JP5999952B2 - 電波反射特性評価システム及び電波反射特性評価方法 - Google Patents

Description

本発明は、電波反射特性評価システム及び電波反射特性評価方法に関し、特に飛昇体の電波反射特性評価システム及び電波反射特性評価方法に関する。

飛昇体としてステルス性を有するものが知られている。その飛昇体のステルス性を高めるためには、機体の表面での電波の反射を低減する必要があるほか、機体表面の開口部から内部に向かって設けられたダクト（又はエアインテーク）のような内部構造体での電波の反射をも低減する必要がある。そのためには、その内部構造体の設計・製造において、電波の反射特性を適切に評価する必要がある。その内部構造体での電波の反射特性を適切に評価する技術が望まれている。

一方、シミュレーションの一手法として、レイトレーシング（ｒａｙ ｔｒａｃｉｎｇ）が知られている。レイトレーシングは、主に３次元空間内を伝わる波の伝播経路を追跡することで現実世界の物理現象を仮想的にシミュレートする計算手法である。例えば、波として光線を用いる場合、レイトレーシングは、３次元コンピュータグラフィックス画像を描くレンダリング工程での手法の１つとして用いられる場合がある。

レイトレーシングを用いた技術としては、国際公開ＷＯ２００９／０６９５０７号に電波伝搬シミュレータ及びそれに用いる電波伝搬特性推定方法並びにそのプログラムが開示されている。この電波伝搬シミュレータは、空間上に定義された複数のオブジェクトを用いて送信点から前記空間上のうちの限られた評価エリアに至る電波の伝搬状況を推定する。この電波伝搬シミュレータは、抽出手段と、選択手段と、推定手段とを有する。抽出手段は、前記評価エリアに到達するパスを幾何光学的な伝搬推定手法を用いて抽出する。選択手段は、前記抽出手段で抽出されたパスと前記評価エリアの幾何学的な情報とを用いてオブジェクトを選択する。推定手段は、前記選択手段で選択されたオブジェクトのみを用いて前記送信点から前記評価エリア内部に至る詳細な電波伝搬状況を推定する。

国際公開ＷＯ２００９／０６９５０７号

上述のように、飛昇体のステルス性を高めるためには、機体表面に開口部を有する内部構造体（例示：ダクト）での電波の反射をも低減する必要がある。そのためには、その内部構造体の設計・製造において、電波の反射特性を適切に評価する必要がある。その場合、例えば、実際にその内部構造体を作製し、その後にその内部構造体での電波の反射特性を評価し、必要に応じて改良する方法が考えられる。しかし、実際にその内部構造体を作製したり、改良したりすることは、コストや手間がかかってしまう。実際にその内部構造体を作製することなく、又は製作回数をできるだけ低く抑えて、低コストで短期間に、電波の反射特性を適切に評価する技術が望まれている。また、その内部構造体での電波の反射を低減することが可能な技術が求められている。

本発明の目的は、機体表面に開口部を有する内部構造体に関して、低コストで短期間に、電波の反射特性を適切に評価する技術を提供することにある。また、本発明の他の目的は、その内部構造体に関して、電波の反射を低減することが可能な技術を提供することにある。

この発明のこれらの目的とそれ以外の目的と利益とは以下の説明と添付図面とによって容易に確認することができる。

以下に、発明を実施するための形態で使用される番号・符号を用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号・符号は、特許請求の範囲の記載と発明を実施するための形態との対応関係を明らかにするために括弧付きで付加されたものである。ただし、それらの番号・符号を、特許請求の範囲に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。

本発明の第１の観点の電波反射特性評価システムは、レイトレーシング部（２）と、反射率計算部（３）とを具備している。レイトレーシング部（２）は、複数の光線（ｅ１、ｅ２、…）に関する光線データ（２１）と、飛昇体（５０）の機体表面に開口部（５２）を有する内部構造体（５１）に関するモデルデータ（２２）とに基づいて、複数の光線（ｅ１、ｅ２、…）の各々について、内部構造体（５１）内での複数の反射の位置（Ｐ１１、Ｐ１２、…）における複数の入射角（β１、β２、…）をレイトレーシング法により算出する。反射率計算部（３）は、複数の光線（ｅ１、ｅ２、…）の各々の複数の入射角（β１、β２、…）と、内部構造体（５１）の材料の反射特性に関する材料特性データ（２３）とに基づいて、内部構造体（５１）の第１反射率（Ｒ０）を算出する。

上記の電波反射特性評価システムにおいて、反射率計算部（３）は、各光線反射率計算部（１１）と、内部構造体反射率計算部（１２）とを備えていることが好ましい。その場合、各光線反射率計算部（１１）は、複数の光線（ｅ１、ｅ２、…）の各々について、複数の入射角（β１、β２、…）と、材料特性データ（２３）とに基づいて、内部構造体（５１）の第２反射率（Ｒ１）を算出する。内部構造体反射率計算部（１２）は、複数の光線（ｅ１、ｅ２、…）の複数の第２反射率（Ｒ１）に基づいて、第１反射率（Ｒ０）を算出する。

上記の電波反射特性評価システムにおいて、各光線反射率計算部（１１）は、複数の光線（ｅ１、ｅ２、…）の各々について、材料特性データ（２３）から複数の入射角（β１、β２、…）に対応する複数の材料反射率（ｒ１１、ｒ１２、…）を抽出することが好ましい。各光線反射率計算部（１１）は、更に、複数の光線（ｅ１、ｅ２、…）の各々について、複数の材料反射率（ｒ１１、ｒ１２、…）同士の積を第２反射率（Ｒ１）として算出することが好ましい。内部構造体反射率計算部（１２）は、複数の光線（ｅ１、ｅ２、…）の複数の第２反射率（Ｒ１）の総和を複数の光線（ｅ１、ｅ２、…）の数で割った値を第１反射率（Ｒ０）として算出することが好ましい。

上記の電波反射特性評価システムは、材料選択部（１３）と最適材料決定部（１４）とを更に具備していることが好ましい。その場合、材料選択部（１３）は、内部構造体（５１）用の複数の材料から１つの材料を選択材料として選択する。各光線反射率計算部（１１）は、選択材料の反射特性に関する材料特性データ（２３）に基づいて、複数の第２反射率（Ｒ１）を算出する。内部構造体反射率計算部（１２）は、選択材料の複数の第２反射率（Ｒ１）に基づいて、第１反射率（Ｒ０）を算出する。最適材料決定部（１４）は、内部構造体（５１）用の複数の材料のうちから、材料選択部（１３）、各光線反射率計算部（１１）及び内部構造体反射率計算部（１２）により算出された複数の第１反射率（Ｒ０）のうちの最低の値の第１反射率（Ｒ０）に対応する材料を、最適材料として抽出する。

上記の電波反射特性評価システムは、光線データ（２１）と、モデルデータ（２２）と、材料特性データ（２３）とを格納する記憶部を更に具備していることが好ましい。

本発明の第２の観点の電波反射特性評価方法は、複数の光線（ｅ１、ｅ２、…）に関する光線データ（２１）と、飛昇体（５０）の機体表面に開口部（５２）を有する内部構造体（５１）に関するモデルデータ（２２）とを記憶部（４）から読み出すステップ（Ｓ０１）と、光線データ（２１）と、モデルデータ（２２）とに基づいて、複数の光線（ｅ１、ｅ２、…）の各々について、内部構造体（５１）内での複数の反射の位置（Ｐ１１、Ｐ１２、…）における複数の入射角（β１、β２、…）をレイトレーシング法により算出するステップ（Ｓ０２）と、内部構造体（５１）の材料の反射特性に関する材料特性データ（２３）を記憶部（４）から読み出すステップ（Ｓ０３）と、複数の光線（ｅ１、ｅ２、…）の各々の複数の入射角（β１、β２、…）と、材料特性データ（２３）とに基づいて、内部構造体（５１）の第１反射率（Ｒ０）を算出するステップ（Ｓ０４）とを具備している。

上記の電波反射特性評価方法において、第１反射率（Ｒ０）を算出するステップ（Ｓ０４）は、複数の光線（ｅ１、ｅ２、…）の各々について、複数の入射角（β１、β２、…）と、材料特性データ（２３）とに基づいて、内部構造体（５１）の第２反射率（Ｒ１）を算出するステップ（Ｓ１１）と、複数の光線（ｅ１、ｅ２、…）の複数の第２反射率（Ｒ１）に基づいて、第１反射率（Ｒ０）を算出するステップ（Ｓ１２）とを備えていることが好ましい。

上記の電波反射特性評価方法において、第２反射率（Ｒ１）を算出するステップ（Ｓ１１）は、複数の光線（ｅ１、ｅ２、…）の各々について、材料特性データ（２３）から複数の入射角（β１、β２、…）に対応する複数の材料反射率（ｒ１１、ｒ１２、…）を抽出するステップと、複数の光線（ｅ１、ｅ２、…）の各々について、複数の材料反射率（ｒ１１、ｒ１２、…）同士の積を第２反射率（Ｒ１）として算出するステップとを含んでいることが好ましい。第１反射率（Ｒ０）を算出するステップ（Ｓ１２）は、複数の光線（ｅ１、ｅ２、…）の複数の第２反射率（Ｒ１）の総和を複数の光線（ｅ１、ｅ２、…）の数で割った値を第１反射率（Ｒ０）として算出するステップを含んでいることが好ましい。

上記の電波反射特性評価方法は、内部構造体（５１）用の複数の材料から１つの材料を選択材料として選択するステップ（Ｓ１３）を更に具備していることが好ましい。その場合、第２反射率（Ｒ１）を算出するステップ（Ｓ１１）は、選択材料の反射特性に関する材料特性データ（２３）に基づいて、複数の第２反射率（Ｒ１）を算出する。第１反射率（Ｒ０）を算出するステップ（Ｓ１２）は、選択材料の複数の第２反射率（Ｒ１）に基づいて、第１反射率（Ｒ０）を算出する。上記の電波反射特性評価方法は、内部構造体（５１）用の複数の材料のうちから、材料選択部（１３）、各光線反射率計算部（１１）及び内部構造体反射率計算部（１２）により算出された複数の第１反射率（Ｒ０）のうちの最低の値の第１反射率（Ｒ０）に対応する材料を、最適材料として抽出するステップ（Ｓ０７）を更に具備していることが好ましい。

本発明の第３の観点のプログラムは、上記各段落のいずれかに記載の電波反射特性評価方法をコンピュータに実行させる。

本発明により、機体表面に開口部を有する内部構造体に関して、低コストで短期間に、電波の反射特性を適切に評価することができる。また、本発明により、その内部構造体に関して、電波の反射を低減することが可能となる。

図１は、電波反射特性評価システムの評価対象となる飛昇体の構成例を示す模式図である。 図２は、電波反射特性評価システムの評価方法でのダクトと光線との関係の一例を示す模式図である。 図３は、本発明の第１の実施の形態に係る電波反射特性評価システムの構成例を示すブロック図である。 図４は、光線の一例を示す模式図である。 図５は、本発明の第１の実施の形態に係る電波反射特性評価システムの動作を示すフロー図である。 図６は、図５のステップＳ０２におけるレイトレーシングの一例を示す模式図である。 図７は、図５のステップＳ０２の結果を示す表である。 図８は、図５のステップＳ１１における第２反射率の算出の一例を示す模式図である。 図９は、本発明の第２の実施の形態に係る電波反射特性評価システムの構成例を示すブロック図である。 図１０は、本発明の第２の実施の形態に係る電波反射特性評価システムの動作（電波反射特性評価方法）を示すフロー図である。

以下、本発明の電波反射特性評価システム及び電波反射特性評価方法の実施の形態に関して、添付図面を参照して説明する。

（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態に係る電波反射特性評価システムについて説明する。その電波反射特性評価システム１は、コンピュータに例示される情報処理装置である。電波吸収体を用いたステルス性を有する飛昇体の電波の反射特性をシミュレーションにより評価する。具体的には、飛昇体の機体表面に開口部を有する内部構造体に関して、電波の反射特性をシミュレーションにより評価する。この電波反射特性評価システム１により、低コストで短期間に、電波の反射特性を適切に評価することができる。ただし、内部構造体は、飛昇体の機体表面に開口部を有し、その開口部から内部に延びる構造を備え、その開口部から電波が侵入可能な構造体であれば特に制限はない。本実施の形態では、その内部構造体の一例としてダクト（エアインテーク）について説明する。

ここで、電波反射特性評価システム１の評価対象の飛昇体について説明する。図１は、その評価対象となる飛昇体の構成例を示す模式図である。この飛昇体５０は、機体表面に開口部５２を有する内部構造体としてダクト５１を備えている。この飛昇体５０は、そのダクト５１から吸入した空気を用いてエンジンを動かして、目標へ向かって飛行する。そのダクト５１では、最も奥のエンジン入口面及びスピナーには電波吸収体が適用されていない。従って、電波反射特性評価システム１は、そこにおける反射を考慮しない（反射率＝１とする）。一方、ダクト５１の他の内壁には電波吸収体が適用されている。従って、電波反射特性評価システム１は、その電波吸収体特有の反射率を考慮して反射特性を評価する。この図の例では、ダクト５１は、奥に進むほど緩やかに広がる形状を有している。電波反射特性評価システム１は、このダクト５１に電波を模擬した光線Ｅ０が入射したとき、このダクト５１の全体としての第１反射率Ｒ０を求める。

次に、電波反射特性評価システム１の評価方法の概要について説明する。図２は、その評価方法におけるダクトと光線との関係の一例を示す模式図である。この図の例では、１本の光線Ｅ０がダクト５１に入射している。光線Ｅ０は、ダクト５１内の位置Ｐ１、Ｐ２においてそれぞれ第１、２回目の反射をされる。続いて、最も奥の部材（エンジン入口面及びスピナー）において反射率１．０で反射された後、位置Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５、Ｐ６、Ｐ７、Ｐ８においてそれぞれ第３、４、５、６、７、８回目の反射をされる。そして、反射光線Ｅ１として外部に放射される。このとき、電波反射特性評価システム１は、位置Ｐ１〜Ｐ８と、それら位置の各々における入射角β１〜β８、と、その入射角β１〜β８に対する電子吸収体固有の反射率ｒ１〜ｒ８を算出し、ダクト５１の全体の反射率Ｒの計算を行う。

以下、本実施の形態に係る電波反射特性評価システム１について詳細に説明する。

本実施の形態に係る電波反射特性評価システム１の構成について説明する。
図３は、本発明の第１の実施の形態に係る電波反射特性評価システムの構成例を示すブロック図である。電波反射特性評価システム１は、情報処理装置であり、図示されていないＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）と、記憶装置と、入力装置と、出力装置と、インターフェースとを備えている。ＣＰＵ、記憶装置、入力装置、出力装置、及びインターフェースは、バスやケーブルにより互いに情報（データ）の送受信が可能に接続されている。記憶装置は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、及びＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）に例示される。入力装置は、キーボード、及びマウスに例示される。出力装置は、ディスプレイやプリンタに例示される。インターフェースは、外部のコンピュータや記憶装置や記憶媒体読取装置などと双方向通信可能に接続されている。

ＣＰＵは、例えば記憶媒体からインターフェースを介してＨＤＤにインストールされたコンピュータプログラムをＲＡＭに展開する。そして、展開されたコンピュータプログラムを実行して、必要に応じて記憶装置や入力装置や出力装置のようなハードウェアを制御しながら、当該コンピュータプログラムの情報処理を実現する。記憶装置は、コンピュータプログラムを記録し、ＣＰＵが利用する情報（データ）や生成する情報（データ）を記録する。入力装置は、ユーザに操作されることにより生成される情報（データ）をＣＰＵや記憶装置に出力する。出力装置は、ＣＰＵにより生成された情報（データ）や記憶装置の情報（データ）をユーザに認識可能に出力する。

電波反射特性評価システム１は、記憶部４と、ソフトウェア（コンピュータプログラム）としてのレイトレーシング部２と、反射率計算部３とを具備している。

記憶部４は、記憶装置であり、電波反射特性評価システム１の行う評価（シミュレーション）に用いられるデータを格納している。そのデータは、光線データ２１と、内部構造体モデルデータ２２と、材料特性データ２３とを含んでいる。ただし、これらのデータは、電波反射特性評価システム１に格納されていなくても良く、外部の記憶装置や情報処理装置からネットワークを介して取得しても良いし、ＣＤ−ＲＯＭやＵＳＢメモリなどの記憶媒体からインストールしても良い。

光線データ２１は、シミュレーションに用いる光線Ｅ０に関するデータである。その光線は、レーダー波のような電波を模擬している。そのデータは、ダクト５１のような評価対象に対するその光線の入射角、入射本数、入射位置を含んでいる。ただし、入射角は、ダクト５１に対する迎角αに例示される。入射本数は、光線Ｅ０を構成する複数の光線の本数に例示される。入射位置は、開口部５２での複数の光線の位置に例示される。

図４は、光線の一例を示す模式図である。この図の例では、光線Ｅ０が、複数の光線ｅ１〜ｅ３０で構成され、迎角αで、所定の間隔（位置）で、ダクト５１の開口部５２に入射している。この場合、光線の入射本数は約３０本である。また、光線データ２１は、ダクト５１の開口部５２に対する光線の迎角α（°）と光線ｅの本数とを関連付けている（迎角αにより本数を変えている）。開口部５２での光線ｅの位置（図示されず）は、予め設定されていても良いし、本数と迎角とから計算されても良い。電波反射特性評価システム１は、この複数の光線（例示：ｅ１〜ｅ３０）の各々について、個別に反射率を計算し、それらを用いてダクト５１の全体の反射率を計算する。

なお、図４の例では、開口部５２付近で上下方向に１次元的に並んだ複数の光線ｅ１〜ｅ３０を用いているが、本実施の形態はこの例に限定されるものではない。例えば、開口部５２付近で上下左右方向（ダクト５１の断面）に２次元的に並んだ複数の光線ｅを用いても良い。

内部構造体モデルデータ２２は、飛昇体５０の機体表面に開口部５２を有するダクト５１の３次元構造のモデルを示すデータである。材料特性データ２３は、ダクト５１の材料の反射特性に関するデータである。材料は、電波吸収材に例示される。その材料の反射特性は、その材料における電波の入射角βと反射率ｒとの関係に関するデータに例示される。

レイトレーシング部２は、光線データ２１と内部構造体モデルデータ２２とに基づいて、仮想的に評価対象へ照射される複数の光線ｅ１、ｅ２、…の各々について、ダクト５１内での複数の反射の位置Ｐ１、Ｐ２、…を算出する。そして、更にその複数の反射の位置Ｐ１、Ｐ２、…における複数の入射角β１、β２、…を算出する。ただし、レイトレーシング部２は、上記反射の位置Ｐ及び入射角βの算出を、レイトレーシング（ｒａｙ ｔｒａｃｉｎｇ）法により行う。レイトレーシング法は、３次元空間内を伝わる波を光線と近似し、その伝播経路を追跡することで現実世界の物理現象を仮想的にシミュレートする計算手法である。例えば、ダクト５１の内部（３次元空間内）を伝わる光線ｅ１、ｅ２、…（波）に関するダクト５１内での軌跡（伝播経路）を、光線の直進性や入射角と反射角との関係などのような物理法則を用いて追跡することで、ダクト５１の内部における各光線の反射現象（物理現象）を仮想的にシミュレートする計算手法である。なお、レイトレーシング法は、例えば、３次元コンピュータグラフィックス画像を描くレンダリング工程での手法の１つとして知られている。本実施の形態ではその手法を適用することもできる。

反射率計算部３は、その複数の光線ｅ１、ｅ２、…の各々の複数の入射角β１、β２、…と、材料特性データ２３のダクト５１の材料の反射特性とに基づいて、ダクト５１の全体としての第１反射率Ｒ０を算出する。反射率計算部３は、各光線反射率計算部１１と、内部構造体反射率計算部１２とを備えている。

各光線反射率計算部１１は、その複数の光線ｅ１、ｅ２、…の各々について、複数の入射角β１、β２、…と、材料特性データ２３のダクト５１の材料の反射特性とに基づいて、ダクト５１の第２反射率Ｒ１を算出する。すなわち、第２反射率Ｒ１は、その複数の光線ｅ１、ｅ２、…の各々について算出される。内部構造体反射率計算部１２は、その複数の光線ｅ１、ｅ２、…についての複数の第２反射率Ｒ１に基づいて、ダクト５１の全体としての第１反射率Ｒ０を算出する。

本実施の形態に係る電波反射特性評価システム１の動作（電波反射特性評価方法）について説明する。
図５は、本発明の第１の実施の形態に係る電波反射特性評価システムの動作（電波反射特性評価方法）を示すフロー図である。

レイトレーシング部２は、光線データ２１と、内部構造体モデルデータ２２とを記憶部４から読み出す（ステップＳ０１）。次に、レイトレーシング部２は、光線データ２１と、内部構造体モデルデータ２２とに基づいて、複数の光線ｅ１、ｅ２、…の各々について、ダクト５１内での複数の反射の位置Ｐ１、Ｐ２、…を算出する。そして、更にその複数の反射の位置Ｐ１、Ｐ２、…における複数の入射角β１、β２、…を、レイトレーシング法により算出する（ステップＳ０２）。

図６は、図５のステップＳ０２におけるレイトレーシングの一例を示す模式図である。この図の例では、複数の光線ｅ１、ｅ２、…のうち、光線ｅ１９のレイトレーシングを示している。光線ｅ１９は、ダクト５１の中に入り、位置Ｐ１１において１回目の反射を行う。位置Ｐ１１の内壁に対する入射角は、β１１≒７０°である。続いて、光線ｅ１９は、位置Ｐ１２において２回目の反射を行う。位置Ｐ１２の内壁に対する入射角は、β１２≒５０°である。次に、光線ｅ１９は、エンジン入口面で反射後、位置Ｐ１３において３回目の反射を行う。位置Ｐ１３の内壁に対する入射角は、β１３≒７５°である。その後、光線ｅ１９は開口部８２から外部へ放射される。このとき、ダクト５１の３次元構造が内部構造体モデルデータ２２によって規定され、光線ｅ１９の入射する開口部５２での位置や方向が光線データ２１によって規定される。それらに基づいて、レイトレーシング部２は、レイトレーシングの手法により、光線ｅ１９の軌跡を計算する。すなわち、上述の反射の位置Ｐ１１、Ｐ１２、Ｐ１３及びその反射の位置での入射角β１１、β１２、β１３を計算する。同様にして、レイトレーシング部２は、複数の光線ｅ１、ｅ２、…の全てについて、その軌跡、すなわちダクト５１内の反射の位置Ｐ及びその位置Ｐでの入射角βを計算する。

図７は、図５のステップＳ０２の結果を示す表である。図５のステップＳ０２の結果を示す表において、各行は、光線ｅ（ｅ１、ｅ２、…）ごとの、入射角βの範囲（０〜５°、５°〜１０°、…）ごとの、反射の回数を示している。例えば、最も上の行に示される光線ｅ１は、以下のことを示している。入射角βが０〜５°の範囲となる反射が４回ある。入射角βが５〜１０°の範囲となる反射が５回ある。入射角βが１０〜１５°の範囲となる反射が５回ある。入射角βが１５〜２０°の範囲となる反射が４回ある。入射角βが２０〜２５°の範囲となる反射が４回ある。入射角βが２５〜３０°の範囲となる反射が３回ある。入射角βが３０〜３５°の範囲となる反射が８回ある。入射角βが３５〜４０°の範囲となる反射が７回ある。入射角βが４０〜４５°の範囲となる反射が１回ある。入射角βが５５〜６０°の範囲となる反射が２回ある。入射角βが６５〜７０°の範囲となる反射が１回ある。入射角βが７５〜８０°の範囲となる反射が１回ある。入射角βが８５〜９０°の範囲となる反射が１回ある。また、一番右側の欄は、光線ｅ（ｅ１、ｅ２、…）ごとの反射頻度（反射の回数の総数）Ｎを示している。なお、この図の例では、入射角βの範囲は５°きざみであるが、本実施の形態は５°に限定されるものではなく、例えば更に細かくしても良い。

ここで、例えば、図６の光線ｅ１９と図７の表との対応は以下のようになる。ただし、図６は表中に再掲されている。また、光線ｅ１９の行（欄）は表中に黒枠で示されている。光線ｅ１９について、図６では、位置Ｐ１１の入射角β１１は約７０°である。したがって、図７の表では、入射角βが７０〜７５°の範囲に「１」と記載される。また、図６では、位置Ｐ１２の入射角β１２は約５０°である。したがって、図７の表では、入射角βが５０〜５５°の範囲に「１」と記載される。更に、図６では、位置Ｐ１３の入射角β１３は約７５°である。したがって、図７の表では、入射角βが７５〜８０°の範囲に「１」と記載される。そして、光線ｅ１９の反射は３回起こるので、反射頻度（反射の回数の総数）Ｎは３となる。他の光線ｅ（ｅ１、ｅ２、…）についても同様である。

次に、反射率計算部３は、ダクト５１の電波吸収材の反射特性に関する材料特性データ２３を記憶部４から読み出す（ステップＳ０３）。反射率計算部３は、複数の光線ｅ１、ｅ２、…の各々の複数の入射角βと、ダクト５１の内壁の電波吸収材の反射特性に関する材料特性データ２３とに基づいて、ダクト５１の第１反射率Ｒ０を算出する（ステップＳ０４）。

ステップＳ０４では、以下のステップＳ１１及びステップＳ１２が実行される。まず、反射率計算部３の各光線反射率計算部１１は、複数の光線ｅ１、ｅ２、…の各々について、複数の入射角βと、ダクト５１の内壁の電波吸収材の反射特性に関する材料特性データ２３とに基づいて、ダクト５１の第２反射率Ｒ１を算出する（ステップＳ１１）。

図８は、図５のステップＳ１１における第２反射率の算出の一例を示す模式図である。図８のグラフは内壁の電波吸収材の反射特性に関する材料特性データ２３を示している。縦軸は反射率ｒを、横軸は入射角β（°）をそれぞれ示している。曲線Ｑが内壁の電波吸収材の反射特性を示している。この図の例では、光線ｅ１９について説明する。光線ｅ１９において、位置Ｐ１１の入射角β１１は約７０°である。したがって、図８のグラフから、位置Ｐ１１の反射率ｒ１１は約０．１５となる。また、位置Ｐ１２の入射角β１２は約５０°である。したがって、図８のグラフから、位置Ｐ１２の反射率ｒ１２は約０．４となる。更に、位置Ｐ１３の入射角β１３は約７５°である。したがって、図８のグラフから、位置Ｐ１３の反射率ｒ１３は約０．１となる。以上のことから、光線ｅ１９の第２反射率Ｒ１_ｅ１９は、
Ｒ１_ｅ１９＝０．１５×０．４×０．１＝０．００６
となる。

このように、ステップＳ１１では、光線ｅ_ｉにおいて、第２反射率Ｒ１_ｅｉを以下の式により計算する。
Ｒ１_ｅｉ＝１回目の反射率×２回目の反射率×…×Ｎ回目の反射率
ただし、Ｎは光線ｅ_ｉの反射頻度である。そして、全ての光線ｅ_ｉについて、第２反射率Ｒ１_ｅｉを算出する。例えば、光線ｅの数を３０とすれば、光線ｅ１〜ｅ３０について、それぞれ第２反射率Ｒ１_ｅ１〜Ｒ１_ｅ３０を算出する。

次に、反射率計算部３の内部構造体反射率計算部１２は、複数の光線ｅ１、ｅ２、…の複数の第２反射率Ｒ１_ｅ１、Ｒ１_ｅ２、…に基づいて、第１反射率Ｒ０を算出する（ステップＳ１２）。すなわち、第１反射率Ｒ０を以下の式により算出する。
Ｒ０＝（第２反射率Ｒ１_ｅｉの総和）／全光線数
すなわち、
Ｒ０＝（第２反射率Ｒ１_ｅｉ＋第２反射率Ｒ１_ｅ２＋…）／全光線数
である。例えば、光線ｅの数を３０とすれば、
Ｒ０＝（第２反射率Ｒ１_ｅ１＋第２反射率Ｒ１_ｅ２＋…＋第２反射率Ｒ１_ｅ３０）／３０
である。図７の結果の例では、
Ｒ０＝（５×１０^−１１＋３×１０^−９＋…）／３０
≒０．０１
である。ｄＢ表記にすると、
Ｒ０＝−２０ｌｏｇ（０．０１）
＝４０［ｄＢ］
となる。以上のようにして、ステップＳ１２では、光線Ｅ０（光線ｅ１、ｅ２、…の束）に関するダクト５１の反射率として、第１反射率Ｒ０が算出される。

反射率計算部３は、ステップＳ１２で算出された第１反射率Ｒ０を、光線Ｅ０に関するダクト５１の反射率として記憶部４に格納する（ステップＳ０５）。

以上のようにして、本実施の形態に係る電波反射特性評価システム１は動作する。

本実施の形態により、機体表面に開口部を有するダクトのような内部構造体に関して、所定のデータを入力することによりシミュレーションにより反射率（第１反射率Ｒ０）を求めることができる。すなわち、本実施の形態により、機体表面に開口部を有するダクトのような内部構造体に関して、低コストで短期間に、電波の反射特性を適切に評価することができる。

（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態に係る電波反射特性評価システムについて説明する。本実施の形態は、電波反射特性評価システムに材料選択部１３及び最適材料決定部１４が追加されている点で、第１の実施の形態と相違する。以下、相違点について主に説明する。

本実施の形態に係る電波反射特性評価システム１の構成について説明する。
図９は、本発明の第２の実施の形態に係る電波反射特性評価システムの構成例を示すブロック図である。電波反射特性評価システム１は、第１の実施の形態の電波反射特性評価システム１（図３）に加えて、ソフトウェア（コンピュータプログラム）としての材料選択部１３及び最適材料決定部１４を更に具備している。

材料選択部１３は、ダクト５１用の複数の電波吸収材から１つの電波吸収材を選択する。このとき、材料特性データ２３は、その複数の電波吸収材の反射特性に関するデータを格納している。材料選択部１３は、例えば、材料特性データ２３に格納された複数の電波吸収材の中から１つの電波吸収材を選択することができる。この場合、反射率計算部３は、選択された電波吸収材について、第１の実施の形態と同様の動作を行う。すなわち、各光線反射率計算部１１は、複数の光線ｅ１、ｅ２、…の各々について、複数の入射角β１、β２、…と、材料特性データ２３内の選択された電波吸収材の反射特性とに基づいて、選択された電波吸収材での第２反射率Ｒ１_ｅｉを算出する。次に、内部構造体反射率計算部１２は、複数の光線ｅ１、ｅ２、…についての、選択された電波吸収材での複数の第２反射率Ｒ１_ｅｉに基づいて、第１反射率Ｒ０を算出する。続いて、材料選択部１３は、ダクト５１用の複数の電波吸収材から他の１つの電波吸収材を選択する。反射率計算部３は、選択された他の電波吸収材について、再び第１の実施の形態と同様の動作を行う。このようにして、材料選択部１３及び反射率計算部３は、ダクト５１用の複数の電波吸収材の各々について、第１反射率Ｒ０を算出する。最適材料決定部１４は、ダクト５１用の複数の電波吸収材のうちから、材料選択部１３及び反射率計算部３により算出された複数の第１反射率Ｒ０のうちの最低の値の第１反射率Ｒ０に対応する電波吸収材を、最適材料として抽出する。

本実施の形態に係る電波反射特性評価システム１の動作（電波反射特性評価方法）について説明する。
図１０は、本発明の第２の実施の形態に係る電波反射特性評価システムの動作（電波反射特性評価方法）を示すフロー図である。

ステップＳ０１及びステップＳ０２については、第１の実施の形態と同様である。

材料選択部１３は、材料特性データ２３を参照して、ダクト５１用の複数の電波吸収材から１つの電波吸収材を選択する（ステップＳ１３）。続いて、選択された電波吸収材について、第１の実施の形態と同様のステップＳ０３、ステップＳ０４及びステップＳ０５の動作を行う。そして、選択された電波吸収材について、第１反射率Ｒ０を算出する。同様にして、ダクト５１用の複数の電波吸収材の全てについて、第１反射率Ｒ０を算出する（ステップＳ０６）。すなわち、複数の電波吸収材に対応して、複数の第１反射率Ｒ０が算出される。その後、最適材料決定部１４は、ダクト５１用の複数の電波吸収材のうちから、複数の第１反射率Ｒ０のうちの最低の値の第１反射率Ｒ０に対応する電波吸収材を、最適材料として抽出する（ステップＳ０７）。最適材料決定部１４は、ステップＳ０７で抽出された電波吸収材を、光線Ｅ０に関するダクト５１の最適な電波吸収材として記憶部４に格納する（ステップＳ０８）。

以上のようにして、本実施の形態に係る電波反射特性評価システム１は動作する。

なお、ステップＳ０７において、最適な電波吸収材としては、必ずしも第１反射率Ｒ０が最低の値とならなくてもよく、第１反射率Ｒ０が所望の反射率範囲に入っていることを条件としてもよい。

本実施の形態により、機体表面に開口部を有するダクトのような内部構造体に関して、所定のデータを入力することによりシミュレーションにより最小の反射率（第１反射率Ｒ０）を有する電波吸収材を抽出することができる。すなわち、本実施の形態により、機体表面に開口部を有するダクトのような内部構造体に関して、電波の反射を低減することが可能となる。

なお、上記レイトレーシング部２、反射率計算部３、各光線反射率計算部１１、内部構造体反射率計算部１２、材料選択部１３、最適材料決定部１４は、ソフトウェア（コンピュータプログラム）とハードウェアとで構成されていても良いし、ハードウェアだけで構成されていても良い。

本発明のソフトウェア（コンピュータプログラム）は、コンピュータ読取可能な記憶媒体に記録され、その記憶媒体から電波反射特性評価システムとしての情報処理装置に読み込まれても良い。

本発明は上記各実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、各実施の形態は適宜変形又は変更され得ることは明らかである。

１ 電波反射特性評価システム
２ レイトレーシング部
３ 反射率計算部
４ 記憶部
１１ 各光線反射率計算部
１２ 内部構造体反射率計算部
１３ 材料選択部
１４ 最適材料決定部
２１ 光線データ
２２ 内部構造体モデルデータ
２３ 材料特性データ
５０ 飛昇体
５１ ダクト
５２ 開口部

Claims (8)

1. 複数の光線に関する光線データと、飛昇体の機体表面に開口部を有する内部構造体を示すモデルデータとに基づいて、前記複数の光線の各々が前記開口部から前記内部構造体内に入射されて前記内部構造体内の前記開口部から出力されるとき、前記内部構造体内での複数回の反射の各反射位置における入射角をレイトレーシング法により算出するレイトレーシング部と、
   入射角に依存した前記内部構造体の材料の反射率を反射特性として示す材料特性データを格納する記憶部と、
   前記材料特性データを前記記憶部から読み出し、前記各光線の前記各反射位置における前記入射角に基づいて前記材料特性データから前記各反射位置における材料反射率を求め、前記各光線の前記複数の反射位置における前記複数の材料反射率と前記光線データとから前記複数の光線に対する前記内部構造体の第１反射率を算出する反射率計算部と
   を具備する
   電波反射特性評価システム。
2. 請求項１に記載の電波反射特性評価システムにおいて、
   前記光線データは、前記複数の光線の数を示すデータを含み、
   前記反射率計算部は、
   前記複数の光線の各々について、前記複数の反射位置における前記複数の材料反射率の積を第２反射率として算出し、
   前記複数の光線に対する前記複数の第２反射率の総和を前記複数の光線の数で割った値を前記第１反射率として算出する計算部を更に有する
   電波反射特性評価システム。
3. 請求項２に記載の電波反射特性評価システムにおいて、
   前記内部構造体用の複数の材料から１つの材料を選択材料として選択する材料選択部を更に具備し、
   前記反射率計算部は、前記複数の光線について、前記選択材料の反射特性を示す前記材料特性データに基づいて、前記複数の第２反射率を算出し、前記光線データと前記選択材料の前記複数の第２反射率に基づいて、前記第１反射率を算出し、
   前記内部構造体用の前記複数の材料に対して算出された前記複数の第１反射率のうちの最低の値の第１反射率を有する材料を、最適材料として抽出する最適材料決定部を更に具備する
   電波反射特性評価システム。
4. 請求項１乃至３のいずれか一項に記載の電波反射特性評価システムにおいて、
   前記記憶部は、前記材料特性データに加えて、前記光線データと、前記モデルデータとを格納する
   電波反射特性評価システム。
5. 複数の光線に関する光線データと、飛昇体の機体表面に開口部を有する内部構造体を示すモデルデータとを記憶部から読み出すステップと、
   前記光線データと、前記モデルデータとに基づいて、前記複数の光線の各々が前記開口部から前記内部構造体内に入射されて前記内部構造体内の前記開口部から出力されるとき、前記内部構造体内での複数回の反射の各反射位置における入射角をレイトレーシング法により算出するステップと、
   入射角に依存した前記内部構造体の材料の反射率を反射特性として示す材料特性データを前記記憶部から読み出すステップと、
   前記各光線の前記各反射位置における入射角に基づいて前記材料特性データから前記各反射位置における材料反射率を求めるステップと、
   前記各光線の前記複数の反射位置における前記複数の材料反射率と前記光線データとから前記複数の光線に対する前記内部構造体の第１反射率を算出するステップと
   を具備する
   電波反射特性評価方法。
6. 請求項５に記載の電波反射特性評価方法において、
   前記光線データは、前記複数の光線の数を示すデータを含み、
   前記第１反射率を算出するステップは、
   前記複数の光線の各々について、前記複数の反射位置における前記複数の材料反射率の積を第２反射率として算出するステップと、
   前記複数の光線に対する前記複数の第２反射率の総和を前記複数の光線の数で割った値を前記第１反射率として算出するステップと
   を含む
   電波反射特性評価方法。
7. 請求項６に記載の電波反射特性評価方法において、
   前記内部構造体用の複数の材料から１つの材料を選択材料として選択するステップを更に具備し、
   前記第１反射率を算出するステップは、
   前記選択材料の反射特性を示す前記材料特性データに基づいて、前記複数の第２反射率を算出するステップと、
   前記光線データと前記選択材料の前記複数の第２反射率に基づいて、前記第１反射率を算出するステップと
   を備え、
   前記内部構造体用の前記複数の材料に対して算出された前記複数の第１反射率のうちの最低の値の第１反射率を有する材料を、最適材料として抽出するステップを更に具備する
   電波反射特性評価方法。
8. 請求項５乃至７のいずれか一項に記載の電波反射特性評価方法をコンピュータに実行させるプログラム。

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