Blocking missile Morio Kikuchi Abstract: We protect an

Blocking missile
Morio Kikuchi
Abstract:
We protect an aircraft from an anti-aircraft missile disposing a flying object between them.
1. Anti-aircraft missile
If an anti-aircraft missile is launched aiming at an aircraft, the aircraft side takes a countermeasure.
If it is radar-guided, radio wave oscillator is projected and chaff is discharged. If it is heat seeking, flare
is projected.
If the aircraft side can distinguish the guidance type of the anti-aircraft missile immediately, the
above countermeasure can be used properly. However, generally, the aircraft side can not always
distinguish the guidance type of the anti-aircraft missile. Because the sure information of the
anti-aircraft missile which the aircraft side owns is its position and velocity by radar, we will have to
take a countermeasure based on them.
In American football, a blocker blocks an enemy player getting between the friend player who has
the ball and the enemy player who chases him. Mostly, the inner product on velocity between the
friend player and the enemy player is positive. We consider a countermeasure into which this motion of
the blocker is introduced. Figure 1 shows an aircraft, an anti-aircraft missile and a blocking missile.
They correspond to the friend player, the enemy player who chases him and the blocker respectively.
The line segment which connects the aircraft and the anti-aircraft missile is called blocking line.
We assume that the distance between the aircraft and the blocking missile is r and the distance
between the anti-aircraft missile and the blocking missile is d. If we assume that r is constant, d
becomes small with the passage of time and the anti-aircraft missile and the blocking missile crash at
d=0.
In Figure 1, the inner product on velocity between the aircraft and the anti-aircraft missile is
positive. However, it can be negative like Figure 2. In consequence, the blocking missile blocks the
anti-aircraft missile on a sphere of which centre is the aircraft and radius is r. We call r blocking
distance or blocking radius. Blocking distance has a minimum value. We call it minimum blocking
distance rmin . Minimum blocking distance is a distance in which a crash between blocking missile and
anti-aircraft missile and an explosion of anti-aircraft missile do not give physical damage to aircraft
and it is not isotropic on aircraft generally. For example, in the case that an aircraft goes straight on
horizontally, it is large in the front and small in the rear. Besides, in the case that a blocking missile
follows an aircraft, we must consider an influence of body slipstream.
2. Blocking missile
Blocking missile is a flyng object which protects basically aircrafts of which mobilities are low like
civilian plane, transport plane, rescue palne, helicopter, and so on. Therefore, it differs from general
missile in the situation somewhat though it has a name of missile.
Figure 3 shows a general view of blocking missile. Because a blocking missile flies at a velocity in the
same degree as an aircraft, it has a large aspect ratio.
Blocking missile is put away in a container and released into the air from a rear slant ramp and so
on. Figure 4 shows a shape of blocknig missile inside a container.
3. Container
There are cylinder type and free-falling type in the way of releasing it out of a container. In the
former, it is released out of a container by using air pressure or wire. If we use air pressure, split piston
rings are set out on the front part of the body.
Because the velocity of helicopter is especially low, a device is needed in wing. There is a limit to
enlarging aspect ratio. If we are faced with the case, biplane is adopted. In the case that a free-falling
type release is possible, it is one of choices to make a container factory type. In a factory type
container, we attach wing to body inside a container.
4. Cooperative guidance
It is desirable that blocking missile is automatically guided, however, for various restrictions, if it is
guided only by automatical guidance, making sure of minimum blocking radius and keeping of beeing
on the blocking line of blocking missile may be doubtful. If we aim at perfection, in addition to
automatic guidance of the blocking missile side, the aircraft side does corrective operation. It is called
cooperative guidance. It is not always requested that a distance r between aircraft and blocking missile
is to be constant. The relation r≥rmin is enough to do it.
5. Mock lock on
In order to get the data in the case of developing a guidance system of blocking missile, we adopt
mock lock on. In this way, an aircraft of which velocity and mobility are high, for example, a fighter is
used instead of anti-aircraft missile and blocking missile. An aircraft which was locked on, for example,
goes straight on horizontally in the first stage and circles horizontally in the second stage. An aircraft
which is a mock blocking missile flies being close to an aircraft before mock lock on. If locked on, going
away from the aircraft, first, it makes sure of minimum blocking radius and next, it rides on the line
segment blocking line which connects the aircraft and the anti-aircraft missile. If the blocking radius is
too large, it may be not able to cope with a wait and fake. So, we seek the most suitable blocking
radius in mock lock on as well.
6. Course mode
We assume that an anti-aircraft missile flies on proportional navigation. If a blocking missile persists
in a blocking line, as seen often in a rugby football game and baseball game, there is a probability that
the anti-aircraft missile is missed before d=0. This is because its velocity is high, so the influence of
the difference between the two velocities becomes large as d becomes small. In this case, we put the
blocking missile on the flight course of the anti-aircraft missile moving it away from the blocking line
early. It collides head-on with or collides with the blocking missile on its flight course. We call this
course mode.
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ブロッキングミサイル
菊池盛雄
アブストラクト:
航空機と対空ミサイルの間に飛翔体を配置して航空機を対空ミサイルから守ります。
1. 対空ミサイル
航空機をターゲットにして対空ミサイルが発射された場合、航空機の側は対抗策を取ります。対空ミ
サイルがレーダー誘導式なら電波発振器を投射し、チャフを放出します。対空ミサイルが赤外線探知式
ならフレアを投射します。
航空機の側が対空ミサイルの誘導形式を即座に判別できれば上述の対抗策を使い分けることができま
す。しかし、一般には航空機の側が対空ミサイルの誘導形式を完璧に判別できるとは限りません。航空
機の側が有する対空ミサイルの確実な情報はレーダーによるその位置、速度ですから、これに基づいた
対抗策を取るべきでしょう。
アメリカンフットボールではブロッカーがボールを持った味方プレーヤーと追いかける敵方プレー
ヤーの間に入って敵方プレーヤーをブロックします。味方プレーヤーとブロッカーの速度ベクトルの内
積は大概正です。このブロッカーの動きを取り入れた対抗策を考えましょう。図 1 に航空機と対空ミサイ
ル、ブロッキングミサイルを示しています。これらは各々味方プレーヤー、追いかける敵方プレーヤー、
ブロッカーに対応しています。航空機と対空ミサイルを結ぶ線分をブロッキングラインと称します。
航空機とブロッキングミサイルの距離を r、対空ミサイルとブロッキングミサイルの距離を d としま
す。r が一定であるとすると d は時間の経過と共に小さくなり、d=0 で対空ミサイルとブロッキングミ
サイルはクラッシュします。
図 1 では航空機と対空ミサイルの速度ベクトルの内積は正ですが、この内積は図 2 のように負でも良
く、結局ブロッキングミサイルは航空機を中心とする半径 r の球面上で対空ミサイルをブロックするこ
とになります。r をブロッキング距離またはブロッキング半径と称します。ブロッキング距離には最小
値があり、これを最小ブロッキング距離 rmin と称します。最小ブロッキング距離は、ブロッキングミサ
イルと対空ミサイルのクラッシュ、対空ミサイルの爆発が航空機に物理的ダメージをあたえない距離
で、一般に航空機に関して等方的ではありません。例えば航空機が水平直進する場合は、航空機の前方
では大きく、後方では小さくなっています。また、ブロッキングミサイルが航空機の後方につく場合は
航空機の機体後流の影響も考慮しなければなりません。
2. ブロッキングミサイル
ブロッキングミサイルは基本的に民間機、輸送機、救難機、ヘリコプターなどの低速で、機動性が低
い航空機を防御する飛翔体です。ですから一般的なミサイルとは多少意味合いが異なります。
図 3 はブロッキングミサイルの概観を示しています。航空機と同じ程度の速度で飛ぶので主翼のアス
ペクト比が大きくなっています。
ブロッキングミサイルはコンテナに収納し、航空機の後部傾斜ランプ等から空中に放出します。図 4
は収納時のブロッキングミサイルです。
3. コンテナ
コンテナからブロッキングミサイルを放出する方法にはシリンダー型と自由落下型があります。シリ
ンダー型では空気圧やワイヤー等でブロッキングミサイルをシリンダー外に放出します。空気圧を用い
る場合は胴体前部に分割型のピストンリングを取り付けます。
ヘリコプターは特に低速なので主翼には工夫が必要となります。アスペクト比を大きくするにも限界
があります。その場合は複葉とします。自由落下型の放出が可能な場合はコンテナをファクトリー型と
することも選択肢のひとつです。ファクトリー型のコンテナでは内部で胴体に主翼を取り付けます。
4. 協調誘導
ブロッキングミサイルは自動誘導が望ましいのですが、種々の制約があるでしょうから、ブロッキン
グミサイルの側の自動誘導だけでは最小ブロッキング半径の確保とオンブロッキングラインの維持がで
きないかもしれません。完璧を期すなら、ブロッキングミサイルの側の自動誘導に加えて、航空機の側
が補正操縦を行います。これを協調誘導と称します。また、航空機とブロッキングミサイルの距離 r は
必ずしも一定でなくてもよく、r≥rmin であれば十分です。
5. 模擬ロックオン
ブロッキングミサイルの誘導システムを開発する場合のデータを取得するには模擬ロックオンを行い
ます。これは対空ミサイル、ブロッキングミサイルの代わりに高速で機動性が高い航空機、例えば戦闘
機を用いるものです。模擬ロックオンされた航空機は、例えば第一ステージでは水平直進し、第二ス
テージでは水平旋回します。模擬ブロッキングミサイルである航空機は模擬ロックオン開始前は航空機
に近接して飛行し、模擬ロックオンされたら航空機から離れて、まず最小ブロッキング半径を確保し、
次に航空機と対空ミサイルを結ぶ線分、ブロッキングラインに乗ります。ブロッキング半径があまり大
きいと対空ミサイルのウェイトやフェイクに対応できないかもしれません。そこで模擬ロックオンでは
最適ブロッキング半径も求めます。
6. コースモード
対空ミサイルは比例航法で飛行するとします。ブロッキングミサイルはブロッキングラインに固執し
ていると、ラグビーや野球でよく見られるように、d=0 になる前に対空ミサイルに逃げられる可能性が
あります。これは対空ミサイルが高速であり、d が小さくなるにつれて速度差の影響が大きくなるから
です。そのような場合は早めにブロッキングラインからはずして対空ミサイルの飛行コースに入らせま
す。対空ミサイルはその飛行コース上でブロッキングミサイルと正面衝突するか、ブロッキングミサイ
ルに追突します。これをコースモードと称します。

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