ステルス性

ステルス性（ステルスせい、英: stealth）とは、軍用機、軍艦、戦闘車両等の兵器をレーダー等のセンサー類から探知され難くする軍事技術の総称である。単にそれらの技術を取り入れて開発された兵器を指してステルスと呼ぶ事もある。ステルス性という言葉は「ある兵器がセンサー類からどの程度探知され難いか」という事を相対的に表す。正式な軍事用語としては低観測性 (low observable) と言い、略してLO特性などと呼ぶ。

概要

ステルスの本来の意味は「こっそり」「隠れる」などである。ステルス性を実現するための軍事技術が「ステルス技術」であり、電波の反射、赤外線の放射、地球の磁力線の変形、音響的被探知、視覚的発見の抑制などである。レーダーが発達した近代においては、非常に重要な技術であり、最新の兵器（特に車両や船舶、航空機）は多かれ少なかれ、ステルスを意識して設計されている。
妨害電波（ジャミング）やチャフ、フレアなどの能動型電子対抗手段（電子的に欺瞞すること）は、ステルスではなく「ソフトキル」と呼ぶ。
人間の感覚器官による発見を防ぐための手段は、古くより行われてきた。例としては、忍者が足音を忍ばせたり、騎兵が馬の嘶きを消すこと、槍兵が穂先の反射光を消すこともステルス技術である。低騒音技術、低視認技術（カムフラージュ,代表例は迷彩）など、環境全般に影響を減らし発見されるのを防ぐ行為もまた、広義のステルスといえる。
ステルス兵器といえど、絶対に発見されないわけではない。自ら通信用の電波を照射した場合、レーダーに近付いた場合、または飛行機雲によって発見される恐れもある。

レーダー反射断面積

電波に対し、どれだけのステルス性を持っているかを表す値としてRCS(Radar cross section, レーダー反射断面積)という言葉が使われる。この値が小さければそれだけレーダーに探知される距離が短くなる。特に断らない限りはRCSが最小となる正面での値が、書籍などでのRCS値となるが、RCS値は全ての方向からのものが存在する。
：RCS値
：入射電界強度
：受信散乱電界強度

R：目標とレーダーとの距離
 
RCSは面積の次数で表せるが、1m²との比較をデシベルで表記することもよく行われる。単位はm²又はdBsm(DEcibel squared meter、デシベル・スクエアメーター)で表す。例えば1m²は0dBsm、2m²は3dBsmである。
次にレーダーの方程式を示す。
：レーダーの最低受信電力
：レーダーの尖頭電力

G：アンテナ利得

λ：波長
 
レーダーの最低受信電力が判れば、RCSがσである目標からの最大探知距離 Rₘₐₓ は次の式で計算できる。
上記の式より、探知距離はRCSの4乗根に比例する。例えば、B-52のRCSが100m²でF-117攻撃機のRCSが0.025m²とすれば、(100/0.025)1/4 = 8倍のレーダー探知距離の差が生じる。また、探知される距離を2分の1にしたいのなら、RCSはその4乗の16分の1にする必要がある。
RCSはなにか直接の反射面積を表している訳ではなく、あくまで軍用機の電波に対する低発見性を数値化して比較するためのものである。RCSが0.01m²だから10cm角四方の金属板と同じ反射であるといった表現は、よくある間違いなので注意が必要である。例えば1m²の金属板がレーダーに直角に位置する時のRCSは14,000m²であるように、一般に反射面積とRCSの値は異なる。

兵器種によるステルスの差

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。

RAM

今のところRAMの塗装型は高価であるという点やメンテナンスに手間が掛かるという点で問題がある。一部には、赤外線放射率が異なる塗装で各部を塗り分け、赤外線映像として見た際に、航空機の形状として認識されづらいように配慮した機種もある。
現在実用化されているステルス航空機の機体色は、マットブラックかダークグレー系が大勢を占める。これは夜間運用時に効果的であると同時に、極端に高度を下げない限り日中でも比較的目立たない色であることが、その理由として挙げられる。そのため、現在ではレーダー反射塗料を使うと、必ずしもその原色であるダーク系カラーになってしまうという訳ではない。
なお航空機に高度なステルス性を持たせる場合、やはり機体をステルス性の高い形状にしなければならないが、航空機の場合、単純に「ステルス性に優れる形状」であれば良い訳では無く、同時に「良好な飛行が可能な形状」すなわち航空工学に基づいた形状も求められる。それらを両立する為に、設計には非常に複雑な計算を必要とする。また、開発・生産・維持のいずれの段階においても、高技術力と高コストの両方が要求される。特に維持は困難で、飛行中に霧や霜や埃が機体に付着したり、ビスの締めが甘く頭が少し表面から浮いただけでも、ステルス性は損なわれるといわれている(例えばB-2爆撃機の場合、一機あたりの価格が高い上に、整備には専用の格納庫を必要とする。国外の基地へ展開する場合、専用格納庫も一緒に展開する必要がある。それらの影響だけが原因では無いが、総生産数は当初の予定を下回る21機にとどまっている)。したがって費用対効果も悪くなりがちである。その為、技術力が追い付かない、あまりコストを割けない等の理由で形状の工夫が出来ない場合は、RAMを使用する等して、少しでもステルス性の改善を求めることも多い。
艦船や車両では、運用上の理由(RAM塗料は劣化が早く長期間の野外活動に耐えられない、陸上兵器は少しでもカムフラージュを行えばレーダーには元々映りにくい等)から、高価なRAMは使用せず、外観の形状に配慮をする程度である。

F-117

F-117のステルス性は、その機体構造(概観の形状)からレーダ入射波を散乱及び後方背面波としてRCS(レーダー断面積)を下げているものと考えられる。この機体のステルスの特徴としては、レーダに対するRCS低減は全方位でなく前方方向と背面方向に対してRCSが極端に小さい。また運動性を犠牲にしているがステルス機の中ではRCSが最も小さい機体と考えられている。

赤外線ステルス

サイドワインダー・ミサイルのように飛行中の航空機が放つ赤外線を捕らえて自動追尾する対空ミサイルが多い。高空では周囲や背景の温度が低いため、パッシブ式赤外線画像装置で航空機自体の画像を捉えることもそれほど難しくない。これらパッシブ式赤外線センサーを備えるミサイルに対する最も単純で有効な対策は、自らの赤外線放射量を減らすことである。以下に航空機での赤外線でのステルス技術について示す。

赤外線迷彩

航空機自体の画像を捉えて画像認識を行うミサイル・シーカーに対しては、赤外線反射率が異なる塗料を機体に塗布し、航空機としての形状の検出を困難にする。
フレアや赤外線レーザーの照射といったステルス以外の技術(「ソフトキル」と呼ばれる)は本項目では扱わない。それぞれの項目を参照されたい。

光学ステルス

可視領域の電磁波(光)での探知を困難にする技術(光学迷彩)は実用化されていないものの、研究は行われている。いわば「見えない兵器」を実現しようというもの。
電磁波である可視光をねじ曲げて、その途中に存在する物体を目に見えないようにする技術が考えられている。2006年10月20日付けのUSA Today紙はデューク大学のデービッド・スミスを中心とした研究グループが同様の理論でマイクロ波(可視光ではない)をねじ曲げる事に成功したと報じた(詳細な内容はアメリカの科学雑誌 Science に掲載された)。現在はまだ確立していない技術であるが、理論的には同じ方法で可視光をねじ曲げる事が可能で、実現可能であると主張されている。この技術によって目に見えない究極の戦闘機等を作成可能かもしれないが、問題は外から戦闘機が見えないのと同様に戦闘機からも外が見えなくなる事である。
他のアプローチとしては、カメラとディスプレイ装置を組み合わせる方法がある。カメラで撮影した映像を、カメラの後方に設置したディスプレイで表示する。原理的には、後方から見た場合に「何も無い」ように見えるように調整できるはずである。これを前後左右に設置すれば、四方から見ても何もないように見える事になる。問題は、見る角度がずれてしまえば、風景を映しているディスプレイがあると分かってしまうことである。光学迷彩を施したい物体の表面に、無数の超小型のカメラと表示デバイスを形成して解決するというアイデアもあるが、技術的・理論的に見て、実現の日は遠いと思われる。
そこまで完璧な光学迷彩を実現しなくとも、周囲の色彩やパターンに合わせた迷彩パターンを、リアルタイムに計算して表示する「アクティブ迷彩」のようなものでも、高い効果が期待できそうである。カメレオンの擬態のようなものだが、このようなものならば、近い将来に実現可能かも知れない。
また、人間の脳による視覚処理の裏をかいて、「脳が認識できない」「脳が混乱してしまう」パターン・映像を表示するというアイデアもあるが、そもそも、そういった現象があり得るのかはっきりしていない。
なお、光学的な迷彩は、技術的には非常に興味深い一方で、乗り物に使用した場合は、騒音が大きいと音で大体の位置が予測されてしまう為あまり意味が無いのではないか、野外において埃や泥が付着すれば簡単に無効化されてしまうのではないか、既存の迷彩塗装と比較して迷彩効果そのものが過剰であり、投じるコストに見合った損耗率の低下が得られるのか＝費用対効果に優れるのか、等の疑問も存在している。
など、景色が透けて見えるほどの光学迷彩を積極的に必要とする理由が薄く、当分は、研究・実験レベルにとどまると思われる。

対ステルス技術

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。

パッシブ・レーダー

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。

低周波数レーダー

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。

艦艇

艦艇の中でも潜水艦は究極のステルス兵器と呼ばれる。

車両

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。