< 개괄>
F-22는 비싸지만 그 만한 값을 하는 기체이다. 더 정확히는 그 이상을 하는 기체이다.
이 글의 목적은 다름 아닌 Raptor 바로 알기.
적과의 동침.
항상 기초가 중요하지요. 기초체력, 기초실력, 기초과학 등등. 전투기의 기초는 기동성 문제입니다. 지난번에 자세히 언급한 스텔스 설계가 가져오는 필연적인 부작용, 기동성을 갉아먹는 항력(Drag)의 증가를 어떻게 상쇄할 것인가 하는 난제에 관한 얘기지요.
잉여파워율(Specific Excess Power, SEP)을 적용해야 하겠지요?
SEP = V(T-D)/W (단위는 meter/sec)
Velocity=속도, Thrust=추력, Drag=항력, Weight=중량.
항력(Drag)는 작을 수록 좋지만 F-22 같은 대형기체는 항력이 클 수 밖에 없지요. 더구나 여기에 각진 스텔스 설계를 하다보면 유선형일 때보다 그 만큼 항력이 더 커집니다. 늘어나기만 하는 이러한 항력을 극복하고 뛰어난 기동성을 갖게 하기 위해서는 어떻게 해야 하는가?
해답은 간단합니다. 대추력 엔진을 장착하고 기체의 중량을 최대한 줄여서,
추력대 중량비 (Thrust-to-Weight ratio)를 극대화하는 방법 밖엔 없지요.
위 수식에서 D(항력)의 값은 커질 수 밖에 없기 때문에 T(추력)를 더 크게 늘리고 W(중량)를 줄여야 SEP 값은 커집니다.
그렇게 늘어나는 항력 이상을 추력으로 보충해야 고기동성을 유지할 수 있지요. 허나 이러한 해결책은 많은 전투기 설계자들로부터 “기체 크기와 엔진의 악순환”이라는 비난을 받아온 개념입니다.
기체가 대형화하니 중량이 증가하고 엔진은 커지고, 이를 위해 많은 연료까지 싣다보니 다시 기체가 더 커지고, 그래서 엔진이 또 커지고......., 하는 악순환이죠. 이런 악순환을 끊고 기체를 작게 해서 성공한 전투기들이 A-4, MIG-21, F-16 등입니다.
허나 미국은 땅 덩어리 큰 대륙 국가이며 해외의 동맹국을 방어해야 합니다. 긴 항속거리와 장시간 체공이 가능한 대형기체가 절대 필요합니다. 결국 이러한 악순환을 선순환으로 바꾸는 길은 고도의 테크놀로지와 막대한 돈, 둘 뿐이었습니다. 그리고 “미국의 의지”가 마침내 이러한 악순환을 선순환으로 바꾸고야 말았지요.
먼저 말한 대로 이걸 좋게 하려면 고가의 첨단재료를 사용하여 구조강도를 유지하면서 중량을 최대한 낮추고 항력이 허용하는 범위안에서 넓은 날개면적을 확보하여 안정된 비행성능을 갖게 해야 합니다
이러한 설계를 감당하기 위해 고가의 티타늄과 첨단 소재를 사용하여 가벼우면서도 견고한 기체구조를 만들고 또 폭격기급의 초대형 엔진을 장착하고 있습니다. 여기엔 전례 없는 테크놀로지가 적용되고 있지요.
마하 1.5 정도의 속도를 에프터버너 작동 없이 달성할 수 있습니다. 이런 능력을 초음속 순항(supersonic cruise)라고 하지요.
* 소재 (Construction Technology)
F-22 Raptor는 티타늄(Titanium)과 복합재(Composites), 전통적인 알루미늄 합금 그리고 열화프라스틱(Thermoplastic) 등으로 구성되어 있습니다. 총 중량 대비 구성비율은 아래와 같지요.
티타늄 합금 - 33 %
알류미늄 - 11 %
강철(Steel) - 5%
흑연 열화플라스틱 - 15 % (스텔스 구조 재료. B-2 폭격기도 사용)
bismaleimide(BMI) 수지 - 20 % (스텔스 구조재료. B-2 폭격기에도 사용)
기타재료 - 16 %
1)F-22랩터
F-22의 엔진은 램효과를 이용, 재연소를 하지 않고도 F-22가 초음속 비행을 할 수 있게 했다. 비행체의 구조와 각도도 스텔스가 되도록 만들어졌다 또한 엔진도 백터드 노즐을 이용
하여 비약적인 기동성을 가지며 FRP(섬유 강화 프라스틱)과 탄소섬유 보강재로 스텔스율를
증가시킴, 또한 엔진의 열배출을 분산시켜 적외선 피탐지율을 줄임.
고성능 슈퍼컴퓨터 시스템 또한 이 F-22 랩터를 최고의 전투기로 만들어준다.
<재원>
길이: 18.9 m
폭: 13 m
높이: 4.6 m
최대중량: 27,716 kg
최대속도: 마하 1.8 (애프터 버너 부스터 가동시 마하2.5)
한계고도: 15,240 m
탑승인원: 1
엔진:F119-PW 터보 팬 제트엔진 (출력:35000Ibs×2)!!
항속거리:5400Km (3,000nm)
행동반경:2520Km(1,400nm)
%무장:M61A2 20 mm (480 발)
AIM-9 Sidewinder 미사일(적외선추적)
AIM-120A 4 기 또는 AIM-120C AMRAAM AAMs 미사일 6 기
암람(AMRAM)공대공미사일 사용가능, 하푼 공대함미사일 사용가능,
HARM대 레이더 미사일
각 날개 및에 각각 2,268 kg (5,000 lb) 씩의 폭탄 적재
추력변경노즐(TVC)를 이용하여 기동성 증가
F-22 랩터의 웨폰 베이
1) 하부 무기탑재실 (Ventral weapons bay)
* 공대공 구성 : AIM-120C 암람 미사일 6발 장비
* 공대지 구성 1 : GBU-30, 32 JDAM 1,000 파운드 (454 kg) 2발.
* 공대지 구성 2 : GBU-30, 32 JDAM 450 파운드 2발 + 암람 2발
2) 측면 무기탑재실 2곳.
AIM-9X Sidewinder 4발(각 2발)
암람미사일은 단순한 투하방식에 의해 발사되며 사이드와인더는 강제 사출식(ejection mechanism)에 의해 튀어나간 다음 점화되는 방식이다. 두 미사일 모두 기체로부터 일정거리를 떨어진 다음 점화되어 스텔스 재질의 기체표면을 보호토록 되어 있다.
