スバリズムレポート第3弾「ステルス技術の全貌。」 [2019年01月25日更新]

正式には低観測性(LO)と呼ばれる、ステルス性。一括りに言えば、敵に被探知されにくい技術と表現できます。ステルスと言っても、レーダに映らねば良いという単純なものではなく、探知する機材の種類に応じて、それぞれに対応するステルス技術が存在します。

ステルスは、多分に攻撃側に利する技術です。防空網は、確実にそこ存在するのですから隠れる意味がありません。空軍のステルスに対する熱心さと、海軍・陸軍とでは温度差があるのは、そのためです。

攻撃する側にとってみれば、相手に気づかれぬうちに攻撃位置に辿り着き、いち早く作戦を実行したい。一方、防衛する側にとってみれば、早期発見・早期撃破が基本です。攻撃位置に付かれる前に、先制攻撃を仕掛けたい。防衛側は、地上・海上・空中に強力なレーダを配して、接近する敵機の早期発見を目指します。

レーダは赤外線や光学センサーより分解能が高く、より遠方で正確に捕捉可能。そのため、地対空ミサイルはレーダ誘導が基本です。イージス艦のSPY-1レーダならば、周囲500kmの目標を探知できると言われており、攻撃側はこの強力な探知から逃れなければなりません。

防衛側の探知方法がもっぱらレーダを用いるため、ステルス≒電波ステルスとするのは、大方正しい見方です。今も昔も、航空機の最大の脅威が敵レーダであるがために、一般にステルス性といえば、電波に対するステルス性を指すのです。

発振器から照射されたレーダ波は、対象物体に当たって誘導電流が発生させます。この誘導電流から発生するのが、反射波です。この反射波がレーダの受信器に戻れば、被探知されます。

ステルスには二通りの方法があるとされています。特定の法則に則って機体形状を設計すれば、レーダ波は受信器に戻さずに住みます。これが、形状制御です。もう一つは、誘導電流の発生をさせない手法です。これは電波吸収体によって実現できます。

ステルス機の特異な形状は、レーダ波の反射を考慮したものです。一般的に、レーダは送信器と受信器が一体となっているので、発信源に電波を戻さなければ、被探知されることはあり得ません。単純に言えば、発信源に正対する面をゼロにすれば良い、ということです。

レーダ波は、機体に対しほぼ水平に照射されます。すべての面を正対方向から斜めにずらして、レーダ波をあらぬ方向へ反らすことで被探知を防ぐのです。ステルス機の前縁がすべて鋭利なのは、そのためです。

初期のステルス機は平面で構成されていましたが、B-2以降は曲面でも同種の効果が得られるようになっています。これは、複雑な計算を処理するコンピュータの発展により実現したものです。

ステルス機を三面図で見ると、エッジの角度が揃えられているのが分かります。これは、大きなレーダ反射を起こすエッジを揃えることで、反射方向を揃えるのが目的です。エッジが揃っていれば、レーダ反射は特定の方向にしか起こりません。

航空機とレーダは、相対運動によって常に角度が変化していきます。エッジが揃っていると、レーダに映るのは角度が一致した一瞬だけです。これで、レーダの追尾から逃れることができます。

こうした処理は、あらゆる箇所で行わねばなりません。F-117では、ネジが数mm飛び出しただけで、まったくステルス性が失われ、原因究明に苦労したエピソードが残っています。つまり、ほんの少しの誤差さえ電波は見逃さないということです。

A-12では垂直尾翼を内側に傾斜させていました。これは、コーナーリフレクター効果を封じるための工夫です。以後、すべてのステルス機で傾斜した垂直尾翼を用いています。

コーナーリフレクターとは、二重反射によってレーダ波が180°向きを変える現象を利用したものです。例えば、レーダ波が垂直尾翼に照射されると、水平尾翼にもう一度当たって、発信源に戻してしまうのです。ステルス機では、極力凹凸を無くすか、慎重に各面の角度を設計する必要があります。

製造精度や整備レベルが低いと、些細な歪みやズレがコーナーリフレクターとなって、盛大なレーダ反射を起こす可能性があるので注意を要します。

なお、ステルス機が訓練飛行する際は、空中衝突の危険を避けるため、コーナーリフレクターを装備して自らの存在を意図的に晒しています。

レーダ波吸収素材(RAM)は、A-12で用いられたアイアンボールに始まります。当時は、鉄粉とアスベストを混合していたため、色は漆黒。F-117Aも、漆黒のペイントで全身をコーティングしていました。

近年は、鈍い光沢を持つ灰色が一般的です。F-22Aを始め、各国の機体がこの色のRAMで塗られています。しかし、これは光学ステルスを意識したためのもの。現在では、様々な着色が可能だと言われていますが、情報が少ないため詳細は不明です。

RAMは万能ではありません。厚みと重量の制限があるため、効果を発揮するレーダ周波数帯が限られているのです。何よりもステルス性能を左右するのは、機体形状。「ステルスは1にも2にも形状。」との格言があるほどです。

RAMの最大の課題は、その維持です。飛行中に当たる水滴や埃、駐機中の紫外線や赤外線、雨や雪、鳥や虫も大敵です。ステルス機の運用コストが莫大なのは、RAMの再コーティングが原因だと言われています。

右上のF-35Cの写真を見ると、パネルのエッジ部分に貼られたRAMシールが目立ちます。これは、エッジ部分は特別にレーダ反射が多いために施されるもので、ステルス機は機体表面のパネルを1枚開ける度に、RAMコーティングをせねばならないのです。

一方、2018年12月以降に新造されたF-35では、RAMシールが省略されています。恐らく、新RAMが適用されたものと思われます。このように、RAMは現在も日進月歩の進化を続けており、今後も進化を続けていくものと思われます。

ステルス機は逆探知の恐れがあるため、自らのレーダを使用できない。

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