High-intensity infrared decoy flares

【発明の詳細な説明】 高強度の赤外線囮照明弾背景 １． 発明の分野本発明は、光を追跡するミサイルに対抗する装置として使用される囮照明弾に関する。 より具体的には、本発明は、不安定な燃焼状態を実現することにより、 照明弾から発生される光の最高強度を著しく増大させることのできる設計の照明弾に関する。 ２． 技術的背景囮照明弾は、敵により戦闘機に向けられた、熱を追跡するミサイルを回避するために戦闘機の防衛目的に使用される。 敵が熱を追跡するミサイルを発射した後の適当な時点にて、その標的とされた航空機は、囮照明弾を発射する。 この囮照明弾は、標的とされた航空機のエンジンを模擬する仕方にて燃焼する。 理想的には、そのミサイルがその囮に標的を定めて、その後を追い、標的とされた飛行機が攻撃されることなく、逃げ得るようにする。 初期の囮技術は、屑片の束、即ち、レーダで誘導されたミサイルに抵抗するため、レーダエネルギを反射する金属片を利用していた。 この屑片の束は、四角、 又は矩形のカートリッジ内に収容される一方、そのカートリッジは、航空機に搭載された対応する形状の分配装置内に保持される。 しかしながら、ミサイル技術の進歩の結果、赤外線の波長信号を使用することにより、囮と標的とした航空機とを識別するため、標的の可能なエネルギスペクトルを検査するミサイルが開発されるに至っている。 かかるミサイルの典型的なものは、赤外線の光源を標的とするミサイルである。 このため、囮照明弾の燃焼条件は、標的とする航空機のエンジンの排出物の既知の特徴を基準として決定し、その基準がその熱を追跡するミサイルにより解釈されるようにしなければならない。 ミサイルが逃げる航空機ではなくて、その囮に目標を定めるように誘導し得る時間に亙って、囮は、赤外線（ＩＲ）スペクトルを放出しなければならない。 適当なＩＲ囮照明弾の開発に伴う一つの問題点は、その照明弾により発生される赤外線の十分な強度を達成することの困難性である。 ＩＲを追跡するミサイルは高強度のＩＲ放出物を標的とすることが公知であるから、その照明弾により発生されたＩＲ光の強度を増大させるならば、囮照明弾の有効性が著しく増大する。 囮照明弾は、既存の屑片分配装置内に保持し得るものでなければならないという物理的な必要条件のため、照明弾内の発光剤の量を増すのみでは、満足し得る解決策とはならない。 上記の説明から、既存の屑片分配装置と共に使用することを許容する幾何学的形態を有する一方にて、従来から公知のＩＲ照明弾よりも著しく高強度のＩＲ光を放出することのできるＩＲ照明弾を提供し得るならば、当該技術において、一つの進歩となり得ることが理解されよう。 かかる装置が本明細書に開示され且つ請求の範囲に記載されている。 発明の簡単な概要及び目的本発明は、赤外線の強度が増した新規な囮照明弾に関するものである。 この照明弾は、その内部に発光組成物が充填されたケースを有する。 また、この発光組成物は、発射薬としても機能し、これにより、空対空及び地対空のミサイルに対抗するのに有利な方向に向けて囮照明弾を発射することを可能にする。 そのケースのボア径及び長さは、その屑片の束を発射することを発射無線周波数の対抗装置として利用する航空機上に搭載された既存の屑片の分配装置、及びそのカートリッジと適合し得るように選択することが有利である。 このケースは、複数の穴を有する形態とされたシュラウドを備えている。 これらの穴の寸法、数、及び配置は、照明弾に要求される発射条件及び実装条件の何れをも満足し得る所定の実際の長さを実現する一方で、ケースの「有効長さ」を決定し得るように選択される。 発光組成物、ノズルののど部面積、発光組成物の幾何学的形態、及び燃焼チャンバの容積は、次のように選択する。 即ち、その発光組成物が燃焼する結果、その燃焼の最初の１秒の間に不安定な燃焼状態となり、これにより、その発射薬により放出される光の最高強度が増大するように選択する。 この照明弾は、発光組成物の燃焼の最初の0.2乃至0.5秒間に、不安定な燃焼状態となるような形態とされることが好ましい。 この不安定な燃焼時間及びその開始時間は、発光組成物、ノズルののど部面積、発光組成物の幾何学的形態、及び燃焼チャンバの容積間の適当な関係を選択することにより、制御される。 このように、空対空及び地対空ミサイルに最も有効に対抗する臨界的な時点にてその最高強度の出力が生じるような照明弾の形態とすることができる。 このように、本発明の一つの目的は、既存の屑片分配装置を共に使用することを許容する幾何学的形態を有する一方にて、従来から公知のＩＲ照明弾よりも著しく高強度のＩＲ光を放出することのできるＩＲ照明弾を提供することである。 本発明の上記及びその他の目的及び有利な点は、好適な実施の形態に関する以下の説明及び添付図面を参照することにより、一層完全に明らかになるであろう。 図面の簡単な説明上記に簡単に説明した本発明のより具体的な説明は、添付図面から明らかになるであろう。 これらの図面は本発明の典型的な実施の形態に関する情報を提供するものに過ぎず、このため、その範囲を限定するものと考えるべきではないとの理解の下、添付図面を使用して、本発明を以下に更に具体的に且つ詳細に記載し、説明する。 添付図面において、 図１は、ケースの一部分を断面図で示す、本発明により形成された囮照明弾の一つの実施の形態の側面図である。 図２は、特定の発光組成物について不安定な燃焼状態を生じさせる、Ｌ′′とＫ _nとの間の関係を示すグラフである。 図３は、本発明の教示に従って、形成された囮照明弾が燃焼する間に放出される光の強度対時間をプロットしたグラフである。 好適な実施の形態の詳細な説明次に、全体を通じて同様の部品を同様の参照符号で表示する図面に関して説明する。 特に、図１を参照すると、本発明による囮照明弾が全体として、参照符号１０で図示されている。 該照明弾１０は、その内部に発光組成物１４が充填されたケース１２を有している。 該ケース１２の後端は、複数の穴１８を有する形態とされたシュラウド１６を備えている。 ノズル２０が、ケース内に燃焼チャンバ２２が形成されるように、 該ケース１２に取り付けられている。 該ノズル２０は、所定ののど部面積を提供し得るような寸法とされた、のど部２４を有する。 該ノズル２０は、シュラウド１６が該ノズル２０を越えて伸長するように、ケース１２内に配置されている。 該ケース１２は、かかる用途にて公知の任意の材料にて製造することができるが、304ステンレス鋼の継目無し管で出来ていることが好ましい。 該ケース１２ のボアは、略一定の直径を有し、また、該ケース１２の長さ対直径の比が約10： １乃至約12：１であるような寸法とされることが好ましい。 航空機から発射する設計とされた照明弾の場合、そのボア径及び長さは、照明弾１０が任意の既存の屑片分配装置と適合するように選択しなければならない。 このような照明弾の場合、ボア径は、一般に、約19.05ｍｍ（0.75インチ）乃至6 3.5ｍｍ（2.5インチ）の範囲にあり、ケース１２は、約203.2ｍｍ（８インチ） 乃至457.2ｍｍ（18インチ）の長さである。 図１に図示した現在の好適な一つの形態は、長さ190.5ｍｍ（7.5インチ）、直径22.225ｍｍ（0.875インチ）であり、その結果、長さ対直径の比が8.5：１となる。 シュラウド１６の穴１８は、図１に図示するように、ケース１２の１／３の後端部分の位置にあるように形成されることが好ましい。 この現在の好適な実施の形態において、これらの穴１８は、図示した幾何学的形態にてシュラウド１６の後端部分の全周に沿って等間隔にて隔てられ且つ伸長する。 これらの穴１８は、 略円形であり、直径が該ケースのボア径の約1／2以下である形態とされることが好ましい。 図１に図示した好適な実施の形態において、これらの穴は、直径が約9.525ｍｍ（0.375インチ）乃至約25.4ｍｍ（１インチ）の範囲にある。 しかしながら、当業者に理解され得るように、これらの穴の寸法、形状、数及び配置は、照明弾に要求される全ての発射条件及び実装条件を満足し得る所定の実際の長さを達成する一方で、該ケースの「有効長さ」を制御し得るように変更可能である。 実際に、ある実施の形態において、シュラウド１６に全く穴を形成しないことが望ましいことがある。 発光組成物１４は、発射薬組成物を有し、これにより、囮照明弾１０を空対空及び地対空ミサイルに対抗するのに有利な方向に向けて発射し得るようにすることが好ましい。 この発光組成物は、燃焼したときに、光を発する公知の組成物の任意のものを含むことができる。 この発光組成物は、可視光及び／又は赤外線光を含む、各種の波長の光を発するように特別注文で製造することができる。 発光組成物１４の製造及びそのケース１２内への装填は、当業者に公知の任意のもので行うことができる。 しかしながら、重要なことは、発射粒子の幾何学的形態は、以下に説明するように、不安定な燃焼状態を達成し得るように所定の形状にて特別注文で製造しなければならないことである。 本発明の教示によれば、発光組成物１４、ノズルののど部面積、発光組成物の幾何学的形態、及び燃焼チャンバ２２の容積は、発光組成物１４の燃焼の結果、 不安定な燃焼状態となり、それにより、発射薬によって放出される光の最高強さが増大させ得るように選択される。 ＩＲを追跡するミサイルは、最高強度の光を見ることになる。 このため、光の強度が急速に変動するという事実が囮照明弾の有効性を損なうことはない。 更に、囮照明弾の役目である誘惑する相は、極めて短時間であり、通常、照明弾を展開させる最初の１秒間の数分の１であり、発光組成物の不安定な燃焼の短い時間でもその照明弾の目的を有効に達成することができる。 従って、発光組成物１４、ノズルののど部面積、発光組成物の幾何学的形態、及び燃焼チャンバ２ ２の容積は、燃焼する最初の１秒の間に、不安定な燃焼状態となるように選択される。 こうしたパラメータは、発光組成物が燃焼する最初の0.2乃至0.5秒の間に、不安定な燃焼状態となるように互いに関して設定されることが好ましい。 不安定な燃焼は、一般に、２つの変数Ｌ＊、Ｋ _n間の関係を観察することにより予測することができる。 ここで、 Ｌ＊＝Ｖ／Ａ _T 及び、 Ｋ _N ＝Ａ _S ／Ａ _T ここで、Ｖは、立方インチで測定されたチャンバの自由容積、Ａ _Tは、平方インチで測定されたのど部面積、Ａ _Sは、平方インチで測定された発射薬、又は発光剤の燃焼面の面積である。 特別な発光組成物の場合、不安定な燃焼を生じさせるＬ＊とＫ _nとの間の関係を求め且つプロットすることができる。 図２に図示したグラフは、かかる関係を示す。 このグラフは、上方境界３０と、下方境界３２とを有する。 これらの境界３０、３２は、実験的に、又は解析的に測定することができる。 燃焼状態が境界３０の上方の領域３４内に属するようなＬ＊とＫ _nとの関係であるならば、燃焼状態は安定する。 境界３０、３２の間の領域３６の燃焼状態になるならば、不安定な燃焼状態となる。 最後に、境界３２の下方の領域３８の燃焼状態であるならば、燃焼は停止する。 これらの等式を参照すると、Ｌ＊及びＫ _nは、ノズルののど部面積、発光組成物の幾何学的形態、及び燃焼チャンバの容積の関数であることが分かる。 このように、所定の発光組成物に対する燃焼の安定性の境界に従ってこれらのパラメータを慎重に選択することにより、不安定な燃焼状態を生じさせることができる。 不安定な燃焼は、高圧のパルスを発生させ、そのパルスによって発光組成物が安定的な燃焼状態中に生じるであろうよりも高速度にて燃焼するようにすることが有利である。 この燃焼速度の加速は、それに対応して、放出される光の最高強度を増大させる。 図３に示したグラフは、本発明の教示に従って、囮照明弾が燃焼する間に放出された光の強度対時間をプロットしたものである。 0.8秒乃至1.1秒の期間４６の間、発光組成物の燃焼は不安定であった。 その結果、照明弾により放出される赤外線光の最高強度は約826ワット／ステラジアルであった。 約1.1秒の燃焼後、不安定な境界及び燃焼時における燃焼パラメータは、安定した状態となった。 この例に示すように、安定的な燃焼中の最高強度は約450ワット／ステラジアルであった。 このように、この実施例において、最高強度を増大させるために不安定な燃焼状態を利用する結果、最高強度の出力は、安定的な燃焼状態中に達成される出力の約２倍に増大した。 不安定な燃焼の時間、及びその開始時間は、発光組成物１４、ノズルののど部面積、発光組成物の幾何学的形態、燃焼チャンバ２２の容積間の適当な関係を選択することにより、制御することができる。 このように、空対空及び地対空ミサイルに略効果的に対抗する臨界的な時点、即ち、照明弾の発光剤が燃焼する最初の１秒間に、最高強度の出力が生じるような本発明の囮照明弾１０の形態とすることができる。 本発明の装置及び方法は、各種の実施の形態にて具体化することができるが、 その幾つかのみを図示し且つ上述したことを理解すべきである。 本発明は、その精神及び必須の特徴から逸脱せずに、その他の形態にて具体化が可能である。 上述の実施の形態は、全ての点にて単に一例にしか過ぎず、このため、本発明の範囲は、上記の説明ではなくて、請求の範囲により判断されるべきである。 請求の範囲の意義及び均等物の範囲に属する全ての変更はその範囲に包含されるものである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，Ｓ Ｚ，ＵＧ)，ＵＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，Ｉ Ｓ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ， ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，Ｓ Ｄ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者 エンディコット，デイヴィッド・ダブリュ ー，ジュニアー アメリカ合衆国ユタ州84325，メンドン, ノース 100 ウエスト 925