JP4481812B2 - 赤外線センサを使用する攻撃に対する航空機の防御方法 - Google Patents

Description

本発明は、赤外線センサを使用する敵の攻撃に対する航空機の防御に関する。

航空機または地上から発射されるミサイルのような軍用航空機に対して行われる敵の攻撃は、レーダセンサ、赤外線センサまたはそれら両方の組合わせにより通常誘導される。レーダセンサはターゲットの識別および位置決定において非常に正確である。しかしながら、それらは能動装置であり、レーダ信号を放射し、その放射はターゲットによって検出されて回避され、或いはレーダ源に対する反撃に使用される可能性が生じる欠点がある。

他方、赤外線センサは受動装置であり、その存在或いは動作を明らかにしない。過去２０年にわたって敵の攻撃による航空機の損失の大部分は赤外線誘導ミサイルによるものである。多くの場合に、撃墜された航空機のパイロットは赤外線誘導ミサイルが爆発するまで攻撃されていることに気付かなかった。

赤外線誘導ミサイルはレーダ誘導ミサイルに比較してミサイルの赤外線センサに有効であるために最初の位置が潜在的なターゲットに接近していなければならない欠点がある。赤外線センサの視野は通常非常に狭く、数度程度である。それ故、多くの場合に、赤外線センサはミサイルの発射前に潜在的なターゲットを捕捉し、発射から迎撃までの全時間に対してターゲットに対して“ロック・オン”を維持しなければならない。ミサイルの飛行中に捕捉が失われると、そのターゲットの存在を監視するアクチブセンサを使用しないでターゲットを再捕捉することは通常不可能である。

赤外線誘導ミサイルに勝つための多くの対抗手段が存在する。歴史的には、最も普通の対抗手段は、赤外線センサを混乱させるような偽信号を使用するフレアー（発炎体）の使用がある。現世代の赤外線誘導ミサイルは、フレアーの特徴の識別に基づいてフレアーを無効にするようにプログラムされた対抗手段に対抗する手段を使用している。すなわち、その運動が前に捕捉したターゲットとは異なること、および／或いは前に捕捉したターゲットと比較してその熱放射特性が異なっていること等によって識別されることができる。ランプおよび指向性レーザが赤外線センサを盲目にさせ、または混乱させるために使用されることが可能であるが、これらの方法は寸法、重量、複雑性、およびパワーの要求等の点で欠点がある。

航空機を防御するための赤外線対抗手段の重要な進歩については米国特許6,055,909 号明細書に記載されている。この明細書に記載された方法では、発炎性その他の赤外線放射材料のディスクリートなパケットが制御された方法で放出され、点火されて赤外線信号を発生する。パケットは個々にまたはグループで放出され、それ故、種々の囮戦術が使用されることができる。

上記米国特許明細書に記載された方法は、多数の潜在的な敵の攻撃を処理するのに非常に有効である放出装置および放出戦術を提供する。しかしながら、赤外線対抗手段の効果をさらに改良する必要がある別の状態が存在する。本発明はこのような要求を満足させ、さらに関連する利点を与える。

本発明は、赤外線センサを使用するミサイルのような敵の攻撃に対して航空機を防御する方法を提供する。本発明の方法は、曳航された赤外線ソースディスペンサを使用することができ、或いは航空機本体中または航空機の外部に取付けられたポッドに組込まれたディスペンサまたはその他の形式のディスペンサのような他の状況で使用されることができる。本発明の方法は、放出された赤外線ソースの性質および／または放出の変調されたパターンを、種々の形式の赤外線センサおよび航空機が遭遇する幾何学的交戦シナリオに対して非常に有効であるように調整する。

本発明によれば、赤外線センサを使用する敵の攻撃に対して運動する航空機を防御する方法は、航空機により移動される赤外線ソースディスペンサ中に複数の放出赤外線ソースを設け、赤外線ソースの１組の赤外線放射特性は赤外線センサの１組の赤外線検出特性に応答するように選択される。赤外線ソースの変調されたパターンは赤外線ソースディスペンサから放出される。

典型的に、赤外線センサの１組の赤外線検出特性に応答するように赤外線ソースの立上がり時間と、ピークにおける時間と、および／または燃焼期間が選択される。１組の赤外線放射特性は、ミサイルの１組の動作特性および／または航空機の１組の動作特性に応答するように付加的に選択される。したがって、例えば、赤外線ソースの１組の赤外線放射特性は、赤外線センサの赤外線視野または対抗手段に対抗する赤外線センサのトリガーレベルのようなミサイルの１組の動作特性に応答するように選択される。１組の赤外線放射特性は、例えば航空機の赤外線シグネチュア特性に応答するように選択される。

別の形態では、赤外線センサを使用する敵の攻撃に対して運動する航空機を防御する方法は、航空機により移動される赤外線ソースディスペンサ中に複数の放出可能な赤外線ソースを設け、赤外線ソースディスペンサから赤外線ソースの変調されたパターンを放出するステップを含んでいる。その変調されたパターンは航空機と敵の攻撃との幾何学的交戦シナリオに応じて決定され、随意的に、しかし、好ましくは１組の赤外線センサの赤外線検出特性に応答するように決定される。放出可能な赤外線ソースの赤外線特性は前述のような方法で調整されることができる。

変調されたパターンを放出するステップは第１のグループの赤外線ソースを放出するサブステップを有していることが好ましく、そのサブステップは赤外線センサの１組の赤外線検出特性に応答するように選択された赤外線特性を有する初期ディストラクションサブパターンを含み、また、幾何学的交戦に対して調整された注意維持サブパターンを含み、随意的に赤外線センサの特性に対して調整された注意維持サブパターンを有することが好ましい。注意維持サブパターンの１例は、第１の幾何学的交戦シナリオに対する航空機の運動を運動学的に近似する運動学的サブパターンである。放出するステップはさらにその後に第２の初期ディストラクションサブパターンと、同じ赤外線センサの異なる交戦シナリオか、または異なる赤外線センサのいずれかの特性に対して調整された注意維持サブパターンとを含んでいる。典型的には第１のグループの赤外線ソースと第２のグループの赤外線ソースとの間にはギャップが存在する。

したがって、赤外線センサを使用する敵の攻撃に対して運動する航空機を防御するための好ましい方法は、航空機により移動される複数の放出可能な赤外線ソースを設け、その赤外線ソースの１組の赤外線放射特性は赤外線センサの１組の赤外線検出特性に応答するように選択され、赤外線センサの赤外線検出特性および／または航空機と敵の攻撃との幾何学的交戦シナリオに応答するように決定された赤外線ソースの変調されたパターンを航空機から放出するステップを含んでいる。

この方法は、敵の攻撃の性質についての特別の情報と、防御される航空機の性質と、および航空機の防御を改善するための幾何学的交戦シナリオとを利用することにより、前記米国特許6,055,909 号明細書に記載された方法に勝る優れた方法である。多くの場合に敵の攻撃の性質についての知的な情報は航空機が敵の攻撃を受ける前に利用可能である。少なくともミサイルの１以上のタイプ、赤外線センサ、敵により利用可能で使用される攻撃戦術についてのいくつかの情報はしばしば知られている。前記米国特許明細書に記載された赤外線ソースに対する展開戦術は限定された方法でこの情報を利用する。本発明はこの使用を赤外線ソース自身の設計および選択ならびに赤外線ソースの変調パターンの放出のための技術に拡張する。

赤外線誘導ミサイルによる攻撃の性質は非常に確定が困難であり、幾つかの理由で困難な防御問題を提出する。第１に、レーダ誘導ミサイルと違って赤外線検出器は航空機が検出できるような信号を放射しないから、航空機は攻撃の事実は知らない。第２に、攻撃しているミサイルの正確な形式は確実には知られていない。通常攻撃者が特性の変化している幾つかの形式のミサイルの１以上のものを使用することについての何等かの情報は存在するが、特定の攻撃にどのミサイルが使用されるかは知らない。第３に、航空機に対するミサイルの幾何学的交戦は知られていない。すなわち、航空機の飛行方向に対してどこからミサイルが発射され、どの方向から来るか、およびその速度等は確実には知られていない。これらの不確定と、ミサイルが航空機の使用する対抗手段に勝つように設計されたミサイル中に組込まれた対抗手段に対抗する手段を有することとが組合わされて困難はさらに増大する。

前記米国特許6,055,909 号明細書には、制御されたパターンで多量の発火性の箔を散布することに基づいた幾つかの可能な防御シナリオが記載されているが、発火性の材料の性質を最適に生成する方法については示されていない。本発明の方法は、前記米国特許6,055,909 号明細書に記載された箔の散布または類似の形式の方法を使用するが、さらに種々の形式の赤外線センサを間違わせるのに最も有効な発火性の箔の性質を規定する。本発明の方法はまた前節で述べた非常に攻撃条件が不確定な状態で種々の敵の攻撃に有効に応答する変調された放出パターンを規定することによって前記米国特許明細書記載の方法よりも優れている。変調および放出解析における重要な考察は先制攻撃で長い時間にわたって放出されるように発火性材料の最も効率のよい使用である。

本発明の方法は、ミサイルのセンサがすでに航空機のシグネチュアを捕捉している最悪の場合を仮定して、まず最初にセンサの注意を航空機から放出された赤外線ソースへ間違えさせ、その後センサが航空機のシグネチュアを再捕捉しないような十分な長さの時間に対してセンサの注意を赤外線ソース上に保持させる。赤外線ソースは航空機がその放出されたパターンから離れて飛行するように航空機のさらに後方でさらに下降し、或いは放出されたパターンが航空機から離れて降下する。その結果、対向手段に対抗するミサイルの手段の能力によって後で航空機ではない信号を追跡していることを決定した場合であっても、ミサイルの限定された視野と航空機の移動とによってセンサが航空機を再捕捉することは困難になる。

本発明のその他の特徴および効果は、本発明の原理を例示として示している添付図面を参照にした以下の本発明の好ましい実施形態の詳細な説明から明らかされるであろう。しかしながら本発明の技術的範囲はこの好ましい実施形態に限定されるものではない。

図１は赤外線ソースディスペンサ24を曳航して飛行方向22に飛行している航空機20を概略的に示している。航空機はそのエンジンから放出される航空機赤外線シグネチュアプルーム25を有している。赤外線ソースディスペンサ24は赤外線ソース28の変調されたパターン26を制御可能に放出する。図２は類似しているが、図２では赤外線ソースディスペンサ24は航空機20の機内または外部に支持されたポッドとして配置されている。いずれの場合にも、赤外線ソースディスペンサ24と赤外線ソース28は、赤外線ソース28が放出されるまで航空機により運ばれる。赤外線ソースディスペンサ24は航空機20からの電気信号によって、或いは内部的または局部的に発生された制御信号によって、或いはそれらの信号の組合わせによって制御される。航空機20は１以上赤外線ソースディスペンサ24を搭載することができる。２以上赤外線ソースディスペンサ24の場合には、赤外線ソースディスペンサ24は同じタイプの赤外線ソース28を搭載してもよく、或いは異なるタイプの赤外線ソース28を搭載してもよい。赤外線ソースディスペンサ24と赤外線ソース28は前記米国特許6,055,909 号明細書に記載された形式のものが好ましく、この特許明細書はここで参考文献とされる。

図２では２以上の赤外線ソースディスペンサ24が利用および動作可能である。特に図２では、２つの赤外線ソースディスペンサ24a および24b があり、２つの赤外線ソース28a および28b のそれぞれの２つの異なったパターン26a および26b を放出する。図２は航空機20の尾部に共に設置された２つの赤外線ソースディスペンサ24a および24b を示しているが、それらは代わりに航空機の異なる部分に設置され、或いは航空機の後方に曳航されてもよく、例えば、尾部に１つと翼下のポッドに１つ、航空機の両側の２つの翼下のポッドに１つづつ、尾部に１つと他の１つは胴体のさらに前方に、１つは曳航されたデコイ中に他の１つは航空機中に、或いは任意のそれらの組合わせで設置されることができる。縦方向または横方向の間隔を隔てた位置に赤外線ソースディスペンサ24a および24b を取付けることによって、変調された赤外線ソースパターンの放出において制御される付加的な位置変数が与えられる。

第１のディスペンサ24a は第１のセットの放射特性を有する第１の赤外線ソース28a を放出し、第２のディスペンサ24b は第２のセットの放射特性を有する第２の赤外線ソース28b を放出する。赤外線ソース28a と28b は同じタイプでもよく、或いは異なるタイプでもよい。図２では、２つのパターン26a と26b とは同時に放出され、そのために両方のパターンは時間的に任意の瞬間にセンサ36により観察されることができる。しかしながらそれらは順次放出されてもよい。後述するように、本発明の方法は、赤外線ソース28の性質が敵の攻撃の性質、航空機の性質、幾何学的交戦、その他のファクターに応じて選択されてもよい。したがって、２つの異なるタイプの赤外線ソース28a および28b を設けることによってさらに有効な対抗手段変調過程を使用することができる。２つ（またはそれより多く）のタイプの赤外線ソース28の能力は単一の赤外線ソースを放出する場合の単なる２倍ではなくさらに多くの能力を与える。ここでさらに詳しく説明するように、赤外線ソース28はセンサ36の赤外線検出特性その他のファクタにしたがって選択される。２つの異なる赤外線ソース28を選択可能なパターンで同時に放出する能力は敵の攻撃手段30に対する囮作用を成功させる可能性を増加させる。さらに別の変形では、２つのタイプの赤外線ソース28a および28b は単一の赤外線ソースディスペンサ24中に負荷され、順次放出される。図１および２に示され、ここで説明した種々の特徴は両立する範囲で互いに使用されることができる。

図３は航空機20に対する敵の攻撃手段30を示しており、ここで、ミサイル32の形態で航空機20の付近に向けられている攻撃手段の飛行ベクトル34に沿ったコースに沿って飛行しているが、実際にはここで説明する防御方法により実際の航空機20から少しだけ変位している。攻撃手段30は典型的にはそのノーズに設けられた視野角度αを有する非イメージ型赤外線センサ36を有する。現在のミサイルシステムでは視野αは非常に狭く、典型的には３度より小さく、通常は１〜２度程度である。航空機20を敵の攻撃手段30から守ために、その攻撃手段30は航空機20から外れた方向であり、航空機20の背後に延在するペンシルパターン26として概略的に示されている赤外線ソース28のパターン26の方向でなければならない。

航空機20と攻撃手段30の幾何学的交戦は航空機20の飛行方向22と攻撃手段30の飛行ベクトル34との間のアスペクト角度θにより特徴付けられることができる。攻撃手段30はパターン26から攻撃手段30の飛行ベクトル34に沿って距離Ｒにある。センサ36の視野内である航空機20の飛行方向22に沿って位置する長さｄは近似的に、
ｄ＝２Ｒｔａｎ（α／２）／ｓｉｎθ である。

図４はセンサ36の視野内であり、図３に示された交戦中にミサイルによる攻撃手段30の距離Ｒの異なる３つの値に対する、角度θの関数としてセンサ36の視野内であるパターン26の全長ｄ_total を示しているグラフである。この交戦シナリオはパターン26を感知するために利用可能なセンサ36の視野の半分だけのセンサ36が航空機20を追跡する状態を仮定している。この計算で、センサ36の視野は１．８度であり、パターン26の全長ｄ_total は５００フィートであるとしている。角度θの値の０度は正面からのアスペクトであり、θの９０度は航空機の側面を観察している状態であり、θの１８０度は航空機の後方からの状態である。また、例示的に示されているが、実際の航空機のエンジンの排気ガス38は同じ角度θの関数である。

図３および４から幾何学的交戦がセンサ36により感知された赤外線エネルギに強く影響することが認められる。小さいＲの値に対しては、センサの視野のパターン26は、約４５度よりも大きいアスペクト角度θに対して航空機プルーム38を見るのに等しい。赤外線ソース28の均一な放出パターン26はこれらの場合に対しては十分であり、センサ36の注意が航空機プルーム38から引き離され、パターン26の方向に引付けられる。しかしながらもっと小さいアスペクト角度θおよび大きい距離Ｒ（示された３ｋｍ程度）に対しては、センサのパターン26の観察は航空機のプルーム38と大きく異なっている。敵の攻撃手段30に対する精巧な対抗手段に対抗する手段では均一なパターンと航空機のエンジンのシグネチュアプルーム38とを識別してそのため放出されたパターン26は攻撃手段30を航空機から逸らすことに失敗する。

本発明によれば、赤外線ソース28とパターン26の変調とのいずれか一方或いは両方が変化されることができる。図５は一般的な方法を示している。航空機20により移動される赤外線ソースディスペンサ24中に設けられる複数の放出可能な赤外線ソース28がステップ50で準備される。これらの赤外線ソース28の１組の赤外線放射特性は赤外線センサ36の１組の赤外線検出特性に応じて選択される。その後、赤外線ソース28の変調されたパターン26は赤外線ソースディスペンサ24から放出される。パターン26は航空機20と敵の攻撃手段30の幾何学的交戦シナリオに応じて決定され、随意的にまた赤外線センサ36の１組の赤外線検出特性に応じて決定される。ステップ52はステップ54で通常反復され、２つの順次の放出ステップ52の間に時間的にギャップを有して間隔を隔てて行われる。ステップ50と52はステップ56のように反復されてもよく、２以上の赤外線ソース28が使用可能であれば異なった赤外線ソース28を選択する。例えば、２以上の赤外線ソースディスペンサ24がある場合には異なったタイプの赤外線ソース28が負荷される。

以上の説明はステップ50と52に関連するパラメータを決定するための現在の好ましい方法についてのものである。この方法はさらに十分に発展し、経験が得られるので、これらの技術はさらに洗練されたものになる可能性がある。

赤外線生成素子が赤外線ソースディスペンサ24から放出されるとき、発炎その他の熱生成作用が開始され、最大出力に上昇しその後、下降する。図６は好ましい発炎性赤外線ソース28に対する燃焼プロフィールを示している。全体の燃焼時間はｔ_burnは１０％のピーク強度から９０％のピーク強度までの立上がり時間ｔ_riseと、９０％以上のピーク強度にある時間ｔ_peakと、９０％のピーク強度から１０％のピーク強度までの発炎燃焼が降下する下降時間ｔ_fallとの合計である。９０％と１０％のレベルは最大値の位置を正確に決定する必要をなくし、開始および尾部効果を避けるために数学的な展開で使用される。

赤外線生成素子の特性は敵の攻撃手段の性質、航空機の性質、幾何学的交戦、およびその他の要因に応じて計算されることができる。以下は、現在好ましい赤外線生成素子の性質を設計する方法であるが、他の方法も同様に可能である。この方法では、立上がり時間ｔ_riseは、図６でピーク（９０％のピーク強度よりも大きい期間として定義される）が航空機20からの最小距離ｌｏｃ_min と航空機20からの最大距離ｌｏｃ_max との間で生じるような範囲内に位置する。この立上がり時間が小さすぎると、赤外線ソースが航空機に接近しすぎた位置でピークに到達し、敵の攻撃手段30に対する囮作用により敵の攻撃手段が航空機から外れて囮に向けられた場合でも囮動作は成功しない。その理由は、敵の攻撃手段がパターン26で爆発することにより、近接している航空機に損傷を与えるからである。立上がり時間が長すぎると、敵の攻撃手段30のセンサ36は航空機から注意を逸らさない。その理由は、囮手順の開始前にセンサ36はすでに航空機20を捕捉している最悪の場合を考えると、放出された赤外線ソースが航空機から離れ過ぎてセンサ36の視野外となるからである。

飛行方向22に沿って測定された航空機20の中心に関して最小距離は次式によって計算される。

ｌｏｃ_min ＝ｌｏｃ_disp＋Ｌ_ac／２＋ｒ_lethal
ここで、ｌｏｃ_dispは航空機20の中心に関する赤外線ソースディスペンサ24の位置であり（中心より前方は正の数値であり、中心より後方は負の数値であ）、Ｌ_acは飛行方向22に平行に測定された航空機の長さであり、ｒ_lethalは爆発時の攻撃手段30の破壊半径である（信管の接触に対してゼロ）。

最大距離は次式によって計算され、
ｌｏｃ_max ＝ｌｏｃ_disp＋Ｌ_ac／２＋Ｒｔａｎα
ここで、Ｒは図３に示されているように敵の攻撃手段30の発射時の視野αにおける公称距離である。

距離は、例えば地上攻撃プロフィールで敵の攻撃手段30に曝される可能性のある期間中航空機20の最小速度ｖ_min と最大速度ｖ_max で割り算することにより時間に変換される。立上がり時間ｔ_riseはこれら２つの時間の間にある。すなわち、
ｌｏｃ_max ／ｖ_max ＞ｔ_rise＞ｌｏｃ_min ／ｖ_min
ピーク期間および各赤外線ソース素子の温度は航空機の最小シグネチュアに基づいて決定され、対抗手段に対する敵の攻撃手段30の対抗手段のトリガーを避ける。すなわち、
Ｊ_el,max,A＝Ｃ_trig×Ｊ_ac,min,A
ここで、Ｊ_el,max,Aは赤外線スペクトル帯域Ａにおけるステラジアン当たりのワットによる素子の最大ピーク放射強度であり、Ｃ_trigは問題とするミサイルがその対抗手段に対抗する手段をトリガーする比率であり、Ｊ_ac,min,Aはスペクトル帯域Ａにおけるステラジアン当たりのワットによる最小航空機放射強度である。

放出時間を最大にして、したがって現在の囮手順の効果を最大にするために、選択された赤外線放射材料は航空機のシグネチュアプルーム25にスペクトル的に正確に整合してはならない。すなわち、各赤外線ソースは航空機のシグネチュアプルームに対して個々にスペクトル的に正確ではない。その代わりに赤外線ソース28は航空機の排気の特性に対して整合を示すのではなく、より高い温度の燃焼でなければならない。その理由は多数の赤外線ソース28は任意の瞬間にセンサ36の視野内にあり、その幾つかは高い輝度で燃焼し、他のものはそのピーク出力にはないからである。センサはこれらの赤外線放射ソース28の平均値を知覚する。高い輝度で燃焼する赤外線放射ソースの使用は、ある期間の時間中に放出するために必要なソースが少数であることを意味しており、それは固定した容量のディスペンサに対して放出される時間を増加させる。

センサ36によって感知される時間的に任意の瞬間における見掛け上の強度は，
Ｊ＝ΣＪ_n ／Ｎ
ここで、Ｊはセンサ36の視野中の平均放射強度であり、Ｊ_n は各赤外線ソース素子の放射強度であり、Ｎはセンサ36の視野中の赤外線ソースそしの全体の数であり、合計はＮ個の素子の全体にわたる合計である。１より多くの形式の赤外線ソース38が放出される場合には、時間的にある瞬間におけるセンサ36の視野中にある放出された赤外線ソースの全てのタイプにわたって合計される。

平均温度を決定するために、合計は多数の赤外線スペクトル帯域にわたって行われる。平均温度は材料のピーク温度よりも低い。材料の最適の温度を決定するために、ここでＢ帯域として示されている第２のスペクトル帯域における性能は、
Ｊ_el,max,B＝β×Ｊ_match,B
ここで、Ｊ_el,max,Bは帯域Ｂにおけるステラジアン当たりのワットによる各赤外線ソース素子に対する最大ピーク放射強度であり、βは２つの異なったスペクトル帯域におけるエネルギの比である最適化係数であり、Ｊ_match,B はセンサ要求に完全に整合するための帯域Ｂにおけるセンサ36のステラジアン当たりのワットによる整合されたスペクトル強度である。βの値は赤外線ソース素子の粒子状態に基づいて増減されてもよい。大きいβは最小の素子サイズにおける制御性を増加させる。例えば、単一点フレアに対して、β＝１であり、材料はスペクトル的に整合している。理想的な赤外線ソース素子は立上がり時間にわたって均等に広がり、βの値は２．０よりも大きい。Ｊ_el,max,Bに対するＪ_el,max,Aの比を使用して材料の温度が決定される。

赤外線ソース素子のピーク燃焼時間は、ｔ_peak＝ｔ_rise×βである。
各赤外線ソース素子の最小燃焼時間は、ｔ_burn＝Ｒ_beam（ｔａｎα）／ｖ_ac
であり、ここで、Ｒ_beamは９０度のθ値（ビームの方位）に対する敵の攻撃手段30の最大発射距離であり、ｖ_acは航空機の平均速度である。

この式の展開からｔ_burn、ｔ_rise、ｔ_peakの値および図６のピークにおける赤外線ソース素子の最大温度がステップ50で使用するために示された限界内で決定される。すなわち、１組の赤外線ソースの赤外線放射特性は赤外線センサの１組の赤外線検出特性（例えばαおよびＣ_trigの値）、１組のミサイルの動作特性（例えばその距離）、および１組の航空機の動作特性（例えばその速度）に応じて選択される。

一度これらの赤外線ソースの特性が設定されるならば、ステップ52の変調されたパターンが決定される。変調されたパターンは典型的には複数の赤外線ソースのグループを含んでおり、各グループはサブパターンに分割されている。

好ましい方法では、各グループでは、“初期デストラクションサブパターン”と呼ばれる赤外線エネルギ出力の初期のピークバーストが存在し、センサ36に対して航空機20よりも関心を引くターゲットを与え、それによってセンサは最初に航空機20から離れて放出された赤外線ソースに引付けられる。最小のジャミング対信号比（Ｊ／Ｓ_min ）を得るために必要とされる初期デストラクションサブパターンで放出される赤外線ソース28の数Ｎ_peakは、最悪の場合の航空機シグネチュアに基づいて決定される。もしもミサイルの警戒が利用可能であれば、この選択は幾何学的交戦シナリオのアスペクト角度に基づいて調整されてもよい。Ｎ_peakの値は次の式で計算される。
Ｎ_peak＝（Ｊ／Ｓ_min ）×（Ｊ_target）／Ｊ_el,max,A
ここで、Ｊ_targetは航空機のピーク放射強度であり、Ｊ_el,max,Aは帯域Ａの各赤外線ソース素子のピーク放射強度である。

初期デストラクションサブパターンは、センサ36に対して航空機20のシグネチュアよりも関心を引くセンサの視野内のエネルギのバーストを与え、それ故、センサはインテリジェントに潜在的なターゲットとして初期デストラクションを解析する。しかしながら、変調されたパターンには幾つかの別の特徴が欠けているため、インテリジェントなセンサにより赤外線ソースパターンをさらに解析することにより、その赤外線ソースパターンは囮であることガ決定され、前に捕捉されたターゲットを再捕捉しようとして“対抗手段に対抗する手段”と呼ばれるプロセスを求める。例えば、インテリジェントなセンサは最初に捕捉したターゲットの前に決定した通路を推定させる順方向バイアスを含み、その推定された位置でターゲット航空機20を再捕捉しようとする。

それ故、放出された赤外線ソース28の各グループはさらに幾何学的交戦および／または赤外線センサの特性および／または速度のような航空機の特性に応答するように選択された“注意維持サブパターン”を含んでおり、それは放出されたパターンが関心のある実際のターゲットであることをインテリジェントなセンサが確信することにより赤外線ソースに赤外線センサの捕捉を維持させようとする。注意維持サブパターンの決定および利用は少数の通常の発炎体ではなく、発炎箔のような多数のディスクリートな赤外線ソースを使用することによる重要な利点の１つを明らかにする。

放出された赤外線ソースのそれぞれの順次のグループは一般的に異なった注意維持サブパターンを有している。図７は概略的な例示による方法を示している。放出された赤外線ソースの第１のグループ70では、単一の大きいバーストの形態の初期デストラクションサブパターン72に続いて注意維持サブパターン74が放出される。注意維持サブパターン74は３つの短いバースト76a, 76b, 76c と、それに続く少し遅れた第４の短いバースト76d として示されている。各バースト72, 76a, 76b, 76c, 76dは赤外線ソースディスペンサ24からの赤外線ソースの放出により形成されているが、異なった数である。大きいバーストは多数の赤外線ソースの迅速な放出により生成される。バーストの強度およびスペクトル内容はさらに前に論じたように決定された放出材料の性質によってさらに決定される。

第２のグループ78は時間的および空間的ギャップ80を有して第１のグループ70に後続している。第２のグループ78は初期デストラクションサブパターン82を含んでおり、それはこの場合には第１のグループ70の初期デストラクションサブパターン72と同じであり、それに続いて注意維持サブパターン84が放出され、それは第１のグループの注意維持サブパターン74とは異なっている。

第３のグループ86が時間的および空間的ギャップ88を有して第２のグループ78に後続している。第３のグループ86は初期デストラクションサブパターン90を含んでおり、それはこの場合には初期デストラクションサブパターン72および82とは異なっており、それに続いて注意維持サブパターン92が放出され、それは注意維持サブパターン74および84とは異なっている。
第４のグループ94は航空機20によって放出されているところである。

各グループ70, 78, 86, および94では、２以上、好ましくは３以上のバーストが存在する。それらのバーストは互いに時間的および空間的に分離されている。好ましい方法においては、第１のバーストは初期デストラクションサブパターンを規定し、後続するバーストは注意維持サブパターンを規定している。注意維持サブパターンで２以上のバーストを使用することにより、センサ36の特性に対して注意維持サブパターンを調整することが可能になる。各バーストは多数の個別の赤外線ソース28を有しており、各バーストの強度はバースト内の赤外線ソース28の数に依存している。グループ間にはギャップ80および88のようなギャップが存在する。それらのギャップはグループと航空機との間を空間的および時間的に分離することによりセンサ36による航空機20の再捕捉を阻止する。

グループ70, 78, 86, および94は、種々の形式のセンサおよび種々の幾何学的交戦シナリオに対する初期デストラクションおよび注意維持に対する最大の可能性を与えるために異なったパターンにされている。例えば両方のセンサのタイプが確実に知られておらず、センサのタイプＡおよびセンサのタイプＢだけが知られており、幾何学的交戦が知られていない最悪の場合には、第１のグループ70は０〜４５度のアスペクト角度θにおいてセンサのタイプＡに対して応答して囮としての最大の機会を与えるようにパターン化され、第２のグループ78は４５〜９０度のアスペクト角度θにおいてセンサのタイプＡに対して応答して囮としての最大の機会を与えるようにパターン化され、第３のグループ86は０〜４５度のアスペクト角度θにおいてセンサのタイプＢに対して応答して囮としての最大の機会を与えるようにパターン化され、第４のグループ94は４５〜９０度のアスペクト角度θにおいてセンサのタイプＢに対して応答して囮としての最大の機会を与えるようにパターン化される。それに続いて、図示されていないグループが、残りの可能なアスペクト角度におけるセンサタイプＡに指向するパターンおよび残りの可能なアスペクト角度θにおけるセンサタイプＢに指向するパターンを与えるためにこのタイプのシーケンスに後続する。場合によっては変調シナリオは組合わされ、例えば、特定の幾何学的交戦においてセンサタイプＡを引付ける同じグループのパターンが同じ幾何学的交戦においてセンサタイプＢに対しても有効であり、したがって二重化は必要ない。これらの変調パターンは各センサタイプの既知の特性と図３および４に示されたような幾何学的交戦から決定される。

放出パターンは、センサタイプおよび幾何学的交戦の全てのシナリオが放出された後に反復される。ミサイルを最初に間違わせるように注意を引き付けて、それにより航空機の捕捉を失敗させるために、赤外線センサに対して防御される航空機よりも引き付けられる１以上の赤外線ソースグループが赤外線センサに対して与えられることが必要である。したがって、攻撃するミサイルの典型的な飛行時間が３〜１５秒であり、放出した各グループの典型的な期間が０．６秒である場合には少なくとも５つの赤外線ソース28のグループが最小で３秒の飛行時間中に放出されることができる。この多数の放出されたグループにより、広範囲の変調戦術がセンサのタイプおよび幾何学的交戦シナリオだけではなく、ミサイルが使用する異なった対抗手段に対抗する戦術のようなその他の要因に対しても対応することが可能になる。最小値よりもさらに長い飛行時間は、付加的なグループが放出されれば敵の攻撃に対する囮の可能性を増加させる。

本発明の方法の別の特徴は、放出の変調が、航空機が攻撃者について知っていること、および航空機攻撃を受けた課程中にその攻撃者についての付加的な情報を獲得したことのような多くの要因に応じて変更することが可能である。例えば、もしも、攻撃のアスペクト角度θが１３５〜１８０度の範囲（後方からの攻撃形態の普通のシナリオ）である可視および計器による観測のような付加的な情報を航空機が得たが、ミサイルの性質は知られていない場合には、ディスペンサ24からの赤外線ソースの放出の変調は直ちに変更されて、それにより次に放出される全ての放出グループ（現在の攻撃中）は１３５〜１８０度のアスペクト角度θにおけるセンサタイプＡまたはセンサタイプＢに指向される。例えば、さらにミサイルがタイプＡのセンサを使用するものであることが識別され、アスペクト角度θが１６０度であることが識別された場合のような情報が得られた場合には、変調はさらに精密に調整されて、次のグループは囮によりミサイルが逸らされるまでアスペクト角度１６０度でタイプＡのセンサに対して指向される。これらの精密調整ステップは例示として示され、実際的ではない。大抵の場合には、変調の精密調整は、未知のミサイルによる別の類似の攻撃の可能性、最初のミサイルの識別がエラーであったこと、航空機自身がアスペクト角度を変化させるような操縦をすること等を考慮して赤外線ソースの放出パターンの変調の若干の変更を残している。最良の戦術の展開は特定のミサイルの識別および交戦シナリオ、ならびに防御される航空機の識別に依存している。

本発明の方法はまた、できるだけ赤外線ソース材料の使用を節約するために赤外線ソース材料および放出パターンを選択する。通常の閃光では、航空機の搭乗員が攻撃が行われていることに気付いた後にのみ閃光を放出する方法が通常実用されており、そのような知覚が生じないと航空機は全く防御されない。本発明の方法では、航空機は十分な量の赤外線ソースを搭載することが可能であり、それは例えば数分のような長い時間にわたって変調されたパターンで放出されることができ、したがって航空機が最も危険である全体的に露出される期間中に放出されることができる。例えば、地上攻撃用の航空機は地上攻撃を行なっているとき最も危険であり、地上攻撃動作を開始するとき変調された放出を開始して安全な高度に戻り最も被害を受け易い区域を出る地上攻撃の完了まで変調された放出を続けることができる。

本発明の特定の実施形態について例示により詳細に説明したが、種々の変形、変更が本発明の技術的範囲を逸脱することなく可能である。したがって、本発明は特許請求の範囲の記載以外によって限定されることはない。

赤外線ソースのパターンを放出する赤外線ソースディスペンサを曳航する航空機の概略図。 機上ディスペンサから赤外線ソースのパターンを放射する航空機の概略図。 幾何学的交戦シナリオの概略図。 赤外線ソースのパターンからのミサイルの種々の距離に対する図３の幾何学的交戦シナリオにおけるアスペクト角度θの関数として赤外線ソースのパターンの観察のグラフ図。 本発明を実施する方法のブロックフロー図。 赤外線ソースの燃焼プロフィールの理想化されたグラフ図。 変調パターンの概略図。

Claims (8)

1. 赤外線センサを使用する敵のミサイルの攻撃に対して運動する航空機を防御する方法において、
   航空機により移動される赤外線ソースのディスペンサ中に複数の放出可能な赤外線ソースを設け、この赤外線ソースのディスペンサは第１と第２の２個のディスペンサを含んでおり、その第１のディスペンサは第１のセットの赤外線放射特性を有する第１の赤外線ソースを放出し、第２のディスペンサは第２のセットの赤外線放射特性を有する第２の赤外線ソースを放出するように構成され、
   それらの赤外線ソースはそれぞれ、敵のミサイルが備えていることが予想される複数のタイプの赤外線センサの中の選択された１つの赤外線検出特性のセットに応答する赤外線パターンを共同して放射する１組の赤外線ソースから構成され、
   敵のミサイルが備えていることが予想される複数のタイプの赤外線センサ中の選択された１つのタイプの赤外線センサの赤外線検出特性のセットに対応する赤外線パターンを放射する１組の赤外線ソースを赤外線ソースディスペンサから放出して変調されたパターンの赤外線放射を発生させ、そのパターンの発生においては、
   最初に第１の初期ディストラクションサブパターンを放出し、その後、第１の初期ディストラクションサブパターンとは異なるパターンを有する第１の注意維持サブパターンを放出して変調されたパターンの赤外線放射を発生させる航空機の防御方法。
2. 第１の初期ディストラクションサブパターンは少なくとも２つの赤外線ソースの第１の初期ディストラクションサブパターンバーストを含み、
   第１の注意維持サブパターンは少なくとも２つの赤外線ソースの第１の注意維持サブパターンバーストを含んでいる請求項１記載の方法。
3. 前記１組の赤外線ソースを赤外線ソースディスペンサから放出して変調されたパターンの赤外線放射を発生させるステップにおいて、
   さらに、第２の初期ディストラクションサブパターンを放出し、その後、第１の初期ディストラクションサブパターンおよび第２の初期ディストラクションサブパターンとは異なるパターンを有する第２の注意維持サブパターンを放出する請求項１記載の方法。
4. 前記１組の赤外線ソースは、赤外線センサの赤外線検出特性に応答するように赤外線ソースの立上がり時間と、ピークにおける時間と、燃焼期間との少なくとも１つを選択される請求項１記載の方法。
5. 前記１組の赤外線ソースは、航空機の１組の動作特性に応答するようにそれぞれの赤外線ソースの放射特性が選択される請求項１記載の方法。
6. 前記１組の赤外線ソースは、赤外線センサの赤外線視野に応答するようにそれぞれの赤外線放射特性が選択される請求項１記載の方法。
7. 前記１組の赤外線ソースは、対抗手段に対抗する赤外線センサのトリガーレベルに応答するようにそれぞれの赤外線放射特性が選択される請求項１記載の方法。
8. 赤外線センサを使用する敵のミサイルの攻撃に対して運動する航空機を防御する方法において、
   航空機により移動される赤外線ソースのディスペンサ中に複数の放出可能な赤外線ソースを設け、この赤外線ソースのディスペンサは第１と第２の２個のディスペンサを含んでおり、その第１のディスペンサは第１のセットの赤外線放射特性を有する第１の赤外線ソースを放出し、第２のディスペンサは第２のセットの赤外線放射特性を有する第２の赤外線ソースを放出するように構成され、
   それらの赤外線ソースはそれぞれ、敵のミサイルが備えていることが予想される複数のタイプの赤外線センサの中の選択された１つのタイプの赤外線検出特性のセットに応答する赤外線パターンを共同して放射する１組の赤外線ソースからそれぞれ構成され、
   敵のミサイルが備えていることが予想される複数のタイプの赤外線センサ中の選択された１つの赤外線センサの赤外線検出特性のセットに対応する赤外線パターンを放射する１組の赤外線ソースを赤外線ソースディスペンサから放出して変調されたパターンの赤外線放射を発生させ、そのパターンの発生においては、
   最初に第１の初期ディストラクションサブパターンを放出し、その後、第１の初期ディストラクションサブパターンとは異なるパターンを有する第１の注意維持サブパターンを放出して変調されたパターンの赤外線放射を発生させ、
   前記変調されたパターンは、赤外線センサの１組の赤外線検出特性と、航空機と敵のミサイルとの幾何学的交戦シナリオとの少なくとも１つに応答するように決定される航空機の防御方法。

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