2016年03月23日

弾道弾の飛翔技術の基礎 (4)


2.大気圏再突入段階 (Re-entry Phase)

中間の第2段階である大気圏外における自由飛翔についての説明は省略して、第3段階の大気圏再突入に移ります。

この再突入の段階も、更に次の3つの段階に細分されます。

     姿勢再変換段階 (Reorientation Phase)
     減速段階 (Deceleration Phase)
     終末段階 (Terminal Phase)

BM_re-entry_flight_01.jpg
( 図 : re-entry path phases )


(1) 各段階の概要

姿勢再変換段階 (Reorientation Phase)

第2段階の大気圏外での飛翔においては、誘導弾に作用する外力は地球の重力だけですから弾道弾の姿勢は変わらず、したがって第3段階の大気圏再突入時は第1段階最後の燃焼終了時とほぼ同じ姿勢を維持しており、また自由落下の速力 (speed) は燃焼終了時とほぼ同じです。

そして大気圏に再突入し始めると次第に空気抵抗の影響が強くなりますので、この第3段階の最初はこの空気抵抗による弾道弾の姿勢の変換となります。

つまり、空気密度が濃くなるに従ってその抵抗により弾体は徐々に迎え角がゼロ、即ち弾軸が速度 (verocity) 方向に一致するごとく回転します。

しかしながら、このままでは弾道軌跡に対して多少の誤差が生じてくることはまぬがれませんので、最近では小さなガス噴射装置又はロケット噴射装置を装備して、これにより第1段階で打ち上げロケット最終段の分離直前に弾体を回転させて、姿勢を再突入時の最適姿勢に修正するやり方が一般的です。

また、古くは打ち上げの最終段のまま再突入する弾道弾もありましたが、最近では単弾頭といえどもロケット燃焼終了段階から再突入までの何れかの時に弾頭を放出する機構になっているものも多く、この場合一般的には放出時に弾頭の姿勢変換を行います。

もちろんこのためにはより複雑な機構と高度な制御技術が必要となることは言うまでもありません。

北朝鮮のテポドンなどの場合も、ロケット燃焼終了段階の直後に弾頭部を放出するようになっているようですが、この辺の詳細は不明で (秘密事項ですので (^_^; )、どれ程の精度で制御できているのかは判りません。

( ただし、この弾頭部放出により、当然ながらその最終段の弾体なども引き続き弾道軌跡に沿って飛翔することになります。 これらは 「デブリス」 (debris) と呼ばれ、弾道弾迎撃の際に弾頭部との識別が必要になってきます。)


減速段階 (Deceleration Phase)

続く再突入第2段階は、高度20万フィート (6.1万m) から5万フィート (1.5万m) までの間です。

この領域では次第に空気密度が濃くなるため、再突入体は空気抵抗により急激に減速することとなり、このため極めて大きな荷重がかかることになります。 この減速加重は、ICBMの場合では −40g を越えるのが普通とされています。

また同時に、空気の摩擦により非常な高温に晒されます。 一般的に再突入体の表面は華氏約1万度 (摂氏約5600度) 近くになるいう過酷な状況であるとされています。

つい先日 (3月15日)、北朝鮮が弾道弾の再突入模擬実験を行ったとする報道がなされていましたが、その実験はどうもこの耐熱試験だけであったようです。


終末段階 (Terminal Phase)

再突入の第3段階は、最後の高度5万フィート (1.5万m) から弾着までで、再突入体は重力加速度と釣り合う程度にまで減速した後、最終的にはほぼ垂直に降下します。

この段階まで来ると再突入体の表面温度は下がってきますので、この終末段階での主たる関心事は、音速領域での安定性と、弾頭の安全解除及び起爆になります。

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前 : 弾道弾の飛翔技術の基礎 (3)

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posted by 桜と錨 at 19:08| Comment(0) | TrackBack(0) | 現代戦のこと
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