ビームライディング

ビームライディングは、ラインオブサイトビームライディング（LOSBR）、ビーム誘導、またはレーダービームライディング^[1]とも呼ばれ、レーダーまたはレーザービームを使用してミサイルをターゲットに誘導する技術です。この名前は、ミサイルがターゲットに向けられた誘導ビームに沿って飛行する方法を指します。これは最も単純な誘導システムの1つであり、初期のミサイルシステムで広く使用されていましたが、長距離ターゲティングにはいくつかの欠点があり、現在では通常、短距離の役割でのみ使用されています。

ビームライディングは、ターゲットに向けられた信号に基づいています。追跡にも使用する必要がないため、信号は強力である必要はありません。この種のシステムの主な用途は、飛行機や戦車を破壊することです。まず、発射エリアの照準ステーション (車両に搭載されている場合もあります) が、敵の飛行機または戦車に狭いレーダーまたはレーザー ビームを向けます。次に、ミサイルが発射され、発射後のある時点で、ミサイルがレーダーまたはレーザー ビームに衝突したときに、そのビームによって「集められ」ます。この段階から、ミサイルはビーム内にとどまろうとし、照準ステーションはビームをターゲットに向け続けます。内部のコンピューターによって制御されるミサイルは、ビームに乗ってターゲットに到達します。

ビームライディングは、レーダーを使用したミサイル誘導の最も単純な方法の 1 つです。このため、第二次世界大戦後の時代には地対空ミサイルに広く使用されました。初期の例としては、1944 年に初めてテストされた英国のブレーキマインや、最初の市販 SAM であるエリコン コントレイブRSAがあります。

初期の追跡レーダーは一般に数度幅のビームを使用しており、これによりターゲットが動き回っても簡単に見つけられる。残念ながら、これではビームが広すぎてターゲットを正確に攻撃できず、1 ⁄ 10度のオーダーの測定が必要となる。単一のレーダーで両方の操作を実行するには、何らかの追加のエンコード形式が使用される。第二次世界大戦時代のシステムでは、これはローブ スイッチング、または戦争後半でより一般的になった円錐スキャンのいずれかであった。円錐スキャンは、単一のレーダー ビームを 2 つに分割し、2 つのビームの戻り強度を比較してどちらが強いかを判断することによって機能する。次に、レーダーはより強い信号の方向に回転し、ターゲットを再び中心に置きます。アンテナは、この比較がターゲットの周囲全体で実行されるように回転し、高度と方位の両方で追跡できるようにします。これを自動的に実行するシステムは、「ロックオン」または「ロック フォロー」として知られていました。

ビーム ライディング システムは、このようなシステムと連携するように簡単に調整できます。受信アンテナをミサイルの後部に配置すると、搭載された電子機器がミサイル本体のさまざまなポイントからの信号の強度を比較し、これを使用して制御信号を作成し、ミサイルをビームの中心に戻すことができます。円錐スキャンと併用すると、比較に複数のペア アンテナ セット (通常は 2 ペア) を使用して、両方の軸の中心を維持できます。このシステムには、追跡を地上レーダーにオフロードできるという利点があります。レーダーがターゲットに正確に向けられている限り、ミサイルは非常に単純な電子機器を使用して同じ線に沿って進み続けます。

レーダービームライディングシステムの固有の欠点は、ビームがブロードキャスターから外側に向かって移動するにつれて広がることです（逆二乗の法則を参照）。ミサイルがターゲットに向かって飛行するにつれて、精度がどんどん低下します。これは短距離では問題になりませんが、初期の地対空ミサイルの多くは長距離で動作するように設計されていたため、大きな問題でした。たとえば、1950年代に導入されたRIM-2テリアミサイルの初期のバージョンはビームライダーでしたが、後の派生型は高性能で低空飛行するターゲットに対する有効性を向上させるためにセミアクティブレーダーホーミングを採用しました。 ^[2]ビームライディングとは対照的に、セミアクティブ誘導はミサイルがターゲットに近づくにつれて精度 が高まります。

もう 1 つの問題は、ミサイルの誘導経路が基本的にターゲットへの直線であることです。これは、ターゲットに対して速度面で大きな優位性があるミサイルや、飛行時間が短いミサイルには有効ですが、高性能ターゲットに対する長距離交戦では、ターミナル操作を行うのに十分なエネルギーを持ってターゲットに到達するために、ミサイルはターゲットを「先導」する必要があります。この問題の考えられる解決策は、ターゲットを追跡するためのレーダーとミサイルを誘導するためのレーダーの 2 つを使用することですが、実装コストが高くなります。長距離ミサイルのより一般的な解決策は、ナイキ ハーキュリーズの場合のように、コマンド誘導を使用して、レーダーとはまったく独立してミサイルを誘導することです。1960 年までに、純粋なレーダー ビーム ライディングはまれになりました。

ビームライディング誘導システムは、1980年代と90年代に低コストで携帯性に優れたレーザー指示装置が導入されたことで、再び一般的になった。使用される波長が短いため、レーザービームはレーダービームよりもはるかに狭い角度分解能で投影できるが、精密誘導兵器用の一般的な誘導システムで使用されている他の光学装置と比較すると、プロジェクターの開口部のサイズを大幅に増やす必要はない。このため、デジタルまたは電気光学的手段を使用してビーム内に追加情報を空間的にエンコードすることが可能であり、これには多くの利点がある。尾部に小型の光受信機を備えたミサイルは、初期のレーダービームシステムと同様に簡単にレーザービームライディングできるが、ターゲットにおけるビームのエンコードの 空間分解能が高いため、本質的に精度が高くなる。

さらに、ビームは通常ミサイルの受信機に直接投影されるため、ターゲットを「ペイント」し、ミサイルがターゲットからのレーザーの拡散反射を検出する必要があるセミアクティブ設計よりも、必要な強度は 1 桁少なくなります。セミアクティブ レーザー ホーミング システムと比較して、レーザー ビーム ライディング システムの強度要件が低いため、ターゲットのレーザー警告受信機による検出が大幅に困難になります。非常に低出力の信号を使用できます。^[3]

現代では、レーザービームライディングは一般に、対空ミサイルと対戦車ミサイルの両方の短距離ミサイルに限定されています。例としては、ADATS、スターストリーク、RBS 70、ロシアの9K121 Vikhrと9M119 Svir、ウクライナのSkifとStuhna-P ATGMなどがあります。

• Jerzy Maryniak 他、「Maggi 方程式による自動制御ビームライディング誘導ミサイルの運動のモデル化」(pdf)、AIAA 大気飛行力学会議および展示会、2005 年 8 月
• ミサイル誘導、aerospaceweb.org、2007 年 3 月 14 日アクセス
• グレッグ・ゲーベル、「初期のレーダー技術」、2007 年 2 月 1 日、2007 年 3 月 14 日にアクセス
• カルロ・コップ、「携帯式地対空ミサイル」、オーストラリア航空、1989 年 7 月
• カルロ・コップ、「アクティブおよびセミアクティブレーダーミサイル誘導」、オーストラリア航空、1982 年 6 月