ステルス技術とは？ わかりやすく解説

${\displaystyle \sigma =\lim _{R\to \infty }4\pi R^{2}{\frac {|E_{r}|^{2}}{|E_{i}|^{2}}}}$

戦闘の際に相手のセンサー類に捕捉され難いという事は、それだけ相手より優位に立てる事を示している。その為、現在において各国のステルスへの注目度は高く、今後もステルス性を考慮した各種の兵器が開発されていくと思われる。

一般的に軍用機は敵に発見された場合のリスクが比較的大きく、それを最小化できるステルス技術が重視されている。軍艦等では堪航性に支障が出ない程度のステルス性を持たせているものが多い。戦闘車両に対して空中からのレーダーによる探知が始まってはいるが、今のところはまだ限定的なためや地上車両に対するそれほど有効な技術が存在しないために、電波に対するステルス性はあまり考慮されてはいない。多くは目視に対するカムフラージュや赤外線への対策を行っている程度である。

形状制御技術はステルス性を求める兵器にとって重要である。

以下の形状はレーダー断面積を増大させる。形状制御技術は兵器の外面にこれらの形状が露出するのを避ける。

• 機体形状における平面のほぼ全てについて、平面電波の飛来方向に垂直となる様に角度を統一(平面整列(Planform Alignment))
• 二面や三面で構成される直角凹面（コーナーリフレクタ形状）
• 電波の飛来方向に対してレーダー波の半波長の整数倍の長さを持つ物体
• 鋭角な構造物

艦船ならば、上部構造物の外面や艦舷を単純平面で構成しこれを垂直方向から斜めに傾けることで、多くの場合に水平方向から放射されるレーダー波に対してその反射波を同じ水平には戻さない。アンテナ・マストにはAEM/S（先進型閉囲マスト/センサー,Advanced Enclosed Mast/Sensor）と呼ばれる単純平面で構成されたFSS機能を備えた覆いを被せる。などの工夫を行っている。

軍用機では、主に正面下方からRCSに注意を払い、側面方向にも気を配っている。元々流線型の機体であるため、正面からのRCSは比較的良好であるが、ジェットエンジンの吸気口からコンプレッサーのファンブレードが見える場合は、吸入流路を延長湾曲して隠したり、斜めに取り付けたメッシュやグリッド状の部品によって電波反射を抑える必要がある。

自機のアンテナを覆う機首レドームにFSS機能つまり電波の選択透過性を備えた遮蔽材を使用する。戦闘機や攻撃機なども機外に搭載するものがある場合にはRCSが悪化するので、出来るだけ機内への収容が求められる。

側方への配慮として、垂直尾翼を斜めに傾けるか備えないで済ます。機体側面は主翼付け根から機首まで水平方向への張り出しを付けるか、全翼機として胴体側面から垂直面を排除するなどの工夫を行っている。

また反射波を全て同じ方向に返すため、上から見ると機体の主翼、水平尾翼、エンジン前縁の角度を同一とし、正面から見ると、垂直尾翼とエンジン側面の角度が同一とする工夫が行われている(F-22の三面図参照)。

流体工学ノズル

流体工学ノズル（fluidic nozzle）を使用したベクトル・スラスター・ノズルも構造が単純化されている分、ステルス性の向上に寄与するため、今後の実用化が検討されている。

キャノピー

コックピット・キャノピーにもレーダー波を反射する薄膜によってコートされている。材質は蒸着金薄膜やインジウムとスズの酸化物(In₂O₃とSnO₂の混合物)による薄膜が用いられる。 このためほとんどのレーダー波はキャノピー表面で反射され、操縦席付近の複雑な形状の電子機器や機体内部面によって生じる乱雑な反射波は最小限に抑えられる。パイロットのヘルメットの電波反射の低減も検討されている。

プラズマ・アンテナ

プラズマを使ったアンテナである。

プラズマ・アンテナではガラス管などに封入した希薄ガスに電波周波数で放電電圧を印加して放電を起こさせる。このプラズマがそのままアンテナとなり電波が放射される。電圧の印加を停止すればプラズマはガスに戻り電波の放射は停止される。プラズマ・アンテナは放射器としてだけでなく、反射器としても機能する。また入射電波の受信も可能であるとされる^[3]。

ステルス性の観点では対象物の大きさも影響する。Xバンド（8-12GHz）では波長3cm以上であるが、Cバンド(4-8GHz)やSバンド(2-4GHz)での対象物の部分的な長さがレーダーの波長と共鳴することも考慮される^[1]。また反対に1/4波長の厚みを持った電波吸収体に入射したレーダー波は表面と裏面の2ヶ所からの反射によって互いに打ち消しあって、上手くすれば消滅する^[2][2]。

電波吸収体技術は形状制御技術ではコントロールしきれなかった鋭角などに、電波吸収体または電波吸収材料(Radar absorbent material、RAM)と呼ばれる物質を使って電波を吸収し反射波を減らす技術である。電波吸収材料は大きく3つに分かれる。

• 導電性電波吸収材料は材料内部の抵抗によって電波によって発生する電流を吸収するものである。導電性繊維の織物によって優れた電波吸収体が実用化されている。
• 誘電性電波吸収材料は分子の分極反応に起因する誘電損失を利用するが、誘電体単体では大きな損失は望めないので、カーボン粉などをゴム、発泡ウレタン、発泡ポリスチロールなどの誘電体に混合して見かけ上の誘電損失を大きくしたものが開発されている。
• 磁性電波吸収材料は磁性材料の磁気損失によって電波を吸収するものである。鉄、ニッケル、フェライトを使用して電波を吸収できるが、重くなるのが欠点である。

また、使用する形態によっても電波吸収体は分けられる。

• 構造材型は構造材自身に電波吸収体の機能を持たせた、2つの機能を兼ね備えた部材を使用する技術であり、構造が単純で軽量化できるので実用化されつつある。
• 貼付型は外面に電波吸収体を貼り付ける形態であり、ゴムシート状のフェライトやカーボンが使用される。電波暗室では発泡スチロールが使われる。重量が増す。
• 塗装型は外面に電波吸収体を塗装する形態であり、厚さを一定にするのが困難なため対象周波数に対する精度が保てない点や、厚く塗る必要があることからはがれ易い点に問題がある^[1]。

電波吸収体は、電波特性、角度特性、偏波特性、付加特性(重量、耐熱性、耐候性、施工性、価格など)の特性が考慮される。カーボンマイクロコイル(CMC)を使用することで幅広い帯域に対する電波吸収が実現出来る。コイル径が1-10μm、長さは0.2-10mm程度で、ポリウレタンのような支持基材中に添加量が1wt%-1.5wt%が-15dB以上の最も効率的な吸収を示す。

また、EMファイバーと呼ばれる、ガラス繊維や合繊繊維中に吸収する波長の2倍の長さのステンレス繊維を分散させた電波吸収材がある。電波吸収体は、インピーダンスの異なるいくつかの層を重ねることで、入射電波を逃がさないようにできる。入射側は低インピーダンスとして、内部深くに電波が進むにつれてインピーダンスを高くし、電波の反射を抑えながら効果的に吸収・消滅させることが図れる。

誘電性の吸収材料を使用して${\displaystyle {\frac {\lambda }{4}}}$

現在各国ではステルス機の開発に加え、ステルス機の探知技術にも力を入れている。

ステルス機はレーダーの電波を発信された方向とは「異なる方向」に反射させる工夫をしているが、この「異なる方向」の先に反射波を受信する専用レーダーがあればステルス機でも反射波を捉えることが可能となる。

レーダー波を送信する場所とレーダー波を受信する場所を初めから離しておいて、両者間は通信線で結び発信されたレーダーの情報を受信側に伝える。このようなレーダー・システムをバイスタティック・レーダーと呼ぶ。通常のレーダをモノスタティック・レーダーと呼ぶ。

バイスタティック・レーダーの技術を使えばステルス機をレーダで捉えられる。以下の課題がある。

1. 送信側と受信側が高度に同期を取ることが求められる
2. 受信装置の有効領域が狭くなる

1.は原子時計やGPS衛星により高度な同期が可能となっている。2.はフェーズドアレイレーダーやその発展形ともいえるデジタル・ビーム・ホーミングや高性能マイクロプロセッサによって複数の受信ビームを構成することで有効領域を広げることが可能となる。

対象の位置は次の2つの交点から求められる。

• 送信側の発射した時間と受信側の受信した時間による差によって導かれる、2点を焦点とする楕円
• 受信側の受信角度による直線

受信レーダーを複数持つものをマルチスタティック・レーダーと呼ぶ。バイスタティック・レーダーやマルチスタティック・レーダーはECCM性(Electronic counter-countermeasures)に優れ、敵の電波妨害に対して強い^[1]。

パッシブ・レーダーはバイスタティック・レーダーを一歩進めた技術であり、送信側のレーダーは設けずに代わりにラジオやテレビ、携帯電話などの既存の送信局をレーダー波源として利用するものである。バイスタティック・レーダーの利点や特徴に加えて、レーダー送信局がいらないのでコストが省け、敵の攻撃を受けるリスクも送信局分は無くなる。パルス圧縮技術やレンジサイドローブの影響を小さくする技術により現実的なレーダーとなってきている^[1]。

機体の長さなどの半波長の低周波数レーダーを使用すれば探知精度は悪いながらもステルス機を探知することが可能である。ステルス機の電波吸収のための処理の多くが、火器管制用の短波長の電波に主眼が置かれており、低周波数帯での反射が比較的大きい事も探知側の有利に働いている。

ロシアと中国は既にVHF帯を用いた対ステルス機用のレーダーの配備を進めている。波長が1m程のVHFの電波は、垂直尾翼や翼端部分の寸法に近く、ここから強い反射が生じる。

VHF帯を用いた低周波数レーダーとして、ロシアは「55Zh6M・Nebo-M」、中国は「JA27Aスカイウォッチ-A」「JA27スカイウォッチ-U」を開発しNebo-MとJA27Aは配備中である^[5]。

艦艇の中でも潜水艦は究極のステルス兵器と呼ばれる。

戦車の電波ステルスは主に、天敵である対戦車ヘリコプター対策となる。上方からの探知を防ぐため、上面のミリ波レーダーに対する反射断面積が抑制される。

赤外線モニターや赤外線誘導兵器対策として、エンジン排気の赤外線抑制も重要である。排気を拡散させる他、チャレンジャー1のように排気孔を車体床下に設置する設計がある。(排気孔を上面につける航空機とはちょうど逆である)

正面被弾面積を抑えるための低車体高は、低視認性も兼ねる。極端な例として、スウェーデンのStrv.103は待ち伏せ攻撃に特化するため回転砲塔を廃して車体高を下げ、低視認を実現している。

• ドッグファイト 〜華麗なる空中戦〜シリーズ 「ドッグファイト ～未来の空中戦～」前編・後編（ヒストリーチャンネル）

光学迷彩のアイディアは、サイエンス・フィクションにおいては以前より使用されている。プレデターや攻殻機動隊などを参照。

• スタートレックシリーズの遮蔽装置。「偽装装置」「透明偽装装置」と言われる事もあった。
• スター・ウォーズシリーズのクローキング装置。宇宙船をセンサーやスキャナだけでなく、視覚的にも捉えられなくする。
• バード・オブ・プレイ(ボーイングで開発が行われていたステルスのプロトタイプ)
• プレデター(SF)
• ステルス(SF)
• ファイヤーフォックス
• カメレオン
• フィラデルフィア・エクスペリメント
• フィラデルフィア・エクスペリメント2 超時空決戦
• 攻殻機動隊
• マクロスシリーズ アクティブステルスシステムを採用した機種(一部のVFシリーズ・SV-51)が多く出ており、前進翼、可変翼を採用している機体も出ている。
• 戦闘妖精・雪風 ステルス性重視した、もしくはアクティブステルス機能持った航空母艦が多く登場している。
• 機動戦士ガンダムSEED(作中での名称はミラージュコロイド)
• 機動戦士ガンダム00
• メタルギアシリーズ(作中での名称はステルス迷彩)

• ワールドフォトプレス 編『ミリタリー・イラストレイテッド28 ステルス』(光文社文庫、1991年) ISBN 4-334-71384-X

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• ビジュアル・ステルスについて
• ステルス技術(1)対レーダー・ステルスとコンピュータの関わり - 軍事とIT(238) TECH+（テックプラス）株式会社マイナビ

表 話 編 歴 ステルス機
ステルス性
アメリカ合衆国	攻撃機 ロッキード F-117 ナイトホーク 爆撃機 ノースロップ・グラマン B-2 スピリット ノースロップ・グラマン B-21 レイダー 次世代爆撃機 実験機 ボーイング 853 クワイエット・バード（英語版） ウィンデッカー YE-5 ロッキード ハブ・ブルー ノースロップ タシット・ブルー ボーイング バード・オブ・プレイ ボーイング X-32 ロッキード・マーティン X-35 ロッキード・マーティン X-44 マンタ ボーイング X-45 ボーイング X-46 ノースロップ・グラマン X-47B ロッキード YF-22 ノースロップ YF-23 戦闘機 F-22 ラプター F-35 ライトニング II 次世代航空支配 F/A-XX SM-36 STALMA 無人航空機 MQ-20 アヴェンジャー MQ-25 スティングレイ MQ-28 ゴーストバット ファントム・レイ ロッキード・マーティン シーゴースト（英語版） RQ-170 センチネル RQ-180（英語版） XQ-58 ヴァルキリー ヘリコプター RAH-66 コマンチ MH-60ステルス
中国	戦闘機 J-20 J-35 {J-36} 爆撃機 H-20 無人航空機 GJ-11 暗剣 雲影 彩虹 天鷹 HW-600（英語版） FL-71（英語版）
ロシア	実験機 ヤコブレフ Yak-43（英語版） スホーイ Su-47 ミコヤン 1.44 戦闘機 ミコヤン LMFS ミコヤン PAK DP スホーイ Su-57 スホーイ Su-75 チェックメイト スホーイ/HAL FGFA 爆撃機 ツポレフ PAK DA 無人航空機 スキャット S70 オホートニク-B
イギリス	実験機 BAE レプリカ 戦闘機 グローバル戦闘航空プログラム（BAEシステムズ テンペスト） 無人航空機 BAEシステムズ タラニス
日本	実験機 X-2 戦闘機 グローバル戦闘航空プログラム（次期戦闘機）
イタリア	戦闘機 グローバル戦闘航空プログラム
インド	戦闘機 HAL AMCA HAL FGFA 無人航空機 DRDO ガタク（英語版）
フランス	戦闘機 将来戦闘航空システム 無人航空機 ダッソー nEUROn
ドイツ	実験機 MBB ランピリダエ 戦闘機 将来戦闘航空システム 無人航空機 EADS バラクーダ
スウェーデン	戦闘機 フリューグシステーム 2020
トルコ	戦闘機 TAI TF-X 無人航空機 バイラクタル クズルエルマ
イラン	戦闘機 ガーヘル 313 HESA シャファク（英語版）
韓国	戦闘機 KF-21
ノースロップ N-9M（英語版）とホルテン Ho229はそれぞれ世界初のプロペラ機とジェット機による全翼ステルス機である。