FCS-2

81式射撃指揮装置2型は、日本で開発された射撃指揮装置。艦砲と個艦防空ミサイルの射撃指揮に用いられており、いずれも海上自衛隊の護衛艦に装備されている。

1. 来歴
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1.1. 開発の計画と技術試験
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1950年代末より、ソビエト連邦軍はK-10S空対艦ミサイルやP-15艦対艦ミサイルなど対艦ミサイルの配備に着手した。1967年のエイラート事件を受けて、西側諸国においてもこれらの脅威がクローズアップされ、対艦ミサイル防御が急務となった香田。

海上自衛隊では、当時進めていた第3次防衛力整備計画ではこれらの施策が間に合わなかったことから、第4次防衛力整備計画での導入を目指していた。これに応じて、ASMDに対応した新型GFCSとして開発されたのが本機である香田。

開発は、昭和45年度より、「小型射撃指揮装置」として着手された小林。開発計画は砲制御部とミサイル制御部に区分され、砲制御部は下記のような開発線表が計画されていた。またミサイル制御部については、昭和50年度での委託研究が計画されていた香田。

昭和45年度 - 委託研究
昭和46～47年度 - 試作
昭和48年度 - 陸上技術試験
昭和49～50年度 - 海上技術・実用試験技術試験までは順調に進展し、1973年3月に試作機が納入されたものの、開発要求の目標質量3トンを大幅に超過して出来上がっており海上幕僚監部、このために、追尾レーダーの精度を左右するサーボ機構の追従・応答性に不安が残るなどの問題が指摘された。また予算確保にも問題が生じたことから開発線表の1年延長が決定され、昭和49年度にも引き続いて陸上技術試験を行ったのち、昭和50年度より護衛艦「むらくも」の第2方位盤を試作機に換装しての海上技術・実用試験が開始された香田。

1.2. 海上技術・実用試験
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しかし海上技術・実用試験では、各段階で様々な問題が生起した。1年目にあたる1975年には、出航して船体振動を受けると電源断や誤動作が発生してまともな作動が得られず、そもそも試験を開始できない状況が続いた河野。ここで発生した問題の一つが、レーダー送受信機の立体回路の核となる発振管Crossed-field amplifierの信頼性不足で、一千数百万円と高価ながら1,200時間以上の寿命が標榜された輸入品を使用していたにもかかわらず、試験では、長くて二百数十時間程度、短いときは数十時間でダウンする状況であった。試作機全体のメーカーである三菱電機はCFAの信頼性の問題と判断していたが、同社の担当者とCFAのメーカーであるレイセオンの担当者とを「むらくも」艦上に召致して検討したところ、CFAそのものには問題がなく、送信機キャビネット内に漏洩した電波とCFA内の発振電波とが共振した結果としてCFA本体にクラックを生じていることが判明し、キャビネット内に電波シールドを貼るだけで解決したことから、三菱電機の完敗となった上羽。

またこの他にも、国産電子管の絶縁低下等の問題も発生し、その解決に半年を要したため、海上技術・実用試験も昭和51年度まで延長された。これにより、試験完了見積もりが昭和53年度にずれ込んだことから、当初計画されていたしらね型での採用は断念され、オランダのシグナール社からWM-25を輸入して装備することになった香田小滝。

2年目にあたる1976年には何とか動かせるようになって試験が進み始めたが河野、追尾試験においてシークラッターへの対処が問題となった香田。当時、海上自衛隊としても技本としても確たるフィールド・データを持っておらず、公刊学術データを基に設計製作していたが、実際には日本近海の冬季におけるシークラッターは1,000倍も大きく、目標追尾が安定しないというトラブルが生じた海上幕僚監部。またレーダーアンテナや増幅器、武器管制コンソール、ソフトウェアにも不具合が相次ぎ、システムは満身創痍の状態となった上羽。

度重なる改修にもかかわらず、この状態は1977年に入っても解決せず上羽、2・3月にかけての対電子対策性能試験、追尾・射撃試験では満足な成果を得ることはできなかった海上幕僚監部。特に簡易曳航標的への水上射撃試験では追尾が標的から外れた結果、クラッターの影響もあって弾着が曳航艦のほうに移動していくという状況が発生、続いて行われた対空射撃試験では、試験艦「あづま」から発進した低速ドローンを撃つはずが、またしても追尾がドローンから外れた上に、射界外にいた「あづま」をロックオンしてしまい、2斉射4発の射弾が同艦のマストをかすめるという最悪の事態に至った上羽。

この情勢を受けて、実用実験隊では、実用試験の継続は困難との意見が台頭するに至った関根。ポスト4次防艦ではFCS-2の搭載が予定されていたが、開発失敗に備えて、しらね型で採用されたWM-25や、そのアメリカ版であるMk.92、イギリスのSAPHIRE、スウェーデンの9LV200、更にはFCS-1のデジタル化版や、81式短距離地対空誘導弾のFCSの派生型なども俎上に載せられる状況であった。特に81式短SAM派生型については、揚陸艦に仮装備してのデモンストレーションも検討されたが、これは実現しなかった河野。

1.3. 全面改修と制式化
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1977年8月の装備審査会議調整部会での決定に基づき、シークラッターへの対応策として、ドップラー処理を利用したMTT、MTIMoving target indication}}が新たに開発されて組み込まれることになったが、これによって「小型射撃指揮装置」として課せられていた厳しい重量制限の達成は不可能となり、基本要目も変更された。その後も試験の難航は続き、ポスト4次防艦の嚆矢となる52DEに搭載するFCSを決定するべきタイムリミットである1978年8月が迫ってきた。そして1977年12月21日と1978年1月26日に、海上幕僚監部防衛部長列席のもとで、FCS-2の進退を決める会議が開かれて、下記の決定が下された河野。

全力で全面改修に取り組み、FCS-2の成功を目指す
実験隊司令をリーダーとする官民合同の特別グループを編成する
改修に失敗した場合、52DDのミサイル指揮装置はWM-25とするこれは実質的にFCS-2に与えられたラストチャンスであった。この決定に基づき、1978年2月、実験隊司令 小綿海将補の下に、関東地方の技術研究本部・海上幕僚監部および実施部隊の幹部を糾合して支援グループが編成され、またメーカーである三菱電機でも、鎌倉製作所の専門家を結集したグループが設置され、官民の力を結集したプロジェクトが発足した香田。上記の通り、これは全面改修であり、海自側特別グループが改修の細部にまで目を通すこととなった。システム全体の見直しや計算機プログラムの変更、ドキュメントの改訂やオーバーホール等について連日のように審査会が開かれた河野。この結果、警戒レーダーと追尾レーダーの機構部不具合改修、方位盤の重量軽減対策、測的系のカルマンフィルターのα―βフィルターへの変更、射撃計算系プログラムの全面再構成等、数多くの改善対策が実施された海上幕僚監部。

両グループの精力的な取り組みによって問題は解決され、1978年4月に改修が終了して5月より試験を再開した。射撃試験では、通常の護衛艦の訓練射撃弾数の1年分に相当する数百発の76mm砲弾を1日で撃ち尽くすという凄まじい場面もあったが香田、今度は順調に経過し、データは要求精度内に収まっていた関根。8月の対空射撃を経て、海上技術・実用試験は10月に成功裏に終了、1979年3月に、81式射撃指揮装置として制式化された香田。

2. 設計
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本機の開発時の目標は下記の3項目であった香田。

多目標同時射撃能力
小型高速目標の探知・捕捉・追尾
有人の攻撃機が基準となっていた当時にあっては、P-15でも小型・高速と考えられていた。なおFCS-1開発時に要求された的速は900までであった伊東。
複数火器・SAM指揮管制能力
従来の艦砲に加えて、新型の35mm機銃や40mm機銃など多くの火器の搭載が検討されていたことから、これらを単一のGFCSで管制することが求められた。

2.1. 試作機
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上記の経緯により、試作機は砲制御部を模したものとされた。方位盤には、追尾レーダーとともに警戒レーダーが装備され、下側に警戒レーダーのスロットアレイ・アンテナ、上側に追尾レーダーのカセグレン・アンテナを積み重ねた構造となっていた。方位盤全体がアウターロール・インナーピッチ型の二重揺篭型のスタビライザーによって安定化されており、また風圧や塩害の影響を少なくするため、方位盤全体が白いレドームに覆われていた。警戒レーダーは横長の長方形のアンテナを備えており、60 rpmの速度で水平方向をスキャンし、捜索と目標追尾を同時に実施するという捜索中追尾方式が採用され、警戒レーダーが捉えた目標のうち高脅威度のものを追尾レーダーに移換して攻撃を実施する構成とされた香田野田。

これらのレーダーは共通の送信機を使用しているが、このレーダー送信機としては、周波数可変能力Frequency agilityを実現するため、2段の進行波管Traveling-wave tubeと増幅管Crossed-field amplifierの計3段構成による変調・増幅方式とされた多田海上幕僚監部。また上記の経緯により、電子防護能力向上のためパルス圧縮が、またクラッター抑圧能力向上のためにMTT回路やMTI装置が付加され、レーダー追尾能力の改善が図られている野田。

捜索段階では送信機の全出力が警戒レーダーに分配される。目標を探知すると、警戒レーダーに40パーセント、追尾レーダーに60パーセントの割合で出力が分配される長井。追尾においては、FCS-1と同様、2対4個のホーンによる振幅モノパルス方式によって角度誤差を検出し、自動追尾する北村。

また視認によって発見した緊急目標を捕捉、照準するために、レドーム外に光学照準器が独立して設けられている野田。これは照準望遠鏡とTVカメラ、整合望遠鏡等によって構成されている多田。

なお電子計算機としては三菱電機のMELCOM 70が用いられており沼田、これはワード長16ビットのデジタル計算機であった多田。情報を時分割処理することにより、1台のFCSでミサイル射撃と砲射撃の2つの計算を同時にできるようにされた野田。

搭載艦艇

護衛艦「むらくも」- 後にFCS-2-21Eに換装

2.2. FCS-2-12
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ミサイル射撃指揮装置2型-12は、試作機の設計を基本として、ミサイル制御部を付加した。ミサイル誘導用の送信機にはNATO型の連続波送信機であるMk.73を装備し砲と艦対空ミサイルの管制を可能としており、「Highタイプ」と呼ばれる多田野田。

方位盤はDIR-2-12、光学照準器はOPT-2-12と称される。光学照準器にはレーザー測距儀が追加されたほか、後述のFCS-2-21と同様に、テレビ画像の自動追尾機能も付与された。なお電子計算機については、新しい標準となっていたAN/UYK-20電子計算機に変更された多田野田。

デジタル連接化も配慮されており、艦の戦術情報処理装置や、併載されるFCS-2-21からも目標探知情報を得られるようになっている多田。

搭載艦艇

はつゆき型護衛艦- FCS-2-12 - 12A
あさぎり型護衛艦