北朝鮮の弾道ミサイルに備えて

弾道の特性

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付 録

 

1 2006 年 7 月 5 日の発射試験(失敗)における「Taepondong-2 の飛翔距離」の推定

1.1 推定の前提

(1)Taepodong-2 について観測されたこと(観測されたと報告されたこと)と推定値

  ・ 「42 秒」・・・間飛翔した。・・・で爆破した。・・・後に故障した。

    この結果、飛翔距離 1.5 [km] 、最大高度 4.4 [km] と推定された。

  その後、「Global Security」に訂正された値が示された(2006.07.10)。

  ・ 35 秒 ~ 42 秒にかけて破壊が進んだ。ただし、第1段は約 2 分間飛翔した。

    この結果、飛翔距離 8.4 [km] と推定された。

(2)筆者の飛翔距離計算の前提

  ・ 本文「図2 : 2006年7月5日の発射試験で想定された Taepodong2 の弾道」上の飛翔時間 35 , 36,・・・, 42 秒の時点で、燃焼がカットされたと想定する。

  ・ 各時点における弾道の上のダウン・レンジ(以下「距離」)(Xo)、高度(Yo)、速度(Vo)及び経路上下角(θo) を初期条件として、真空中の弾道方程式から、真空中の距離)、高度Y)を求める。

  ・ 真空中の、X, Y を修正して空気中の X', Y' を求める。 

1.2 計算式

     X = Xo + Vo・cos(θo)・t ・・・・・・・・・・・・・・・(1)

     Y = Yo + Vo・sin(θo)・t - (1/2)・g・t2  ・・・・・・・・(2)

          t: 燃焼カット後の経過時間 [s],   g: 重力の加速度(9.8 [m/s2

                       θo = 90°-  θdot・t ,   t; 発射後の経過時間 ・・・・・(3)

                         Loft Angle Rate  θdot= 0.7885 [deg/s]

1.3 計算

 上式に従って、35、36、・・・・、42 秒に対応する 8 時点について、X と Y を計算した。ただし、ここでは、最初の 35 秒及び 最後の 42 秒の2つの時点に対応する結果を示す。

(1)初期条件

表1 真空中弾道計算のための初期条件
故障時点 Xo [m] Yo [m] Vo [m/s] θo [deg]
35 [s] 1,539 3,141 241 62.40
41 [s] 2,711 4,640 316 56.88

 

(2)計算結果(真空中の弾道)・・・以下グラフに示す

 

図1 落下弾道(真空中): 飛翔時間 対 飛翔時間
Taepodong2_Stage1_Test_Fail_Range_Time_2006_7_5

 ・ 飛翔距離:7,674 [m] ~ 14,436 [m]     ・飛翔時間:91 [s] ~ 112 [s]

 

図2 落下弾道(真空中): 飛翔時間 対 高度
Taepodong2_Stage1_Test_Fail_2006_7_5

 ・ 最大高度:5,464 [m] ~ 8,203 [m]     ・飛翔時間:91 [s] ~ 112 [s]

 

図3 落下弾道(真空中): 弾道側視図
Taepodong2_Stage1_Test_Fail_Alt_Ran_2006_7_5

 ・ 最大高度:5,464 [m] ~ 8,203 [m]  ・ 飛翔距離:7,674 [m] ~ 14,436 [m]     

 <注> 故障弾道がわずかの間、正常飛翔弾道の上にはみだしているのは、正常飛翔弾道(3)式に従って、経路上下角が抑えられていることによる。

 

(3)真空中の弾道から空気中の弾道への修正係数

<射程上の修正係数>

 ・ 標準的な砲弾(弾径155 [mm], 質量 43 [kg], 右旋転(13,000 [rpm])の射角θo = 45 [deg]、初速 Vo = 300 [m/s] 付近における修正係数は 約 0.8 である。概略、射角の正弦に比例して修正係数は減少するから(射角が大きいほど飛翔時間が長くなる)、射角 60 [deg] 付近では、0.8 x sin(45°)/sin(60°)= 0.65 となる。

 ・ また、弾道ミサイルの形状は砲弾ほど厳しく空気力学的なな設計がなされていないから、その分を割り引くと、修正係数は 0.6 程度になろう

<参考> 標準的な砲弾初速 830 [m/s]、射角 45 [deg] における射程修正係数0.34 (70 km → 24km)、高度修正係数0.48(17.5 km → 8.42 [km])である。

55555<高度上の修正基数>

 ・ 高度が増すにつれて、空気密度が指数関数的に減少するため、射程の減少に比して減少率は少ない。射程の場合、1.0 → 0.6 に 0.4 (40%)ほど減少するとしたが、高度については、20 % 程度の減少にととまるであろう。すなわち、修正係数としては、0.8 程度になろう

<飛翔時間の修正係数>

 ・ 射程が減少した分、飛翔速度が減少するので、飛翔時間は、ほとんど変わらない。

 

(4)修正結果

表2 修正結果(真空中弾道→空気中弾道)
故障時点 真空中弾道 空気中弾道
X [m] Y [m] T [s] X' [m] Y' [m] T' [s]
35 [s] 7,624 5,464 91 4,604 4,371 91
42 [s] 14,436 8,203 112 8,661 6,563 112

 

1.4 推定値

   飛翔距離:4.6 [km] ~ 8.7 [km]

     最高高度:4.4 [km] ~ 6.6 [km]

    飛翔時間:90 [s] ~ 110 [s] 

 

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