戦術航空航法システム

戦術航空航法システム（TACAN ）は 、当初は海軍機が移動する着陸プラットフォーム（船舶）を捕捉するために設計された航法システムで、後に他の軍用機でも使用できるように拡張されました。地上または艦船のステーションまでの方位と距離（斜距離または斜辺）をユーザーに提供します。エンドユーザーの観点からは、民間航空に方位と距離の情報を提供するVOR / DMEシステムのより正確なバージョンです。TACANシステムのDME部分は民間で使用できます。VORとTACANが組み合わされているVORTAC施設では、民間航空機はVOR / DMEの読み取り値を受信できます。TACAN航空電子機器を搭載した航空機は、経路航法だけでなく着陸場への非精密アプローチにもこのシステムを使用できます。ただし、TACANのみを搭載した航空機は、VORのみのステーションから方位情報を受信できません。

TACAN航法システムは、第二次世界大戦時の英国のオーボエシステムに遡る無線 トランスポンダ航法システムの発展形である。米国では多くの企業が軍用機用TACANの開発に携わった。ホフマン・エレクトロニクス社のホフマン研究所軍事製品部門^[1]（現ナブコム・ディフェンス・エレクトロニクス）^[2]は、1950年代後半から米国における現在のTACANシステムの開発をリードした。

TACAN は一般に VOR/DME システムの軍用バージョンと言えますが、民間のシステムと同様の情報を提供するにもかかわらず、その動作方法は大きく異なります。TACAN は、二次監視レーダーのものと似たパルスペアトランスポンダーシステムを使用して、UHF 周波数帯域 962-1213 MHzで動作します。質問航空機は 1024-1150 MHz 帯域で送信し、1 MHz チャネル 1-126 に分割されます。応答局 (地上、船舶、または別の航空機) は、選択したチャネルと動作モードに応じて、発信周波数より 63 MHz (63 チャネル) 上または下で応答します。個々のパルスペア内のパルス間の間隔も、TACAN の動作モードによって決まります。

距離情報は、民間の DME によって提供される方法と機能的に同じです。航空機からの 3.5 マイクロ秒 (μs) パルスのペア (エッジツーエッジで 50% の変調強度で測定) は、調査対象のステーションによって繰り返され、往復時間を使用して直線距離が計算されます。調査パルス ペア間の間隔がランダム化されているため、調査機は自身の信号を他の航空機の信号から分離でき、複数のユーザーが相互干渉なしで測距機能にアクセスできます。ステーションによって再送信される各パルス ペアには、固定の往復遅延時間 (システム モードによって異なります) が追加されます。調査機は、最初に「検索」モードで範囲内のステーションを取得するときに 1 秒あたり最大 150 パルス ペアを生成し、「追跡」モードで取得すると 1 秒あたり約 30 に低下します。測距機能のメモリ回路により、測距パルスが他の TACAN 機能によって一時的に抑制されたときに、追跡をすばやく再確立できます (以下を参照)。

方位情報は、応答局のパルスペア信号の振幅変調(AM)から得られます。AM 信号は、局の指向性アンテナの物理的な回転、またはアンテナ アレイを使用した同じ信号の電子ステアリングによって生成されます。生成される AM 信号は 2 つあります。15 Hz の基本 AM 信号と、基本信号の 9 番目の高調波である 135 Hz の補助 AM 信号 (回転アンテナ設備の固定信号反射器を使用して実装) です。これらは「粗い」方位信号と「細かい」方位信号に対応し、後者は前者の精度を向上させます。時間は、信号のスイープの特定のポイントで送信されるようにタイミングが調整された、特定の繰り返しレートと期間のパルスペアの参照列または「バースト」と、ピークの正の信号強度のポイントとの間で比較されます。これらは、送信されると他のすべてのパルス タイプに置き換えられます。民間の VOR システムは、単一の連続波 30 Hz 変調信号を使用し、固定位相と可変位相 (回転) コンポーネント間の位相差を使用して方位情報を導出する点で TACAN と異なります。

TACAN ステーションは、3600 ペア/秒の複合レートでパルス ペアを送信します。そのうち 900 ペアは方位基準バーストで、残りの 2700 ペアは測距および識別パルスで構成されています。航空機からの問い合わせパルスが不十分な場合、ステーションはスキッタ回路を使用して追加のランダム パルス ペアを注入し、必要なパルス レートを維持します。これにより、方位信号の復調をサポートするのに十分な信号が存在することが保証されます。

TACAN 局はモールス信号で識別されます。送信局は、ランダム化された測距パルス ペアを、1350 Hz トーンに復調する一定の間隔のペアに定期的に置き換え、40 秒ごとに約 6 ～ 7 wpm で 3 文字の識別コードを入力します。点とダッシュの間のギャップでは、測距パルスとスキッター パルスが許可されます。TACAN のみのシステムでは、音声送信はできません。

利用できる基本的なチャネル構成は 2 つあります。X (元の実装) と Y (1960 年代に追加されたもので、利用可能なチャネルを拡張し、近接したステーション間の相互干渉を軽減します) です。これらの構成は、パルス ペアの幅、固定受信機応答遅延、および照会チャネルからの周波数オフセットの極性が異なります。TACAN 照会機は、受信 (方位/識別のみ)、送信/受信 (方位、距離、および ID)、および前の 2 つのモードの空対空バージョンの 4 つのモードで動作できます。

一般的なTACANのオンボードユーザーパネルには、チャンネル（目的の局の割り当て周波数に対応）と、送信/受信（T/R、方位と距離の両方を取得）または受信のみ（REC、方位は取得するが距離は取得しない）の動作モードを設定するためのコントロールスイッチがあります。機能は後にアップグレードされ、空対空モード（A/A）が含まれるようになりました。このモードでは、特定の設置に応じて2人の航空機ユーザーが相対的な斜距離情報を取得できますが、^[3]空対空モードでは送信機/受信機間の距離を確立できます。

TACANは当初、主方位信号自体の精度±2°と、第9高調波補助方位信号による補正に基づいて、方位精度±0.22°を提供することが意図されていました。^[5]理論上、TACANはVORに比べて9倍の精度向上をもたらすはずですが、運用上は約3倍の向上しか示されていません。^[6]

135Hz方位成分の運用精度は3.75kmで±1°または±63mである。^[7]

TACANセットの製造業者は400NMまでの局を追跡できると述べているが、これらのシステムでは計測された範囲の信号は約200NMに制限される。^[8] FAAの公式サービスボリューム情報によると、高高度認定ユニットの場合、地表から45,000フィート以下で130NMまでの信頼性の高いTACAN/DME受信が保証されます。^[9]

スペースシャトルの最初の飛行で、キャプテンの ジョセフ・P・アレンは、TACANがフロリダ州セントピーターズバーグのチャンネル111X信号を250マイルの範囲で ロックオンしたと乗組員に報告しました。

方位と距離のユニットが 1 つのシステムに統合されているため、設置が簡単です。VOR では大きなカウンターポイズとかなり複雑な位相アンテナ システムが必要なため、VOR よりも必要なスペースが少なくて済みます。TACAN システムは、理論的には建物、大型トラック、飛行機、または船に設置でき、短期間で運用できます。航空機搭載型 TACAN 受信機は、空対空モードで使用して、63 チャンネルの分離を持つチャンネルを選択することで、調整中の 2 機の航空機間のおおよその距離を提供できます (たとえば、航空機 #1 は TACAN にチャンネル 29 を設定し、航空機 #2 は TACAN にチャンネル 92 を設定します)。相対方位は提供しません。

軍事用途における主な欠点は、放射制御 ( EMCON ) とステルス機能の欠如です。海軍の TACAN 操作は、航空機が船舶を見つけて着陸できるように設計されています。暗号化がないため、敵は提供された範囲と方位を使用して、TACAN を装備した船舶を攻撃できます。一部の TACAN は、「要求のみ」モードを使用する機能を備えています。これは、航空機がオンチャネルで問い合わせた場合のみ送信するものです。TACAN は、 JPALS と呼ばれるローカル エリア拡張システムに似た差動 GPS システムに置き換えられる可能性があります。統合精密進入着陸システムは、敵の検出を防ぐための迎撃の可能性が低く、航空母艦バージョンは自動着陸操作に使用できます。

米国で使用されている一部のシステムでは、900 RPM の回転アンテナを使用して送信信号を変調します。このアンテナはかなり大きく、1 日 24 時間回転する必要があるため、信頼性の問題が発生する可能性があります。最新のシステムでは、機械的な回転ではなく電子的な回転を使用するアンテナが使用されているため、可動部品はありません。

• リマの戦い サイト 85 ( SAC TACAN が 1968 年 3 月に占領)
• 距離測定装置
• 電子技術者
• 全地球測位システム
• VHF全方向範囲
• 広域増強システム

ウィキメディア・コモンズには、戦術航空航法に関連するメディアがあります。

• 戦術航空航法 - 1955 年の米海軍の TACAN に関する訓練フィルム。AN/URN-3 地上基地に関する情報も含まれています。
• dB Systems, Inc. - 機械式スキャン、電子式スキャン、船上用、携帯用、戦術用 TACAN アンテナのメーカー - データシートと写真付きの完全な TACAN アンテナ プロファイル
• Rantec Microwave Systems - 非回転TACANアンテナのメーカー - アンテナ内部の写真と仕様を完備
• Moog ナビゲーションおよび監視システム 2014-11-29 にWayback Machineでアーカイブ- 固定サイト、船上、移動および携帯可能な TACAN システム
• Leonardo Air Traffic Management - 固定サイト TACAN システム