[항공] 수직 이착륙기와 틸트로터기

2012 포스팅 자료실 2012.04.15 22:28

**수직 이착륙기(V/STOL)와 틸트로터기**

 

 

 수직 이착륙이 가능한 V/STOL 기

 

  항공기가 이착륙을 하려면  긴 활주로가 있어야 하는데, 지상 활주를 하지 않고 헬리콥터와 같이 제자리에서 그대로 이착륙을 할 수 있다면 그보다 더 좋은 일은 없을 것입니다. 이와 같은 수직 이착륙이 가능한 항공기를 VTOL(Vertical Take-Off & Landing)기 라고 하는데, 공중에서는 일반 항공기와 같이 고속비행이 가능하고, 좁은 장소에서 이착륙을 할 수 있기 때문에 아주 편리한 것입니다.

 

 한편 활주거리가 아주 짧은 항공기를 STOL(Short Take-Off & Landing)기, 즉 단거리 이착륙기라고 하는데, 활주를 시작하여 고도 15m까지 상승하는데 필요한 수평거리가 610m이하이고, 착륙할 때도 고도 15m에서 활주로에 접지하여 정지할 때까지의 수평거리가 610m 이하이어야 한다는 것입니다.

 

이와 같은 STOL기는 큰 플랩 같은 고양력 장치를 이용해서 양력을 많이 얻어 활주거리를 짧게 해 주므로 긴 활주로가 필요 없기 때문에 아주 편리한 항공기입니다. VTOL기도 이 STOL기 역할을 할 수 있기 때문에 일반적으로 이 두 가지 기능을 합하여 V/STOL기라고 합니다.

 

 

  이와 같은 V/STOL기의 개발계획은 아주 오래 전부터 추진되어온 것으로, 항공모함이 아닌 일반 전함에서도 이착륙이 가능한 전투기를 개발하는 것이 목적이었습니다. 그래서 제일 먼저 시험비행에 성공한 것이 1954년 미국의 컴베어사에서 개발한 XFY-1이란 프로펠러식 V/STOL기였습니다. 그러나 기술적으로 여러 가지 어려운 문제가 발생하여 1956년 개발사업이 중단되고 말았습니다.

 

 

 그 후 수직 상승용 엔진을 따로 장착하는 방법, 엔진의 방향을 바꾸어주는 방법, 또 제트의 분출방향을 바꾸어 주는 방법 등 여러 가지 방법이 연구되었지만, 현재까지 실용화에 성공한 것은 1966년 영국에서 개발한 '토끼 사냥개' 란 이름의 전투 공격기 해리어(Harrier) 뿐입니다. 초음속기는 아니지만 1982년 일어난 포틀랜드 전쟁 때 그 실력을 유감없이 발휘하여 세계의 주목을 받게 되었습니다.

 

 현재 이 해리어는 영국의 공군과 해군용(Sea Harrier), 그리고 미국의 해병대용(AV-8A, -8B)으로 많이 사용되고 있는데 원래의 해리어와는 그 구조와 성능이 다소 차이가 있습니다. 그러나 엔진은 모두 영국의 롤스로이스(RR)사의 터보 팬 엔진(페가수스)을 사용하고 있으며, 4개의 제트노즐에 의하여 제트분류의 방향을 조절하여 V/STOL이 가능하게 하고 있습니다.

 

 

  앞쪽에 있는 2개의 노즐에서는 압축기에서 압축된 공기, 뒤쪽의 2개의 노즐에서는 연소실에서 나온 고온의 제트분류인데, 이 4개의 노즐에서 나오는 분류의 방향을 조절하여 수직방향의 양력과 수평방향의 추진력을 동시에 얻는 두 가지 기능을 겸하고 있습니다. 그러나 엔진에 연결되어 있는 4개의 노즐만으로는 항공기의 자세를 제대로 안정시키기가 좀 어렵기 때문에, 항공기의 기수와 꼬리부분 그리고 양 날개 끝에다 파이프로 연결된 공기 분출구를 추가로 설치하여, 고압공기의 분출량을 조절, 기체의 자세를 알맞게 조절해 주고 있습니다.

 

 이와 같이 V/STOL기에 관한 기술은 구조적으로나 실제로 조종하는 면에서 여러 가지 어려움이 있고, 또 연료가 많이 든다는 결점이 있기 때문에, 개발하기가 아주 어려운 것입니다. 뿐만 아니라 이착륙을 할 떄 고온의 분류가스를 지면에다 직접 분사시켜야 하기 때문에 지면이 손상되기 쉽고, 먼지가 많이 나서 엔진이 고장나기 쉬우며, 기타 소음공해등 환경보존 면에서 많은 문제점을 안고 있습니다. 그러나 항공기술이 발달함에 따라 앞으로 새로운 V/STOL기가 개발되어 보다 많은 활약을 하게 될 것입니다.

 

 

 

엔진의 방향을 바꾸어 주는 틸트로터기, V-22

 

 

  미국의 벨사와 보잉사가 공동으로 개발한 V-22 오스프리(Osprey)란 이름의 틸트로터기는 1989년 3월에 첫 비행에 성공하고 1999년 5월부터 미 해병대에 납품되고 있는 아주 새로운 모습의 수직 이착륙기입니다.

 

 틸트(Tilt)란 경사 즉 기울다는 뜻인데, 이 V-22는 일반 항공기 모양의 날개 끝에다 엔진과 로터(프로펠러)를 달고, 이를 수직방향으로 회전시켜, 헬리콥터와 같이 수직 이착륙을 하고, 순항비행을 할 때는 이를 수평방향으로 되돌려 터보프롭기와 같이 고속으로 장거리 비행을 할 수 있는 것입니다. 헬리콥터의 특성과 터보프롭기의 특성을 겸비한 새로운 모습의 VTOL기인 것입니다.

 

 일찍이 미국의 벨사에서는 1955년부터 이러한 개념의 VTOL기에 대한 연구개발을 시도해 왔었는데, 1986년 미 국방부에서는 이를 주목하고 벨사와 보잉사가 고동계약을 맺고, V-22를 공동개발 하도록 하였습니다.

이 때 미 국방부가 요구한 조건을 살펴보면 기본적으로는 군용 수송기로서의 대량 고속 수송능력을 바탕으로 하되, 공중지휘 및 통신 중계, 방사능이나 생물화학무기에 대한 방어, 구급용 호이스트 역할, 고속 제트기의 매달기 수송, 공중급유, 그리고 헬기보다 속도는 2배, 항속거리는 4배, 게다가 일단 유사시 소형화기에 대한 내구성이 14~21배, 이착륙 때의 체공시간은 1/2, 외부 소음은 1/4 정도라야 한다는 등 아주 엄한 조건들이었습니다.

 

 그래서 실험연구용 시작기 1호기가 1989년 3월, 첫 비행을 하는데 성공했고, 1991년 6월까지 5호기를 생산하여 기반을 굳힌 다음, 6호기에 이어 1992년 10월 계약을 맺고 양산형 시작기 V-22B를 4대 더 만들기로 했습니다. 그러니까 모두 10대의 시험기가 만들어진 것입니다.

 

 

 

 그 후 1995년 5월 미 국방부로부터 실용기용 부품생산을 인정받고, 1997년 4월 1차적으로 5대의 실용기를 생산하기로 하였습니다. 그 중 1호기가 1999년 5월에 미 해병대에 납품되었는데 이것이 MD-22B입니다. 2001년 6월부터 실전에 배치되고 있는데 앞으로 25년 동안 모두 425대가 소요될 것이라고 합니다.

 

 또한 미 공군의 특수작전용 CV-22A는 2005년부터 8년 동안에 걸쳐 모두 50대가 배치될 예정이고, 미 해군용 수색구조기 HV-22A는 2010년부터 2021년까지 48대가 소요될 것이라고 합니다.

그러나 이러한 소요계획에 대하여 제작사측에서는 양산기간을 14년 정도로 단축을 하면, 생산비 예산액을 360억 달러에서 1/4인 90억 달러 정도로 절감할 수 있게 될 것이라고 합니다. 또 앞으로 이 V-22가 민간용으로 활약될 경우 중.단거리 교통의 혁신을 가져올 수 있을 것이라고 분석되고 있습니다.  

 

**항공기 갤러리에서 V-22와 해리어를 보고 가세요**

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[사진] V-22 틸트로터기

2012 포스팅 자료실 2012.01.14 06:46
**배경화면, V-22 오스프리 틸트로터기**

 V-22 오스프리(osprey)는 회전익 항공기와 고정익 항공기의 장점을 혼합한 혁신적인 항공기인 틸트로터기에 속한다. 하지만, 틸트로터에 대한 개념은 60년 전부터 연구되어 왔다.

일반사진 20장


airliners.net 사진 13장





틸트로터기 개발기

1951년, 벨 헬리콥터(Bell Helicopter)사는 고속 전진비행을 위하여 로터를 전방으로 90도 기울일 수 있는 횡렬식(side-by-side) 로터 헬기에 관한 연구를 시작하였다. 이것은 약 60여 년에 걸친 틸트로터기 개발의 시초였다. 벨사는 1954년 7월에 794kg급 모델 1G에 대한 비행실험을 제한적으로나마 성공시킴으로써 트랜센델탈사(Transcendental Aircraft Co.)보다 기술적 측면에서 앞서게 되었으며, 그 이후에는 1,814kg 급 모델 2로 발전시켰다. 리첸(Robert Lichten)은 트랜센덴탈사를 나와서 벨사에 합류하여 헬기설계를 선도하였다.

 2,177kg급 모델 XV-3은 1955년 8월에 초도비행을 실시했는데, 보다 빠른 수평 비행속도를 얻기 위하여 비행중 로터를 기울이는 능력을 입증하였다. 간혹 출력이 다소 부족하기는 하였으나, 결국은 1977년 5월에 터보샤프트엔진을 탑재한 5,900kg급의 연구용 시제기인 모델 XV-15를 탄생시켰으며, 이는 오늘날의 벨/보잉 V-22 오스프리로 발전하였다.

 보잉사는 벨사와 함께 V-22 틸트로터 사업을 추진한 결과, 1999년 5월 18일 초도 생산기를 인도했다.


성능제원

*제작사 : 보잉(Boing Helicopter) + 벨(Bell Helicopter)
*임무 : 다용도 수송
*기장 : 17.3m
*기고 : 6.7m
*기폭(로터 폭) : 2 × 11.6m
*승무원 : 3명
*엔진 :  2 × Allison T406-AD-400
*출력 : 12,300 축마력
*최대속도(비행모드) : 630km/h
*순항속도 : 503km/h
*수직상승률 : 332m/min
*항속거리(행동반경) : 954km
*중량 : 15,032kg
*실전배치 : 2001년
*무장 : 2 × .50in 기관총



벨보잉 V-22

 이라크에 주둔 중인 미 해병대에 MV-22를 전력화함으로써, 헬리콥터의 제한된 속도 및 작전반경을 확장시켰으며, 광활한 사막지역에서도 고난도 작전임무를 수행할 수 있게 되었다. 2010년에 아프가니스탄의 해발 2000~3000m 고지대에 위치한 산악지대에 최초로 배치됨에 따라서, 엔진의 방염코팅 필요성 등은 필요 없게 되었다.

 2010년 초까지 벨보잉팀은 18개 전투부대 및 4개 예비부대에 운용중인 CH-56E와 CH-53D를 교체하기 위한 총 360대의 오스프리 중 73대를 인도하였다. 공군 특수전사령부는 2017년 까지 CV-22 50대를 전력화할 계획인데, 이 중 제2편대를 멕시코의 캐논기지에 주둔중인 제 20 특수전부대에 배치할 예정이다. 2012년에는 연간 생산량이 36대까지 증가될 예정이다. 초기의 MV-22 블럭A는 뉴리버에 있는 함정교체부대에 집중될 것이다. 2009년 말까지 해병부대에 기 배치되어 운용 중인 57대의 MV-22는 안전성 및 정비성 향상을 위하여 블록 B로 개량될 예정인데, 9대의 블록 A가 블록 B로 개조되는 계약이 체결되었다. 블록 C는 2012년 1월에 인도가 시작될 예정이며, 기상 레이더, 정밀접근 및 자동 제자리비행장치, 기타 세부적인 장비들이 보강된다. 해병대의 MV-22 48대는 아직도 전력화 계획이 보류중이다.

 향후, 예산배정의 현안은 MV-22를 2020년까지 인도를 완료해야 하는 것이다. 공군 특수전사령부의 CV-22는 2009년 3월에 초도운영시험을 성공적으로 마친 후 이라크에 배치되었는데, 다용도 레이더, 통합무선방해장비(SIRFC), 적외선방해장비(DIRCM), 7.62mm 원격조종 기관총, 캘리버 .50 램프건 등이 탑재되었다. 공군은 2012년까지 CV-22 총 50대 중 26대를 인도할 예정이며, 2013년에는 객실상황 시현기 및 기타 첨단장비들을 탑재한 CV-22 블럭 20이 인도되는데, 최종 호기는 2015년까지 인도된다. 벨과 보잉은 미 정부에 해외판매를 승인해줄 것을 지속적으로 요구하고 있다.



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