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우리나라의 6세대 스텔스 전투기에는 수직꼬리가 없다
우리나라의 6세대 스텔스 전투기에는 수직꼬리가 없다
AVIC가 '콘도르'라는 홍보영상을 공개했다. 의외인 것은 이번 영상에는 국내 전투기들과는 전혀 다른 새로운 전투기가 등장한다는 점이다. 이는 AVIC 공식 홍보 영상에 등장한 6세대 전투기의 첫 개념 시연이다.
이것은 쌍발엔진, 수직미익, 유/무인, 날개동체 융합 스텔스 전투기로 미국이 선보인 6세대 항공기 컨셉과 매우 유사하다. 이는 중국과 미국의 6세대 전투기가 모두 수직 꼬리날개가 없는 델타 날개를 선택했음을 의미할 수 있다.
중국과 미국에서 새로 발표된 일부 연구 계획과 6세대 항공기 컨셉도에서는 거의 모든 설계 계획이 단순히 수직 꼬리날개만 취소하고, 카나드나 꼬리날개까지 없애고 그대로 유지한다. 몸체가 융합된 날개. 결과적으로 전투기의 종방향 및 수평 기동과 양력 생성은 모두 주 날개에 의존하여 달성되어야 하며 동시에 전투기의 민첩한 기동을 달성하려면 벡터 엔진 기술에 의존해야 합니다.
미국 SMG 컨설팅 컴퍼니는 최근 '차세대 공중 우위'(NGAD) 6세대 전투기를 발표했다. 이 프로그램은 유인 6세대 항공기 플랫폼(종종 NGAD라고도 함)과 무인 충성 윙맨 플랫폼(CCA)을 포함한 일련의 전투기로 구성됩니다.
NGAD는 F-22보다 훨씬 큰 전투기로 광대한 태평양 전역에서 효율적으로 운용할 수 있다. NGAD 컨셉 전투기는 록히드 마틴의 6세대 전투기 컨셉 도면을 기반으로 하며 길이는 F-111 전투기와 비슷하며 길이는 약 22m, 날개 폭은 19m이다. F-22는 1,000해리 상공에 도달했습니다.
미래 전투기의 수직 꼬리날개 디자인을 취소하면 어떤 이점이 있나요? 첫 번째 장점은 스텔스다. 미래 전투기의 개발 방향 중 하나는 극한 스텔스다. 즉, 6세대 항공기는 기존 5세대 항공기보다 더 높은 스텔스 성능을 추구하게 된다. 이를 위해서는 디자인에 있어서 더 큰 혁신과 돌파구가 필요합니다. 수직 꼬리를 없애는 것이 이 목표를 달성하는 지름길입니다.
현재 4세대 항공기와 4세대 반 전투기는 모두 동체와 날개에 수직으로 90도 각도로 설치된 긴 수직 꼬리날개를 갖고 있어 거대한 직각 반사판을 형성하고 있다. 레이더 단면적(RCS)의 수가 증가합니다. 5세대 스텔스 전투기 시대에 이는 무시할 수 없는 문제가 됐다. 이 때문에 F-22, F-35, J-20 등의 스텔스 전투기는 일명 경사진 이중 수직 꼬리날개를 채택하고 있다. V자 모양의 수직 꼬리로 이 디자인은 RCS를 크게 줄입니다. 하지만 문제는 V자 모양의 수직 꼬리날개를 사용해도 여전히 무시할 수 없을 만큼 큰 RCS 값을 가져와 전투기의 스텔스 성능을 더욱 향상시키는 데 한계가 있다는 점입니다.
이 문제의 궁극적인 해결책은 수직 꼬리 디자인을 완전히 없애는 것입니다. 수직미익 설계를 채택한 이유는 현재 운용 중인 5세대 전투기로는 전방위 스텔스 성능이 0.01m2(RCS)라는 좋은 스텔스 효과를 달성하지 못했다고 미국인들이 판단하고 있기 때문이다. 측면과 꼬리가 0.1m2, 심지어 1m2를 초과하면 수직 꼬리가 있는 전투기의 측면은 0.01m2(RCS)에 도달할 수 없습니다. 따라서 5세대 항공기에 비해 6세대 항공기의 장점 중 하나는 사각지대 없이 전방향, 360도 0.01급 스텔스를 달성할 수 있어 이중기지 레이더의 효과가 떨어진다는 점이다.
실제로 스텔스 전략폭격기, 스텔스 드론 등 수직미익 설계를 취소한 스텔스 항공기가 많이 나왔다. 가장 대표적인 예가 미국의 B-2A '팬텀' 스텔스 폭격기, 중국의 어택-11 스텔스 드론이다. 주요 항공국은 이미 꼬리 없는 스텔스 항공기에 대한 많은 설계 경험을 보유하고 있습니다.
스텔스 전투기의 수직미익이 취소된 후 가장 큰 문제는 요 제어에 기존 수단을 사용할 수 없어 전투기의 기동성이 크게 떨어진다는 점이다. 이 단점은 B-2 같은 스텔스 폭격기에는 큰 영향을 미치지 않지만 6세대 스텔스 전투기에게는 치명적인 단점이다. 현재 운용중인 5세대 스텔스 전투기들이 모두 V자형 수직 날개를 절충안으로 사용하고, 수직 날개를 완전히 취소하지 않는 이유도 이 때문이다.
수직꼬리 없는 고도의 스텔스 성능과 전투기의 높은 기동성과 민첩성을 완벽하게 통합하기 위해서는 전투기에 보다 유연한 추력 벡터 엔진을 장착해야 한다. 추력 벡터 엔진은 제트 흐름을 회전시켜 항공기의 비행 상태를 변경함으로써 꼬리에만 의존할 수 있습니다. 따라서 미래의 6세대 전투기는 카나드, 수평미익, 수직미익 등 독립적인 행동면까지 제거하게 될 것이다.
새로운 첨단 다중 요소 벡터 추력 엔진으로 테일 노즐이 360° 회전할 수 있습니다. 꼬리 노즐을 상하 좌우로 조정하면 기체를 상하 좌우로 편향시킬 수 있습니다. 따라서 미래 6세대 전투기는 수평 꼬리날개와 수직 꼬리날개를 추력 벡터 엔진으로 완전히 대체할 수 있다. 동시에 수직 꼬리날개를 포함한 동작 표면을 제거하면 6세대 전투기의 스텔스 성능이 더욱 향상됩니다.
6세대 전투기의 수직꼬리 제거의 두 번째 이점은 구조적 무게를 대폭 줄이고 비행 저항을 줄이며 전투기의 비행 속도를 높일 수 있다는 점이다. 현재 전투기에 사용되는 단일 및 이중 수직 꼬리날개는 높은 공기역학적 제어 효율성을 보장하기 위해 상대적으로 키가 큽니다. 또한, 수직미익 역시 충분한 강도가 요구되기 때문에 수직미익 전체의 구조적 중량이 매우 무거워서 전투기가 더 무거워지게 된다.
그뿐만 아니라, 높은 수직 꼬리날개는 비행 중에 많은 저항을 일으키게 되는데, 이는 더 빠른 비행 속도를 추구하는 차세대 전투기에 있어서 설계자들이 무시할 수 없는 문제가 되었습니다. 따라서 6세대 스텔스 전투기가 수직 꼬리날개 디자인을 취소하는 것은 일반적인 추세이며 의심의 여지가 없습니다.
또한 6세대 전투기는 날개-동체 융합 형태가 되었는데, 이는 근접 전투에서의 무게 감소와도 관련이 있다. 첨단 장거리 무기와 센서의 적용으로 근접 공중전의 빈도가 크게 줄어들었으므로 이동성을 위해 에너지 기반 공중전에 의존하는 전통적인 설계는 덜 중요해질 수 있습니다.
향후 6세대 전투기에서는 기본적으로 공전은 없을 예정이다. 대부분의 전투는 가시거리를 넘어 공격하는 공대공 미사일로 중·장거리에서 해결될 예정이다. 공중전이 정말로 필요하다면 기존의 기술과 발전 추세로는 레이저 무기와 전자기포가 주류가 될 것이다. 가변주기 항공기 엔진 추력 벡터 제어 + 제트 자세 제어 + 비행 제어는 대부분의 근거리 전투 작업을 처리할 수 있다. 이미 소형 축소 모형 실제 항공기가 이 기술을 검증하고 있습니다. 유인 항공기가 전투에 참여하지 않더라도 원격 조종 드론에 충성하는 윙맨도 문제를 해결할 수 있습니다.
중국의 5세대 J-20 스텔스 전투기 수석설계자인 양웨이는 CCTV와의 인터뷰에서 한때 중국이 6세대 전투기를 개발 중이라고 밝히며 중국의 6세대 스텔스 전투기를 공개한 바 있다. 파이터 메이 공상과학 영화의 가장 대담한 상상 속에서도 묘사되지 않은 모습이다. 기본 특징은 우선 5세대 항공기를 훨씬 능가하는 스텔스 능력과 초음속 순항 능력을 갖췄다는 점이다.
엔지니어링 설계 관점에서 볼 때, 높은 수준의 전방위 스텔스 효과를 달성하기 위해서는 J-20 전투기와 유사한 카나드와 수직 꼬리날개를 취소하는 것이 거의 확실하며, 6세대 전투기가 완전한 스텔스를 달성할 수 있도록 모든 방향에서 완전한 투명화를 가능하게 합니다. 양웨이 사령관도 중국의 6세대 스텔스 전투기가 미국과 같은 수준이라고 밝혔다. 중국의 6세대 스텔스 전투기의 발전 속도는 미국과 뒤지지 않는다.