Last-modified: 2017-02-26 (日) 08:56:13 (235d)

【FCS-3】(えふしーえすさん)

海上自衛隊護衛艦に搭載される新型の射撃指揮装置。
制式名称は「00式射撃指揮装置」であり、その高い能力から「ミニ・イージス」と呼ばれることもあるが、本システムは正確にはイージスシステムではないため、この呼び名は適切ではないともいう。

開発の経緯

従来の「射撃指揮装置2型(FCS-2)」を搭載する艦の個艦防空システムは、対空捜索レーダー・FCS-2・そしてシー・スパローないし76mm単装砲などからなっていた。
このシステムの場合、対空捜索レーダーが探知した目標の情報を、オペレーターがFCS-2に手動で入力して追尾に移り、そして攻撃を行うことになっていたが、これでは探知から攻撃までのリアクション・タイムが長く、高速化する対艦ミサイルに対処することが難しかった。
さらにFCS-2では、セミアクティブレーダー誘導のシー・スパローを1基につき1発しか誘導できず、(飽和攻撃を仕掛けられた場合など)多目標への対処は不可能であった。

そのため、FCS-2の後継となる本システムが開発されることになり、さらにこれと組み合わせて使う「戦術情報処理装置(ACDS:Advanced Combat Direction System)」と、新型短SAMであるAHRIM(Active Homing RIM)も開発されることとなった。
これらが実現すれば、本システムからの目標情報は自動でACDSに送られ、 意思決定もドクトリン管制により自動で行われることになるため、大幅にリアクションタイムが短縮され、また、終端誘導アクティブレーダー誘導を用いるAHRIMにより、多目標対処能力が大幅に向上することが見込まれた。

1983〜1985年度ごろ、当時の防衛庁技術研究本部において、それまで各種護衛艦に搭載されてきたFCS-2の後継システムの基礎検討、部内研究が行われ、それを経て1986年度から研究試作が開始された。
新型射撃指揮装置のシステム・コンセプトの検討がなされた結果、射撃指揮装置には捜索機能と追尾機能を併せ持つ多機能レーダーが採用される方向で研究が進んだ。
しかしこのような多機能レーダーには従来のような旋回式レーダーでは不可能なため、電波ビームを電子的に振るレーダーが必要であり、さらにアメリカでフェイズドアレイレーダーSPY-1?」を含む画期的なイージス・システムを搭載したタイコンデロガ級が就役したことにより、FCS-3にフェーズド・アレイ・レーダー方式を採用することとなった。

このフェイズドアレイレーダーを採用するに当たって課題となったのが、送信機をアンテナ素子に持つアクティブ・フェーズド・アレイ方式か、送信機をアンテナ素子外に持つパッシブ・フェーズド・アレイ方式のどちらを採用すべきかということであった。
パッシブ方式は既にイージス・システムに採用されるなどの実績を持つものの技術的にデメリットも多く、またパッシブ方式で使用する高価な大出力送信用電子管を輸入に頼らざるを得ないことがあった。
一方、アクティブ式は欧米でも開発されておらずまったく実績などはなかったが、使用する半導体は国内メーカーから入手が可能であるほか、信頼性、 冗長性、高効率性、レーダー・パラメーター設定の柔軟性、低被探知性、装備上の自由度、発展拡張性でパッシブ方式に比べ優れており、最終的に技術研究本部はFCS-3にアクティブ方式を採用することを決定した。

1986〜1988年度の研究試作では、Cバンドおよびアクティブ方式の基礎的な機能性能を確認するために、約300個の小型アンテナおよび送受信モジュールによって構成されるアンテナが製作された。
この研究試作機は1988年度に海に近い陸上に設置され、予想以上の成果を収めた。
研究試作の成功を受けて1990年度から開発試作が始まり、 予算の都合上、1990〜1994年度にかけて分割発注された開発試作機は、1993年以後、完成した部分から順次陸上試験が開始され、1994年度および1996年度に試験艦「あすか」に搭載された。
そして1995〜1996年度に海上技術試験、1997〜1998年度に海上実用試験が行われた。

海上技術試験では、航空自衛隊F-15T-4を仮想敵機とした高機動目標に対する探知追尾性能および多目標追尾性能、曳航標的(TASS)を用いた小型かつ低高度目標の探知追尾性能、5インチ砲弾と同一形状のレーダー標的であるTRAP弾を用いた超小型・超音速目標の探知追尾および対処性能を確認したほか、ウェザー・クラッターおよびシー・クラッター抑圧、操作性、信頼性、整備性、抗堪性などの試験も行われた。
特に厳しいEA戦環境下で300発近くが発射されたTRAPを、全弾もれなく探知追尾に成功したといわれる。

2000年に「00式射撃指揮装置」として制式化された本システムであったが、実用化までにはかなり時間がかかることとなる。
最初に搭載が検討されたのは「たかなみ」型であったが、結局「たかなみ」型は在来型のFCS-2搭載艦として建造された。
「たかなみ」型に本システムの搭載が見送られた理由としては、

  1. 艦載砲を76mm単装砲から127mmに変更したため、搭載余裕がなくなった。
  2. 開発段階で本システム自体のコストが高騰した。
  3. 組合わせる予定だったAHRIMの開発遅延
  4. 開発期間長期化によるシステム自体の陳腐化

が挙げられるが、特に後二者が最大の原因となった。
結局、本システムが実用艦に搭載されるのは「ひゅうが」型からとなり、搭載されるにあたって大きく改良されることとなった。
その改良でもっとも大きな改良点は、ACDS、ASWCS、EWCSおよび戦術データリンクをネットワーク化したものであるATECSに対応した点である。
また、民需品であるCOTSを大幅に導入したのも改良点であり、特にプロセッサーに最新のCOTSが導入され、「あすか」搭載の試作機より二桁ほど処理速度が向上している。

加えて、本システムと組み合わせる予定だったAHRIMが開発中止となったため、短SAMをAHRIMからシー・スパローの発展型である「ESSM(Evolved Sea Sparrow Missile)」に変更し、このESSMのセミアクティブ誘導に必要なXバンド素子で構成されたフェーズド・アレイ・イルミネーターが搭載されることとなった。
このXバンドのフェーズド・アレイ・イルミネーターは、航空自衛隊F-2支援戦闘機が搭載するJ/APG-1の素子技術を流用したものである。
ESSMを誘導するためのICWI(間欠連続派照射)のアルゴリズムは、タレス社が開発したAPARシステムより導入した。
これによりイルミネーターによる制限がなくなり、多目標対処能力を持つことになる。
以上の改良を受けて、名称も「FCS-3改(後にFCS-3Aと改称)」と変更された。

なお「ひゅうが」ではコスト削減のため試験艦「あすか」に搭載されていたCバンド素子3面分をそのまま流用している。
また、「ひゅうが」型のFCS-3には主砲管制装置が搭載されていないのは特注である。

続いてFCS-3改が搭載されることになったのは「5,000トン型護衛艦(19DD,「あきづき型」)であり、それにより再び改良されることとなる。
「ひゅうが」型のCバンドアンテナ素子にはガリウム砒素が使用されていたが、あきづき型に搭載されたCバンドアンテナには窒化ガリウム(ガリウム・ナイトライド)を使用することでモジュールの出力を3倍以上増加され、レーダー射程は150キロとの推測もある。
また、127mm砲の射撃管制機能も付加された。


現在、防衛装備庁では、「あきづき」型に続く次の汎用護衛艦「あさひ」型への搭載に向けて、本システムの改良(OPY-1)を計画している。
アクティブ・フェーズド・アレイ・レーダーは、パッシブ式に比べて構造的にトップヘビーになりやすく、より小型の護衛艦となる予定の「30DD」にも搭載できるよう、Cバンドアンテナをそれまでの1.5mから1.2mに縮小するほか、Xバンドアンテナに捜索追尾機能を付与して、Cバンドアンテナは遠距離を、Xバンドアンテナは近距離に専念できるようにすることにより、アンテナ縮小による遠達性の低下を補うという。


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