JP4205549B2

JP4205549B2 - 航空機

Info

Publication number: JP4205549B2
Application number: JP2003346741A
Authority: JP
Inventors: 愼一清水; 康光谷
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2003-10-06
Filing date: 2003-10-06
Publication date: 2009-01-07
Anticipated expiration: 2023-10-06
Also published as: JP2005114457A

Description

本発明は航空機に関し、更に詳しくは機体（特に大型機体）が電波誘導ミサイル等の脅威（ミサイル又はミサイルを出射した母機のこと）から自己防御するための手段として、内装型と外装型の２つのタイプのＥＣＭ装置を組み合わせてＥＣＭ（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＣｏｕｎｔｅｒｍｅｓｕｒｅｓ：電子対策）を有する航空機に関する。

ミサイルは、自己又は母機からの発射電波を受信し、その受信した方向に高速で移動し、最終的に当該反射波を出しているターゲットに命中するように構成されている。従来の大型機のＥＣＭ装置としては、チャフ等の投棄物を機外に撒くことによってミサイルを欺瞞する手段を用意している。従来のこの種のシステムとしては、据付型電波妨害装置と射出型電波妨害装置とで構成する電波妨害システムにおいて、両方の電波妨害装置が同時稼働した場合の電波干渉による誤作動を防止する技術が知られている（例えば特許文献１参照）。また、他の技術としては、少なくとも２機の妨害機から妨害波を送信してレーダに妨害を与える技術が知られている（例えば特許文献２参照）。
特開平６−３３１７３０号公報（第４頁、第５頁、図２）特開２００１−１９４４４７号公報（第３頁、図１）

本来、前記したチャフを撒く等の方法は、撒いた後に急激に機動して自機の存在を脅威の対象から逸らす必要がある。しかしながら、大型機は急激な機動が不得意のため、有効な手段とはなり得なかった。また、自機に内蔵した電子欺瞞装置から強力な電波を発射して脅威のレーダ等を攪乱する手段である内装型ＥＣＭ装置を搭載する場合もあるが、逆にその強力な電波を目指してミサイルを誘導する技術が開発され、これも有効な防御手段とはなり得ない。

ミサイル等の脅威を完全に取り除くには、外装型ＥＣＭ装置により、物理的及び電気的に脅威を機体（母機）から切り離すのが有効であるが、大型機と同等のレーダ反射量を電気的に模擬できるような外装型ＥＣＭ装置は大きなパワーを必要とし、それに伴って大型化するものとなっていた。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであって、機体を脅威から守ることができ、更に出力パワーが小さく、かつ射出タイミングが脅威の位置に直に影響することのないような航空機を提供することを目的としている。

本発明は内装型ＥＣＭ装置と外装型ＥＣＭ装置をドップラ周波数制御を行なって組み合わせて制御することにより擬似的な機動を可能とし、機動性のない大型機でも有効かつ新型のミサイルへの対応も可能なＥＣＭ装置を提供する。更に、組み合わせ妨害制御することにより、出力パワーが小さく、かつ射出タイミングが脅威の位置に直に影響することのないようにする。
（１）請求項１記載の発明は、受信電波の周波数に応じた周波数の擬似反射電波の出力を開始し、その後該出力を開始した電波の周波数を少なくとも該受信電波の周波数帯域から離間した帯域までシフトさせ、その後電波の出力を停止する内装型ＥＣＭ装置と、外装型ＥＣＭ装置を射出する射出手段と、該射出手段により出射され、前記離間した周波数帯域の周波数の電波を出力する前記外装型ＥＣＭ装置とを備え、前記内装型ＥＣＭ装置の出力停止時における周波数と同一の周波数から前記外装型ＥＣＭ装置の電波の出力を開始させるように構成されたことを特徴とする。
（２）請求項２記載の発明は、前記外装型ＥＣＭ装置は、その出力電波について前記内装型ＥＣＭ装置における周波数の前記シフトと同様のシフト方向かつシフト速度の周波数シフトを与える周波数シフト手段を備えたことを特徴とする。

（１）請求項１記載の発明によれば、内装型ＥＣＭ装置が擬似反射電波を出力し、かつその周波数をその受信電波の帯域から離間した帯域までシフトさせることで、擬似反射電波を受信電波の周波数帯域外の周波数とすることができ、その周波数帯域外の周波数を射出される外装型ＥＣＭ装置が出力するので、送信電波の反射波に応じた追従制御を行なう装置等に対してその追従を妨害することができる。
（２）請求項２記載の発明によれば、送信電波の反射波の周波数シフト方向、シフト速度に応じた追従制御を行なう装置等に対してその追従を妨害することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態例を詳細に説明する。
図１は本発明の一実施の形態例を示すブロック図である。図において、１は脅威電波の分析及び到来方位、内装型及び外装型ＥＣＭ装置のドップラ周波数制御、内装型ＥＣＭ装置のオン／オフ制御、外装型ＥＣＭ装置のオン／射出タイミング制御を行なうＥＣＭコントローラ、２は該ＥＣＭコントローラ１の制御に従って、脅威が発する電波にドップラ変調をかけたものを擬似的な反射波として送信し、脅威のもつ周波数追尾のゲートを本来の機体が反射する反射波とは違う帯域までシフトしていく内装型ＥＣＭ装置、３は内装型ＥＣＭ装置２で引きつけた脅威の電波を引き継ぐ外装型ＥＣＭ装置５を機外に射出する射出手段としての射出器である。４は内装型ＥＣＭ装置２と接続される空中線、５は射出器３から出射されると共に、内装型ＥＣＭ装置２に代わり発振周波数のシフト動作を継続する外装型ＥＣＭ装置である。このように構成されたシステムの動作を説明すれば、以下の通りである。

図中、１は本発明の全体の動作を制御するＥＣＭコントローラであり、（ａ）受信（脅威）電波の分析及び到来方位（見越し角）、（ｂ）内装型ＥＣＭ装置２及び外装型ＥＣＭ装置５のドップラ周波数制御、（ｃ）内装型ＥＣＭ装置２のオン／オフ制御、（ｄ）外装型ＥＣＭ装置のオン／射出タイミング制御を行なう。

２は内装型ＥＣＭ装置であり、初めに（脅威の）電波を受信した時にただちに応答して電波の出力を開始して徐々に周波数をシフトする電波妨害装置である。３は外装型ＥＣＭ装置であり、自ら機体から射出され、その後、内装型ＥＣＭ装置２の出力電波を引き継いだ電波を出力して機体に代わって擬似的に機体が機動したと同じ効果を持たせ、脅威を自機から遠ざける役目を果たすものである。

本発明では、図１に示すように内装型ＥＣＭ装置２で、自機の反射波から十分離れた（例えば反射波を監視する周波数幅以上離れた）領域までドップラ変調をかける。更に、外装型ＥＣＭ装置５を射出してドップラ変調によりシフトされた先の周波数の電波を出力している。

また、２つのＥＣＭ装置２,５を組み合わせて、段階的に出力パワーを切り換えることにより、外装型ＥＣＭ装置の出力パワーを抑えるとができるようにしている。また、外装型ＥＣＭ装置５のドップラ制御のタイミングで射出タイミングをコントロールすることができるようにしている。

図２は本発明の制御タイミングチャートを示す図である。
（ａ）脅威からの電波Ａが発射される。
（ｂ）脅威からの電波が到来すると、ＥＣＭコントローラ１は、内装型ＥＣＭ装置２の電源をオンにする。オンされた内装型ＥＣＭ装置２は、脅威からの電波を受信し、受信した周波数と同一の周波数の信号を増幅した電波を発射する。
（ｃ）内装型ＥＣＭ装置２は、ＥＣＭコントローラ１の制御に従って、脅威が発する電波にドップラ変調をかけたものを、擬似的な反射波として送信する。従って、脅威の持つ周波数追尾のゲートが本来の機体が反射する反射波の帯域外となる。
（ｄ）ＥＣＭコントローラ１は、脅威の周波数ゲートが本来の反射波の帯域外となったと判断した時（例えば周波数シフト量が所定値に達したこと等で判断）、外装型ＥＣＭ装置５を機外に射出する。なお、射出前又は後において、内装型ＥＣＭ装置２の出力周波数と同一又は、所定周波数高い（又は低い）周波数の電波の出力を開始する。好ましくは、シフト方向と逆となる方向に所定値だけずらした周波数とする。
（ｅ）外装型のＥＣＭ装置５が機外に出射された後、内装型ＥＣＭ装置２の擬似反射による妨害を停止し、外装型ＥＣＭ装置５からのみの電波の出力とする。
（ｆ）外装型ＥＣＭ装置５は、落下しながら例えば電源の寿命が尽きるまで電波の発射を続け（例えば出力電波は徐々に周波数シフトさせる）、脅威を自機から遠ざける。ミサイルはこの投棄された外装型ＥＣＭ装置５をターゲットと見て追尾していくことになる。

このように、本発明によれば、２種類のＥＣＭ装置を連携させて制御することにより、機体を脅威の電波誘導ミサイル等から防御する。この際、ドップラを電気的に変化させることにより、見かけ上の機動を実現している。このように、内装型ＥＣＭ装置と外装型ＥＣＭ装置とが脅威の周波数ゲートに入ったら内装型ＥＣＭ装置の動作を止め、外装型ＥＣＭ装置を射出することにより、ミサイルにターゲットと思わせ、機体本体をミサイルの攻撃から保護することができる。

次に、ミサイルの電波的な目から見た本発明の動作原理について説明する。
１．ミサイル追尾開始
ミサイル或いはミサイル母機からのミサイル誘導電波を受信し、ＥＣＭコントローラ１により、その電波の種類、到来方位、周波数を識別し、周波数ゲート幅情報を抽出する。この時点では、ミサイルの目は機体の反射波のみを見ていることになる。
２．内装型により妨害制御
内装型ＥＣＭ装置２は、ＥＣＭコントローラ１の制御の下、受信電波を増幅して打ち返す処理を行なう。この際、機体の反射波よりミサイルの目にとって電力が大きくなるような送信電力を送る制御を行なう。更に、送信電力に位相変調を行ない、ドップラ周波数を徐々にシフトしていき、実際の機体の反射波と周波数的に遠ざけていく制御を継続する。
３．内装型と外装型の同時妨害制御
想定したミサイルの周波数ゲート幅の値から推定して、ミサイルの目から機体の反射波が見えなくなったとと判断した時、射出器３は外装型ＥＣＭ装置本体５を機体から射出する。

射出された外装型ＥＣＭ装置本体５は、自由落下すると共に独自の電源を使用して、受信した電波を増幅して送信すると共に、予めＥＣＭコントローラ１によって指示された通りに位相制御を行ない、機体があたかも機動したかのように欺瞞する。この間、内装型ＥＣＭ装置２による妨害制御も継続する。
４．内装型から外装型への移行
想定したミサイルの周波数ゲート幅の値を用いて、ミサイルの目に内装型と外装型からの電波が同時に入っている内に、内装型ＥＣＭ装置の送信を切る。又は徐々に弱める。このようにすることにより、ミサイルの目を外装型ＥＣＭ装置に向けさせ、自機へ脅威が引きつけられることを防ぐ制御を行なう。

図３は本発明の一実施の形態例を示すブロック図である。図には内装型ＥＣＭ装置の構成と、外装型ＥＣＭ装置の構成とを示す。（１）が内装型、（２）が外装型を示す。先ず、内装型ＥＣＭ装置について説明する。図において、１１は空中線、１２は該空中線１１と接続され、送受を切り換える送受切換器、１７は該送受切換器１２からの信号を受けて増幅する小信号増幅器、１６は該小信号増幅器１７の出力を遅延させる遅延線、１５は該遅延線１６を通った信号を入力して位相をずらす位相器、１４は該位相器１５の出力をオン／オフするスイッチ、１３は該スイッチ１４の出力を受ける高出力増幅器でその出力は、前記送受切換器１２に入力されている。

２０は機体電源、１９は該機体電源２０の出力を受けて各部に供給する電源の制御を行なう電源制御器である。２１はＥＣＭコントローラ１よりの制御信号である。１８はＥＣＭコントローラ１からの制御信号を受けて変調制御を行なう変調制御器である。該変調制御器１８からの出力は、前記スイッチ１４と位相器１５に与えられている。

以上の構成は、外装型ＥＣＭ装置の構成についても同様である。違いは内装型ＥＣＭ装置が機体電源からパワーを供給されるのに対して、外装型ＥＣＭ装置は内蔵電源からパワーを供給される点である。また、高出力増幅器のパワーの違いにより、使用する増幅器の種類が違うこと、また内装型の空中線（アンテナ）がＥＣＭコントローラ１のアンテナを兼ねていることである。

図において、２２は空中線、２３は送受切換器、２８は小信号増幅器、２７は遅延線、２６は位相器、２５はスイッチ、２４は高出力増幅器、３１は内蔵の電源、３０は該内蔵電源３１の出力を受けて各部に供給する電源の制御を行なう電源制御器である。３２はＥＣＭコントローラ１から与えられるパラメータ／制御信号である。２９は該制御信号を受けてスイッチ２５と位相器２６を制御する変調制御器である。３３はパラメータ／制御信号３２を受けて外装型ＥＣＭ装置５（図２参照）を機体から射出する射出制御部である。該射出制御部３３は、図１の射出器３に相当する。このように構成されたシステムの動作を説明すれば、以下の通りである。以下、内装型ＥＣＭ装置について説明するが、外装型ＥＣＭ装置についても基本的な動作は同じである。

空中線１１から入力された脅威の電波は、送受切換器１２から小信号増幅器１７に送られる。そして、小信号増幅器１７の出力は、遅延線１６を経て位相器１５で位相変調される。この場合において、位相変調のコントロールは、ＥＣＭコントローラ１からの制御信号２１により変調制御器１８で行なう。位相変調された信号は、スイッチ１４を介して高出力増幅器１３にて増幅され、送受切換器１２を通って空中線１１より空中に送信される。この時の動作電源は、機体電源２０から供給され、電圧制御器１９により各部に分配供給される。

図４はＥＣＭコントローラ１の一実施の形態例を示すブロック図である。図において、４０は脅威電波入力アンテナ、４１は該アンテナから入力された信号を受けて脅威の分析を行なう脅威分析部、４２は該脅威分析部４１の出力を受けて組み合わせ制御を行なう組合せ制御部、４３は組合せ制御部４２の出力を受けて内装型ＥＣＭ装置の制御を行なう内装型ＥＣＭ装置制御部、４６は同じく組合せ制御部４２の出力を受けて外装型ＥＣＭ装置の制御を行なう外装型ＥＣＭ装置制御部である。なお、脅威電波入力アンテナ４０は、内装型ＥＣＭ装置２のアンテナ１１（図３参照）と共用することもできる。

４４は内装型ＥＣＭ装置制御部４３と接続され、ドップラシフトコントロールを行なうドップラシフトコントロール部、４５は同じく内装型ＥＣＭ装置制御部４３の出力を受けて電波発射オン／オフ制御を行なう電波発射オン／オフ制御部である。４７は外装型ＥＣＭ装置制御部４６と接続され、ドップラシフト制御パラメータの設定を行なうドップラシフト制御パラメータ設定部、４８は同じく外装型ＥＣＭ装置制御部４６と接続され、外装型ＥＣＭ装置本体５の発射のタイミングを制御する発射タイミング制御部である。このように構成された装置の動作を説明すれば、以下の通りである。

先ず、脅威電波入力アンテナ４０より脅威から発射された電波を入力する。そして、脅威分析部４１で、電波の種類、周波数、脅威のタイプ等を分析し、制御に使用するパラメータを抽出する。脅威分析部４１からの情報を得た組合せ制御部４２は、内装型ＥＣＭ装置制御部４３と外装型ＥＣＭ装置制御部４６を同時にコントロールし、前記原理で示した制御を実現する。

内装型ＥＣＭ装置制御部４３は、組合せ制御部４２の制御の下、発射する電波にどの定義のドップラシフトをかけるかを制御するドップラシフトコントロール部４４と、電波発射のオン／オフを制御する電波発射オン／オフ制御部４５を制御し、上記原理で示した制御を実現する。外装型ＥＣＭ装置制御部４６は、組合せ制御部４２の制御の下、発射する電波にどの定義のドップラシフトをかけるかを予め設定するドップラシフト制御パラメータ設定部４７と、発射タイミングを制御する発射タイミング制御部４８を制御し、上記原理で示した制御を実現する。

以上説明したように、本発明によれば、内装型ＥＣＭ装置が擬似反射電波を出力し、かつその周波数をその受信電波の帯域から離間した帯域までシフトさせることで、擬似反射電波を受信電波の周波数帯域外の周波数とすることができ、その周波数帯域外の周波数を射出される外装型ＥＣＭ装置が出力するので、送信電波の反射波に応じた追従制御を行なう装置等に対してその追従を妨害することができる。

また、本発明によれば、送信電波の反射波の周波数シフト方向、シフト速度に応じた追従制御を行なう装置等に対してその追従を妨害することができる。また、内装型ＥＣＭ装置の出力から外装型ＥＣＭ装置の出力に切り換えていく過程で、同一周波数を出力する期間が設けられているため、切り換えをよりスムーズに行なうことができる。また、内装型ＥＣＭ装置の出力から外装型ＥＣＭ装置の出力に切り換えていく過程で、周波数の飛びがなく、切り換えることができるので、より反射電波に応じて追従する装置の追従を妨害することができる。

更に、内装型ＥＣＭ装置と外装型ＥＣＭ装置を組み合わせて欺瞞を行なうことにより、機動性のない大型機の場合でもＥＣＭが可能となり、脅威から自機を防御することができる。また、内装型と外装型とを組み合わせることで、外装型ＥＣＭ装置の出力パワーを少なくすることができる。更に、内装型と外装型を組み合わせることにより、外装型の射出タイミングが脅威のタイミングではなく、母機が自由にコントロールすることができる。

本発明の一実施の形態例を示すブロック図である。本発明の制御タイミングチャートを示す図である。本発明の一実施の形態例を示すブロック図である。ＥＣＭコントローラの一実施の形態例を示すブロック図である。

符号の説明

１ＥＣＭコントローラ
２内装型ＥＣＭ装置
３射出器
４空中線
５外装型ＥＣＭ装置本体

Claims

受信電波の周波数に応じた周波数の擬似反射電波の出力を開始し、その後該出力を開始した電波の周波数を少なくとも該受信電波の周波数帯域から離間した帯域までシフトさせ、その後電波の出力を停止する内装型ＥＣＭ装置と、
外装型ＥＣＭ装置を射出する射出手段と、
該射出手段により出射され、前記離間した周波数帯域の周波数の電波を出力する前記外装型ＥＣＭ装置とを備え、
前記内装型ＥＣＭ装置の出力停止時における周波数と同一の周波数から前記外装型ＥＣＭ装置の電波の出力を開始させるように構成されたことを特徴とする航空機。
前記外装型ＥＣＭ装置は、その出力電波について前記内装型ＥＣＭ装置における周波数の前記シフトと同様のシフト方向かつシフト速度の周波数シフトを与える周波数シフト手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の航空機。