(57)【要約】      （修正有）【課題】規模の大型化を招くことなくＡＰＦＳＤＳ等の飛翔体を効果的に迎撃することができる高性能な迎撃弾及び迎撃システムを提供する。【解決手段】迎撃弾３０は、有底の円筒形状である弾殻３１の軸の周りに充填された炸薬３２と、弾殻３１内における炸薬３２の周りに充填されており、炸薬３２への点火によって生ずる熱の温度よりも高い融点を有する紛状耐熱材３３と、炸薬３２に点火する電子式信管３４とを備えている。上記紛状耐熱材３３は、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、マイクロガラスビーズ、紛状ダイアモンド、石灰岩、大理石等の軽量で耐熱性を有する非金属、又は、チタン合金、タングステン合金等の軽量で耐熱性を有する金属によって形成されたものである。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
弾殻に充填された炸薬と、当該炸薬に点火する信管とを備える迎撃弾において、
前記炸薬への点火によって生ずる熱の温度よりも高い融点を有する紛状耐熱材が前記弾殻に充填されていることを特徴とする迎撃弾。
【請求項２】
前記弾殻は、有底の円筒形状であって、
前記炸薬は、前記弾殻の軸の周りに充填されており、
前記紛状耐熱材は、前記炸薬の周りに充填されている
ことを特徴とする請求項１記載の迎撃弾。
【請求項３】
前記紛状耐熱材は、少なくとも一部が前記炸薬と混合された状態で前記弾殻に充填されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の迎撃弾。
【請求項４】
前記紛状耐熱材は、粉状又は細粒状の炭化ケイ素であることを特徴とする請求項１から請求項３の何れか一項に記載の迎撃弾。
【請求項５】
前記信管は、近接信管又は時限信管であることを特徴とする請求項１記載の迎撃弾。
【請求項６】
飛翔体を迎撃する迎撃システムにおいて、
前記飛翔体を検出する検出装置と、
請求項１から請求項５の何れか一項に記載の迎撃弾を投射する投射装置と、
前記検出装置の検出結果に応じて前記投射装置を制御し、前記検出装置で検出された前記飛翔体に向けて前記迎撃弾を投射させる制御装置と
を備えることを特徴とする迎撃システム。
【請求項７】
前記制御装置は、前記投射装置によって投射される迎撃弾を爆発させる時間の設定を行うことを特徴とする請求項６記載の迎撃システム。
【請求項８】
前記検出装置、前記投射装置、及び前記制御装置は、車両に搭載されていることを特徴とする請求項６又は請求項７記載の迎撃システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、飛翔体を迎撃する迎撃弾及び迎撃システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自衛用兵器の一種であるアクティブ・プロテクション・システム（Active Protection System：ＡＰＳ）が重要視されている。このＡＰＳは、迎撃すべき飛翔体を検出するセンサ、飛翔体を迎撃する迎撃用機材、及びセンサの検出結果に基づいて迎撃用機材を制御する制御装置を備えており、飛来するミサイルや銃砲弾を検出して迎撃することによって攻撃から自身を守るシステムである。このようなＡＰＳは、飛翔体が飛来する予定地域に迅速に配備できるよう、車両等に搭載されることが多い。
【０００３】
ＡＰＳで用いられる迎撃用機材は、光エネルギーを利用した第１機材、固体運動エネルギーを利用した第２機材、及び気体運動エネルギーを利用した第３機材に大別される。ここで、第１機材は、レーザ光等を照射して飛翔体を破壊し又は飛翔体の飛来コースを変えるものである。第２機材は、破片や鉄板を飛翔体に投射直撃させて飛翔体を破壊し又は飛翔体の飛来コースを変えるものである。第３機材は、爆風によって飛翔体の飛来コースを変えるものである。
【０００４】
以下の非特許文献１には、金属系のエネルギー物質をＥＦＰ（Explosively Formed Projectile：爆発成形弾）のライナに適用して、粒子の集合体の運動エネルギーと、目標（例えば、飛翔体）との衝突で誘起した化学反応のエネルギーとの相乗効果によって、目標を破壊することができるＡＰＳ用の弾薬が開示されている。この弾薬は、目標に衝突しなくとも爆風からの熱エネルギーによる化学反応によって高温の粒子になって目標に損傷を与えることが可能である。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】中永毅、安藤進，「金属系エネルギ物質の新たなる展開」，弾道学研究会，２００９年１１月，ｐ．３４−３５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上述した第１機材、第２機材、又は第３機材を迎撃用機材として備える従来のＡＰＳは何れも、超高速で飛来して極めて丈夫な装弾筒付翼安定徹甲弾（Armor Piercing Fin Stabilized Discarding Sabot：ＡＰＦＳＤＳ）に対する迎撃（ＡＰＦＳＤＳの破壊及び飛来コースの変更を含む）が困難であった。具体的には、第１機材を備えるＡＰＳは、タングステン化合物等の重金属で構成されて弾道物理学の法則に従って飛来するＡＰＦＳＤＳを破壊し、或いは飛来コースを変えるまでの物理影響を与えるのは不可能である。加えて、レーザ光の命中精度の面からも問題がある。
【０００７】
第２機材を備えるＡＰＳは、上記の第１機材とは異なり、命中すればＡＰＦＳＤＳを破壊し、或いは飛翔体の飛来コースを変える効果が期待される。しかしながら、第２機材を備えるＡＰＳでは、超高速で飛来するＡＰＦＳＤＳに対し、光よりも著しく低速な鉄板等を直撃させる必要があるため、現在の技術レベルでは命中精度の面から多大な技術的課題がある。この命中精度の課題を解消するには、システムを極めて大規模にする必要があり、実現はほぼ不可能であるという問題がある。
【０００８】
ここで、第２機材を備えるＡＰＳでは、上記の鉄板等を直撃させる方法以外にも、砲やロケットにより投射されて電子式信管により起爆制御される破片型りゅう弾の起爆時に生成される金属片等の破片をＡＰＦＳＤＳに直撃させる方法を用いることもできる。しかしながら、かかる方法では、破片密度が不十分なために破片をＡＰＦＳＤＳに直撃させることが困難である。しかも、鉄板等に比べて破片の質量が著しく小さいため、仮に破片をＡＰＦＳＤＳに直撃させることができたとしても、飛来するＡＰＦＳＤＳを破壊し、或いは飛来コースを変えるまでの物理影響を与えるのは困難である。
【０００９】
第３機材を備えるＡＰＳは、現時点で最も有望視されている技術であり、飛来するＡＰＦＳＤＳに対して確実に風圧エネルギーを伝播させることができれば、飛来コースを高い確率で変えることができる。しかしながら、第３機材を備えるＡＰＳでは、密度が低く圧縮性物質である大気を介して風圧エネルギーがＡＰＦＳＤＳに伝播しており、エネルギーの伝播効率が著しく悪いため、ＡＰＦＳＤＳの極至近で大量の爆風エネルギーを生じさせる必要がある。このため、現時点では、システムを極めて大規模にする必要があると予想され、現実的な運用には大きな制約が生ずるという問題がある。
【００１０】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、規模の大型化を招くことなくＡＰＦＳＤＳ等の飛翔体を効果的に迎撃することができる高性能な迎撃弾及び迎撃システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明の迎撃弾は、弾殻（３１）に充填された炸薬（３２）と、当該炸薬に点火する信管（３４）とを備える迎撃弾（３０）において、前記炸薬への点火によって生ずる熱の温度よりも高い融点を有する紛状耐熱材（３３）が前記弾殻に充填されていることを特徴としている。
この発明によると、信管の点火によって炸薬が炸裂すると、弾殻に充填された紛状耐熱材が溶融や燃焼することなく爆散し、爆散された紛状耐熱材が含まれる高密度大比重の高速爆煙風が迎撃すべき飛翔体に作用する。
また、本発明の迎撃弾は、前記弾殻が、有底の円筒形状であって、前記炸薬が、前記弾殻の軸の周りに充填されており、前記紛状耐熱材が、前記炸薬の周りに充填されていることを特徴としている。
また、本発明の迎撃弾は、前記紛状耐熱材が、少なくとも一部が前記炸薬と混合された状態で前記弾殻に充填されていることを特徴としている。
また、本発明の迎撃弾は、前記紛状耐熱材が、粉状又は細粒状の炭化ケイ素であることを特徴としている。
また、本発明の迎撃弾は、前記信管が、近接信管又は時限信管であることを特徴としている。
本発明の迎撃システムは、飛翔体（２０）を迎撃する迎撃システム（１）において、前記飛翔体を検出する検出装置（１１）と、上記の何れかに記載の迎撃弾を投射する投射装置（１２）と、前記検出装置の検出結果に応じて前記投射装置を制御し、前記検出装置で検出された前記飛翔体に向けて前記迎撃弾を投射させる制御装置（１３）とを備えることを特徴としている。
また、本発明の迎撃システムは、前記制御装置が、前記投射装置によって投射される迎撃弾を爆発させる時間の設定を行うことを特徴としている。
また、本発明の迎撃システムは、前記検出装置、前記投射装置、及び前記制御装置は、車両（Ｍ）に搭載されていることを特徴している。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、信管の点火によって迎撃弾に充填された炸薬を炸裂させて、弾殻に充填された紛状耐熱材を溶融や燃焼させることなく爆散させて、爆散した紛状耐熱材が含まれる高密度大比重の高速爆煙風を迎撃すべき飛翔体に作用させているため、ＡＰＦＳＤＳ等の飛翔体を効果的に迎撃することができるという効果がある。また、従来の破片型りゅう弾や爆風型りゅう弾に比べて迎撃弾を小型化することができるため、迎撃システムの規模の大型化を招くことはないという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態による迎撃システムの概要を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態による迎撃弾の構成を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態による迎撃システムで飛翔体が迎撃される様子を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態による迎撃弾及び迎撃システムについて詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態による迎撃システムの概要を示す図である。図１に示す通り、本実施形態の迎撃弾及び迎撃システム１は、検出装置１１、投射装置１２、及び制御装置１３を備えており、車両Ｍに搭載されてＡＰＦＳＤＳ等の飛翔体２０を迎撃する。尚、本実施形態において、「迎撃」とは飛翔体２０の破壊のみならず、飛翔体２０の飛来コースの変更を含む意味である。
【００１５】
検出装置１１は、例えばレーダ装置であり、周囲に向けて電磁波を送信するとともに、その反射波を受信して得られる受信信号に所定の信号処理を施すことにより、飛翔体２０までの距離や飛翔体２０が飛来する方向を検出する。投射装置１２は、迎撃弾の投射方向（水平面内方向及び上下方向を含む）及び放射速度の調整が可能であり、制御装置１３の制御の下で飛翔体２０を迎撃するための迎撃弾を投射する。
【００１６】
制御装置１３は、検出装置１１の検出結果に応じて投射装置１２を制御し、検出装置１１で検出された飛翔体２０に向けて迎撃弾を投射させる。具体的に、制御装置１３は、検出装置１１の検出結果を用いて飛翔体２０の速度及び飛来コースを求め、迎撃弾を飛翔体２０に着弾又は近接させる投射方向及び投射速度を算出し、その算出結果に基づいて投射装置１２を制御して飛翔体２０に向けて迎撃弾を投射させる。また、制御装置１３は、投射装置１２よって投射される迎撃弾が時限信管を備えるものである場合には、迎撃弾が飛翔体２０に着弾又は近接するまでの時間を予測し、迎撃弾を投射装置１２に投射させる制御を行う前に迎撃弾を爆発（炸裂）させる時間の設定を行う。
【００１７】
次に、以上説明した迎撃システム１で用いられる迎撃弾について説明する。図２は、本発明の一実施形態による迎撃弾の構成を示す図であって、（ａ）が側断面図であり、（ｂ）が（ａ）中のＡ−Ａ線断面矢視図である。図２に示す通り、迎撃弾３０は、弾殻３１、炸薬３２、紛状耐熱材３３、及び電子式信管３４（信管）を備えており、上述した迎撃システム１の投射装置１２から飛翔体２０に向けて投射される。
【００１８】
弾殻３１は、軽量な材料を用いて形成された有底の円筒形状の部材であり、炸薬３２及び紛状耐熱材３３を収容する。具体的に、弾殻３１は、炭素系プラスチック、アルミニウム（Ａｌ）、コーティング紙（例えば、プラスチックがコーティングされた紙）等を用いて形成される。この弾殻３１は、迎撃すべき飛翔体２０の大きさに応じて異なる大きさである。例えば、長さが数センチメートルから数メートル程度であって、直径が数センチメートルから数十センチメートル程度の大きさである。尚、弾殻３１は、紛状耐熱材３３の均等な爆散を阻害しないように敢えて強度が低いものを用いることが望ましい。
【００１９】
炸薬３２は、弾殻３１の軸の周り（軸を含む）に充填されており、電子式信管３４によって点火されることにより迎撃弾３０を爆発させる。炸薬３２としては、ＲＤＸ爆薬やＰＢＸ爆薬を用いることができる。また、図２に示す通り、炸薬３２と紛状耐熱材３３とを分けて弾殻３１に充填するのではなく、必要であれば紛状耐熱材３３をバインダ等として炸薬３２に混入させることも可能である。
【００２０】
紛状耐熱材３３は、炸薬３２への点火によって生ずる熱の温度よりも高い融点を有する材質で形成された紛状又は細粒状の物体であり、弾殻３１内において炸薬３２の周りに充填されている。この紛状耐熱材３３は、炸薬３２が点火されることによって運動エネルギーを有する微細な個体群として爆散し、高密度大比重の高速爆煙風となることによって、飛翔体２０に対して横方向（飛翔体２０が飛来する方向に対して交差する方向）の運動エネルギーを効果的に作用させるために設けられる。
【００２１】
つまり、紛状耐熱材３３が爆散することにより、固体運動エネルギーを利用して飛翔体２０を迎撃するもの（従来における第２機材）の利点と、気体運動エネルギーを利用して飛翔体２０を迎撃するもの（従来における第３機材）の利点とを共に利用することが可能になる。これにより、飛翔体２０に多大なエネルギーを与えることができ、飛翔体２０を効果的に迎撃することが可能になる。
【００２２】
具体的に、紛状耐熱材３３は、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、マイクロガラスビーズ、紛状ダイアモンド、石灰岩、大理石等の軽量で耐熱性を有する非金属、又は、チタン合金、タングステン合金等の軽量で耐熱性を有する金属によって形成される。尚、炸薬３２への点火によって生ずる熱の温度が２０００℃程度である場合には、コストの面から融点が２７００℃程度の炭化ケイ素によって形成された紛状耐熱材３３を用いるのが望ましい。
【００２３】
この紛状耐熱材３３は、図２に示す通り、炸薬３２と完全に分離した状態で弾殻３１に充填される必要は必ずしも無い。例えば、上述した通り、炸薬３２と紛状耐熱材３３とが全て混合された状態で弾殻３１に充填されていても良い。また、炸薬３２のみからなる部分と、炸薬３２と紛状耐熱材３３とが混合されたものからなる部分と、紛状耐熱材３３のみからなる部分とが存在する状態で弾殻３１に充填されていても良い。
【００２４】
電子式信管３４は、近接信管又は時限信管であり、迎撃弾３０の起爆制御を行う。ここで、電子式信管３４が時限信管である場合には、迎撃弾３０が投射装置１２から投射されてから、制御装置１３によって設定された時間が経過したときに炸薬３２に点火して迎撃弾３０を爆発させる。これに対し、電子式信管３４が近接信管である場合には、迎撃弾３０が予め設定された距離まで飛翔体２０に接近したときに炸薬３２に点火して迎撃弾３０を爆発させる。
【００２５】
次に、上記構成における迎撃システム１の動作について説明する。迎撃システム１が搭載された車両は、飛翔体２０が飛来するであろうと予測される場所に予め配備されており、その配備場所において迎撃システム１の検出装置１１から周囲に向けて電磁波が送信されて飛翔体２０の検出が行われている。検出装置１１によって飛翔体２０が検出されると、制御装置１３によって飛翔体２０の速度及び飛来コースが求められるとともに、迎撃弾３０を飛翔体２０に着弾又は近接させる投射方向及び投射速度が算出される。
【００２６】
迎撃弾３０の投射方向及び投射速度が算出されると、投射装置１２が制御装置１３によって制御されて迎撃弾３０が飛翔体２０に向けて投射される。尚、投射される迎撃弾３０が時限信管を備えるものである場合には、制御装置１３によって迎撃弾３０が飛翔体２０に着弾又は近接するまでの時間が予測され、迎撃弾３０を爆発（炸裂）させる時間の設定が行われた後で迎撃弾３０が投射される。
【００２７】
いま、投射された迎撃弾３０が飛翔体２０に近接したとすると、電子式信管３４によって炸薬３２が点火され、これにより迎撃弾３０が爆発する。すると、弾殻３１に充填されていた紛状耐熱材３３が運動エネルギーを有する微細な個体群として爆散し、高密度大比重の高速爆煙風となる。このとき、紛状耐熱材３３は、炸薬３２への点火によって生ずる熱の温度よりも高い融点を有する材質で形成されているため、溶融や燃焼することなく爆散して爆風とともに飛翔体２０に到達する。
【００２８】
このとき、飛翔体２０の周囲には、従来の第２機材で用いられる破片型りゅう弾の起爆によって生ずる破片数と比較して極めて多くの粉末が存在している。このため、紛状耐熱材３３は、飛翔体２０の側面（迎撃弾３０が爆発した側の側面）を覆い尽くすかのように到達する。これにより、破片型りゅう弾の破片に比べて極めて多くの紛状耐熱材３３が飛翔体２０に命中し、その結果として爆風を利用する従来の第３機材に比べてより多くのエネルギーを飛翔体２０に伝播させることができる。
【００２９】
図３は、本発明の一実施形態による迎撃システムで飛翔体が迎撃される様子を説明するための図である。まず、図３（ａ）に示す通り、飛翔体２０の側面の近傍で迎撃弾３０が爆発すると、迎撃弾３０の爆発によって伝播されるエネルギーによって飛翔体２０に横方向（飛翔体２０が飛来する方向に対して交差する方向）の力が作用する。すると、飛翔体２０は、図３（ａ）中の符号Ｄ１を付した方向に並進して飛来コースが変更され、その結果として飛翔体２０が着弾される位置がずれることになる。
【００３０】
また、翼が設けられた飛翔体２０の側面の近傍で迎撃弾３０が爆発すると、迎撃弾３０の爆発によるエネルギーの多くは面積が大きな翼面に伝播され、これにより翼が設けられた後端部に横方向の力が作用する。すると、飛翔体２０は重心Ｃ１を中心として図３（ｂ）中の符号Ｄ２を付した方向に旋回して飛来方向が変更され、その結果として飛翔体２０が着弾される角度がずれて進徹効果が薄れることになる。
【００３１】
以上の通り、本実施形態によれば、炸薬３２への点火によって生ずる熱の温度よりも高い融点を有する紛状耐熱材３３が充填された迎撃弾３０を飛翔体２０の近傍で爆発させ、爆散された紛状耐熱材３３が含まれる高密度大比重の高速爆煙風を飛翔体２０に作用させているため、ＡＰＦＳＤＳ等の飛翔体２０を効果的に迎撃することができる。また、迎撃弾３０は、従来の第２機材で用いられる破片型りゅう弾よりも小型であり、迎撃システム１の小型化が可能である。このため、戦車等の大型車両以外の小型車両にも迎撃システム１を搭載することができる。
【００３２】
更に、迎撃弾３０の弾殻３１に充填される紛状耐熱材３３として炭化ケイ素等の非金属を使用した場合には、金属よりも比重が小さいことから、紛状耐熱材３３が爆散したときの運動エネルギーが空気抵抗等によって急速に失われる。このため、迎撃弾３０の爆発の影響が及ぶ範囲は、従来の破片型りゅう弾や爆風型りゅう弾に比べて極めて小さくなる。これにより、市街地等の近くでも迎撃弾３０を爆発させることが可能である。
【００３３】
以上、本発明の一実施形態による迎撃弾及び迎撃システムについて説明したが、本発明は上記実施形態に制限される訳ではなく、本発明の範囲内で自由に変更が可能である。例えば、上記実施形態ではＡＰＦＳＤＳ等の飛翔体２０を迎撃する例について説明したが、ＡＰＦＳＤＳ等よりも迎撃難易度の低いものをより効果的に迎撃することもできる。
【００３４】
また、上記実施形態では、大気中を飛来する飛翔体２０を迎撃する例について説明したが、本発明は、スペースデブリ（宇宙ゴミ）の対策手段として活用することも可能である。例えば、宇宙船や人工衛星等に衝突する可能性のあるスペースデブリを本発明の迎撃システムを用いて迎撃すれば、宇宙船等の安全を確保することができる。このとき、スペースデブリの迎撃に用いる紛状耐熱材は、極めて小さく、また爆散によって広範囲に拡散するため、紛状耐熱材が宇宙船に対して及ぼす悪影響は殆ど無い。
【符号の説明】
【００３５】
１      迎撃システム
１１    検出装置
１２    投射装置
１３    制御装置
２０    飛翔体
３０    迎撃弾
３１    弾殻
３２    炸薬
３３    紛状耐熱材
３４    電子式信管
Ｍ      車両
【図１】
2011158204.tif 000003
【図２】
2011158204.tif 000004
【図３】
2011158204.tif 000005