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2017 서울 ADEX 에어쇼가 지난 주 성황리에 끝났습니다. 10월 20일 F-22의 시험비행이 있었는데요, 관람객들이 그 뛰어난 기동성에 놀라움을 감추지 못했다는 후문입니다. 

▲2017년 10월 20일 에어쇼 F-22 랩터의 시험 비행 영상

영상 출처 - KDN


추력편향과 고받음각 비행이 가능한 F-22 랩터는 고기동성 수준을 넘어 초기동성 단계에 이른 기체로 평가 받고 있습니다. 그 핵심은 프랫앤휘트니의 F119 추력편향 엔진에 있는데 같이 살펴보겠습니다.

랩터는 스텔스 능력에 중점을 둔 설계로 인해 전투기로서는 지나치게 많은 항력을 받는다는 것이 문제되자, 그 해결책으로 유례없이 낮은 익면하중과 엄청난 추진력이 요구됩니다. 이때 해결책을 갖고 온 것이 프랫앤휘트니의 F119-PW-100 엔진입니다. F119 엔진은 스텔스 전투기를 위해 태어난 엔진으로 무연기술을 적용하여 연기가 거의 발생하지 않고 적외선 방출량도 최소한으로 줄여 스텔스 기체에 적합합니다.

F199 엔진은 개당 출력이 무려 11톤으로 후부 연소기를 키면 18톤에 이릅니다. 랩터 전투기는 이런 강력한 추진력 때문에 후부 연소기를 켜지 않고도 마하 1.5정도의 일정한 속력으로 초음속 순항을 할 수 있습니다. 즉, 이정도로 강력한 엔진이 아니면 다른 나라에서 개발하려고 힘을 쏟고 있는 슈퍼크루즈는 불가능하다는 것입니다.

F199 엔진의 구성은 3단계의 팬과 6단계의 압축기, 그리고 1단계의 압축터빈으로 구성되어 있습니다. 특히 엔진 주요부를 알로이 C 티타늄으로 만들어 엄청난 열과 추력에도 엔진이 버틸 수 있게 했고 놀라운 점은 기존의 전투기 엔진보다 부품 수가 40%가 줄어들었고 유지비용도 현저히 절감하게 되었다는 점입니다.

▲f-22 랩터의 수직이륙장면


또한 F199 엔진은 와이드코드 할로우 블레이드(넓은 코드를 사용하여 많은 양의 공기를 압축, 강력한 추력을 내게하는 날개부품)를 장착하여 낮은 연비를 유지하면서 디스크에 붙은 팬 블레이드의 각도를 고도 및 속도, 받음각에 따라 디지털로 제어할 수 있습니다. 이로써 랩터는 저고도부터 고고도에 이르는 광대한 영역에서 엔진 정지 현상에 대해도 염려없이 슈퍼크루즈나 초기동 비행 같은 다양한 비행을 안정적으로 할 수 있게 됩니다.

또 한가지 주목할 점은 F-22A가 4세대 통합 디지털전자식 엔진조절장치를 사용하고 있다는 것인데, 이것은 엔진이 제대로 작동하는지, 고장났다면 어느 부분을 고쳐야 하는지 스스로 점검하고 분석하는 컴퓨터 2대가 탑재되어 있다는 점입니다.

F199 엔진은 세계 최초의 양산형 추력편향 엔진으로 엔진의 배기구에 장착된 추력편향노즐 2개가 추력분사방향을 상하 최대 20도까지 바꿀 수 있고 알로이 C 티타늄으로 만든 분사구 덕분에 후부 연소기를 켜더라도 강력한 엔진 추력과 고열을 버틸 수 있습니다.

이렇게 고출력의 대형 엔진을 사용하면서 연료탑재량도 중요해졌는데, 랩터 기내의 F-2, F-1A, F-1B 전방연료탱크 3개, A-2L, A-2R 날개 연료탱크 2개, 그리고 A-3L, A-3R 중 양연료탱크 2개를 모두합하면 2만 650파운드를 채울 수 있는데, 이는 기체에 일체형으로 장착하는 F-15E 스트라이크 이글의 연료탑재량과 비교했을 시 88% 수준입니다.

이렇듯 스텔스에도 뛰어나고 강력한 추진력을 가짐에도 유지비용도 저렴한 F119 엔진은 5세대 스텔스 전투기 개발을 희망하는 모든 나라에 꿈의 엔진입니다.


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  1. 하늘초롱 2017.11.04 01:05 신고

    엔진이 F119엔진인지 F199엔진인지 헷갈리네요...