대한민국 최초 항공모함 가칭[고구려함?] http://blog.daum.net/han0114/13541518
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최초 항모(가칭 : 고구려함) 탑재기가 될 F-35 B/C
최초 항모(가칭 : 고구려함) 모델규모
크기: 길이 51ft., 전장 35ft.
중량: 5만5,000 lbs.
비용: 대당 1억1,000만 달러
최대 속도: 990mph
순항 속도: 600mph
항속 거리: 450 해리
전방 추진력: 4만3,000 lb.-ft.
수직 추진력: 주 엔진에서 1만5,700 lb.-ft., 리프트 팬에서 2만 lb.-ft., 날개 밑에 있는 롤 포스트에서 3,700 lb.-ft.
무기: 1,000파운드 합동정밀직격병기 GPS 유도탄 2기, AMRAAM 공대공 미사일 2기, 25mm 4열 개틀링 기관포
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F 35 Lightning II
최소 이륙 거리: 300ft.
착륙 거리: 0ft.
1. F-35의 개요
F-35는 공대공 능력과 더불어 공대지역할을 위해 적합한 다기능 전투기 도입 이라는 방위분야의 JSF(Joint Strike Fighter) 프로그램의 결과물이다. F-35는 개선된 생존성과 정밀 타격능력 그리고 운영비용 절감이라는 목표와 함께 미 공군, 미 해군, 미 해병대와 동맹국의 수요를 만남으로써 태어나게 되었다. F-35는 F-22를 위해 개발된 동등한 기술이 사용되고, 공용성과 모듈화를 최대한 이용하는 혜택을 누리게 된다.
JSF개발에는 Boeing 및 Lockheed Martin이 주도적으로 참여하고 있으며, 각각 X-32와 X-35의 다른 모델을 제시하고 있다.
Boeing社의 X-32는 넓은 내부연료공간을 확보하여 장거리 항속능력을 높이고, 복합소재를 사용하여 기체를 경량화 시켰으며, 추력 집적 분사방식의 단거리 수직이착륙 개념을 채택하고 있다.
Locheed Martin社의 X-35는 각군 모델 간 공통부품을 다수 사용하여 호환성을 증대시키고, F-117 및 F-22 제작시 적용된 우수한 저고도 탐지능력을 구비하고 있으며, Lift Fan을 사용한 단거리 수직 이착륙 개념을 채택하고 있다.
Lockheed Martin社는 JSF로써 미 해군, 미 해병대, 미 육군, 미 공군 그리고 영국의 공군과 해군을 위한 4개의 버전을 개발하였다. 4개의 버전은 동일한 동체와 내부장착틀, 유사 구조배열과 외관 형상, 아주 닮은 날개 스위프, 그리고 필적할 만한 꼬리형상. 무장은 랜딩 기어의 후방에 위치한 2개의 병렬 틀에 장착된다. 캐노피, 레이더, 탈출 시스템, 하부 시스템 등에 대하여 각각의 버전이 모두 공통적으로 채용할 수 있게 개발하였다. 중심인 엔진은 F-22에서 채용한 Pratt & Whitney社의 F119에 기초하고 있다.
Pratt & Whitney사의 F119 엔진은 35,000 파운드로 쌍발인 것을 감안하면, 미공군 운용형 F-15C의 1.5배 이상이며, F-16의 모든 타입에 대해서는 3배 이상이 된다. 또한 이 엔진에 사용되는 연료의 양은 F-15C의 13,455파운드의 거의 두 배 가까운 25,000파운드를 적재할 수 있고, 이제껏 일부의 시험적인 상황이나 극비정찰 임무를 위해 제작된 항공기에서 응용되던 렘효과를 이용한 엔진은 고공에서의 고속비행시 애프터버너를 사용하지 않고 마하1.5이상의 초음속 순항비행이 가능하게 한다. 또한 이 F119 엔진은 에프터버너를 사용하지 않고도 초음속 순항을 가능케 하기 때문에, 연료 소모율을 대폭 감소되어 비행반경 및 작전반경을 대폭 향상시키고 있다.
F119엔진의 특기할 만한 것으로 Trust Vectoring 기능은 기존의 전투기들이 따라오지 못할 만큼의 엄청난 고기동을 가능하게 해 주는데, 그 하나의 예로써 저속에서도 실속에 이르지 않고 고 받음각 상태의 비행이 가능하다는 것이다. 이것은 기존 항공기가 20-25도의 받음각 상태에서 실속에 이르러 조종불능에 빠지는 것에 비해 이 전투기는 최대 50도의 받음각 상태로 양호한 기동성을 유지할 수 있으며, 추력방향 전환 노즐을 이용한다면 82 노트(초속 42m)의 저속에서 60도 받음각 상태로도 탁월한 조종 및 기동성을 유지할 수 있다.
F119 Engine Variants
이러한 특성은 실제로 F119엔진을 채용한 F-22가 공대공 근접 전투시(Dogfight) 시 탁월한 기동성의 이점을 얻을 수있게 하며, 초음속 비행시에도 적응될 수있게 하고 있다. 그리고 또한 설계 당시부터 분사노즐에 대한 적절한 배려덕분에 기존의 열추적 미사일에 대한 생존성을 향상시키고 있다.
Lockheed Martin社의 X-35는 Boeing社의 X-32를 경쟁에서 물리쳤는데, Lockheed Martin社는 Lift-fan방식의 STOVL 설계로 Boeing社의 vectored추력 방식보다 월등함을 입증할 수 있었기 때문이다. Lift-fan방식은 변속 운전 축을 통하여 힘을 얻는 방식으로 그것은 록히드만이 갖고 있는 기술력의 결정체였다. Lift-fan 방식은 현저하게 넘치는 힘을 갖고 있다는 무게 있는 평가를 받고 있다.
F-35기체는 스텔tm화 되어 있으며, 장거리 항속능력과 공대공 공대지 능력을 함께 갖춘 다목적 차세대 전투기로 공통적인 특성과 파생형을 통해 단거리/수직이착륙 기능을 보유하므로써 미 해·공군 및 해병대, 영국 해·공군 모두의 요구를 충족시키고 있는 항공기라고 요약할 수 있다. 결국 보다 진보된 공중 방어 시스템과의 작전시 임무 수행능력이 우수하며 손실을 최대한 줄일 수 있는 전투기에 대한 요구에 대한 해답으로 등장한 F-22는 속도와 스텔스 기능의 문제를 만족 시켰으나, 고가의 기체라는 한계에 부딪히게 되었다. 속도와 스텔스라는 이 두 가지 특성을 바탕으로 대량생산에 의한 저가공급을 목표로 하여 개발되는 것이 F-35 이다.
1. 미 해·공군· 해병대 및 영국 해·공군의 작전요구를 통합, 운용의 공통성을 높이고 복합임무 수행가능토록 개발
2. 공대지 및 공대공 동시무장 등 기체 구조에서 70∼90%의 공통성을 최대한 추구하여 대량생산을 통한 도입단가의 하락과 운영시 군수지원을 용이하게 하고 있다.
1. 기본형인 CTOL(Conventional Take-Off & Landing)기는 미 공군을 위해 특성화 시켰으며,
2. 파생형인 CV(Carrier Variant)기는 CTOL의 공군형보다 저속조종안정성을 높이기 위해 주날개와 수직꼬리날개의 조종면이 넓어 항모 운영에 적합하도록 특성화 되었으며, 해병대를 위하여는 단거리 수직이착륙이 가능한 STOVL (Short Take-Off Vertical Landing)방식으로 개발한다
1. Stealth 설계화 소재채택으로 레이더, IR 및 육안 탐지 가능성 최소화
2. Thrust Vectoring 능력 보유로 전투 기동성 향상
3. 복합소재 사용 및 가능한 모든 시스템의 전기적인 작동으로 중량 감소 및 신뢰도 증대로 생존성을 향상 시킨다.
미 · 영국의 해군, 공군, 해병대가 대체 또는 보완할 차세대 전투 · 공격기를 각 군별로 단독개발 할 경우 과다한 비용이 소요되기 때문에 각 군별 작전요구를 통합하여 다목적으로 운용 가능한 첨단 전투기 개발을 추진함으로써 획득비용과 운영유지비를 절감하려는 것은 JSF 프로그램의 또 다른 핵심적 목적이 되고 있다. 각군의 공동 개발로 획득비용 등 전체 수명주기비용(Life Cycle Cost)을 33∼35%정도 감소시킬 것으로 예상 되며, JSF 획득비용 목표 설정은 대당 3,000만$(`94년 U$ 가치 기준) 내외로 예상하여 개발을 추진할 수 있게 되었다. ※ F-16 : 2,000만$, F-22 : 7,100만$ (`94년 U$ 가치 기준).
예상되는 미군과 영국군의 수요는
- 미 해군 : F/A-18E/F 보완할 공격기 : 480대
- 미 공군 : A-10, F-16 대체, F-22 보완할 공격기 : 1,763대
- 미 해병 : AV-8B, F/A-18 대체할 단거리 이착륙기 : 609대
- 영 해·공군 : AV-8B 대체할 함재기 및 공격기 : 150대 등 약 3,002대로 추정 또는 계약 되었으며, 추가로 다른 국가에 대한 판매 예상대수도 3,000여대에 달할 것으로 보여진다.
JSF 프로그램은 1993년 미 해·공군/해병대 합동으로 JSF 개발계획을 발표함으로써 본격적으로 시동되었고, 이 후 1994년 미 해·공군 참모총장과 국방차관 JSF 개발계획에 서명, 1995년 12월 영국 JSF 계획 참여를 위한 미·영 양해각서 체결, 1996년 11월 JSF 개발대상업체 선정(Boeing 및 Lockheed Martin), 2000년 9월∼10월 Boeing(X-32) 및 Lockheed Martin(X-35) 시제기 시험비행실시라는 경과추이를 보여주고 있다. 2004년까지 시험 비행을 마치고, 2007년에는 실전 배치하려는 계획을 갖고 있으며, 영국의 수요를 우선 충족 시켜줄 것으로 보인다.
2. F-35의 시스템
F-35들에는 추가적으로 다음의 시스템들이 채택될 것이다.
- Northrup Grumman의 보다 진보된 전자적 scanned array (AESA) 다중기능 레이더,
- Snader/Litton Amecon 전자 대응 장비,
- Lockheed Martin의 전자광학 표적 시스템,
- Northrup Grumman 분포 광학 적외선 쎈서 (DAIRS) 열영상 시스템,
- Vision Systems International 발전된 helmet-mounted display.
공군의 F-35A 버전은 전통적인 이착륙 항공기로 F- 16 Falcon과 A-10 Thunderbolt II를 대체할 것이며, F-22 Raptor의 동반자가 될 것이다. 미 공군은 1,763대를 도입할 계획이며, 기체 1대당 3,700만불을 예상하고 있다.
미 해군의 F-35C 버전은 항모를 플랫폼으로 하는 기체로써 F/A-18E/F Super Hornet을 보완하게 된다. F-35B는 F/A-18 Hornet 뿐만 아니라 A-6 Intruder를 대체할 것이며, 이미 발주 되었다. 미 해군은 480대의 구매를 계획하고 있다. F-35C 해군형은 항모에서 이착륙할 때, 캐터펄트와 어레스팅 와이어 사용에 대응하기 위하여 랜딩기어의 스트로크와 하중강도가 더욱 증대 된다.
F-35B는 단거리/수직 이착륙기를 요구하는 미 해병대, 영국 해군과 공군에게 인도된다. 미 해병대는 AV-8B Harrier와 F/A-18 Hornet를 새로운 항공기 609대로 대체하기를 원하고 있으며, 영국은 150대를 구매하여 Sea Harrier와 GR.7 Tornado를 대체하기를 원하고 있다. F-35B는 리프트 팬 장착 때문에 내부협소로 내장기관포가 아니라 Harrierrl처럼 외부에 20mm 포드를 장착하는 방향으로 개발되고 있다. X-35는 기본레이더로 노드롭에서 만든 AESA가 장착되며, 엔진은 플렛&휘트니제 F119-PW-100 또는 제네럴 일렉트릭 제 F120 core가 장착된다. 호버링하는 동안 모든 ax에서 조정 가능하도록 설계 되어 있다.
EOTS under the nose of a mockup of the F-35.
F-35C는 F-18C와 비교해서 내부연료만 사용했을 때 작전반경이 2배로 증가했다. 2000파운드 JDAM 2개를 장착해야 한다는 요구 때문에 기관포가 빠졌다.
F-35는 2040년까지는 세계 최고의 공격기로 불리는 것을 목표로 하고 있다, "F-35는 F/A-22 공중우세전투기에 버금가는 공대공 능력을 제공할 것이다" " 그 계획은 2025년까지 대부분의 모든 스텔스 전투기 세력 분야에서 공군의 세력을 허용할 것이다. 미 해군과 해병대 버전은 '모든-외관'을 스텔스화한 전투기로는 처음 배치될 것이다.
미 국방성은 JSF 개발을 위해 2003년 예산에 34억불(약 4조 8백억원)을 요구하였는데 이는 2002년의 15억불(약 1조 8천억원)으로 부터 대늘어난 것이다. 2004년에는 38억불(약 4조 5,600억원), 2005년과 2006년에는 각각 57억불(약 6조 8,400억원)의 예산을 계획하고 있다. 미국은 과도한 개발비용(250억$)에 대한 부담금을 줄일 수 있도록 연구개발 단계에 외국을 참여시키는 방안을 추진하고 있다.
미국이 개발하고 있는 F-35 합동공격기(JSF : Joint Strike Fighter) 개발에 대한 국제적 참여가 증가하고 있는 가운데, 최근 F-35 계획의 시스템 개발 및 시범(SDD : System Development and Demonstration)에 참여할 3개국 중 네덜란드가 2002년 6월 17일에, 노르웨이가 2002년 6월 20일에, 이태리가 2002년 6월 24일에 미 정부와 각각 협정을 체결함에 따라 이미 참여하고 있는 영국, 캐나다와 덴마크를 포함하여 현재 6개국이 함께 추진하는 계획으로 공식적으로 확대되었으며, 차세대 전투기 시장을 미국이 선도하면서 유럽국가들이 참여하는 계기가 되었다.
SDD 계획이 추진되는 2002년에서 2012년까지 들리는 바에 의하면 10년 동안의 개발 기간 중에 노르웨이는 1억 2500만 달러, 이태리는 10억 달러, 영국은 20억 달러, 네덜란드는 8억 달러, 캐나다 및 덴마크는 각각 1억 2500만 달러를 각국의 특수조건에 따라 비용을 지불하게 된다.
특히 이들 협정을 체결한 국가 중 이태리는 현재 Fincantieri 조선소에서 건조 중에 있는 새로운 항모 Andrea Doria에서 운용이 적합한 항공기로서 JSF의 F-35B 단거리 이륙 및 수직 착륙형에 가장 많은 관심을 가지고 있으며, 통상 이착륙형인 F-35A는 이태리 공군에서 유럽전투기 Typhoon이 공대지 능력을 향상시켜 그들의 요구 성능을 충족하게 되어 획득 가능한 대상기종이 된다 하더라도 Tornado 전투기를 대체할 후보기로 고려하고 있다.
2002년 6월 3일 이태리는 의회의 결정과정에서 SDD 협정체결이 국제적 평화유지 작전에 점점 더 증가하는 책임을 이행하기 위해서 차세대 전투기의 획득이 필요함을 인정하였다. 또한 계획된 유럽전투기 Typhoon의 121대 획득과 추가 개발계획에 참여를 촉구하였으며, 미국에게 JSF 개발시 유럽에서 개발한 공대지 미사일 무장시스템의 통합과 중요한 기술부문의 수출면허를 위한 신속한 기술이전을 요구하였다.
이태리 정부는 JSF 개발단계에서 미국의 주 계약사인 Lockheed Martin사와 함께 이태리의 Alenia, FiatAvio, Turin사 등 20 여개가 넘는 업체들이 부문별로 참여토록 할 예정이며, 절충교역은 약 70% 정도를 요구하게 될 것이다. 한편 Alenia 항공우주사는 개발과 생산단계에서 기체 생산시 이태리 군에 의해 주문될 모든 JSF와 영국과 미국이 구매하게 될 구매량의 1/2에 대한 날개박스를 제작하게 될 것이다. 또한 이태리가 구매할 JSF를 위해 최종 조립시설을 후반단계에서 설치하여 군수지원을 위한 선도적 임무를 담당하게 된다.
Fiatavio사는 JSF를 위해 F136 엔진 생산에 참여하기 위해 General Electric 및
Rolls-Royce사와 공동 협정서를 체결하였으며, 이에 따라 이태리의 다른 10개 사가 항공기 추진시스템에 참여하게 될 예정이다. Milan에 위치한 Aerea SpA는 외부장착대와 투하시스템의 설계와 개발을 책임지게 될 것이다.
이태리는 유럽전투기인 Typhoon보다 한 세대 위인 JSF 개발을 통하여 중요한 기술을 얻을 뿐만 아니라 장차 운용할 JSF에 이태리 의회에서 요청한 최초 유럽에서 개발한 무장을 장착할 수 있어야 하고 미국의 전투기와 유럽전투기를 혼성하여 운용할 수 있는 전략적 필요성을 강조하고 있다. 이태리는 이미 계획되어 획득예정인 유럽전투기 Typhoon은 1963년 이후 보유한 F-104를 대체할 것이며, 공격임무를 위해 JSF는 이태리 공군의 AMX 지상공격기와 해군의 AV-8B Harrier Ⅱ Plus 전투기를 대체하게 될 것이다. 향후 이태리는 100대에서 180대의 JSF를 획득할 것으로 예상하고 있다.
현재 참여할 6개국 이외에 JSF 개발시 SDD 단계에 터키와 오스트레일리아가 함께 참여협상을 계속하고 있는데, 이 두 나라는 2002년 6월에 각각 양해각서를 체결하였으며, 현재 이스라엘과 싱가포르가 JSF 참여를 위해 협상 중에 있다.
미국과 영국은 개발 후 생산 예정인 총 3000여대의 JSF F-35중에서 STOVL 시스템으로 759대(미 해병: 609, 영국 해공군: 150)를 생산하게 되며, 기본적인 생산이외에 앞으로 추가로 요구하는 국가들을 고려하면 상당한 대수를 더 생산하게 될 것으로 예상하고 있다. 이에 따라 STOVL 시스템의 가장 중요 부분인 엔진을 개발하는 Rolls-Royce사로서는 미국의 Pratt & Whitney와 G.E사와의 동반관계가 매우 중요한 전환점이 될 것이다.
Rolls-Royce사는 독일, 이태리, 스페인과 영국이 공동으로 개발하는 620여대의 유럽전투기 계획에서 1,500대의 EJ200 터보팬 엔진을 생산하는 유로제트 통합 사업에 33%의 투자를 분담하고 있지만 오히려 미국과의 JSF 엔진개발 계획에 참여하는데는 더 많은 비용이 투자될 것으로 예상하고 있다. 한편 Rolls-Royce사는 1차분 유럽전투기 148대를 생산하는 최초 계약에 363대의 엔진을 제공하게 된다.
미국의 Pratt & Whitney사는 2001년 12월 19일 F-35B형에 장착할 추진기관 개발을 위해 10년 동안에 소요되는 약 10억불의 계약을 영국 Rolls-Royce사와 체결하였다. 이 추진시스템 계약은 미 Lockheed Martin社의 F-35가 기종이 선정된 후 체계개발에 소요되는 약 190억불의 전체 개발비 중에서 JSF F135 추진시스템을 위한 일부 비용을 주 계약사가 지난해 말에 획득하여 체결하게 된 것이다.
미국과 영국이 공동으로 추진하는 F-35 전투기 개발은 최대생산이 이루어지게 되면 총 2,000억 달러의 구매 소요가 있을 것으로 예상하고 있으며, 이 예상액 중에 추진기관 부문의 Rolls-Royce사 투자액은 유럽 4개국이 추진하는 유로파이터 개발에 포함된 추진기관 투자액보다도 더 많은 가치가 있는 것으로 보고 있다.
미국의 Pratt & Whitney社와 영국의 Rolls- Royce社는 F 135 추진기관의 향후 개발을 위한 상호 약정서를 체결하였는데, 그중 영국은 시스템의 2단계 역회전 상승팬, 3개 베아링 회전도관과 노즐시스템 및 회전노즐을 포함하는 주요 STOVL 엔진 구성품에 대한 설계 및 개발을 담당할 예정이다. STOVL 시스템은 영국 Bristol에 위치한 Rolls-Royce社 Filton 시설에서 개발계획을 추진하게 되었다. Rolls-Royce社는 또한 JSF에 장착할 F135 시스템을 개발하면서 동시에 예비시스템으로 F 136 엔진을 후반기에 General Electric社와 합동으로 개발하게 되는데 이 때 선도적인 역할을 하게 될 예정이다.
F135 Engine Variants
F135-PW-100
Used in the F-35A Conventional Take-Off and Landing Variant
F135-PW-400
Used in the F-35C Carrier Variant
F135-PW-600
Used in the F-35B Short Take-Off Vertical Landing Variant
The F135 engine with lift fan, roll posts, and rear vectoring nozzle, as designed for the F-35B, at the Paris Air Show, 2007
F136 Engine Variants
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F-35A CTOL(통상 이착륙형) : 미 공군
최대전투이륙중량: 22680kg 엔진추력: 18144kg 최대속도: 마하 1.8~1.5
연료탑재량:6750kg 전투행동반경:1200km 최대상승한도: 19240m
F-35B STOVL(단거리 이륙/수직 이착륙형) : 미 해병대, 영국공군/영국해군
최대전투이륙중량: 22680kg 엔진추력: 18144kg lift fan8200kg 최대속도: 마하 1.4
연료탑재량:6750kg 전투행동반경:1000km 최대상승한도: 19240m
F-35C CV(함상용): 미 해군
최대전투이륙중량: 27216kg 엔진추력: 18144kg 최대속도: 마하 1.5
연료탑재량: 7200kg 전투행동반경: 1112km 최대상승한도: 19240m
|
구 분 |
F-35A(공군) |
F-35B(해병대) |
F-35C(해군) |
|
속 도 |
Mach 1.8+(F-16, F/A-18과 대등) | ||
|
공대공무장 |
AIM-120×2 | ||
|
기관포 |
- |
- | |
|
공대지무장 |
1000LBS JDAM×2 |
1000LBS JDAM×2 |
2000LBS JDAM×2 |
|
최대장착(LBS) |
13,000 |
13,000 |
17,000 |
|
작전반경(NM) |
600 |
450~550 |
600 |
|
이,착륙방식 |
CTOL (Conventional Take-Off and Landing) |
STOVL (Short Take-Off and Vertical Landing) |
CV (Carrier Variant) |
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기능 설명
1. 파워 : 추진력 4만3,000 파운드의 F135 터보팬은 전투기용으로 생산된 엔진 가운데 가장 강력하다.
2. 레이더 스텔스 : 기하학적인 외관, 구조적인 자재, 통합형 에어프레임과 추진 설계는 F-35B 레이더의 크기가 골프공 만해진다는 것을 뜻한다.
3. 구조 : 고강도, 초경량 티타늄과 탄소섬유 에어프레임은 높은 G-포스를 이겨낼 수 있다.
4. 흡입 : 기류가 엔진에 들어가기 전에 아음속 속도로 늦춰지는, 이른바 다이버터리스 초음파 흡입구는 기존에 동일 기능에 사용되던 부품을 다수 제거하고 있다.
5. 수직 : 리프트 팬이 엔진 파워를 이용해 비행기를 이륙시킨다.
6. 조종석 : 비행기가 수직 착륙하면 비행 제어장치가 자동으로 기능을 변경한다. 헬멧에 탑재된 디스플레이는 조종사가 어디를 보든 물체를 추적한다.
7. 센서 : 전기광학분산조리개시스템 (Electro-Optical Distributed Aperture)은 360도로 위협을 추적할 수 있기 때문에 조종사의 시야를 강화한다.
8. 무기 : AMRAAM 미사일이 내부 무기 격실에서 발사된다.
9. 레이더 : 능동전자주사배열(AESA) 레이더는 수백 개의 송수신 장치를 이용해 한꺼번에 여러 개의 표적을 추적하고 이 비행기의 탐지를 어렵게 한다.
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무장
Weapons bay on a mock-up of the F-35.
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