JPH03217800A - 静電方式パツシブ近接信管 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、静電方式のパッシブ近接信管システムに係り
、特に、飛行中の目標を捕捉するためにミサイルに使用
する弾頭用近接信管に関する。

（従来技術） 最近のミサイル用近接信管システムには、代表的な場合
、ＲＦ（レーダ）方式の検知器、又は光学（赤外線）方
式の検知器が使用されており、これらの検知器は、ミサ
イルが飛行中の目標に対して接近していることを検出し
て、このミサイルの飛翔経路上で、このミサイルが目標
に対して最大の損害を与えるために、適当な時に、この
ミサイルの弾頭を起爆させる。不幸なことではあるが、
これらのアクティブ近接信管システムは、目標が実施す
る対抗手段によって混乱させられる。ＲＦ（レーダ）方
式の検知器は電子的に妨害され、光学方式の検知器は火
炎によって騙されることがあり得る。そのために、ミサ
イの弾頭が起爆せず、又は、目標撃破範囲の外で起爆す
るという結果を招く。

改めて説明するまでもなく、目標の対抗手段によって混
乱させられない近接信管システムが要望されている。こ
の要望に応えるために、近接信管システムに静電方式の
検知器を使用出来るようにするための厳しい検討が行わ
れている。これらの検討については、１９８１年９月２
９日にＺｉｅ＋ｇｂａ他に対して付与された米国特許第
４，２９１，６２７号を参照されたい。周知のように、
飛行中の目標が大気中を飛行している時に、空気との摩
擦及びエンジンが行うイオン化によって、その目標の何
れの外面も静電荷が蓄積された状態になる。

従って、飛行中の目標の周囲を取り囲んでいる電界を検
出することができれば、その目標を攻撃するミサイルが
目標に接近していることを検出する装置を提供すること
ができる。また、静電方式の検知器の信号を適当に処理
することによって、ミサイルが目標に接近するように飛
翔する経路上の、その目標に対して最も大きい損害を与
える位置で、弾頭を起爆させることができる。これにつ
いては、１９８０年１月１５日にＫｒｕｐｅｎに対して
付与された米国特許第４，１８３．３０３号を参照され
たい。この目標に固有の静電界は目標から切り離して容
易に再現出来るものではないから、静電方式の近接信管
システムを搭載して攻撃を行うミサイルは、目標が執り
得る如何なる対抗手段によっても妨害されず、「騙され
る」こともない。

（発明か解決しようとする課題） 従って、本発明の目的は、飛行中の目標を捕捉するよう
に改良されたミサイル用近接信管を提供することにある
。

本発明の他の目的は、上述の特性を有し、目標からの対
抗手段による妨害に対して基本的に免疫性を有する攻撃
用ミサイルの近接信管を提供することにある。

本発明の付加的な目的は、さらに、上述の特性を有し、
ミサイルが、攻撃する目標に対して最人の損害を与え、
その目標を撃墜することができる近接信管を提供するこ
とにある。

本発明の他の目的は、部分的に明らかであり、さらに、
以下に行う説明によって部分的に明らかになる。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために、本発明は、攻撃用ミサイル
のためのパッシブ方式の近接信管を提供する。この近接
信管は静電方式のプローブを使用し、このプローブは、
ミサイルが、飛行中の目標に固有の電界の中に進入した
ことを検知するものである。この静電方式のプローブは
、平行に離間した１対の導電板の形であり、この導電板
は、姿勢がミサイルの機軸に対して直角になるように、
すなわち、この導電板の姿勢が、この近接信管を搭載し
ているミサイルの飛翔経路に対して直角になるように、
配置されている。このプローブの短絡回路の電流の信号
は、このプローブが目標の電界の中に進入するのに応答
して増幅され、目標アルゴリズムに基づいて処理される
。この目標アルゴリズムに基づ《処理は、このプローブ
の信号の波形の初期の傾斜が攻撃目標の特徴的な傾斜の
値の設定された範囲内で増大するか否かを判断するため
に行われる。この基準が満たされた場合には、このプロ
ーブの信号の波形が最初にゼロ交差を行った時に、この
ミサイルの弾頭が起爆する。このプローブの信号の波形
の最初のゼロ交差は、ミサイルの目標近接有効撃破飛翔
経路上の目標に対して最大の損害を与えるために最適な
位置に対応している。

従って、本発明は、以下に説明する全ての部品の部材及
び配置を組み合せて構成されるという特徴を備えており
、本発明の範囲は特許請求の範囲に記載されている。

〔実施例〕

以下、添付の図面を参照して、本発明の実施例を詳細に
説明する。

第１図に飛行中の目標１０を概念的に示す。この目標は
例えば飛行機又はヘリコプタ等であり、この目標１０は
、大気中を飛行している時に、図面に示す表面電荷が蓄
積される。この表面電荷は静電荷であって電界を形成し
、この静電荷は、目標から放射される磁束線１２と、目
標を取り囲む電磁的潜在エネルギーの等電位線１４とに
よって表わされる電界パターンを形成する。この目標の
電界パターンが理想化されているものであることは明ら
かである。その理由は、このパターンは、このミサイル
１６の表面に蓄積される表面電荷によって発生する電界
の乱れを反映しないからであり、このミサイル１６の表
面に蓄積される表面電荷は、ミサイル１６が図に示すよ
うに目標近接有効撃破飛翔経路１６ａに沿って目標の電
界の中に進入している時に、このミサイル１６の表面に
蓄積される表面電荷である。

ミサイル１６の機体は、前胴部１８と、有翼尾部２０と
、中胴弾頭部２２とを含んでいる。前胴部１８は本発明
の近接信管システムの電気的構成部分を含み、近接信管
システムの電気的構成部分は静電方式のプローブを含ん
でいる。このプローブの全体を符号２４を用いて示す。

このプローブ２４は１対の導電板２６、２８を含み、こ
の導電板２６、２８は平行に離間し、この導電板２６、
２８の姿勢はミサイル１６の機軸１７に対して直角であ
る。

第２図に示すように、導電板２８はアースされており、
これに対して、導電板２６は抵抗Ｒｌを介して演算増幅
器３０の入力変換側に接続され、この演算増幅器３０の
入力変換側に対する導電板２６の接続は、静電方式のプ
ローブ２４の短絡回路の負荷を設定する要領を用いて行
われている。

また、増幅器３０が変換しない入力は、抵抗Ｒ２とツェ
ナーダイオードＤ１との接続によって設定される制御電
圧の基準として使用される。このツェナーダイオードＤ
１は正の供給電圧ＶＳとシャーシとの間に直列に接続さ
れている。また、増幅器のフィードバックは、抵抗Ｒ３
を用いて行われている。

増幅器３０は、目標１０の電界の中への電磁プローブ２
４の進入に応答する短絡回路の信号を比例信号電圧に変
換する作用を行い、この比例信号電圧は抵当Ｒ４を介し
て高利得の演算増幅器３２の入力変換側に加えられる。

この増幅器が変換しない入力は、抵抗Ｒ５を介してＭ御
されるツェナーダイオードＤ１のカソード電圧に対する
基準にされる。抵抗Ｒ６とキャパシタＣＩは、並列に組
み合わされて、増幅器３２の高周波を逃がす作用をする
。この増幅器３２の出力側は、抵抗Ｒ７を介してマイク
ロプロセッサ３４に接続されている。

濾波キャパシタＣ２は、マイクロプロセッサ３４の入力
側をシャーシに接続している。このマイクロプロセッサ
３４は、増幅器３０から入力される増幅されたアナログ
のプローブの信号をデイジタル信号に変換し、このデイ
ジタルに変換された信号は、目標アルゴリズムに基づい
て処理されて、目標１０が攻撃目標であるか否かを判別
し、その目標を攻撃目標であると判定した場合には、Ｎ
Ｗ３６の起爆と、このミサイルの弾頭の炸裂とを行う時
点を決定する。この雷管起爆及び弾頭炸裂の時点の決定
は、ミサイルが目標近接有効撃破飛翔経路１６ａ上を飛
翔している時に、攻撃目標に対して可能の限り最大の損
害を与えるように行われる。

この静電方式のプローブの電極２６、２８の長軸方向の
姿勢を図に示すように、すなわちミサイルの機軸１７に
対して直角であることによる作用と、プローブの短絡回
路の負荷の作用とによって、プローブの電流が増幅器の
入力回路に流れる。このように増幅器の入力回路にプロ
ーブの電流が流れるのは、静電方式のプローブの電極２
６、２８が目標近接有効撃破飛翔経路１６ａ（第１図）
上で飛行中の目標の電界を遮った時である。

この増幅器の入力回路に流れるプローブの電流の波形３
８を第３図に示す。プローブの短絡回路の電流は、初期
の負の側に増大する傾斜部分３８ａの形で流れる。この
初期の傾斜部分３８ａは、プローブから目標までの距離
（Ｒ）の３乗（１／Ｒ”　）の逆数の関数として変化す
るように決められている。初期電流の流れと傾斜が負の
側に示されているが、これらの信号の特性は、曲座標で
表わされる攻撃目標捕捉方向に応じて、正の側にしても
差し支えがなく、負の側にしても差し支えない。目標ま
での距離か短くなるにつれて、短絡回路の電流の波形は
、傾斜が急激に逆転し、点３　８　ｂでゼロレベルと交
差し、さらに、ビーク３８ｃまで上昇する形になり、こ
のビーク３８ｃの極性が初期の電流の極性の反対であり
、このピーク３８ｃが、ミサイルの目標近接有効撃破飛
翔経路１６ａ上における目標に最も接近する位置と一致
する点である。この目標近接有効撃破飛翔経路１６ａ上
で目標に最接近する位置が、第３図では破線３つを用い
て示され、第１図では点４０を用いて示されている。こ
のプローブが、ミスディスタンス最少の位置、すなわち
破線４１に沿ってＩｐ＋定したプローブから目標までの
距離になる位置４０（第１図）を通過した後は、プロー
ブの信号の波形の、プローブから目標までの距離が開く
ことを表わしている部分が、このプローブの信号の波形
のプローブから目標までの距離が短縮されることを表わ
している部分の鏡像の形になる。さらに、第３図に示す
ように、プローブの信号の波形の極性変換点、すなわち
プローブの信号の波形は、プローブ２４が点４２に到達
した時に、ゼロ交差する点３８ｂを形成するように決め
られている。

この点４２では、破線４３が、破線４１よりも前で、ミ
サイルの目標近接有効撃破飛翔経路１６ａと、約３５度
の角度４４で交差する。このゼロ交差を行う極性変換点
３８ｂはプローブの信号の波形上で容易に同定できる点
であり、極性変換点３８ｂが発生するのは静電方式のプ
ローブ２４がミサイルの飛翔経路の位置４２に到達した
時であるから、これらの事象の同時出現は、ミサイルの
弾頭を炸裂させるための起爆点の理想化された位置を表
わしている。ミサイルが目標近接有効撃破飛翔経路上の
目標最接近点４０に到達する前に、このミサイルの弾頭
を炸裂させることによって、爆発力と慣性力とが組み合
わされた作用によって、ミサイルの機体の破片を目標の
方向に向けて飛ばし、このようにして、目標に対して最
も大きい損害を与えることができる。このことから、プ
ローブ４２が目標近接有効撃破飛翔経路１６ａ上の、ミ
スディスタンスが最少になる位置４゛０に到達した時に
、弾頭を炸裂させた場合には、目標に対して与える損害
が激減することが判る。

目標アルゴリズムは、これによって、マイクロプロセッ
サ３４がプローブの信号の波形３８の処理を行うための
アルゴリズムであり、このプローブの信号の波形３８の
処理は、目標が攻撃目標であるか、あるいは、それ以外
の目標、すなわち非攻撃目標であるかを判別する。攻撃
目標であると判定した場合には、プローブの信号の波形
の極性変換点３８ｂで、ミサイルの弾頭を炸裂させるた
めに行う処理である。

この目標アルゴリズムを第４図のフローチャートに開示
する。デイジタルのデータはプローブの信号の波形を表
わしており、例えば第４図のステップ５０で示すように
ほぼ０，５ミリセカンド毎に、高速で、リアルタイムに
サンプリングされる。

３つのデータがサンプリングされた後に、その次にサン
プリングされる位置のデータの予測か、先にサンプリン
グされた３つの位置のデータを基礎として、ステップ５
１で行われる。この予測はプ口−ブの信号の波形３８に
基づいて行われ、このプローブの信号の波形３８は初期
の傾斜部分３８ａを有し、この初期の傾斜部分３８ａは
プローブから目標までの距離の３乗の逆数（１／Ｒ３）
の関数として変化する。ステップ５２で、目標アルゴリ
ズムは、先にサンプリングされて組をなす３つの位置の
データを考慮してサンプリングされたデータが、このデ
ータの予測された位置の予め定められている許容範囲内
にあるか否かを検討し、このようにして、攻撃目標の位
置のデータを検討することができる。サンプリングされ
たデータが、予測された位置のデータの予め定められた
許容範囲内にない場合には、ステップ５１、５２が、次
にサンプリングされた位置のデータに対して反復実行さ
れる。ステップ５２の条件を満足する位置のデータが４
つ連続してサンプリングされた時には、このデータの位
置が攻撃目標の位置のデータであると判断されて、この
位置のデータの数が、ステップ５３でカウントされる。

これに対して、非攻撃目標の位置のデータの数がカウン
トされた時には、連続する攻撃目標の位置のデータの数
がステップ５３に予め設定されている最少の数、例えば
数３０に達するまで、このステップが反復実行される。

この条件が満たされれば、次のサンプリングされた位置
のデータの強さが点検され、この点検によって、この位
置のデータの強さがステップ５４に設定されている攻撃
目標のスレッシュホールドに達しているか否かの判断が
行われる。

このスレッシュホールドを第３図のステップ５４ａに示
す。次のサンプリングされた位置のデータの強さがステ
ップ５で設定される攻撃目標のスレッシュホールドに達
しない場合には、新しくサンプリングされて組をなす位
置のデータに対して、ステップ５０ないしステップ５３
が反復実行される。ステップ５２とステップ５３が再び
満たされ、最も新しい位置のデータの強さがスレッシュ
ホールド５４ａに達した時に、ステップ５５が起動され
る。ステップ５５が起動すれば、第４図に示すように、
次の位置のデータがステップ５６でサンプリングされ、
このステップ５６でサンブリングされた位置のデータが
ステップ５７で点検される。このステップ５７で点検に
よって、このサンプリングされた位置のデータの強さが
攻撃目標のスレッシュホールド５４ａを越えているか否
かの判断がなされる。このサンプリングされた位置のデ
ータの強さが攻撃目楯のスレッシュホールド５４ａを越
えていない場合には、目標アルゴリズムの実行は、組を
成している新しい位置のデータによって終了する。これ
に対して、この位置のデータ、すなわちζ次のサンプリ
ングされた位置のデータの強さが攻撃目標のスレッシュ
ホールドを越えている場合には、ステップ５５ないしス
テップ５７を含むサブルーチンが反復実行されて、予め
定められた最少の数の連続する位置のデータが、攻撃目
標のスレッシュホールドの強さを越えるか否かの点検が
行われる。この最少の数が、例えば５であるとすれば、
ステップ５５で、攻撃目標のスレッシュホールドの強さ
を越える位置のデータの数が、この最少の数である５に
達した時に、攻撃目標を捕捉したという判断が行われる
。二の位置で、目標アルゴリズムが、次の位置のデータ
のサンプリングを、それぞれ繰り返し（ステップ５８）
、ゼロ交差する極性変換点３８ｂを探す（ステップ５９
）。極性変換点が検出された時に、ステップ６０に示す
ように、弾頭の雷管３６を起爆させるためのトリガが開
かれる。

第４図に示した目標アルゴリズムは、例外的にではある
が、目標に対して高速で接近し得るようにするために、
この目標アルゴリズムを部分的に削除することちり能で
ある。例えば、ステップ５３の条件が満たされた時に、
この目橡アルゴリズムが攻撃目標認識の判定を行い、こ
の目標アルゴリズムを、ステップ５４ないしステップ５
７を飛ばして、直接ステップ５８に進めることも可能で
ある。このようにする代りに、ステップ５１ないしステ
ップ５３を改良して、予め定められた数の連続する位置
のデータ間の、一定に増加する傾斜部分を、簡単に探せ
るようにすることも可能である。

第４図の目標アルゴリズムは、ミサイル１６が飛行中の
攻撃目標１０を捕捉していることを、プローブの短絡回
路の電流の信号の波形を用いて高い信頼度で確認し、そ
の後に、目標近接有効撃破飛翔経路１６ａ上で、ミサイ
ルの弾頭を、攻撃目標撃墜確率を最大にするように炸裂
させることが出来る独自の構成を有することは明らかで
ある。

この目標アルゴリズムが処理する位置のデータは、信号
のピークよりも低い信号の波形上の位置のデータのみで
あるから、アナログ信号のピークを任零にクリッピング
しても、攻撃目標の確認に悪影響を与えず、弾頭の起爆
に対して悪影響を及ぼすこともない。さらに、攻撃目標
の識別がアナログ信号の利得から独立しているから、増
幅器の利得を、外部環境のノイズの条件の影響を受けな
い程度に高く設定することができる。

ミサイル１６が目標１０を直撃する飛翔経路１６ａ上に
いる時には、ゼロ交差する極性変換点３８ｂは発生せず
、この場合には、ミサイルの弾頭は目標に激突した時に
炸裂する。

以上の説明したように、既に説明した目的は、上述の説
明によって明らかにした事項を含めて、充分に達成され
、さらに、以上説明した実施例に対して、本発明の範囲
から逸脱することなく変更を加えることが可能であるか
ら、以上説明した全ての事項は、本発明を、図を参照し
て詳細に説明するためのものであって、本発明を限定す
ることを意図したものではない。

本発明は、以上行った説明の通りであるから、特許によ
って、新規性を有するものとして、保証されることを請
求する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に基づく静電方式の近接信管を搭載した
ミサイルが飛行中の目標に随伴する電界の中に進入して
いる状態の概念図、第２図は本発明の静電方式の近接信
管の部分的にブロック線図を含む回路の略図、第３図は
静電方式のプローブが目標の電界の中に進入するのに応
答して、このプローブに発生する短絡電流の信号をプロ
ットしたグラフ、第４図は第３図のプローブの信号の波
形を処理するための目標アルゴリズムのフローチャート
である。 １０・・・目標、１２・・・磁束線、１４・・・等電位
線、１６・・・ミサイル、１６ａ・・・目標近接有効撃
破飛翔経路、１７・・・ミサイルの機軸、１８・・・ミ
サイルの前胴部、２２・・・ミサイルの中胴弾頭部、２
４・・・静電方式のプローブ、２６．２８・・・プロー
ブの導電板、３０・・・演算増幅器、３２・・・高利得
演算増幅器、３４・・・マイクロプロセッサ、３６・・
・弾頭の雷管、３８・・・プローブ信号波形、３８ａ・
・・プローブ信号波形の初期傾斜部分、３８ｂ・・・プ
ローブ信号波形の極性変換点、 ４０・・・目標近接有効撃破飛翔経路上のミスディスタ
ンスが最少になる位置、４２・・・プローブ、５０〜５
４・・・目標アルゴリズムの演算のステップ、５４ａ・
・・スレッシュホールド、５５〜５９・・・目標アルゴ
リズムの演算のステップ、ｃ１，・・・キャパシタ、Ｃ
２・・・濾波キャパシタ、ｄｌ・・・ツエナーダイオー
ド、Ｒ４〜Ｒ７・・・抵抗。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、飛行中の目標を捕捉するミサイルの弾頭用近接信管
   であって、 前記近接信管システムが静電方式のプローブと、増幅装
   置と、雷管と、マイクロプロセッサとを組み合わせて成
   り、 前記プローブがミサイルによって搬送され、前記プロー
   ブが１対の平行に離間した導電板を含み、前記導電板の
   姿勢がミサイルの機軸に対して直角であり、前記プロー
   ブが電圧を有し、前記プローブが飛行中の目標を取り囲
   んでいる前記目標に固有の電界電界の中に進入した時に
   、前記プローブの電圧が増大し、 前記増幅装置が入力回路を有し、前記入力回路が前記導
   電板に接続され、前記導電板への接続が前記プローブの
   電圧によって発生する電流の信号を導くように行われ、
   前記プローブの電圧によって発生する電流の信号が波形
   を有し、前記電流の信号の波形が特徴を有し、前記電流
   の信号の波形の特徴が前記プローブが攻撃目標に接近し
   ている時に前記プローブに電流が流れ、かつ、前記プロ
   ーブの電流の初期の勾配が常に増加するように流れるこ
   とにあり、前記電流の信号の波形が他の特徴を有し、前
   記電流の信号の波形の他の特徴が、前記プローブが攻撃
   目標に近接している時に電流が一方向に常に増加するよ
   うに流れる初期段階と、前記プローブがミサイルの目標
   近接有効撃破飛翔経路で目標に接近した位置に達した時
   に発生する前記電流の信号の波形の勾配の逆転及びゼロ
   交差と、前記プローブが目標に対してミスディスタンス
   最少の位置に達した時に、電流が反対方向のピークまで
   急激に上昇することとにあり、 雷管がミサイルの弾頭のための雷管であり、前記マイク
   ロプロセッサが目標アルゴリズムに基づいて前記電流の
   信号を処理するためのマイクロプロセッサであり、前記
   目標アルゴリズムに基づくマイクロプロセッサの処理が
   前記電流の信号の波形の前記初期の勾配特徴によって攻
   撃目標を認識し、前記電流の信号が電流のゼロレベルと
   交差した時に、前記ミサイルの弾頭の雷管を起爆させる
   ためのトリガを開くように行われる近接信管。 ２、前記マイクロプロセッサが第一手段を含み、前記第
   一手段が前記電流の信号を周期的にサンプリングして、
   前記電流の信号のリアルタイムの電流の強さを示すため
   の連続した形の位置のデータを作り出し、前記マイクロ
   プロセッサがさらに第二手段を含み、前記第二手段が前
   記組をなして連続している位置のデータを点検して、前
   記電流の信号の前記初期の傾斜部分の傾斜の特徴を判断
   する請求項１に記載の近接信管。 ３、前記マイクロプロセッサの第二手段が前記組をなし
   て連続する位置のデータを用いて、前記電流の信号の前
   記傾斜部分が目標を攻撃目標として判定するための第一
   条件に従って、前記プローブから目標までの距離の概ね
   ３乗の逆数の関数として増加したか否かを判断する請求
   項２に記載の近接信管。 ４、前記マイクロプロセッサがさらに第三手段を含み、
   前記第三手段が第一カウントの値を蓄積し、蓄積される
   第一カウントの値が前記第一条件を満足して組の形で連
   続する位置のデータの多数回カウントの値のうちの最初
   のカウントの値であり、前記マイクロプロセッサの第三
   手段が、第二条件として、前記第一カウントが確定され
   た最少の数に達した時に、さらに、目標を攻撃目標とす
   るための判定を行う請求項３に記載の近接信管。 ５、前記マイクロプロセッサがさらに第四手段を含み、
   前記第四手段が前記第二条件が満足されるのに応答して
   、目標を攻撃目標と判定するための第三条件として、前
   記次にサンプリングされた前記位置のデータが確定され
   ているスレッシュホールドの強さに達しているか否かの
   判断を行う請求項４に記載の近接信管。 ６、前記マイクロプロセッサが、さらに、前記第三条件
   が満足されるのに応答する第五手段を含み、前記マイク
   ロプロセッサの第五手段が前記次にサンプリングされた
   位置のデータがスレッシュホールドの強さを越える回数
   の第二カウントの数を蓄積し、前記第二カウントの数が
   予め定められている最少の数に達した時に、目標を攻撃
   目標として、最終的に判断する請求項５に記載の近接信
   管。 ７、前記マイクロプロセッサが、さらに、第六手段を含
   み、前記マイクロプロセッサの第六手段が、前記第五手
   段による攻撃目標としての最終判定が行われるのに応答
   して、前記電流の信号の電流と前記ゼロレベルとの交差
   を検出するために前記次にサンプリングされた位置のデ
   ータの点検を行い、前記ゼロレベル交差の検出によって
   前記雷管を起爆させる請求項６に記載の近接信管。 ８、前記プローブがミサイルの目標近接有効撃破飛翔経
   路に沿って概ね前記近接位置に達した時に、前記ゼロ交
   差が発生し、前記ゼロ交差の発生する位置が前記プロー
   ブの最少ミスディスタンスの位置から約３５度の角度で
   移動している請求項７に記載の近接信管。