한국공군이 꿈꾸는 꿈의 스텔스 전투기 F-22랩터 (두번째)

F22랩터 두번째 입니다.

앞서 랩터에 대하여 적은것과 달리 또다른 모습을 보여드리고자 합니다.

 

F-22 랩터(이하 F-22)는 미 공군의 주력 전투기인 F-15 이글의 대체 기종으로 지구상에 존재하는 가장 강력하고 무서운 전투기이다. 미국 록히드 마틴과 보잉이 제작하였으며, 미국 정부가 전략무기로 분류, 해외 수출금지 품목으로 지정되어 있는 최강의 공격 능력을 가지고 있는 5세대 최첨단 스텔스 전투기이다.

1대 당 가격이 1,600억원이 넘는 F-22의 제작은 록히드 마틴이 기체, 무기 시스템 등 기체 대부분의 최종 조립을 맡으며, 또 다른 파트너인 보잉은 항공전자 장치의 통합, 훈련 시스템 등 프로그램을 맡았다.

F-22는 F-15를 대체하는 전투기로 기획, 설계, 제작 되었다. 세계 최고의 스텔스 기술이 적용되어 있으며, 추력편향 노즐을 채용한 스러스트 벡터링 컨트롤 능력을 가지고 있어 다른 전투기를 완전히 능가하는 고급 기동을 보여준다.

 

F-22 Raptor , Air Dominance

1. 개요

미국 공군이 운용하는 세계 최강의 전투기.

현재까지 지구상에 존재하는 전투기들 중에서 최강일 뿐 아니라, 배치된 전투기들 중에서 대적을 위해 비교할만한 전투기 자체가 존재하지 않는 먼치킨 전투기. 농담으로 대(對) 외계인용 전투기라고 하기도 한다.

미 공군은 F-35가 미군의 마지막 유인 전투기가 될 것이라고 밝혀, 역사상 최강의 유인 전투기가 될 가능성도 있다. 그러나 이런 말은 사실 최악의 전투기라 불리는 F-104 시절부터 나오던 미군의 전통적인 립 서비스(lip-service)이긴 하다. 하지만 F-104는 무인기 기술이 초기 상태이던 50년 전 기종이며, 최근 들어서는 미국의 비행기 개발이 무인기에 완전히 집중된 걸로 봐서, 실제로 그렇게 될 가능성도 존재한다. 실제로 미국의 차세대 6세대 전투기 프로젝트에선 유인기, 무인기를 둘 다 고려하며, 무인기 베이스로 필요시 조종사를 태우는 것도 고려중이다.

 

2. 개발 과정

미국의 ATF(Advanced Tactical Fighter, 고등전술전투기) 계획에 따라 제작되었다. 냉전시절 소련의 기술력이 나날이 발전해감에 따라, 더 이상 시계 외(BVR: Beyond Visual Range) 전투에서도 우위를 점하지 못할까 두려워진 미군은 국가가 가진 항공기술의 모든 걸 쏟아 부어, 적 전투기보다 1~2세대 앞선 무적의 전투기를 만들어내어, 소련 전투기를 피해 없이 격멸해 제공권을 차지한다는 개념으로 개발이 시작되었으며, F-15를 완전히 대체하는 게 처음의 목표였다. 하지만 만들다보니, 너무 비싼 가격으로 인해서 F-15를 완전히 대체하는 건 불가능하다는 결론에 이르렀다. 그래서 F-22의 다운그레이드 버전이라고 할 수 있는 F-35, F-32 Joint Strike Fighter(육/해/공군 통합공격기)의 개발이 결정된다. JSF사업에서는 록히드 마틴과 보잉이 경합하였으며, 최종적으로 록히드 마틴의 F-35가 결정되었다.

개발단계에서 록히드 마틴이 2차대전 중 자사가 개발한 쌍발 전투기인 P-38 라이트닝의 이름을 빌려와, YF-22 라이트닝 II라는 명칭을 사용하였다. 제식명이 정해지기 전에 라이트닝 II를 비롯한 몇 가지 후보 명칭이 떠돌아다녔는데 노스롭 사의 YF-23과의 경합에서 승리한 후, 미 공군에 의하여 F-22 랩터라는 제식명칭을 부여받았다.

YF-23이 더 성능이 좋은데도 미 공군이 록히드 마틴의 로비에 넘어가 F-22를 선택했다고 주장하기도 하는데, 정확히 말하자면, YF-23과 F-22는 성향이 다르기에 성능비교는 큰 의미가 없다. F-22가 선택된 이유는 YF-23이 F-22보다 더 잦은 수리가 필요하다는 것과, 시스템적 오류 때문에 납품기일을 못 지켰기 때문.

3. 제원

분류	공중지배, 멀티롤 전투기
승무원	1명
엔진	프랫&휘트니 F119-PW-100 터보팬 2기
추력	엔진당 35,000-pound class
전폭	44 feet, 6 inches (13.6 meters)
전장	62 feet, 1 inch (18.9 meters)
전고	16 feet, 8 inches (5.1 meters)
무게	43,340 pounds (19,700 kilograms)
최대 이륙중량	83,500 pounds (38,000 kilograms)
연료량	내부탑재: 18,000 pounds (8,200 kilograms)  2개 외부 탑재연료통: 26,000 pounds (11,900 kilograms)
속도	최대속도 마하 2.25 (에프터버너 사용 시) 최대순항속도 마하 1.82
항속거리	2개의 외부 연료통 탑재 시 1,850 mile 이상의 페리항속거리 (1,600 nmiles)
상승 한도	50,000 feet (15 kilometers) 이상

이 정도의 스펙이면 진짜 만능 전투기 그 자체다.
공식적 스펙(뒤늦게 추가된 점이 많지만)은 이런데, 공식적인 스펙이라고 하는 이유는, 축소발표했다는 의혹이 있어서다.

3.1. 특징

가장큰 특징으로는 거의 완전한 스텔스 기능을 가지고 있다는 것과, 전/후방 써멀레이더 슈퍼 크루즈(Super-cruise)가 가능하다는 것. 현재 슈퍼 크루즈 상태의 최대속도는 마하 1.5 이고, 애프터버너 사용 시 최대속도는 마하 2.0 근방일 것으로 추정되나, 진정한 최대속도가 공개된 적은 한 번도 없다. F-22는 스텔스성을 유지하기 위해 고정식 공기흡입구를 사용하였는데, 일반적으로 제트엔진 항공기가 고정식 공기흡입구를 사용하면, 최대속도는 마하 2.0~2.2 정도가 한계이다. 공기흡입구는 레이더 전파를 매우 많이 반사하는 부분들 중 하나이기 때문에, 스텔스기 개발 시 세심한 설계가 필요한데, 이 부분의 형상이 수시로 바뀌면 스텔스 형상을 유지하기 어렵다.

거기다 전투행동반경이 1,400km라는 무식한 항속거리를 자랑하면서도, 내부연료탱크만으로 그 항속거리를 실현했다는 게 놀랍다.

스텔스를 위해 무장은 모두 내부무장창에 장착하기에, 폭장량이 좀 제한되어있다. 내부무장창에서 암람을 발사하는 데는 발사버튼 클릭 후 2초가 걸린다.

추력편향노즐을 채용한 스러스트 벡터링(Thrust Vectoring) 컨트롤 능력을 가지고 있어, 다른 전투기를 완전히 능가하는 고 AOA, Post-Stall 기동을 보여준다. 이것은 수엘프라고 불리는 수호이 계열의 su-30mki, mkm도 보유하고 있는 기동이나, 이들 기종이 아음속 상태에서의 방향전환과 초저속 상태에서의 기동 안정성에 중점을 둔 것과 달리, 초음속 상태에서의 고기동을 위해서 만들어졌다. 즉 초음속 상태에서 다른 비행기가 아음속에서 내는 고기동을 하기 위한 것.

개발당시부터 초절정 결전병기로서의 스펙을 꿈꾸며 만들어져서, '이게 과연 될까…? 이 정도 성능이 필요할까?'라는 의문을 자아냈다. 참고로 랩터의 컴퓨터인 CIP는 초기에는 인텔의 i960 계열의 프로세서가, 후기에는 모토롤라의 PowerPC 프로세서(G4)로 구성된 모듈을 장착하며, 이런 모듈을 최대 66개까지 장착 가능하다. 여기 들어간 i960은 시험기인 YF-22가 처음 등장할 당시인 80년대 말의 기준으로 세계 최초의 슈퍼스칼라 RISC로서, 강력한 프로세서였기에 이걸 여러 개를 때려 박은 YF-22는 날아다니는 슈퍼컴퓨터라는 이야기가 나왔을 정도. 레이시온의 홍보에서도 2대의 크레이 슈퍼컴퓨터(물론 그 옛날의 기준이다.)의 성능이라고 홍보한다. 탑재된 두 개의 CIP를 합쳐 i960을 사용하는 기준으로는 범용연산으로 이론상으로는 초당 260억여개, 실제 연산에선 초당 100억여개의 명령을 처리할 수 있으나, 모듈당 75%의 성능 제한을 걸어 두었으므로, 대략적으로 초당 70억개 이상의 명령어들을 처리한다. PowerPC G4를 사용하는 모델의 정보는 추가바람. 각각의 CIP는 하나의 CIP는 66개 중 19개의 슬롯을, 또 하나의 CIP는 66개 중 22개의 슬롯을 여유로 비워두고 있다. 메모리는 300메가로 F-15의 18배 수준이지만, 처리량은 프로세서의 업그레이드와 추가 모듈 장착으로 크게 증가시킬 수 있으며, 메모리 역시 마찬가지. 통신, 항법, 피아식별을 담당하는 CNI이 리소스의 26.6%를 차지하고, 전자전용 INEWS에는 14.4%, 임무관련은 13.5%가 할당되며, 레이더 관련은 생각보다 매우 적어 겨우 12.4%의 리소스를 차지한다. 스로틀과 스틱에는 20가지의 컨트롤 기능이 있으며, 총 63가지의 기능이 있다. 단 유의해야 할 점은 YF-22가 등장할 당시의 기준으로는 최신예의 고성능 프로세서를 탑재한 괴물이었으나, 현재는 속도만 본다면, 데스크탑과 비교해도 쓰레기라 불릴 정도로 열악하다. 그러나 어차피 전투기 컴퓨터에 요구되는 게 그 정도일 뿐이고, 랩터는 우수한 편이다.
레이더 역시 220km밖의 전투기 크기 항공기를 탐지해낼 수 있다. 100km 밖에 있는 적의 전투기를 3D영상으로 실시간으로 조종사에게 보여줄 수 있다는 말이 있다. 게임마냥 재조합된 적기의 영상으로, 이놈이 아군인지 적군인지 판별가능하다고 한다. 능동전자주사위상배열(AESA)방식의 레이더를 채택하여 생긴 이점이라고들 하지만, 이 "적기의 3D 영상을 보여준다"라는 말은 유독 우리나라에서만 나오고 있는 말이다. 이 말이 처음 언급된 것은 국내 유명 밀리터리 사이트의 전문가 코너에서이다. 아무래도 NCTR기능을 착오한 데서 비롯된 것이 아닌가 싶다. NCTR은 항공기마다 다른 레이더 전파 반사신호를 데이터화 하여, 이것으로 적기의 종류를 파악하는 개념이다. 물론 적기의 각도가 항상 바뀔 수 있으므로, 그에 맞춰 다양한 전파반사특성을 파악해 둘 필요가 있다. 이 기능을 지상에 대한 3차원 영상을 레이더로 그려주는 SAR 기능과 함께 혼동하여, 저 3차원으로 적기를 보여준다는 말이 나온 것이 아닌가 싶다. NCTR 기능을 사용하면 레이더로 포착한 목표물이 어떤 기종일지 가장 가능성이 높은 것을 기호나 글자로 알려줄 뿐, 마치 영상을 보듯 진짜로 3차원 영상으로 보여주지는 않는다. 참고로 일본의 F-2도 이것보다는 좋지 못하지만 같은 방식의 레이더를 사용한다. 또한 IFDL데이터링크로 서로간의 작전정보를 실시간으로 공유할 수 있어, 여러 대가 동시에 작전하면 한대가 임시로 조기경보기 역할만 수행할 수도 있을 정도다. 다만 실제 이런 식으로 운용할 경우 전파발신원이 되어 버려, 전파 스텔스 성능이 저하될 가능성이 있으므로, '비상시 할 수도 있다'는 것이지, 조기경보기가 멀쩡히 있는데도 이러지는 않을 것이다.

레이더 성능 분석표

- AN/APG-77 AESA(Active Electronically Scanned Array)
F-22/A탑재

b. 192 NM (355 km).........F-15, Su-27탐지 가능
b. 192 NM (355 km).........F-15, Su-27, MiG-31 탐지 가능
c. 108 NM (200 km)..........F-16, MIG-29 SMT
d. 61 NM (113 km)...........F/A-18 E/F/G, EF-2000, Rafale B/C/M(라팔 기본형), Cruise missles(순항 미사일)
e. 35 NM (65 km).............F/A-18 E/F Block3?, Rafale D(라팔 개량형)?, Stealthy cruise missies(스텔스 순항 미사일)
f. 20 NM (37 km)..............F-35 A/B/C
g. 12 NM (22 km).............F/A-22, PAK-FA

 

전투기별 F-22에 잡히는 거리

•  미국 - F-22 랩터 370km (목표물이 F15K 크기일시)

•  미국 - F-22 랩터 350km (목표물이 젠8 크기일시)

•  미국 - F-22 랩터 300km (목표물이 미그29 크기일시)

•  미국 - F-22 랩터 240km (목표물이 F-5 크기일시)

•  미국 - F-22 랩터 220km (목표물이 해리어 크기일시)

•  미국 - F-22 랩터 185km (목표물이 F-16 크기일시)

•  미국 - F-22 랩터 140km (목표물이 F-2 크기일시)

•  미국 - F-22 랩터 125km (목표물이 유로파이터 크기일시)

•  미국 - F-22 랩터 65km (목표물이 F-35 크기일시)

•  미국 - F-22 랩터 35km (목표물이 F-22 크기일시)

 

 

F-22랩터의 조종석  ↓

 

 

 

 

그렇다고 비행성능이 좀 그렇지 않냐고 한다면 그것도 아니다. 두 개의 제트 엔진으로 로켓 마냥 수직상승을 계속할 수도 있고, 애프터버너를 안 켜고 기본출력으로 음속을 돌파하여 초음속 순항이 가능하다. 비행 동영상을 보면 러시아의 Su 시리즈나 한다던 푸카초프 코브라도 가볍게 해내고, 칼로 자른 듯한 안정적이고 기계적인 기동장면을 보여주어 그 성능을 짐작케 한다. 랩터의 엔진은 현재 인간이 만들어낸 전투기용 제트 엔진들 중에서 두 번째로 강력한 추력을 낸다. 추력편향노즐을 갖고 있으며, 밀리터리 파워 추력은 12,000kg, AF를 켜면 18,000kg.

 

그밖에 알아 가면 알아갈수록 놀라움을 금치 못할 구석이 많다. 쉽게 생각하기도 힘든 세세한 구석까지 모두 심혈을 기울여 만들어져 있다. 또한 랩터의 레이더는 적기의 RWR에 걸리지 않도록 전파방사 패턴을 바꾸기 때문에, 적의 RWR는 조종사에게 자신이 락온되었다는 사실도 알려줄 수 없다. RWR의 패턴판단으로 ECM이 재밍(jamming)신호를 만들어내기 때문에, RWR의 기능상실은 전자전 기능 자체의 상실을 의미한다. 따라서 랩터에 대해 전자전을 전혀 할 수 없다는 것. 랩터를 상대로 전자전을 하려면 EA-18G 그라울러 정도가 되야 상대가 될듯하다.

많은 이들이 대충 넘겨버리거나 모르는 랩터의 숨겨진 장점은 하나 더 있다. F-22는 IFDL 데이터 링크를 통해서 편대기 간에 정보를 공유함으로써, 유연한 편대 전술을 구현하는 것이 가능하며,  FBCB-2 네트워크 전장시스템과 연동될 경우, 지상군 – 전술통제센터 – 항공기 간의 연계를 통한 엄청난 시너지를 일으킬 수 있다는 점에서, 여타 데이터링크 체계가 거의 없거나, 있어도 랩터만큼 체계적이지는 못한 전투기들보다.

 

또한 F-22랩터는 한가지버전만 있는것이 아니다.

각 블록마다 다른 기능을 추가하고 수정하였다.

블록

• 블록 10 : 초도작전능력형, 공대지 능력이 아직 포함되지 않은 초기 생산분이다.
• 블록 20 : 글로벌 스트라이크(범 지구적 타격) 기본형, 1,000파운드급 JDM 운용능력을 갖췄다.
• 블록 30 : 글로벌 스트라이크 완성형, SDB 등 첨단 공대지 무장 운용능력을 통합했다. 블록 30은 2007년 태평양 사령부 배치기체에 적용되고 있다.
• 블록 40 : 글로벌 스트라이크 발전형 AIM-120D 슈퍼 암람, AIM-9X 슈퍼 사이드와인더 등 차세대 공대공 무장운용능력을 통합했다. 더 나아가 구상 중인 블록 50에서는 EF-111을 대신하여 APG-77 레이더를 통한 전자전EMP! 공격능력을 부여하는 방안도 논의되고 있다.

 and!!

• F-22N
  
  
  미 해군의 NATF 사업의 후보기로서 F-22N이라는 해군용 모델도 제안되었다. F-22의 함재기 사양으로서, STOL(단거리 이착륙) 성능의 향상을 위해서 가변익기로 형상을 변경하는 방안도 검토되고 있었다.
  F-22와 YF-23의 개발 당시에는 미 해군을 위해서 두 기종의 함재기 사양인 F-22N과 YF-23N의 개발도 함께 진행되고 있었고, 미 공군의 ATF 사업에서 F-22가 승리하여 미 공군의 차기 주력기로 선정되면서, 당연하게도(…) 미 해군의 NATF 사업에서도 YF-23의 함재기 사양인 YF-23N은 밀려나고, F-22의 함재기 사양인 F-22N이 미 해군의 차기 주력기로 선정되게 되었다. 허나 이렇게 해군의 차기 주력기로 내정되어 있던 F-22N도 결국은 예산부족으로 인해 개발 취소(…). 이후 미 해군은 F-22N과 YF-23N을 모두 포기하고, F/A-18E/F 슈퍼 호넷의 대량 도입과 F-35C의 개발로 선회하였다.
  일찍부터 포기해버린 YF-23N은 그렇다 쳐도, 기껏 차기 주력기로 점찍었던 F-22N까지도 결국 같이 포기해야 했다는 사실이 미 해군 입장에서는 꽤나 눈물이 났을 것 같다.

마지막으로 F-22랩터의 동영상을 보겠다.

 

 

 

출처 : https://www.youtube.com/watch?v=yZont-4hOIU

          https://namu.wiki/w/F-22

         http://post.mk.co.kr/archives/16650