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록웰에서 만든 첨단 NASA 무인 시험기

1970년대에 전투기 게임의 이름은 기동성이었다. 항공기 제작사들은 그들의 전투기를 현재 운용 중인 전투기들보다 더 민첩하게 만들 수 있는 새로운 개념을 개발할 필요가 있었다. 전설적인 F-4 팬텀 II는 베트남에서 일꾼이었지만, 도그파이트에서는 기동성이 부족했다. 공군 비행 역학 연구소가 수행한 다양한 제어 구성 시스템(CCV) 프로그램을 통해 개발된 플라이 바이 와이어 제어 시스템은 현대 설계에 유연성을 추가했다. 또한, 금속 소재과 마찬가지로 무게가 가볍고 유연하고 강력한 그라피트-에폭시 복합체의 사용은 제작업체들에게 추가적인 기동성에 대해 공군이 제시한 새로운 요구사항을 충족할 수 있는 설계 및 디자인을 하는데 필요한 옵션을 제공했다.

플라이 바이 와이어 제어로 손쉬운 정적 안정성과 그라피트-에폭시 복합 재료를 사용한 구조의 조합을 통해 설계를 뛰어넘는 디자인은 조종사와 승무원의 알려진 한계를 초과했다. 제안된 한계까지 새로운 설계를 시험하기 위해서는 초음속 비행이 가능한 무인 항공기와 뛰어난 기동성을 갖춘 8G+의 지속적인 선회가 필요했다.

1978년 3월 10일, 최초의 고도의 기동 가능한 항공기 기술 시험기가 NASA의 에임스/드론 비행 연구 시설에 플랫베드를 통해 도착했다. NASA는 수직 안정기 바깥쪽에 있는 록웰 로고 위에 재빨리 페인트칠을 했다. 앨라배마의 마셜 우주 비행 센터에서 캘리포니아를 출발하기 전 보잉 747 셔틀 캐리어 항공기의 꼭대기에 고정된 또 다른 록웰 제품인 스페이스 셔틀 엔터프라이즈를 주목했다.(사진:NASA)

공군 비행 역학 연구소의 차량 역학 부서는 나사와 협력하여 그러한 비행체에 대한 요구 사항을 만들었다. 그루먼, 더글러스 항공, 록웰로부터의 제출된 제품들은 모두 큰 가능성을 보여주었지만, 공군은 1975년 8월에 록웰에게 고도로 기동 가능한 항공기 기술 또는 HiMAT 프로그램에 따라 44% 규모의 원격 조종 비행체 두 대를 만드는 1730만 달러의 계약을 체결했다. 록웰은 이 소형 시험 항공기에 동력을 공급하기 위해 표준 유체역학 엔진 제어 시스템을 대체하는 디지털 제어 시스템을 갖춘 제너럴 일렉트릭(GE) J85-21 제트 엔진을 선택했다. 복잡성을 줄이기 위해 HiMAT 항공기는 X-15와 유사한 전통적인 바퀴 대신 스키드 랜딩 기어를 사용했다.

록웰은 구성을 변경할 수 있는 기능을 제공하는 모듈식 설계로 항공기를 제작했다. 제안된 2차원 추력 벡터링 엔진 배기 노즐은 목업 형태로 시험 장착되었지만 제작되지는 않았다. 고도로 장비된 원격 조종 연구 비행체(RPRV)는 NASA의 전통있는 NB-52B 대형시험폭격기에서 공중 발사되었고 TF-104G 스타파이터 추격기의 뒷좌석에 있는 비상 예비 제어 장치가 있는 지상 기지에서 원격으로 비행되었다. 새로운 시험비행체에 통합된 진보된 기술은 가상의 실제 비행체과 비교하여 작은 RPRV 설계를 평가하는 2차적 목표와 함께 밀접하게 결합된 카나드 평면 형태, 복합 구조와 완화된 정적 안정성을 가진 공력 탄성 설계였다.

NB-52B 스트라토포트리스 52-0008은 1959년 X-15 프로그램에서 모기체로서 경력을 시작했다. 애칭 \'불스 8\'으로 알려진, 이 기체는 2000년 12월 17일에 퇴역할 때까지 미공군보유기체 중에서 가장 오래된 비행 작전 폭격기가 되었다.(사진:NASA)

HiMAT의 중요한 기능은 비행 시험 기동 오토파일럿 시스템(FTMAP)이었다. FTMAP는 두 대의 지상 컴퓨터와 연동되어 파일럿 조종간을 우회하는 외부 루프 명령으로 구현된 일정한 마하 와인드업 턴, 푸시오버/풀업, 추력 제한 턴과 같은 사전 프로그래밍된 기동을 가능하게 했다. 최초의 HiMAT인 RPRV 870은 주로 엔벨로프 확장과 설계 포인트 시연에 사용되었으며 자매기인 RPRV 871은 연구 데이터 수집에 사용되었다. 이 프로그램의 중요한 목표는 마하 0.9와 25,000 피트에서 유지되는 8G의 천음속 기동성 지점이었다. 초음속 내구성 포인트의 목표는 마하 1.4와 40,000 피트에서 3.5분 동안 3G 회전을 유지하는 것이었다.

비행 시험 프로그램은 캘리포니아주 에드워즈 AFB에 위치한 NASA의 에임스 연구 센터/Dryden 비행 연구 시설(ADFRF)에서 수행되었다. 1981년 10월부터 1994년 3월까지 드라이든 비행 연구 센터는 에임스 연구 센터와 합병되어 에임스 드라이든 비행 연구 시설이 되었고, 현재 NASA 암스트롱 비행 연구 센터로 명명되었다. 1978년 3월에 록웰의 로스앤젤레스 시설에서 열린 제막식에서 회사는 VIP와 미디어 그룹에 첫 번째 HiMAT 시험비행기을 공개했다. 공식 행사 직후, 록웰은 HiMAT를 플랫베드 트레일러에 싣고 1978년 3월 10일 도착한 ADFRF로 차량을 트럭에 실었다. 두 번째 비행기는 3개월 후인 6월 15일에 도착했다.

그 다음 주, 1978년 3월 16일, RPRV 870은 NB-52B 마더십에 부착된 첫 번째 적합 검사를 수행했다. HiMAT는 특수 어댑터를 사용하여 한때 X-15, 리프팅 바디 및 기타 테스트 물품을 떨어뜨렸던 것과 동일한 NB-52B 윙파일런을 사용했다. 1979년 7월 11일 처음으로 공중으로 날아올랐던 이 첫 번째 HiMAT 시험은 원격 측정과 항공기 문제로 인해 중단되어야 했다. 7월 20일, 모든 시험 목표를 달성한 두 번째 제어 비행이 이루어졌으며, 첫 번째 자유 비행은 다음 주로 예정되었다.

1978년 6월 15일, 캘리포니아주 에드워즈 공군기지에 있는 NASA의 에임스 연구 센터/드라이든 비행 연구 시설은 두 번째 고도 기동성 항공기 기술 시험기를 인수했다. 첫 번째 시험기과 달리, 2호는 첫 번째 비행 전과 36개월에 걸쳐 진행된 지상 시험 동안 도장되지 않은 채로 남아 있었다. (사진:NASA)

HiMAT의 첫 번째 자유 비행은 7월 27일 NASA의 시험 비행사 빌 다나가 지상국에서 HiMAT를 비행하면서 이루어졌다.

모든 목표를 달성한 이 소형 시험 비행기는 에드워즈 공군기의 로저스 드라이 레이크 베드에 성공적으로 착륙했다. NASA의 엔지니어들은 12월 21일 두 번째 비행에 앞서 RPRV 870에 계측기를 설치하는 데 몇 달을 보냈다. 시험은 1980년 7월 8일 5번째 비행까지 잘 진행되었는데, 이때 디코더는 비행 5분 만에 실패하고 제어장치는 TF-104G의 뒷좌석에 있는 예비 조종사로 전환되었다. 최신 소프트웨어 업데이트의 결함으로 인해 착륙 스키드 전개가 방해되었고 HiMAT는 호수 바닥에 비상 기어업 착륙을 수행했다. 최소한의 손상으로, 그 팀은 항공기를 수리했고 10월 10일에 다시 한번 공중으로 날아올랐다.

RPRV 871은 1981년 6월 25일에 첫 번째로 비행 시험 프로그램에 참여했고, 한 달 후인 7월 24일에 첫 번째 자유 비행을 수행했다. RPRV 870은 1982년 2월 3일 10번째 비행에서 첫 번째 8G 기동 시연을 수행하였고, 다음 비행에서 마하 1.2로의 첫 번째 초음속 비행이 이어졌다.NASA의 시험 조종사인 스티브 이스마엘이 조종을 맡았다. 5월 14일의 다음 비행 에서 HiMAT는 최대 마하1.45까지 비행했다.

연구 비행은 1982년 내내 계속되었고, 1번기은 14번째이자 마지막 비행을 8월 27일에 했고, 2번기는 1983년 1월 12일 시험 조종사인 아이나르 에네볼드슨과 함께 12번째이자 마지막 비행을 할 때까지 계속되었다. 각 HiMAT 비행의 평균 비행 시간은 약 30분이었다. 시험 프로그램이 끝날 때까지 HiMAT 870은 총 비행시간 11시간 35분으로 14회, 871은 총 10시간 57분 동안 12회 비행을 했다.

HiMAT의 기여는 엇갈리는 것으로 보인다. 시스템의 복잡성은 예상보다 컸고, 비행 운영은 노동 집약적이었으며, 하위 규모가 커서 많은 측면에서 제한적이었다. 그러나, 그것의 성과는 인상적이었고, 초음속에 가까운 속도로 8G 회전을 지속했고, 초음속 내구성은 예상보다 더 좋거나 나은 공기역학으로 설계 목표를 초과했다. 한 HiMAT 엔지니어는 드라이든 엔지니어링 부서가 임무를 수행하는 데 사실상 전체 조종사 사무실에서 HiMAT를 보는 것을 싫어했다는 일화가 있다; NB-52B에 2대, RPRV 지상국에 1대, TF-104G 안전 추적기에 2대, 그리고 필요에 따라 두 번째 추적 항공기에 1대가 더 필요하기 때문에, '조종사가 몇 명인가'라는 우스갯소리가 나왔는데, 무인 항공기를 조종하는 데 필요하냐는 반문이 나왔다.

비행 시험 부분이 완료된 후, NASA는 첫 번째 항공기를 보관하고 두 번째 항공기는 하중 시험에 참여했다. 파손 지점까지 시험한 복합 날개 구조의 유연성과 강도는 복합 항공기의 미래 건설 기술에 대한 데이터를 제공했다. HiMAT 871을 시험한 후, NASA의 기술자들은 항공기를 수리하고 자매기과 함께 저장소에 보관했다. 결국, HiMAT 870은 워싱턴 DC의 스미스소니언 항공 우주 박물관에서 명예의 전당에 전시했다.  RPRV 871은 결국 캘리포니아 모펫 필드에 있는 에임스 연구 센터의 야외 전시장에 전시되었다. 2009년까지 그 자리를 지키다가 드라이던으로 돌아와 원래 색상으로 복원되어 센터 외부에 전시되었다.

HiMAT 프로그램의 플라이 바이 와이어 제어와 첨단 복합재의 설계, 제조 및 사용에 대한 많은 기여는 ADCA(Advanced Design Composite Aircraft), AFTI(Advanced Fighter Technology Integration), 록웰의 전술 요격기, 지상 공격 및 정찰(TIGAR)과 같은 후속 설계 프로그램으로 이어졌다.록히드마틴의 F-22 랩터가 된 첨단 전술 전투기 프로그램이다.

  

2023년 05월18일 22시24분  

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디펜스타임스 2023년 10월호


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