ステルス機がレーダーから探知されない理由

Stealth: How to Hide a Plane

ズムウォルト級駆逐艦やB-2爆撃機など、ステルス性を備えた航空機や船があります。ステルスといっても人間の視界から消えるわけではなく、レーダーに探知されにくいことを意味しています。レーダーから探知されにくいということは、レーダーを反射しないということでもあります。そのために、機体にはいくつかの工夫が施されているのです。

ステルス機の不思議

マイケル・アランダ氏:奇妙なデザインのボートや飛行機は、数多く存在します。

ズムウォルト級駆逐艦は、奇妙な外観を持つ船の1つです。

そしてもちろん、B-2ステルス爆撃機はなめらかな機体を持っていますが、多くの部品を省略した三角形という飛行機としてはかなり特殊な形状です。しかし、ズムウォルトとB-2が奇妙な形なのには正当な理由があるのです。それがステルス向きのデザインだからです。

空中や海上で物体を見つけるには、レーダーと赤外線の2つの方法があります。ステルスの機体は、その2つのシステムを無効にするようデザインされています。ステルス機が不可視になるためにもっとも重要なのが、文字通りレーダーに引っかからないことです。

さらに、すっきりとしたラインとシャープな角度の機体のデザインにも理由があります。

無線探知および測距、つまりレーダーの仕組みはそれほど複雑ではありません。トランスミッターが、特定の方向に電磁信号を発信します。レーダー(rader)の最初の文字が“r”のため、レーダーとは電波(radio wave)のことだと思うかもしれませんが、現代的なシステムでは一般的にマイクロ波信号を使います。

マイクロ波は、飛行機や船などの物体に当たるまで空間を移動し続けます。そして、物体に跳ね返った信号の一部が、レーダーシステムに返ってきます。電磁信号は一定のスピードで移動するので、スピードに時間を掛けると距離が割り出せます。信号の移動する速さと、物体に当たり跳ね返り、検知器に戻るまでどれくらいかかったかがわかれば、物体の位置を特定できるというわけです。

返ってきた信号をもっと詳しく分析することで、物体の移動スピードも解析できます。そのためレーダーは、飛行中の飛行機や海上の船などの追跡に活用できます。

しかし時に軍隊は、敵に対するスパイ行為や侵入が必要になります。それが、私たちがレーダー探知機をかいくぐれるステルス飛行機や船を所有する理由で、どちらも特別な形状とレーダーを吸収する素材を採用しているのです。

レーダーに探知されないような仕組み

機体の形状は、レーダー信号がどのように反射するのかに大いに関係しています。

例えば、ボーイング747の機体は太く丸いですよね。レーダー探知機からの信号が当たると、ほとんどの信号が反射されます。しかし、ステルス向けにデザインされた飛行機や船は、信号をレーダーシステムの方向へ跳ね返すのではなく、別の方向へ反射させるのです。

それは、フラットで水平なテーブルにボールを投げるようなものです。ボールはテーブルの上で跳ね反対側へ飛び、あなたの手元に戻ることはありませんね。あなたの手がレーダーシステムだとすると、テーブルはB-2のフラットな表面になります。ほとんどの信号が、跳ね返って戻ることはないのです。

B-2には小さなカーブをしている箇所があり、どんなレーダー信号でもカーブした表面に当たれば反射し返します。しかし、飛行機の小さくばらばらな箇所から返ってくるため、その信号は弱くなります。そのため巨大な爆撃機ではなく、鳥の群れかなにかのように見えるのです。

ステルス機をレーダーで検知できなくするほかの方法もあります。レーダーを吸収する素材による、機体のコーティングです。

レーダー吸収素材として多く使われているのが、iron ball paintです。このペイントがなにから作られているのかは予測できますね。鉄をベースにしたコーティングで、超微細球状からできています。

レーダー信号がこのペイントに当たると磁界を変えます。ペイントの分子を前後に振動させ、レーダー信号のエネルギーを熱に変えるのです。熱は機体の別の場所に分散され、消えてしまいます。

ペイントがレーダー信号を吸収すればするほど、レーダーシステムへの反射が少なくなり、ペイントでコーティングを施しているものはどんなものでも探知が難しくなります。

しかし、余分な熱はステルス機にとって問題になる。機体の熱から探知する別の方法があるからです。物体のほとんどが、ある程度の赤外線を発します。排気を出す飛行機など、高い熱を持つ物体は赤外線量が多くなります。

赤外線探知機は入ってくる赤外線の追跡が可能で、発する熱から飛行機を検知します。そのためステルス機は、部品や排気を可能なだけ低温に保とうとしています。飛行機の熱を下げるためにはいくつかの方法がありますが、ほとんどの場合、熱い排気を出す前に冷たい空気と混ぜるというものです。

熱の信号を弱めることで、飛行機の探知をもっと難しくできるのです。巨大なブロック状の船や、大きいブーメランの形状をした飛行機は、目では簡単に見つけられます。しかしレーダーや赤外線探知機から見れば、ほとんど不可視なのです。

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