【慣性航法装置】(かんせいこうほうそうち)
Inertial Navigation System. (INS)
航法支援装置のひとつ。物理学における「慣性の法則」を利用して現在位置を割り出すもの。
高精度のジャイロと加速度計で機体の加速度を感知し、それを2回積分して位置情報を算出する。
外部との通信を必要としないため、長距離を航行する航空機の多くが採用する。
原理上相対的な位置情報しか算出できないため、出発前に現在位置の情報を設定しておく必要がある。
ある程度以上の規模を持つ飛行場のスポットには、INSを設定するための経度・緯度情報が掲示されている。
時間経過に応じて誤差が拡大するため、長時間の航行では他の航法装置による誤差修正を必要とする。
1983年にはこの誤差が原因となって「大韓航空機撃墜事件」が発生している(概要は後述)。
誘導爆弾やミサイルなどに用いられる事も多く、この場合は「慣性誘導装置」と呼ばれる。
主に長射程の弾道ミサイルや対艦ミサイルの中間誘導に用いられることが多い。
大韓航空機撃墜事件
1983年9月に発生した、ソ連空軍による民間機撃墜事件。
慣性航法装置が主要因として取り上げられた事件であった。
事故機はニューヨーク発・アンカレッジ経由ソウル行きの007便として飛行していた大韓航空のB747-230(登録記号HL7442)。
出発の際、乗員が慣性航法装置の設定を誤ったため、所定の航路を逸脱してソ連領空へ侵入。
これを察知したソ連空軍は、同機をアメリカ空軍が威力偵察のために飛行させた偵察機と判断し、対領空侵犯措置(スクランブル)の実施を発令した。
これを受け、スクランブル出動した戦闘機(Su-7/Su-15)のパイロットは「領空侵犯した」機体を視認するも、深夜であったため詳細の判断ができなかった。
それでも辛うじて旅客機特有の特徴をいくつか見て取ったものの、欺瞞工作を施された偵察機であると判断し、無警告で空対空ミサイルにより攻撃。
機体は操縦不能状態で海上に墜落して爆散、乗客240名・乗員29名全員が死亡した。
この事件を契機に国際民間航空条約(シカゴ条約)が改定され、領空侵犯した民間機の撃墜が明示的に禁じられた。
INS
慣性航法装置。物体が運動するとき、速度を変えると慣性により加速度が生じるが、この加速度を積分すれば速度が、さらにもう一度積分すると移動した距離が算出できることを利用した航法装置。航空機などの移動体に、ジャイロと高感度の加速度計を設置して加速度を検出し、コンピューターで上記計算を連続的に行い、速度、位置、進行方向などを求めて飛行する。通常、大陸間移動など、自動操縦装置と組み合わせて飛行前に目的地までの通過経路をコンピューターに入力しておけば、自動的に目的地に向けて飛行できる。
慣性航法装置
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慣性航法装置(かんせいこうほうそうち、英: Inertial Navigation System, INS)は、潜水艦、航空機やミサイルなどに搭載される装置で、外部から電波による支援を得ることなく、搭載するセンサ(慣性計測装置、英: Inertial Measurement Unit, IMU、Inertial Navigation Unit; INU, Inertial Guidance Unit; IGU, Inertial Reference Unit; IRUなども使用される)のみによって自らの位置や速度を算出する。慣性誘導装置(英: Inertial Guidance System, IGS)、慣性基準装置(英: Inertial Reference System, IRS)などとも呼ばれる。
解説
本装置の原理は、加速度計で検出する加速度を積分することで速度を、速度を積分することで距離を求める一方、ジャイロで方角を検知し、移動距離と方角のベクトルを細分点ごとに合成してゆくことにより、起点からの移動距離を算出する。起点の静止位置を入力すれば、移動し始めても自機の位置と速度を常に計算して把握できる。
悪天候や電波妨害の影響を受けないという長所を持つが、長い距離を移動すると誤差が累積されて大きくなるという特徴があるので、グローバル・ポジショニング・システム (GPS) や距離測定装置、超短波全方向式無線標識による補正を加えて使用する。ドップラー・レーダー航法装置、無指向性無線標識、天測航法などを補助的に使用することもある。
構造としては、機械式ジャイロを使用した安定台(プラットホーム)の上に加速度計が設置されている構造となっており、それにより方角と加速度を検出し、それらを内蔵されたコンピュータが自動で連続的に計算することにより、速度、現在位置、進行方向などの航法上必要な情報を出力する。また、安定台に使用されている機械式ジャイロをレーザジャイロ[注釈 1]に置き換え、ジャイロの機械的な回転部分と安定台を無くし、機械式ジャイロで使用されているジンバルによる加速度への影響を受けることなく、重量、体積、消費電力を改善したストラップ・ダウン方式[注釈 2]の慣性基準装置 (IRS) が航空機において開発されている。
INSとIRSの根本的な違いはジャイロの構造ではなく、航法能力の有無であり、航法能力を持たないIRSは飛行管理装置 (Flight Management System, FMS) と組み合わせることを前提として開発され、航法はFMSが受け持つことになる。
レーザージャイロが実用化されていなければ、機械式ジャイロのIRSが使われていた可能性もあった。
なお、ドップラー・レーダー航法装置だけでも独力で航空航法を行うことは可能であるが、確実な地面のレーダー感知が前提であり、電磁波の散乱・クラッタによる誤差が存在する(特に海面では顕著である)ため、旅客機などでは補助的な使用以外ではあまり用いられず、慣性航法装置が主要な装置となる。
慣性航法装置やドップラー・レーダー航法装置など、外部の施設に依存しないで独力で航法を行える装置を総じ、自蔵航法装置、自立(自律)航法装置などと呼ぶ。
脚注
注釈
出典
関連項目
外部リンク
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