ステルス機

ステルス機は、レーダー、赤外線、^[1]可視光線、無線周波数（RF）スペクトル、音声の反射/放射を低減するさまざまな技術を使用して検出を回避するように設計されており、これらはすべて総称してステルス技術と呼ばれています。^[2] F -117 ナイトホークは、ステルス技術を中心に明確に設計された最初の運用航空機でした。その他のステルス機の例としては 、 B-2 スピリット、B-21 レイダー、F-22 ラプター、^[3] F -35 ライトニング II、^{[4] [5]}成都J-20、^[6]スホーイ Su-57などがあります。

レーダーに対して完全に検出されない航空機はないが、ステルス機は従来のレーダーによる航空機の検出や追跡を効果的に困難にし、^[7]航空機が敵のレーダーによる検出を回避したり、レーダー誘導兵器の標的にされたりするのを回避する可能性を高めます。^{[8]ステルスは、受動的な低視認性（LO）機能と、}低迎撃確率レーダー、無線、レーザー指示装置などの能動エミッターの組み合わせです。これらは通常、航空機のレーダー断面積を最小限に抑えるためのミッション操作を慎重に計画するなどの運用上の措置と組み合わされます。これは、通常の急旋回や爆弾倉のドアの開放により、ステルス航空機のレーダー反射が2倍以上になる可能性があるためです。^[9]ステルスは、複雑な設計哲学を使用して、敵のセンサーがステルス航空機を検出、追跡、または攻撃する能力を低減することによって達成されます。^[10]この哲学は、航空機の位置特定にも使用できる航空機の熱、音、およびその他の放出を考慮に入れています。センサーは低視認性技術の影響を軽減するために作られており、さらに減少した熱放出を検出するIRST（赤外線捜索追跡）システム、^[11]ステルス成形に対抗する長波長レーダーと短波長レーダーに焦点を当てたRAM 、 ^[12]またはステルス成形に対抗するための複数のエミッターを備えたレーダーセットアップなどの他のものが提案されています。^[13]しかし、これらは非ステルス航空機に対して従来のレーダーと比較して不利な点があります。

フルサイズのステルス戦闘機のデモ機は、米国（1977年）、ロシア（2000年）、中国（2011年）で飛行している。^[14] 2020年12月現在^[update]、運用中の戦闘準備が整ったステルス機は、ノースロップ・グラマン B-2 スピリット（1997年）、ロッキード・マーティン F-22 ラプター（2005年）、ロッキード・マーティン F-35 ライトニング II（2015年）、^{[15] [16]}成都J-20（2017年）、^[17]およびスホーイ Su-57（2020年）、^[18]のみであり、他の多くの国も独自の設計を開発している。意図せず、または二次的な特徴として、検出可能性が低下した航空機も様々である。

1999年のNATOによるユーゴスラビア爆撃では、アメリカは2機のステルス機、ベテランのF-117ナイトホークと、新たに導入されたB-2スピリット戦略ステルス爆撃機を使用した。F-117は、高価値目標を精密に攻撃するという通常の役割を果たし、良​​好な成績を収めたが、ゾルターン・ダニ大佐指揮下のセルビアのイサエフS-125 「ネヴァM」ミサイル旅団によって1機のF-117が撃墜された。

ステルス機や低視認性航空機の設計では、飛行に通常求められる要件に加えて、次のようなレーダーや赤外線（熱）による検出を減らすことを目指しています。

• エンジンとその排気後流からの熱赤外線放射を低減
• 機体の形状を変更することで敵受信機へのレーダー反射を減らす
• レーダー吸収材 (RAM) またはプラスチックなどのレーダー透過材を使用して、機体からのレーダー反射を減らします。
• コックピット、武器ベイ、エンジン吸気ダクトなどの露出した内部表面からのレーダー検出を低減します。
• 悪天候時の赤外線およびレーダー探知を低減する^{[説明が必要]}

特定のレーダー構成でターゲットを検出できる距離は、そのRCSの4乗根に応じて変化します。^[19]したがって、検出距離を10分の1に短縮するには、RCSを10,000分の1に減らす必要があります。

回転翼航空機は、複数の翼面と関節式ジョイントだけでなく、これらと機体の主要面との関係が常に変化するため、設計上の特別な課題を伴います。ボーイング・シコルスキー RAH-66 コマンチは、ステルス ヘリコプターの最初の試みの 1 つでした。

初期のステルス機は、空力性能よりもレーダー断面積（RCS）を最小にすることに重点を置いて設計されていた。F-117ナイトホークのような高度にステルス化された航空機は、3軸すべてにおいて空力的に不安定であり、制御された飛行を維持するためにフライ・バイ・ワイヤ（FBW）飛行システムによる継続的な飛行修正が必要である。^{[20] 1940年に}ジャック・ノースロップが開発した全翼航空機^[21]をベースにしたB-2スピリットに関しては、この設計により、方向舵などの垂直面がなくても、十分なヨー制御を備えた安定した航空機が可能になった。

初期のステルス機（F-117やB-2など）にはアフターバーナーが装備されていない。これは、高温の排気ガスによって赤外線のフットプリントが増大し、音速を超える速度で飛行すると明らかなソニックブームが発生するとともに機体表面が加熱されて赤外線のフットプリントが増大するからである。その結果、ドッグファイトで要求される空中戦闘機動性能は、専用の戦闘機に匹敵することは決してない。この2機はどちらも爆撃機として設計されていたため、この点は重要ではなかった。最近の設計技術により、空力性能を犠牲にすることなくF-22のようなステルス設計が可能になった。F-22、F-35、Su-57などの新型ステルス機は、飛行制御システム、エンジン、機体構造、材料などの技術の進歩により、現在の最前線のジェット戦闘機と同等かそれ以上の性能特性を備えている。^{[3] [4]}

ステルス機は高度なコンピュータ化と大量の電子機器を搭載しているため、受動的に探知されやすいとよく言われる。これはありそうになく、タマラやコルチュガなどのシステムは、ステルス対策レーダーとしてよく言われるが、この種の漂遊電磁場を検出するようには設計されていない。こうしたシステムは、レーダーや通信信号などの意図的な高出力放射を検出するように設計されている。ステルス機は、こうした放射を回避または削減するように意図的に運用されている。^[要出典]

現在のレーダー警報受信機は機械的掃引レーダーからの定期的なエネルギー信号を探しますが、第5世代ジェット戦闘機は規則的な繰り返しパターンを持たない低迎撃確率レーダーを使用します。 ^[22]

ステルス機は、武器の使用中および使用直後は依然として探知されやすい。ステルスペイロード（RCS の低い爆弾や巡航ミサイル）はまだ一般には利用できず、兵器のマウントポイントは大きなレーダー反射を生成するため、ステルス機はすべての兵器を機内に搭載している。武器ベイのドアが開くとすぐに、飛行機の RCS が倍増し、旧世代のレーダーシステムでもステルス機の位置を特定できるようになる。ベイのドアが閉じるとすぐに航空機はステルス性を取り戻すが、高速応答防御兵器システムには航空機と交戦する短い機会がある。

この脆弱性は、一時的な捕捉のリスクと影響を軽減する方法で運用することで対処されます。B-2 の運用高度では、防御兵器の飛行時間が制限されるため、兵器展開中に航空機と交戦することは事実上不可能です。^{[引用が必要]} F-22 や F-35 などの新しいステルス航空機の設計では、ベイを開いて弾薬を放出し、1 秒未満でステルス飛行に戻ることができます。^{[引用が必要]}

一部の兵器^{[具体的に]}では、航空機に取り付けられた状態で兵器の誘導システムが目標を捕捉する必要があります。このため、ベイドアを開いた状態での比較的長時間の操作が必要になります。

F-22 ラプターやF-35 ライトニング II 統合打撃戦闘機などの航空機は、翼の下のハードポイントに追加の武器や燃料を搭載することもできます。このモードで運用する場合、ハードポイントとそこに搭載された武器がレーダー システムに表示されるため、飛行機のステルス性はほとんどなくなります。したがって、このオプションはステルスと航続距離およびペイロードのトレードオフを表しています。外部の弾薬庫により、これらの航空機はより遠くのより多くのターゲットを攻撃できますが、内部燃料のみで飛行し、内部の武器ベイのより限られたスペースのみを武器に使用する短距離ミッションと比較すると、そのミッション中にステルス性は得られません。

完全ステルス機は燃料と武装をすべて機内に搭載するため、積載量が制限されます。比較すると、F-117 はレーザーまたは GPS 誘導爆弾を 2 個しか搭載できませんが、非ステルス攻撃機は数倍の爆弾を搭載できます。このため、通常は 1 機の非ステルス攻撃機で対応できる目標を攻撃するために、追加の航空機を配備する必要があります。ただし、この明らかな欠点は、航空支援、防空抑制、電子対抗手段を提供するために必要な支援航空機の数が少なくなるため相殺され、ステルス機は「戦力増強機」となります。

ステルス機は、放射線吸収材（RAM）で作られた外皮を持つことが多い。これらの中にはカーボンブラック粒子を含むものもあれば、小さな鉄球を含むものもある。RAMには多くの材料が使われており、特に特定の航空機が使用する材料は機密扱いとなっている。^[23]

ステルス機は一般的に開発と製造に費用がかかる。例えばB-2スピリットは従来の爆撃機よりも製造と維持に何倍も費用がかかる。B-2計画は米空軍に約450億ドルの費用をかけた。^[24]

パッシブ（マルチスタティック）レーダー、バイスタティックレーダー^[25]、特にマルチスタティックレーダーシステムは、従来のモノスタティックレーダーよりもステルス機をよりよく検出します。これは、第一世代のステルス技術（F-117など）がエネルギーを送信機の視線から反射し、パッシブレーダーが監視する他の方向のレーダー断面積（RCS）を効果的に増加させるためです。このようなシステムは通常、低周波放送テレビ信号またはFMラジオ信号を使用します（この周波数では航空機のシグネチャを制御することがより困難です）。

イリノイ大学アーバナ・シャンペーン校の研究者らは、 DARPAの支援を受けて、パッシブマルチスタティックレーダーを使用して航空機ターゲットの合成開口レーダー画像を構築することが可能であり、自動ターゲット認識を可能にするほど詳細である可能性があることを示した。^[26]

2007 年 12 月、SAAB の研究者は連想開口合成レーダー (AASR) と呼ばれるシステムの詳細を明らかにしました。これは、安価で冗長性のある送信機と受信機の大規模なアレイを使用して、受信機と送信機の間を直接通過して影を作るターゲットを検出できるものです。^[27]このシステムはもともとステルス巡航ミサイルを検出するために設計されたもので、低空飛行するステルス航空機に対しても同様に効果的であるはずです。アレイに大量の安価な機器を含めることができるため、高価な対レーダーミサイル(ARM) による攻撃に対してある程度の「保護」を提供できる可能性があります。

アナリストの中には、赤外線捜索追跡システム（IRST）はステルス機に対しても配備できると主張する者もいる。航空機の表面は空気摩擦によって熱くなるため、2チャンネルIRSTであれば低チャンネルと高チャンネルの差を比較することでCO2 _（吸収極大4.3μm）の検出が可能になるからだ。^{[28] [29]これらのアナリストは、1980年代にロシアの設計で}MiG-29やSu-27に装備されたものなど、このようなシステムが復活したことを指摘している。MiG-29の最新バージョンであるMiG-35には、より高度なIRST機能を含む新しい光学式探知システムが装備されている。フランスのラファール、イギリス/ドイツ/イタリア/スペインのユーロファイター、スウェーデンのグリペンもIRSTを広範に使用している。

空中戦では、オプトロニック スイートにより次のことが可能になります。

• 45キロメートル（28マイル）以上の距離にある非アフターバーニング目標の検出。
• 8～10キロメートル（5.0～6.2マイル）の範囲にあるターゲットの識別。
• 空中目標の射程距離は最大 15 キロメートル (9.3 マイル) と推定されます。

地上ターゲットの場合、スイートでは次のことが可能です。

• 戦車の有効探知距離は最大15キロメートル（9.3マイル）、航空母艦の有効探知距離は60～80キロメートル（37～50マイル）。
• 8～10キロメートル（5.0～6.2マイル）の範囲で戦車の種類を識別し、40～60キロメートル（25～37マイル）の範囲で航空母艦を識別します。
• 地上目標の射程距離は最大 20 キロメートル (12 マイル) と推定されます。

VHF レーダー システムは、航空機の特徴サイズに匹敵する波長を持ち、光学領域ではなく共鳴領域で散乱を示すため、ほとんどのステルス航空機を検出できます。このため、ニジニ ノヴゴロド無線技術研究所(NNIIRT)は、地対空ミサイルバッテリーのターゲット捕捉を実行できる NEBO SVU などのVHF AESA を開発しました。VHF レーダーには利点がありますが、波長が長いため、同等のサイズのX バンドレーダー アレイと比較すると解像度が低くなります。その結果、これらのシステムは、交戦レーダーの解像度を持つ前に非常に大きくする必要があります。ステルス対策機能を備えた地上ベースの VHF レーダーの例としては、P-18 レー​​ダーがあります。

オランダの企業Thales Nederland（旧称 Holland Signalaal）は、 L バンドで動作し、ステルス対策機能を備えたSMART-Lと呼ばれる海軍用フェーズドアレイレーダーを開発しました。オランダ海軍のDe Zeven Provinciën クラスのすべての艦艇は、SMART-Lレーダーを搭載しています。

水平線超えレーダーは、従来のレーダーよりもレーダーの有効範囲を拡大する概念である。オーストラリアのJORNジンダリー運用レーダーネットワークは、特定のステルス特性を克服することができる。^{[30]使用されるHF周波数と}電離層 からのレーダーの反射方法が、F-117Aのステルス特性を克服すると主張されている。言い換えれば、ステルス機は上空からの低周波レーダーではなく、正面からのはるかに高周波のレーダーを打ち破るように最適化されている。

第一次世界大戦中、ドイツは軍用機の視認性を下げるために透明な被覆材であるセロン（セルロースアセテート）の使用を実験した。フォッカーE.IIIアインデッカー戦闘機単葉機、アルバトロスCI複座観測用複葉機、リンケホフマンRI試作重爆撃機のそれぞれ1機ずつがセロンで覆われた。しかし、太陽光が被覆材に反射して航空機がさらに目立つようになり、効果がないどころか逆効果であることが判明した。また、この素材は太陽光と飛行中の温度変化によって急速に劣化することがわかったため、透明な航空機を製造する試みは進められなかった。^[31]

1916年、イギリス軍は西部戦線のドイツ軍戦線上空での夜間偵察を目的として、SS級小型飛行船を改造した。消音エンジンと黒色ガス袋を装備したこの飛行船は地上からは見えず音も聞こえなかったが、ドイツ軍支配地域上空での夜間飛行を数回行ったが、有用な情報はほとんど得られず、この計画は中止された。^[32]

それから約30年後、第二次世界大戦末期のナチス・ドイツでホルテンHo 229 全翼 戦闘爆撃機が開発された。1983年、設計者のライマー・ホルテンは、量産型の合板外板の接着層に木炭を加えてレーダーに映らないようにする予定だったと主張した。^[33]この主張は調査された。なぜなら、全翼機に固有の特徴であるHo 229の垂直面の欠如は、すべてのステルス機の重要な特徴でもあるからである。2008年にノースロップ・グラマン社によってテストが行​​われ、この機体が超低高度（ 50 ～100フィート（ 15～30メートル））で高速（時速約550マイル（890キロメートル））で飛行していた場合、英国のチェインホーム早期警戒レーダーの最高周波数HF帯、20～30MHzの主要信号による探知を回避できたかどうかを調べた。^[34]テストでは木炭が使用された証拠は見つからず、木炭を使用した場合、吸収力が低かったことが確認されたため、Ho 229にはステルス特性がなく、ステルス機として設計されたことはなかったと結論付けられました。^[35]

現代のステルス機が初めて実現可能になったのは、1970年代にロッキード・エアクラフト社で働いていた数学者デニス・オーバーホルサーが、ソ連の科学者ペトル・ウフィムツェフが開発した数学モデルを採用し、Echo 1と呼ばれるコンピュータプログラムを開発したときだった。Echoは、ファセットと呼ばれる平らなパネルで作られた航空機のレーダーシグネチャを予測することを可能にした。1975年、ロッキード・スカンクワークスのエンジニアは、ファセット面を持つ航空機は、レーダーエネルギーのほとんどすべてを受信機から遠ざけるため、レーダーシグネチャが非常に低くなる可能性があることを発見した。1977年にDARPAと契約し、ロッキードは概念実証デモ機のロッキード・ハブ・ブルーを製造した。この機体は「ホープレス・ダイヤモンド」と呼ばれ、有名なホープ・ダイヤモンドと設計の形状および予測された不安定性にちなんで名付けられた。ハブブルーのようにステルス性を重視しながらも空気力学的に不安定な航空機の飛行を制御する高度なコンピュータが利用可能であったため、設計者は初めてレーダーにほとんど映らない航空機を製造できる可能性があることに気づきました。^{[36] [37]}ロッキードはすぐにハブブルーをF-117に開発しました。^[36]

レーダー断面積の縮小は、F-22のような真のステルス設計を実現するために設計者が取り組んだ5つの要素のうちの1つに過ぎません。F-22は、赤外線誘導（ 「熱追尾」）地対空ミサイルまたは空対空ミサイルによる探知を困難にするために、赤外線放射を偽装するようにも設計されています。^{[要出典] F-22は、}超音速巡航、高い推力対重量比、統合型航空電子機器、そしてもちろんステルス性により、制空権に重点を置いています。 ^[3]

ステルス機の戦闘での使用は、1989年12月のパナマでのジャストコーズ作戦が初めてだった。1989年12月20日、アメリカ空軍のF-117戦闘機2機がパナマのリオ・アトにあるパナマ国防軍の宿舎を爆撃した。1991年、F-117は砂漠の嵐作戦の初期段階でイラクで最も要塞化された標的を攻撃する任務を負い、バグダッドの市域内および領空で作戦を許された唯一の連合軍航空機だった。^[38] F-117は十分なステルス性を備えていたが、視覚的特徴も低かった。それでも、F-117を視認できたとしても、他の航空機と同様に、目視による空対空迎撃の対象となった。これは夜間飛行することで簡単に回避できた。^[39]

ステルス機を戦闘で使用した国は米国、英国、イスラエルの3か国のみである。^{[40] [41]}これらの配備には、米国のパナマ侵攻、第一次湾岸戦争、コソボ紛争、アフガニスタン戦争、イラク戦争、2011年のリビアへの軍事介入が含まれる。ステルス機が初めて使用されたのは米国のパナマ侵攻で、F-117ナイトホークステルス攻撃機が敵のレーダーを回避しながら敵の飛行場や陣地に爆弾を投下した。^[42]

1990年、F-117ナイトホークは湾岸戦争で使用され、42機のF-117が1,299出撃し、レーザー誘導爆弾を1,664発直撃させながらも戦闘による損傷はなく、イラク国内の重要目標1,600か所を攻撃した。^{[43] F-117は}スカッド関連目標に対して約168回の攻撃を行い^[44]、飛行時間は累計6,905時間に達した。イラクに駐留していた米軍航空機のうちF​​-117はわずか2.5%だったが、戦略目標の40%を攻撃し、2,000トンの精密誘導弾を投下し、80%の成功率で目標を攻撃した。^{[45] [46]}しかし、F-117にはまだ欠点があった。燃料補給が必要であり、敵の攻撃に対して無防備だった。 F-117の出撃はすべて燃料補給が必要だった。^[44]

1999年のNATOによるユーゴスラビア爆撃では、アメリカは2機のステルス機を使用した。ベテランのF-117ナイトホークと、新たに導入されたB-2スピリット戦略ステルス爆撃機である。F-117は、高価値目標を精密攻撃するという通常の役割を果たし、良​​好な成績を収めたが、1機のF-117はゾルタン・ダニ大佐指揮下のセルビアのイサエフS-125「ネヴァM」ミサイルによって撃墜された。当時新しかったB-2スピリットは大きな成果を上げ、アメリカが戦争に介入してから最初の8週間でセルビアの爆撃目標の33%を破壊した。この戦争中、B-2はミズーリ州の本拠地からコソボまでノンストップで飛行した。^[47]

2003年のイラク侵攻では、F-117ナイトホークとB-2スピリットが使用され、これがF-117が戦闘に参加した最後の機会となった。F-117は選択された標的に衛星誘導攻撃兵器を投下し、高い成功を収めた。B-2スピリットは侵攻中に49回の出撃を行い、150万ポンド以上の兵器を投下した。^[47]

2011年5月のオサマ・ビン・ラディン殺害作戦中、米軍を秘密裏にパキスタンに送り込むために使用されたヘリコプターの1機がビン・ラディンの居住区に墜落した。残骸からこのヘリコプターがステルス性を備えていたことが明らかになり、これがステルスヘリコプターの作戦使用として初めて公に知られることになった。^[要出典]

ステルス機は2011年のリビアへの軍事介入でも使用され、国連の飛行禁止空域を支援するため、B-2スピリットが防空体制が集中するリビアの飛行場に40発の爆弾を投下した。^[48]

ステルス機は、米国がF-22ラプター、B-2スピリット、F-35ライトニングIIを使用してさまざまな作戦を実行する際に、空中戦で重要な役割を果たすことになるだろう。F-22は、2014年9月にISISを打倒するための米国主導の連合軍の一部としてシリア上空で戦闘デビューを果たした。^[49]

2018年2月、Su-57はシリアのロシアのフメイミム空軍基地に着陸する姿が目撃され、初の国際飛行を行った。これらのSu-57は、4機のスホーイSu-35戦闘機、4機のスホーイSu-25、1機のベリエフA-50 AEW&C航空機とともに配備された。^[50]シリアには少なくとも4機のSu-57が配備されており^[51]、戦闘時には巡航ミサイルを装備している可能性が高いと考えられている。^[52]

2018年には、イスラエルのF-35Iステルス戦闘機がシリアで多数の任務を遂行し、さらには検知されずにイラン領空に侵入したという報告書が浮上した。^{[40] 2018年5月、イスラエル空軍の}アミカム・ノルキン少将は、イスラエル空軍のF-35Iステルス戦闘機がシリア上空で史上初のF-35攻撃を実施したと報告した。^[41]

中華人民共和国は2011年頃から成都J-20ステルス多用途戦闘機の飛行試験を開始し、2016年の中国国際航空ショーで初めて公開した。この機体は2017年3月に人民解放軍空軍（PLAAF）に就役した。 ^{[53] [54] [55]}中国のもう一つの第5世代ステルス多用途戦闘機である瀋陽FC-31も飛行試験中である。^[56]

• 隠蔽装置
• メタマテリアル
• 貫通補助
• QTOL
• ハッシュキット

• クランシー、トム (1996)。『ファイター・ウィング』ロンドン：ハーパーコリンズ、1995年。ISBN 0-00-255527-1。