광파 호밍 유도
광파 호밍 유도(경파 호밍 하는 어때)는, 광파를 매체로 한 호밍 유도.
목표로부터 되돌아 오는 광파를 시카로 검지해, 그 방향으로 조타하는 것으로, 목표를 파악하는 방식이다.조타에 대해서는, 대부분이 비례 항법(PN) 혹은 증강 비례 항법(APN)을 채용하고 있다.
전자파중에서도, 광파는 전파(특히 마이크로파)와 비교하고, 보다 작은 장치로 운용할 수 있는 한편, 주파수로서의 특성상으로부터 대기권내의 투과성이 낮고, 따라서 목표를 탐지할 수 있는 거리가 보다 짧다고 하는 결점이 있다.이것으로부터, 광파 호밍 유도 방식의 병기는, 전파 호밍 유도보다 짧은 사정으로, 보다 간편한 것으로 해 운용되는 경향에 있다.
목차
패시브 방식
적외선 호밍
적외선 호밍(영어: Infrared homing, IRH) 유도란, 목표가 발하는 적외선(InfraRed, IR)을 적외선 센서에 의해서 파악해 그 방향에 미사일을 유도하는 유도 방식이다.
발사 후의 유도 프로세스가 미사일내에서 완결하기 위해서 파이어・앤드・포겟트 능력을 갖추고 있어 유도 장치가 비교적 소형・경량인 것부터 미사일의 소형화도 가능하고, 유도 프로세스가 간략하기 때문에 모기의 레이더가 빈약해도 문제 없었다.목표가 큰 열원이 되는 엔진을 가지는 대공 미사일로 주된 용무 되고 있다.또, 검지 파장의 변화나 유도 시스템의 진보에 수반해, 대함미사일이나 대전차미사일에의 채용예도 나오기 시작하고 있다.
적외선은, 주파수의 특성상, 전파보다 대기권내에서의 투과성이 낮다.이것으로부터, 구서방제국에 있어서는, 시정외 사정의 AAM에는 레이더 유도를, 시정내 사정의 미사일에는 IRH 유도를 채용하고 있는 것이 많다.한편, 큐우토우측 제국에 있어서는, 표적의 회피를 곤란하게 해 명중 확률을 향상시키기 위해서, 레이더 유도와 적외선 유도의 2종 2발의 미사일을 동시에 발사하는 전법을 취하는 것부터, 시정외 사정의 AAM에도 IRH 유도를 채용하고 있는 경우가 있다.
일본에서도 태평양전쟁의 말기에 적외선 유도식의 케호폭탄을 개발하고 있었지만 완성하기 전에 종전을 맞이했다.
목표의 특성
흑체로부터의 복사의 피크의 파장이 온도에 반비례 한다고 하는 법칙(빈의 변위칙)이 있는 것부터, 목표의 온도에 의해, 방사되는 적외선의 주파수는 규정된다.
- 차량・함정
- 몇차례 정도 높은 차체/선체와 약간 고온의 기관부로부터 구성되어 있어 약 10□m를 피크로 하는 방사가 있다.어스펙트각에 의해서 방사 강도가 크게 변화하는 것 외에 특히 장거리로의 포착에 대하고는 지구의 곡율의 영향을 강하게 받는다.
- 배경은 지표, 해면등으로부터 구성되어 있어 콘트라스트가 비교적 작고, 쿠랏타의 영향이 크다.
- 항공기・순항 미사일
- 항공기에 대해서는, 많은 경우, 기체의 후부에 있어 고온의 제트 엔진으로부터의 배기에 의한 방사가, 또 전연을 중심으로 기체 전체에 대해 공력 가열(공기에 기체가 부딪치는 것으로 단열 압축된다)에 의한 방사가 있다.
- 배경은 하늘이나 구름, 지평선/수평선등에 의해 구성되어 있어 비교적 큰 콘트라스트가 있다.
- 탄도 미사일
- 대기권재돌입시, 재돌입체는 극히 초음속(IRBM에서도 초속 2 km정도, ICBM이면 초속 약 7 km정도)이 되는 것부터, 공력 가열에 의해 수천도 이상으로 가열되어 짧은 파장의 방사를 많이 낸다.
세대마다의 특성
IRH 유도 시스템은, 기술 진보에 수반해, 아래와 같이 발전해 왔다.
- 제1세대
- 무엇보다 초기의 IRH 유도 시스템은, 유화납(PbS) 초전소자에 의한, 비냉각형의 적외선 센서를 채용하고 있었다.검지 파장은 대개 1~3 마이크로 미터(□m)의 근・단파장 적외(N/SWIR) 대역이며, 이것은, 제트 배기구의 적외선 방사선대역에 대개 상당한다.이 때문에, 제1세대 IRH 유도 시스템은 공대공 사격시, 그것도 제트 배기구 그 자체를 시야에 파악할 수 있는 후방 상한으로부터 밖에 목표를 포착할 수 없었다.또, 그 포착은 매우 불안정한 것이며, 목표가 기동 하고 있었을 경우, 비교적 용이하게 포착이 해제되어 버렸다.
- 이 때문에, 1960년대경부터는, 열잡음을 저감 해 감도를 향상시키기 위해, 센서를 냉각하는 조치가 도입되게 되었다.냉각 시스템은, 줄=톰슨 효과를 이용한 것과 열전 효과를 이용한 것이 있지만, 전자 쪽이 약간 메이저이다.
- 제2세대
- 종래, 미사일의 유도 장치(시카)의 적외선 센서로는, 수광 소자로서 유화납(PbS) 초전소자를 채용하고 있었지만, 1970년대에는, 안티몬화 인지움(InSb) 포토 다이오드등을 수광 소자로 한 료코형(냉각형) 적외선 센서가 실용 단계에 이르렀다.이 적외선 센서는, PbS에 의하는 것 보다 파장이 긴 중파장 적외(MWIR) 대역을 검지할 수 있었다.
- 이것에 의해서, 배기구 그 자체가 아니고, 여기로부터 배출된 프룸의 탐지가 가능해졌다.프룸에의 탐지는 어스펙트 의존성이 크다고는 해도, 기체의 거의 사방에 건너 포착할 수 있어 전방위 교전 능력(All-Aspect Capability, ALASCA)을 실현할 수 있다고 기대되었다.또, 적외선 방해 기술에의 항감성 향상(IRCCM 능력의 증강) 효과도 있던 것 외, 포토 다이오드의 채용을 시작으로 한 반도체화에 의해 회로의 신뢰성도 향상했다.
- 또 1980년대말에는, 히화 갈륨(GaAs), 질화 갈륨(GaN)이나 황화카드뮴(CdS)에 의한 자외선 센서를 병용 하는 시스템도 등장했다.이것들은, 항공기의 외판으로부터 발 다투어지는 자외선의 검지를 병용 하는 것으로써, IRCCM 능력을 한층 더 증강하는 것을 노린 것이어, 2 파장 광파 호밍(IR/UVH) 유도 시스템(2색시카) 이라고 칭해진다.
- 제3세대
- 1990년대부터, 집적회로와 마이크로 프로세서의 기술 진보에 의한 적외선 센서의 다소자화에 의해서, 적외선 화상(Imaging InfraRed, IIR) 유도 시스템이 출현하기 시작했다.화상 인식 기술의 도입에 의해, IRCCM 능력은 비약적으로 향상해, 또, 유도 정도도 향상했다.
- 이 시기에는, 오프 보아 사이트 사격 능력도 중시되게 되었다.오프 보아 사이트와는 정면에서 크게 빗나간 위치에 존재하는 적성기에 대해, 조준 혹은 공격을 실시하는 일로, 미사이르시카 탐지 각도의 확대나 중간 유도의 도입에 의한 발사 후에 목표를 포착하는(LOAL)의 실현에 의해 이것을 가능하게 했다.오프 보아 사이트 사격 능력을 충분히 발휘하기 위해서는, 기체 측에 헤드 마운트 디스플레이(HMD)를 장비하는 등, 아비오닉스의 변경이 필요하다.
- 또, 상온작동의 비냉각형(열형) 화상 센서의 실용화와 테룰화 카드뮴 수은(HgCdTe) 등 상온의 목표로 대응할 수 있는(10□m대의 적외선을 검지할 수 있다) 소자 소재의 실용화를 받아 야전 분야에의 응용도 진전해, 제3세대의 대전차미사일에도 채용되고 있다.종래의 대전차미사일로 주류였던 지령 유도로는 발사 후도 유도 작업이 필요했는데 대해, IIR를 포함한 IRH 유도 방식으로는(상술한 대로) 파이어・앤드・포겟트 능력을 갖추고 있기 때문에, 발사 직후라도 응 쏘아 맞혀를 회피하는 기동이 가능해져, 미사일 사수의 생존성이 크게 향상하고 있다.다만, 비냉각형과 냉각형을 비교하면, 화질은 일반적으로는 후자가 우수한[1].
화상 유도
화상(영어: electro-optical, TV) 유도란, 미사일 첨단에 탑재된 비디오 카메라로 종말 유도를 실시하는 유도 방식이다.
화상 유도는,
- 명중 정도가 CEP3~6 m와 높다
- GPS와 달리 이동 목표에도 사용할 수 있다
- 레이저 유도와 달리 모기는 발사 후에 현장을 이탈할 수 있다
- 대함・대지의 2개의 장면에서 사용할 수 있다
- 명중의 순간을 화상으로 확인할 수 있으므로 전과 확인의 수고를 줄일 수 있다
- 레이더 유도보다 전파 방해에 강하다
등의 장점을 가진다.한편,
- GPS와 달라 락에 손이 많이 가 다수의 동시 발사에 향하지 않는다
- GPS・레이저 유도보다 고가이다
- 시야가 좁고 레이더식보다 중간 유도에 정도가 요구된다
- 초음속 미사일에는 사용하기 어렵다
등의 단점을 가진다.
또 가시광선・적외선의 머지않아든, 화상 인식 유도로는, 단지 목표로 명중시킨다고 할 뿐만 아니라, 착탄 위치의 지정이 가능해질 수 있는이라고 하는 메리트가 있다.이것은, 예를 들면 대함상 공격격에 사용했을 경우는 적함의 사기실등을 공격하거나 항공 저지 공격에 대하고는 다리의 임의의 장소를 폭파하는 것으로써, 효과적으로 무력화할 수 있는이라고 하는 것을 의미한다.
AGM-62 워르아이와 같은 초기의 기종은, 센서야말로 가시광선 화상 방식이었다고는 해도, 유도에는 수동 지령이 필요했다.그 후, 일단 화상내의 목표상을 인간이 지시하면 컴퓨터가 화상 인식해 잠그어, 이후, 목표와 배경을 컴퓨터가 자동적으로 식별해 목표를 자율 추적 하는 화상 인식 유도로 개량되었다.이것에 의해서 모기는 발사 후에 곧 이탈 가능하게 되었다.또 당초는, 모기가 발사전에 목표로 접근해 레이더 추적 작업을 할 필요가 있었지만, 그 후, 모기가 목표로 접근하지 않고 잠글 수 있게 되었다.이 경우, 잠그지 않고 발사한 미사일이, GPS나 INS에 의한 중간 유도로 목표로 가까워져, 목표 부근에서 광학 센서를 기동, 화상을 무선으로 후방의 모기에 전송해, 원격 조작으로 레이더 추적 작업을 실시하게 된다.이런 종류의 방식을 채용한 기종으로서는, 서쪽으로는 SLAM가 가장 초기의 것이지만, 그 후 실용화된 타크티칼・토머호크로는, 화상 정보의 전송 경로로서 위성 데이터 링크를 사용하는 것으로써, 발사 모체와 미사일과의 거리가 1,000 km이상 떨어져 있어도, 원격 조작에 의한 목표 포착이 가능해지고 있다.
세미 액티브 방식
세미 액티브・레이저・호밍
세미 액티브・레이저・호밍(영어: Semi-Active Laser Homing, SALH)은, 발사 모체(혹은 다른 조사기)의 레이저 목표 지시 장치로부터 목표에 대해서 레이저광을 조사해, 목표로부터의 반사광을 미사일의 시카로 파악하는 것으로, 그 방향에 미사일을 유도하는 방식이다.
레이저 유도 방식은, 미사일의 유도 방식으로서는 비교적 고전적인 물건이지만, 초기에 있어서는, 지령 유도의 일종인 반자동 지령 조준선일치 유도 방식(SACLOS)등의 빔 라이딩 방식(LOSBR)이 채용되고 있는 것이 많았다.그러나 이 경우, 지령 유도라고 하는 원리상, 사정이 길어지는데 따라 유도 오차가 증가해, 특히 이동 목표에 대한 사격 정도에 대하고 문제가 있었다.이것에 대해, SALH 방식은, 비례 항법(PN) 없고 증강 비례 항법(APN)에 따르는 호밍 유도이기 위해, 미사일이 목표로 근접하면 할수록 유도 정도가 향상한다고 하는 장점이 있지만, 한편, 조타를 위한 연산은 미사일측에서 행하는 것부터, 기술적으로는 보다 고도이고, 고가가 되는 결점도 있다.
덧붙여 LOSBR 방식과 같게, SALH 방식에 대해도, 조사기는 레이저 유도무기가 명중할 때까지 레이저의 조사를 계속할 필요가 있다.이것은 전파 호밍 유도에 있어서의 세미 액티브・레이더・호밍(SARH) 방식과도 통저 하는 문제이다.이것으로부터, 발사 모체의 생존성을 향상시키기 위해, 발사 모체와는 별도로, 레이저 조사기를 무인 항공기에 탑재하거나 혹은 지상의 특수부대에 배치하는 경우도 있다.
명중할 때까지 항상 핀 포인트로 계속 조사하지 않으면 안 되기 때문에 고속으로 이동하는 목표나 농무나 호우와 같은 악천후하에서 시야가 나쁜 경우에는 적합하지 않는다.
대항책
패시브식, 세미 액티브식 모두 플레어나 AN/ALQ-144나 범용 적외선 방해 계획의 일환으로서 Directional Infrared Counter Measures나 민간 항공기용으로는 민간 항공기 미사일 방위 시스템의 플라이트 가이드나 Northrop Grumman Guardian와 같은 광파 방해 기술에 의해서 무력화가 가능.
참고 문헌
- ^"MEMS 매테리얼의 최신 기술". 에사시 마사키, CMC Publishing Co.,Ltd, 2007. 2010년 8월 30일 열람.
- 방위 기술 저널 편집부 「 제6장 탑재 전자기기 기술」 「병기와 방위 기술 시리즈 1 항공기 기술의 모두」방위 기술 협회, 2005년.ISBN 978-4990029821。
- 방위 기술 저널 편집부 「 제2장 광파 호밍 유도」 「병기와 방위 기술 시리즈 3 미사일 기술의 모두」방위 기술 협회, 2006년,23-55페이지.ISBN 978-4990029821。
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