수직 이착륙기 개발사 [ 3 ] 다양한 도전

수직 이착륙기 개발사 [ 3 ] 다양한 도전

 

전쟁 중 구상 단계였던 수직이착륙(VTOL-Vertical Take Off and Landing) 또는 단거리이착륙(STOL-Short range Take Off and Landing) 아니면 이 둘을 혼합한 형태의 이착륙방식의 실용화에 대한 연구는 이미 제2차 대전 직후부터 여러 나라에서 실시되고 있었다. 그런데 목적은 같지만 각론적으로 파고들면 연구의 주체나 아이템 별로 조금씩 차이가 있었는데, 이를 알아보면 각각 다음과 같다.


[ 영국 최초의 VTOL기인 Short SC1 실험기 (1957년) ]

 

먼저 테일시터(Tail-sitters) 방식이 있다. 이는 수직으로 신속히 이륙이 가능하도록 마치 로켓처럼 비행기를 세로로 세워놓고 하늘로 날려 보내는 방법이었다. 가장 초보적인 개념의 수직 이륙 방식이라 할 수 있는데, 마치 최근 은퇴한 우주왕복선의 발사 형태라고 생각하면 이해가 쉬울 것 같다. Lockheed의 XFV-PTS, Convair의 XFY-PTS, Ryan의 X-13 Vertijet 등의 다양한 실험기가 만들어졌다.


[ 테일시터 방식의 Lockheed XFV-PTS ]

 

하지만 이륙은 그럭저럭 가능했지만 활주로가 아닌 수직으로 착륙도 가능하려면  기체 구조가 극도로 제한되어 전투기로 활용하기 힘들었다. 결국 이러한 여러 단점으로 말미암아 실용화가 힘들었고 결국 실험으로만 그쳤다. 만일 군용기로 제식화되었다면 비상 스크램블을 대기하는 파일럿들이 기체에서 수직으로 착석하여 장시간 기다리는 것부터 보통 고역이 아니었을 것 같다.


[ 잠수함 탑재를 목표로 연구되던 Ryan의 X-13 ]

 

다음의 방법은 헬기의 수직이착륙 방식을 부분적으로 도입한 틸트로터(Tilt-Rotor), 틸트윙(Tilt-Wing) 방식이다. 기체가 수평인 상태로 헬리콥터처럼 수직으로 이착륙하되 적정 고도에 이르면 구동축을 수평으로 전환시켜 고정익기처럼 비행하는 원리다. 실험용으로 제작한 Canadair의 CL-84 Dynavert나 21세기에 미 해병대가 강습용 항공기로 제식화한 V-22 Osprey가 이에 해당된다.


[ 틸트윙 방식의 CL-84 ]

 

어쩌면 가장 쉽게 구상이 가능하고 실용화하기에도 편리한 방식처럼 보이지만 수직에서 수평으로 혹은 그 반대로 로터나 주익을 자유자재로 회전시키는 것이 생각보다는 상당히 어려운 고난도의 기술이다. 이 방식을 사용한 기체로 최초로 실전 배치된 OV-22도 개발에 상당히 어려움을 겪은 것으로 알려진다. 더불어 제트 추진을 사용하는데 기술적 난제가 많아 고기동을 요구하는 전투기 등에 이를 적용하는데 어렵다. 


[ 실용화하는데 많은 애를 겪었던 OV-22 ]

 

다음으로 분리추력(Separate Thrust and Lift)방식이 있는데, 말 그대로 수직이착륙을 위한 동력과 수평비행을 위한 동력을 따로 설치하여 용도에 맞게 별도로 사용하는 것이다. 수평비행을 위해 제트엔진을 장착할 수도 있어서 고기동의 전투기나 요격기에 적용이 가능하다. Lockheed의 XV-4, Mirage의 Mirage III-V 등이 실험적으로 제작되었고 소련의 Yak-38은 함재기로 실전 배치되기도 하였다.


[ 분리추력 방식인 구 소련의 Yak-38 함재기 ]

 

두 가지 형식의 엔진을 하나의 기체에 갖추다보니 당연히 구조가 복잡하고 추가된 엔진이 차지하는 공간만큼 무장이나 항속거리 등에 제한이 따른다. 때문에 한동안 실패한 방식으로 여겨졌는데 최근 차세대 전투기의 수직이착륙 버전인 F-35B에 Lifting Engine을 장착하면서 새롭게 조명되었다. 하지만 개발에 상당한 난항을 겪고 있는 것으로 알려지고 있을 만큼 여전히 적용하기 어려운 기술이다. 


[ 분리추력 방식을 일부 이용하고 있는 F-35B ]


마지막으로 VTOL 또는 STOL의 역사에서 현재까지 가장 성공한 방식인 추력가변(Vectored Thrust)방식이 있다. 개념은 강력한 힘을 내는 제트 엔진의 노즐 방향을 자유자재로 움직여 수직이착륙은 물론 수평비행에도 사용한다. 개념상 앞에 소개한 틸트로터나 틸트윙 방식과 유사하지만 기동력에서는 감히 비교가 되지 않는다. 그리고 이 방식을 언급할 때 항공기 역사의 명품인 Harrier를 절대 빼놓을 수 없다. ( 계속 )


 본 글은 "국방부 동고동락 블로그" 작가의 글로써, 국방부의 공식입장과 관련이 없습니다.




Trackbacks 0 / Comments 2

  • 하모니 2016.07.19 07:30

    과학의 발전이 너무 느리지 않나요?? 21세기 되면 누구나 우주여행하고 로봇이 돌아다닐줄 알았는데 현실은 군용수직이착륙기 맹그는 것도 쩔쩔매고 있음... 하늘을 날라다니는 자동차는 커녕 전기차 실용화도 아직 먼 이야기니..

  • 이글호 2016.07.21 20:35

    1969년엔 달착륙도 가뿐하게 했는데... 왜 어려운지....

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