた場合には、送信器２２内において生成されたレーダ電波が各アンテナ群２０ａ、２０ｂ、２０ｃのそれぞれのアンテナ素子３０から送信される。

また、制御器１４は、アンテナ素子３０から送信されるレーダ電波の制御パラメータを制御する。制御パラメータとは、例えば、アンテナ群から送出させるレーダ電波の位相差、レーダ電波の振幅である。
具体的には、制御器１４が送受信切替部１１を送信器２２側に設定している場合には、制御パラメータに基づいて制御されたレーダ電波が、個々のアンテナ素子３０より送出される。より具体的には、制御部１４は、各アンテナ素子３０から送信されるレーダ電波のタイミングを制御することにより、位相差を持つ電波を送出させる。

なお、図２においては、各アンテナ群２０ａ、２０ｂ、２０ｃが２つのアンテナ素子３０をそれぞれ備える場合について説明したが、アンテナ素子３０の本数については、これに限定されない。

また、制御器１４によって行われる送受信切替部１１の送信と受信との切り替えは、全てのアンテナ素子３０に対し、一括で同一の設定がされる。

送受信切替部１１が受信器２１側に切り替えられている場合において、各アンテナ素子３０によって受信されたレーダ電波は、位相差検出器１２に出力される。
一方、送受信切替部１１が送信器２２側に切り替えられている場合においては、制御器１４は、各アンテナ素子３０から送出する電波の位相を制御し、この位相等に応じた信号を送信器２２に出力する。これにより、アンテナ素子３０から所望の方向に電波ビームを発せさせるための電力が送信器２２から各アンテナ素子に供給され、これによりアンテナ素子３０から電波ビームが所望の方向へ射出される。

このように、送受信切替部１１は、制御部１４によって受信器２１と送信器２２との切り替えがなされることにより、各アンテナ素子３０は、レーダ電波を受信及びレーダ電波の射出を行うことができる。

なお、送受信切替部１１が制御部１４によってアンテナ素子３０の送受信を切り替えられるので、アンテナ素子３０は、地上装置との通信アンテナとして使用することもできる。

位相差検出器１２は、アンテナ素子３０から受信したレーダ電波の位相差を測定し、測定結果の位相差φを電波到来方向算出器１３に出力する。
電波到来方向算出器１３は、位相差検出器１２によって測定された位相差φに基づいて、目標から反射された電波が到来した方向を算出するとともに、その算出結果を、飛翔体誘導演算装置（図示略）へ出力する。

次に、本実施形態に係る誘導飛翔体１の作用について説明する。なお、以下の説明では、まず、誘導飛翔体１がセミアクティブ方式で誘導される場合について説明し、その後、誘導飛翔体１がアクティブ方式で誘導される場合について説明する。

〔セミアクティブ方式の誘導の場合〕
セミアクティブ方式の誘導の場合においては、制御器１４によって、送受信切替部１１は受信器２１側に切り替えられており、誘導飛翔体１はレーダ電波を受信できる状態となっている。
例えば、地上の低周波レーダ（例えば、警戒用レーダ等。）からステルス機に向けて低周波レーダが送出されると、ステルス機により低周波レーダが吸収されず、反射される。誘導飛翔体１において送受信切替部１１が受信器２１側に切り替えられているので、反射された低周波のレーダ電波は、誘導飛翔体１の広範囲に配置されたアンテナ素子３０によって受信される。誘導飛翔体１のアンテナ素子３０を介して受信器２１により受信された低周波レーダは、位相差検出器１２に出力される。位相差検出器１２において各アンテナ素子３０から入力された低周波レーダの位相差φが算出され、位相差φが電波到来方向算出器１３に出力される。電波到来方向算出器１３において、位相差φに基づいて反射された低周波レーダの電波が到来した方向を算出するとともに、この算出結果はミサイル誘導演算装置へ出力される。

〔アクティブ方式の誘導の場合〕
アクティブ方式の誘導の場合においては、制御器１４によって、送受信切替部１１は送信器２２側に切り替えられており、誘導飛翔体１はアンテナ素子３０からレーダ電波を送信した後、制御器１４により送受信切替部１１は受信器２１側に切り替えられ、レーダ電波を受信する状態となる。
例えば、送受信切替部１１が、制御部１４により送信器２２側に切り替えられており、制御器１４は、各アンテナ素子３０から送出する電波の位相を制御し、所望の方向に対して送信する電波ビームを形成し、アンテナ素子３０から出力させる。アンテナ素子３０から送出された高周波のレーダ電波は、ステルス機により反射される。続いて、制御器１４によって、送受信切替部１１が受信器２１側に切り替えられ、アンテナ素子３０により自身が射出した送信ビームの反射レーダ電波が受信される。誘導飛翔体１のアンテナ素子３０を介して受信器２１により受信された高周波レーダは、位相差検出器１２に出力される。位相差検出器１２において各アンテナ素子３０から入力された高周波レーダの位相差φが算出され、位相差φが電波到来方向算出器１３に出力される。電波到来方向算出器１３において、位相差φに基づいて反射された低周波レーダの電波が到来した方向を算出するとともに、この算出結果はミサイル誘導演算装置へ出力される。

以上説明してきたように、本実施形態に係る飛翔体によれば、複数のアンテナ素子３０を備える３つのアンテナ群２０ａ、２０ｂ、２０ｃが帯状に周方向に配置され、各アンテナ群２０ａ、２０ｂ、２０ｃはそれぞれ等間隔に配置され、さらに、アンテナ群のうち２つのアンテナ群は誘導飛翔体１の軸方向に対し距離をおき、先端部近傍と後端部近傍とに配置される。このように、機体の先端部近傍から後端部近傍までアンテナ素子を広範囲に分散して配置するので、機体全体をアンテナとして波長の長いレーダ電波を受信する。これにより、波長の長い電波である低周波のレーダ電波であっても受信することが可能となる。また、アンテナ素子３０を分散して配置することによって、アンテナ装置におけるレーダ電波の感度を向上させることができる。

また、送受信切替部１１は、制御器１４による制御によって、アンテナ素子３０が受信器２１側及び送信器２２側に切り替えられ、受信と送信の両方を行うことが可能となる。これにより、セミアクティブ方式の誘導とアクティブ方式の誘導とを行うことができる。

このように、アンテナ素子３０と接続される送受信切替部１１の送受信を切り替えることにより、セミアクティブ方式の誘導、アクティブ方式の誘導、及び地上装置との通信アンテナとして使用するので、それぞれの機能のために個別の構成品を設ける必要が無く、機器の小型化・低コスト化を図ることができる。

また、本実施形態に係る誘導飛翔体１の有するアンテナ素子３０は、アクティブ方式の誘導を行う場合には高周波のレーダ電波を射出するので、高周波のレーダ電波を発信できるアンテナ素子である。

なお、本実施形態に係る誘導飛翔体１においては、セミアクティブ方式の誘導とアクティブ方式の誘導とを別々に使用されるものとして説明したが、これに限定されない。例えば、セミアクティブ方式の誘導とアクティブ方式の誘導を組み合わせて使用することとしてもよい。具体的には、誘導飛翔体１が目標（例えば、ステルス機）から距離が遠い場合にはセミアクティブ方式の誘導を行い、誘導飛翔体１がステルス機に十分接近した後に、アクティブ方式の誘導に切り替える等の組み合わせによって切り替えて使用する。これにより、誘導の精度を向上させることができる。より具体的には、誘導飛翔体１は、セミアクティブ方式によって受信される反射レーダ電波の電波強度が、所定の電波強度になった場合にアクティブ方式の誘導に切り替える。

また、アンテナ素子３０が受信したレーダ電波の電波強度に応じてセミアクティブ方式とアクティブ方式とを切り替えることとしていたが、これに限定されない。例えば、地上から目標に対して送信されるレーダ電波とタイミングを合わせて、誘導飛翔体１において目標からの反射レーダ電波を受信し、地上から送信されるレーダ電波のタイミングと反射レーダ電波の受信タイミングとの時間差に基づいて、誘導飛翔体１と目標との距離を算出し、この距離に基づいてセミアクティブ方式とアクティブ方式とを切り替えることとしてもよい。

また、本実施形態に係る誘導飛翔体においては、１機でアクティブ方式とセミアクティブ方式とを制御器１４によって切り替えることとしていたが、これに限定されない。例えば、複数（例えば、２機）の誘導飛翔体のうち一方をアクティブ方式の誘導で運転させ、他方をセミアクティブ方式の誘導で運転させることとしてもよい。これにより、各誘導飛翔体において制御器１４を不要にできる。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。

１誘導飛翔体
１０アンテナ装置
１１送受信切替部
１２位相差検出器
１３電波到来方向算出器
２０ａ、２０ｂ、２０ｃアンテナ群
３０アンテナ素子

Claims

アンテナ装置が受信したレーダ電波に基づいて自身の位置が制御される飛翔体であって、
アンテナ装置が複数のアンテナ群を備え、
該アンテナ群は、
複数のアンテナ素子を有し、機体表面の複数箇所に分散して配置されることを特徴とする飛翔体。
前記アンテナ群は前記機体の軸方向に所定間隔をおいて設けられ、かつ、各前記アンテナ群が備えるアンテナ素子は前記機体の周方向に亘って帯状に配列されることを特徴とする請求項１に記載の飛翔体。
前記アンテナ装置のうち２つのアンテナ群は、前記機体の先端部近傍と前記機体の後端部近傍に配置されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の飛翔体。
各前記アンテナ群は、それぞれ同数の前記アンテナ素子を備えることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の飛翔体。
前記アンテナ装置のレーダ電波の送信と受信とを切り替える制御手段を備え、
該制御手段は、
前記アンテナ群から送信される電波の制御パラメータを制御し、前記アンテナ群から送信させることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の飛翔体。