JP6190244B2 - 電波反射特性を測定するための供試体の製造方法、および、供試体 - Google Patents

Description

本発明は、電波反射特性を測定するための供試体の製造方法、および、電波反射特性を測定するための供試体に関する。

航空機、飛翔体、船舶、車両等の対象物を検知するためにレーダが広く利用されている。レーダは、電波を照射し、対象物において反射された反射波を測定することで、対象物を検知している。レーダによる対象物の検知特性を把握するために、対象物のレーダ反射断面積（ＲＣＳ：Radar Cross Section）等の電波反射特性の測定（例えば、特許文献１）が行われている。

従来、対象物の電波反射特性を測定するために、対象物の寸法を縮小して構成された模型（縮小模型）を用いることがある。縮小模型を製作する技術として、ＡＢＳ樹脂で模型本体を作成し表面研磨した後、無電解メッキ処理によって銅メッキを施し、さらに電解メッキ処理によってニッケルメッキを施す技術が開示されている（例えば、特許文献２）。

特開２００５−１８１１５３号公報 特開平０７−２０９４１１号公報

しかし、上記特許文献２のような縮小模型を用いると、実物の対象物と寸法が異なるため、対象物の電波反射特性が正確に得られるとは限らないという問題がある。例えば、１／５スケールの縮小模型を用いて、対象物の電波反射特性を間接的に測定する場合、対象物に照射されると想定される周波数の５倍の周波数の電波を照射して電波反射特性を測定する。この場合、実際に照射されると想定される電波より高周波の電波を照射するため、ノイズレベルが高くなり、電波反射特性の測定精度が低下してしまう。

また、近年、所定の周波数の電波を吸収する電波吸収体（Radar absorbent material）が開発されており、電波吸収体を適用した対象物の電波反射特性の測定が希求されている。しかし、上記縮小模型では、電波吸収体が吸収すべき電波と、実際に照射される電波の周波数特性が異なるため、周波数依存性を持つ電波吸収体の電波反射特性を模擬することができない。このため、縮小模型を用いた場合、電波吸収体の正確な評価ができないといった問題があった。

そこで、実物大の模型を製作することが考えられるが、特許文献２の技術を参考に、実物大の模型本体を製造した後、メッキ用の浸漬槽でメッキするのは現実的に不可能である。実物大の模型を製造した後に、当該模型を複数に分割して、浸漬槽でメッキすることも考えられるが、部品点数が膨大となり、コストが莫大となってしまう。また、仮に実物大の模型を製造したとしても、ＡＢＳ樹脂では模型自体の質量が大きくなり、取り扱いが困難となってしまうという課題がある。

本発明は、このような課題に鑑み、軽量の供試体を低コストで製造することが可能な供試体の製造方法、および、供試体を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明の供試体の製造方法は、対象物の電波反射特性を測定するための供試体の製造方法であって、発泡樹脂で形成されたブロックをくり抜き加工して、対象物の形状の一部または全部を模した本体を作成する工程と、本体における被測定部位に導電性塗料を塗布する工程と、を含むことを特徴とする。

また、本体を作成する工程は、複数のブロックをくり抜き加工して作成された部分模型を連結して本体を作成するとしてもよい。

また、導電性塗料を塗布する工程は、本体における被測定部位に加えて、部分模型における他の部分模型との連結面のうち、被測定部位と連続する箇所に導電性塗料を塗布するとしてもよい。

また、本体における被測定部位以外の部位に、電波を遮蔽するための金属層、または、電波吸収層を形成する工程を遂行するとしてもよい。

また、導電性塗料は、電気比抵抗率が５．０×１０^−３［Ω・ｃｍ］以下、または、表面抵抗率が１［Ω］以下であるとしてもよい。

また、発泡樹脂を構成する樹脂は、スチレン、ウレタン、エチレン、フェノール、および、塩化ビニルの群から選択された１または複数が含まれる樹脂であるとしてもよい。

また、導電性塗料を塗布する工程を遂行する前に、導電性塗料に含まれる溶媒による発泡樹脂の溶解を抑制するプライマーを、本体における導電性塗料を塗布する部位に塗布する工程を遂行するとしてもよい。

また、プライマーは、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、および、フェノール樹脂の群から選択された１または複数の樹脂を含んで構成されるとしてもよい。

上記課題を解決するために、本発明の供試体は、対象物の電波反射特性を測定するための供試体であって、対象物の形状の一部または全部を模した、発泡樹脂をくり抜き加工して形成された本体と、本体における被測定部位に塗布された、電気比抵抗率が５．０×１０^−３［Ω・ｃｍ］以下、または、表面抵抗率が１［Ω］以下の導電性塗料と、を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、軽量の供試体を低コストで製造することが可能となる。

実施形態にかかる供試体の製造方法の処理の流れを説明するためのフローチャートである。 実施形態にかかる供試体の製造方法の処理の流れを説明するための図である。 ＲＣＳの測定結果を説明するための図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

従来、航空機、飛翔体、船舶、車両等の対象物の電波反射特性を測定するために、対象物を模した供試体が利用されている。以下の実施形態では、低コストで軽量の供試体を製造することができる供試体の製造方法およびこれを用いて製造された供試体について説明する。

図１は、本実施形態にかかる供試体の製造方法の処理の流れを説明するためのフローチャートであり、図２は、本実施形態にかかる供試体の製造方法の処理の流れを説明するための図である。図１に示すように、本実施形態にかかる供試体の製造方法は、本体作成工程Ｓ１１０と、プライマー塗布工程Ｓ１２０と、導電性塗料塗布工程Ｓ１３０と、組み立て工程Ｓ１４０と、不要反射対策工程Ｓ１５０とを含む。以下、各工程について詳述する。

（本体作成工程Ｓ１１０）
本体作成工程Ｓ１１０は、発泡樹脂で形成されたブロックを切削加工して、対象物の形状の一部または全部を模した本体を作成する工程である。切削加工は、例えば、ＮＣ加工（Numerical Control machining）を採用することができる。ＮＣ加工は、航空機等に特有の複雑な曲面形状に切削することができるため、ＮＣ加工でブロックを切削することにより、対象物の形状を正確に再現することが可能となる。

ここで、切削加工は、ブロックの表面を削る加工のみならず、ブロックをくり抜く加工（くり抜き加工）も含む。例えば、対象物の形状の一部（例えば、電波を反射しやすい、航空機のインテークダクト）を模した本体を作成する場合、ブロックをくり抜き加工して本体を作成する場合もある。

なお、対象物の一部または全部の大きさが、発泡樹脂の１のブロック（例えば、市販されている１ｍ^３程度のブロック）の大きさを超える場合、対象物の一部または全部を複数に分割した部材（以下、「分割部材」と称する）を模した模型（以下、「部分模型」と称する）を、１のブロックで形成し、後述する組み立て工程Ｓ１４０において部分模型を連結してもよい。以下では、対象物の一部または全部の大きさが、１のブロックの大きさを超える場合を例に挙げて説明する。

例えば、図２（ａ）に示すように、対象物２００の一部がインテークダクトの内周面であり、インテークダクトの内周面を３つの分割部材２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃに分割すれば、１の分割部材２１０の大きさが、１のブロック２２０の大きさ以下となる場合、まず、図２（ｂ）に示すように、ＮＣ加工で１のブロック２２０をくり抜き加工して、１の分割部材２１０を模した部分模型２３０を作成する。なお、対象物の一部または全部の大きさが、１のブロックの大きさ未満である場合であっても、孔の変形態様等から加工困難な箇所（例えば、図２（ａ）に示す分割部材２１０ｂ）がある場合、対象物２００を意図的に分割部材２１０とし、分割部材２１０を模した部分模型２３０を複数作成してから連結するとよい。こうして、どのような形状の対象物２００であっても本体を製造することが可能となる。

本実施形態において、ブロック２２０を構成する発泡樹脂における発泡倍率は、例えば、３０倍以上（例えば、５０倍〜６０倍）である。

また、発泡樹脂を構成する樹脂は、スチレン、ウレタン、エチレン、フェノール、および、塩化ビニルの群から選択された１または複数が含まれる樹脂であるとよい。これらの樹脂を採用することにより、安価に供試体２５０を作成することが可能となる。また、これらの樹脂の発泡体は、加工性がよく、航空機等に特有の複雑な曲面形状を正確に再現することが可能となる。

（プライマー塗布工程Ｓ１２０）
プライマー塗布工程Ｓ１２０では、後述する導電性塗料に含まれる溶媒による発泡樹脂の溶解を抑制するプライマーを、本体（または部分模型２３０）における導電性塗料を塗布する部位に塗布する。なお、詳しくは後述するが、本実施形態のプライマー塗布工程Ｓ１２０では、図２（ｂ）中、ハッチングで示す部分模型２３０における被測定部位のみならず、図２（ｂ）中、クロスハッチングで示す、他の部分模型２３０との連結面（部分模型２３０ａの連結面２３２ａ、部分模型２３０ｂの連結面２３２ｂ、連結面２３２ｃ、部分模型２３０ｃの連結面２３２ｄ）のうち、被測定部位と連続する箇所（以下、「連続箇所２３４」と称する）にもプライマーを塗布する。

ここで、プライマーは、例えば、水溶性塗料であり、少なくとも、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、および、フェノール樹脂の群から選択された１または複数の樹脂を含んで構成される。

（導電性塗料塗布工程Ｓ１３０）
導電性塗料塗布工程Ｓ１３０では、プライマーが塗布された本体（部分模型２３０）の被測定部位（図２（ｂ）中、ハッチングで示す）、および、連続箇所２３４（図２（ｂ）中、クロスハッチングで示す）に導電性塗料を塗布する。

ここで、導電性塗料は、電気比抵抗率が５．０×１０^−３［Ω・ｃｍ］以下、または、表面抵抗率が１［Ω］以下であり、例えば、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、および、ニッケル（Ｎｉ）の群から選択された１または複数が含まれる。導電性塗料の電気比抵抗率および表面抵抗率を上記数値範囲とする構成により、被測定部位において対象物２００の材質（金属）を再現することができる。

また、上述したように、本実施形態では、導電性塗料塗布工程Ｓ１３０を遂行する前に、プライマー塗布工程Ｓ１２０を遂行する。かかる構成により、導電性塗料に含まれる溶剤による発泡樹脂の表面の溶解を抑制することができ、切削加工による切削加工面の滑らかさを維持したまま、導電性塗料を塗布することが可能となる。

（組み立て工程Ｓ１４０）
組み立て工程Ｓ１４０では、部分模型２３０同士を連結して、供試体２５０を製造する。具体的に説明すると、部分模型２３０ａの連結面２３２ａと、部分模型２３０ｂの連結面２３２ｂを連結し、部分模型２３０ｂの連結面２３２ｃと、部分模型２３０ｃの連結面２３２ｄとを連結することで、図２（ｃ）に示す供試体２５０を製造する。

連続箇所２３４に導電性塗料を塗布できない場合、部分模型２３０同士を連結したとしても、被測定部位に塗布された導電性塗料同士が十分に接触しないおそれがあり、被測定部位における導電性の連続性を維持できない場合がある。そこで、導電性塗料塗布工程Ｓ１３０において、連続箇所２３４にも導電性塗料を塗布しておき、その後、組み立て工程Ｓ１４０を遂行することにより、連続箇所２３４同士を密着させることができ、導電性塗料を面で接触させることが可能となる。これにより、被測定部位における導電性の連続性を維持することができる。

（不要反射対策工程Ｓ１５０）
上記のように連続箇所２３４に導電性塗料を塗布した供試体２５０を用いて、電波反射特性を測定すると、発泡樹脂は電波透過性を有するため、被測定部位以外の連続箇所２３４においても電波を反射し、当該反射した電波が、被測定部位でさらに反射してしまい、被測定部位における電波反射特性の測定精度が低下してしまうおそれがある。そこで、不要反射対策工程Ｓ１５０では、本体における被測定部位以外の部位に、電波を遮蔽するための金属層、または、電波吸収層を形成する。なお、電波を遮蔽するための導電性塗料（金属塗料）を塗布したり、導電性シート（金属シート）を貼付することで金属層を形成でき、また、導電性材料（金属）で裏打ちした電波吸収体を貼付したり、電波吸収塗料を塗布したりすることで電波吸収層を形成することができる。

このようにして、対象物の形状の一部または全部を模した、発泡樹脂で形成された本体と、本体における被測定部位に塗布された、電気比抵抗率が５．０×１０^−３［Ω・ｃｍ］以下、または、表面抵抗率が１［Ω］以下の導電性塗料と、を備えた供試体２５０を製造することができる。

以上説明したように、本実施形態にかかる供試体２５０の製造方法によれば、発泡樹脂を用いているため、従来の発泡していない樹脂を用いた場合と比較して、極めて軽量な供試体２５０を製造することが可能となる。したがって、実物大（１／１スケール）の供試体２５０を製造しても、従来と比較して、供試体２５０自体を極めて軽量化することができ、取り扱いが容易となる。

また、本体に導電性塗料を塗布するといった簡易な処理で、対象物２００の材質を再現できるため、従来と比較して、極めて低コスト（従来の１／数十〜１／数百）で供試体２５０を製造することが可能となる。

さらに、実物大の供試体２５０を製造することができるため、対象物２００に照射されると想定される周波数と同一の周波数の電波（本来の電波）を供試体２５０に照射して電波反射特性を測定することができる。したがって、実際に対象物２００に電波を照射した場合の電波反射特性を再現することが可能となる。

また、対象物２００に照射されると想定される周波数と同一の周波数の電波を照射して電波反射特性を測定することができるため、電波吸収体を適用した供試体２５０の電波反射特性を測定することで、電波吸収体の正確な評価を行うことが可能となる。

（実施例）
本願発明者らは、上記供試体２５０の製造方法を用いて作成した供試体２５０（以下、「樹脂供試体」）と、対象物２００と実質的に等しいとみなすことができる金属で作成した供試体（以下、「金属供試体」と称する）を用いて、ＲＣＳを測定した。

図３は、ＲＣＳの測定結果を説明するための図である。なお、図３中、縦軸に電波反射量を示し、横軸にアジマス角を示す。図３に示すように、樹脂供試体（図３中、実線で示す）と金属供試体（図３中、破線で示す）とで、電波反射量にほとんど差は認められなかった。したがって、樹脂供試体は、対象物２００と実質的に等しいとみなすことができる金属供試体の電波反射量を精度よく再現できることが確認できた。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、上記実施形態において、プライマー塗布工程Ｓ１２０を遂行する場合を例に挙げて説明したが、プライマー塗布工程Ｓ１２０は必須の処理ではない。

また、１のブロックで、対象物２００の一部または全部を模した本体を作成できる場合、組み立て工程Ｓ１４０の処理は不要となる。

また、上記実施形態の導電性塗料塗布工程Ｓ１３０において、被測定部位のみならず、連続箇所２３４にも導電性塗料を塗布する構成について説明した。しかし、連続箇所２３４への導電性塗料の塗布に代えて、分割された被測定部位間に導電性テープを貼付することで、被測定部位における導電性の連続性を維持することができる。なお、連続箇所２３４に導電性塗料を塗布したり、分割された被測定部位間に導電性テープを貼付したりせずとも、被測定部位における導電性の連続性を維持することが可能な場合、必ずしも、連続箇所２３４に導電性塗料を塗布したり、分割された被測定部位間に導電性テープを貼付したりせずともよい。

なお、本明細書の供試体の製造方法の各工程は、必ずしもフローチャートとして記載された順序に沿って時系列に処理する必要はなく、並列的な処理を含んでもよい。

本発明は、電波反射特性を測定するための供試体の製造方法、および、電波反射特性を測定するための供試体に利用することができる。

Ｓ１１０ 本体作成工程
Ｓ１２０ プライマー塗布工程
Ｓ１３０ 導電性塗料塗布工程
Ｓ１４０ 組み立て工程
Ｓ１５０ 不要反射対策工程
２００ 対象物
２１０ 分割部材
２２０ ブロック
２３０ 部分模型
２３２ 連結面
２３４ 連続箇所
２５０ 供試体

Claims (9)

1. 対象物の電波反射特性を測定するための供試体の製造方法であって、
   発泡樹脂で形成されたブロックをくり抜き加工して、前記対象物の形状の一部または全部を模した本体を作成する工程と、
   前記本体における被測定部位に導電性塗料を塗布する工程と、
   を含むことを特徴とする供試体の製造方法。
2. 前記本体を作成する工程は、複数の前記ブロックをくり抜き加工して作成された部分模型を連結して該本体を作成することを特徴とする請求項１に記載の供試体の製造方法。
3. 前記導電性塗料を塗布する工程は、前記本体における被測定部位に加えて、前記部分模型における他の部分模型との連結面のうち、該被測定部位と連続する箇所に該導電性塗料を塗布することを特徴とする請求項２に記載の供試体の製造方法。
4. 前記本体における被測定部位以外の部位に、電波を遮蔽するための金属層、または、電波吸収層を形成する工程を遂行することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の供試体の製造方法。
5. 前記導電性塗料は、電気比抵抗率が５．０×１０^−３［Ω・ｃｍ］以下、または、表面抵抗率が１［Ω］以下であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の供試体の製造方法。
6. 前記発泡樹脂を構成する樹脂は、スチレン、ウレタン、エチレン、フェノール、および、塩化ビニルの群から選択された１または複数が含まれる樹脂であることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の供試体の製造方法。
7. 前記導電性塗料を塗布する工程を遂行する前に、前記導電性塗料に含まれる溶媒による前記発泡樹脂の溶解を抑制するプライマーを、前記本体における該導電性塗料を塗布する部位に塗布する工程を遂行することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の供試体の製造方法。
8. 前記プライマーは、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、および、フェノール樹脂の群から選択された１または複数の樹脂を含んで構成されることを特徴とする請求項７に記載の供試体の製造方法。
9. 対象物の電波反射特性を測定するための供試体であって、
   前記対象物の形状の一部または全部を模した、発泡樹脂をくり抜き加工して形成された本体と、
   前記本体における被測定部位に塗布された、電気比抵抗率が５．０×１０^−３［Ω・ｃｍ］以下、または、表面抵抗率が１［Ω］以下の導電性塗料と、
   を備えたことを特徴とする供試体。

Images