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チャフは、元々はウィンドウ[ 1 ]またはデュッペルと呼ばれ、アルミニウム、金属化ガラス繊維、またはプラスチックの薄い帯を散布するレーダー対抗手段である[ 2 ]。散布されたチャフは、レーダーシステムを盲目化または妨害することを目的とした大きなレーダー断面積を生成する[ 3 ] 。
現代の軍隊は、チャフを使ってレーダー誘導ミサイルの標的への命中を妨害する。軍用機や軍艦には、自衛のためにチャフ散布システムが装備されることがある。大陸間弾道ミサイルは、中間段階で他の貫通補助装置とともにチャフを放出することがある。
現代のレーダーシステムは、ドップラー効果を測定することで、チャフと正当な目標を区別することができます。[ 4 ]チャフは航空機から放出された後すぐに速度を失い、その結果生じるレーダー反射波の波長のずれを測定できます。これに対抗するために、防御側の車両はドップラー補正された周波数でチャフ雲を照射することができます。これはJAFF（ジャマープラスチャフ）またはCHILL（チャフ照射）として知られています。[ 5 ]
チャフを使用するというアイデアは、イギリス、ドイツ、アメリカ、日本でそれぞれ独自に発展した。1937年、イギリスの研究者ジェラルド・タッチは、ロバート・ワトソン＝ワットとレーダーの研究をしていた際に、気球やパラシュートから吊り下げられたワイヤーの長さが、偽のエコーでレーダーシステムを圧倒する可能性があることを示唆した[ 6 ]。また、RVジョーンズは、空中に落下する金属箔の破片でも同じことができるかもしれないと示唆した[ 7 ] 。 1942年初頭、電気通信研究所（TRE）の研究者ジョーン・カランはこのアイデアを調査し、航空機からアルミ片の束を投下して偽のエコーの雲を生成する計画を考案した[ 8 ] 。初期のアイデアは、ノートのページサイズのシートを使用することだった。これらは印刷され、宣伝ビラとしても機能する。[ 9 ]最も効果的なバージョンは、正確に27 cm × 2 cm (10.63インチ × 0.79インチ)の黒紙の帯で、それぞれ1 ポンド (0.45 kg)の重さの束にアルミホイルで裏打ちされたものであることがわかった。TRE の責任者であるAP Rowe は、この装置を「ウィンドウ」とコード名付けた。ドイツでは、同様の研究によりDüppelが開発された。ドイツのコード名は、1942 年頃にドイツで初めてチャフを使った実験が行われた農園に由来する。[ 9 ]イギリスがTizard 使節団を通じてこのアイデアをアメリカに伝えた後、Fred Whipple はUSAAF向けに帯を分配するシステムを開発したが、これが実際に使用されたかどうかは不明である。
これらのシステムは、標的レーダーの波長の半分に切断された小さなアルミニウムの帯（またはワイヤー）という同じ概念を使用していた。レーダーに当たると、このような金属片が共鳴して信号を再放射する。 [ 9 ]敵の防衛側は、航空機とチャフによって引き起こされるエコーを区別することはほぼ不可能だった。その他のレーダーを混乱させる技術には、マンドレル、パイパーラック、ジョストル、カーペットというコードネームの空中妨害装置があった。マンドレルはドイツのフレイヤレーダーを標的とした空中妨害装置であり、[ 10 ]カーペットはヴュルツブルク砲撃レーダーを標的としていた。敵の空軍がこの原理をどの程度理解しているかについての無知から、計画担当者は、敵がそれを複製できるため、使用するには危険すぎると判断した。英国政府の主任科学顧問であるリンデマン教授は、英国空軍（RAF）がドイツ軍に対してこれを使用した場合、ドイツ空軍がすぐにそれを模倣し、新たな電撃戦を開始する可能性があると指摘した。このことが英国空軍戦闘機司令部と対空司令部の懸念を引き起こし、彼らは1943年7月までウィンドウの使用を抑制することに成功した。[ 11 ]戦闘機司令部が利用できる新世代のセンチメートル波レーダーがドイツ空軍の報復に対処できると考えられていた。
1942年2月のバイティング作戦中にイギリスに持ち帰られたヴュルツブルクのレーダー装置の調査とそれに続く偵察により、イギリスはドイツのレーダーがすべて3つ以下の周波数帯域でしか動作しておらず、妨害を受けやすいことを知った。RAF爆撃機軍団の最高司令官アーサー・トラバース「ボンバー」ハリスは、ハンブルクに対する1週間の爆撃作戦であるゴモラ作戦の一環としてウィンドウを使用する許可をようやく得た。ウィンドウを使用する訓練を受けた最初の航空機乗組員は第76飛行隊にいた。24の乗組員は、アルミ蒸着紙の束（重量を最小限に抑え、紙片が空中にとどまる時間を最大化して効果を長持ちさせるために処理紙が使用された）を、ストップウォッチで時間を計りながら、1分ごとにフレアシュートを通して投下する方法について説明を受けた。結果は目覚ましいものだった。レーダー誘導のメインサーチライトは、目的もなく空をさまよった。対空砲はランダムに発砲するか、全く発砲せず、レーダー表示が偽のエコーで埋め尽くされた夜間戦闘機は、爆撃機編隊を見つけることが全くできなかった。1週間以上にわたり、連合軍の攻撃はハンブルクの広大な地域を壊滅させ、4万人以上の民間人が死亡したが、最初の夜には791機の爆撃機のうち12機しか失われなかった。飛行隊はすぐに爆撃機に特別なパラシュートを取り付け、チャフの散布をさらに容易にした。これを作戦に出るのがより安全になるという進展と見なした多くの乗組員は、ドイツ軍が対抗策を見つける前にできるだけ多くの出撃を行った。
金属片は当初ドイツの民間人を困惑させたが、ドイツの科学者たちはそれがデュッペルであることを正確に知っていたが、リンデマンがイギリスに指摘したのと同じ理由で使用を控えていた。 1年以上もの間、紛争の両陣営がチャフを使って相手のレーダーを妨害する方法を知っていたが、相手が同じように報復することを恐れて使用を控えていたという奇妙な状況が続いた。 ウィンドウは、カムフーバー ラインの地上管制のヒンメルベット(キャノピー ベッド) 戦闘機が夜空の目標を追跡できなくなり、初期の UHF バンドB/CおよびC-1バージョンの空中迎撃リヒテンシュタイン レーダー( 1943 年 5 月にイギリスがこれを装備したユンカース Ju 88R-1夜間戦闘機を鹵獲した後) が役に立たなくなり、地上レーダーに依存するレーダー誘導砲やサーチライトを眩ませた。ハヨ・ヘルマン大佐は、正確な地上誘導の不足に対処するため、ヴィルデ・ザウ（イノシシ）戦術を開発し、この戦術を使用する3つの新しい戦闘航空団、 JG 300、JG 301、JG 302の編成につながった。地上管制官は、単座戦闘機と夜間戦闘機を、チャフの濃度が最も高い地域（チャフの発生源を示す）に無線で誘導し、戦闘機パイロットは、しばしば地上の火やサーチライトの照明を背に目標を視認した。一部の単座戦闘機には、爆撃機からのH2Sレーダー（最初の空中地上走査レーダーシステム）の放射を検出するFuG 350ナクソス装置が搭載されていた。
ハンブルク空襲から6週間後、ドイツ空軍は1943年10月7日から8日の夜の空襲で、長さ80cm × 1.9cm （31.50インチ× 0.75インチ）のデュッペルを使用した。 [ 12 ] 1943年の空襲と1944年2月から5月にかけてのシュタインボック作戦の「ミニ電撃戦」では、デュッペルによってドイツ爆撃機は再びロンドン上空での作戦を試みた。理論的には効果的であったが、特に大規模なRAF夜間戦闘機部隊に比べて爆撃機の数が少なかったため、最初から失敗に終わった。イギリスの戦闘機は多数で上空に飛び立つことができ、デュッペルにもかかわらずドイツ爆撃機を見つけることが多かった。ドイツ軍は1943年12月2日のイタリアのバーリ空襲でより良い結果を得た。このとき、連合軍のレーダーはデュッペルの使用によって欺かれた。[ 13 ]
1942年にイギリスのジョーン・カランによって発見されたチャフは、アメリカでは天文学者のフレッド・ウィップルと海軍技師のマーウィン・ブライによって共同で発明された。ウィップルは当時所属していた空軍にこのアイデアを提案した。[ 14 ]初期の実験では、箔片がくっついて塊になって落下し、ほとんど効果がなかった。ブライは、箔片が排出される際にカートリッジに擦れ合うように設計することでこの問題を解決し、静電荷を獲得させた。箔片はすべて同様の電荷を持っていたため、互いに反発し合い、完全な対抗効果を発揮した。戦後、ブライはその功績により海軍功労民間人賞を受賞した。
太平洋戦域では、海軍中佐須藤肇が「偽札」と呼ばれる日本版を考案した。これは1943年半ば、ソロモン諸島上空での夜間戦闘で初めて使用され、ある程度の成功を収めた。[ 15 ]製造に必要な希少なアルミニウムの需要が競合したため、その使用は制限された。[ 16 ] 1945年2月21日、硫黄島の戦いでは、USSサラトガへの神風特攻隊の攻撃前に偽札が効果的に使用された。[ 17 ]
フォークランド紛争（1982年）において、イギリスの軍艦はチャフを多用した。
この戦争中、イギリスのシーハリアー機は従来のチャフ散布機構を欠いていた。[ 18 ] そのため、イギリス海軍の技術者たちは溶接棒、割りピン、紐を使った即席の散布システムを設計し、エアブレーキ格納部に6つのチャフパックを収納して飛行中に散布できるようにした。その複雑さから、しばしば「ヒース・ロビンソン式チャフ改造」と呼ばれた。 [ 19 ]
チャフは大量の散乱反射波を発生させ、レーダー表示を詰まらせる可能性があるが、高度の追跡やドップラー効果など複数の方法でフィルタリングすることができる。レーダーはドップラー効果を利用して、高速で移動するチャフと目標航空機を区別することができる。ドップラー効果は、レーダービームに平行な速度成分に対してのみ発生する。これを克服するために、大量のチャフを散布し、航空機は主にレーダー源に垂直な方向に移動するように旋回する。また、レーダービームにさらされる断面積を最小限に抑えるために回転することもある。これにより、航空機は実質的に静止しているチャフから分離するのがより困難になり、レーダーは通常、低速に関連する周波数に対する感度の低いノッチを組み込んでいるため、「ノッチング」として知られている。[ 20 ]この効果は、最新のレーダーシステムに対しては一時的なものとなる可能性が高いが、後述するチルとジャフの使用により、その効果を長引かせることができる。[ 21 ]気象学雑誌で説明されている別の方法は、レーダーの読み取りを妨げる大量のチャフを取り除く別の方法として、チャフの高度と降下を利用することです。ただし、この方法は天候状況によって信頼性が低くなる可能性があるため、晴天時に使用するのが最適です。[ 22 ]
チャフの重要な特性の1つは軽量であるため、大量に運搬できることである。その結果、放出後、航空機やロケットランチャーから得た前進速度を急速に失い、ゆっくりと地面に落下し始める。敵のレーダーから見ると、チャフは急速に速度がゼロに減衰する。現代のレーダーはドップラー効果を使用して物体の視線速度を測定するため、高速で移動し続ける航空機とチャフを区別することができる。これにより、レーダーはディスプレイからチャフをフィルタリングすることができる。[ 21 ]
このフィルタリングに対抗するために、JAFFまたはCHILL技術が開発されました。これは、航空機に搭載された追加のジャマー放送装置を使用して、航空機の周波数に一致する適切な周波数の信号をチャフ雲から反射させます。これにより、ドップラーシフトのみを使用してチャフ信号をフィルタリングすることは不可能になります。実際には、複数の偽のターゲットを提示するために、信号は意図的にノイズを含んでいます。[ 21 ]
本質的に、JAFF技術は低コストのオフボードデコイであり、ジャマーを発射プラットフォームからデコイに移動させ、チャフを反射体として使用して角度分離を提供します。[ 21 ]
ボーイング B-52 ストラトフォートレス爆撃機など一部の航空機では、フォイル チャフがまだ使用されていますが、このタイプはもはや製造されていません。フェアチャイルド・リパブリック A-10 サンダーボルト II、マクドネル ダグラス F-15 イーグル、ジェネラル ダイナミクス F-16 ファイティング ファルコン、マクドネル ダグラス F/A-18 ホーネットなどの航空機で使用されるチャフは、アルミニウムでコーティングされたガラス繊維で構成されています。これらの繊維「ダイポール」は、可能な限り長く空中にとどまるように設計されており、一般的な直径は 1ミル(0.025 mm)、一般的な長さは0.3 インチ (7.6 mm)から2 インチ (51 mm)以上です。新しい「超微細」チャフの一般的な直径は0.7 ミル (0.018 mm)です。チャフは管状のカートリッジに搭載されており、カートリッジは航空機に取り付けられたままで、各カートリッジには通常300万～500万本のチャフ繊維が含まれています。チャフは、小型の火薬によって駆動されるプラスチック製のピストンによってカートリッジから噴射されます。[ 23 ]
チャフ対策には主に2種類あります。連続波（CW）チャフは、連続周波数で動作するレーダー誘導ミサイルに対して使用され、パルスチャフは、パルス周波数で動作するミサイルに対して使用されます。[ 24 ]
チャフの公衆衛生および環境への影響に関する研究はほとんど行われていない。米国国防総省が後援した1998年の研究レビューでは、「現在訓練で使用されているチャフの広範な環境、人体、農業への影響はごくわずかであり、他の人為的排出物の影響よりもはるかに小さい」と述べられている。[ 2 ] [ 25 ]
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