전투기 초음속과 스텔스 기술 해부
목차
전투기는 초음속과 스텔스 기술이 있는지를 가지고 기체 우수 여부를 가립니다.
초음속과 스텔스 기술이 왜 중요한지, 어떤 원리가 있는지 살펴보겠습니다.
1. 전투기 초음속
1) 초음속 실현을 위해 해결해야 할 과제
음속은 소리가 공기 중으로 퍼져나가는 속도를 말합니다. 1초 당 340미터를 갑니다.
전투기는 거대한 물체입니다. 거대한 물체가 초 당 340미터를 날아가기 위해서는 많은 것이 해결되어야 합니다.
가장 큰 문제는 빠르게 날아가게 하는 추력. 즉 엔진의 힘입니다.
다음으로는 빠르게 날아가며 부딪히는 공기의 저항을 견딜 수 있는 기체의 견고함
마지막으로 음속을 실현시켜줄 수 있는 기체의 구조입니다.
2) 초음속 현상
먼저 소닉붐 현상이 생깁니다. 초음속으로 날아가려면 음속 이전과는 다르게 굉음이 발생합니다. 전투기가 공기를 뚫고 나가는 소리입니다. 상공에서 전투기가 지나가는 소리가 지상에서 천둥소리처럼 들립니다.
다음으로는 조종사의 시야가 좁아집니다. 바다에서 배가 파도를 가르며 가는 V 모양처럼 조종석의 시야가 좁아진다고 합니다. 물론 엄청난 중력 가속도를 조종사가 견뎌야 하는 것은 기본입니다.
진동이 심해집니다. 공기층을 뚫으며 초음속으로 빠르게 날아가기 때문에 진동이 어마하다고 합니다.
3) 이를 해결한 과학 기술들
거대한 엔진 출력, 엄청난 압력과 진동을 견딜 수 있는 동체의 견고함, 음속 실현 가능한 동체의 구조 역학 등이 어우러져 현재의 초음속 전투기가 만들어진 것입니다.
4) 전투기 초음속 전망
소닉붐 현상을 극복하기 위해 많은 연구가 진행되고 있다고 합니다.
전투기가 소리보다 빠르게 가기 때문에 소리들이 전투기의 꼬리와 엔진에 모여 소닉붐 현상이 발생한다고 한다고 합니다.
이를 해결하기 위해 기체 연구에 몰두하고 있다고 하네요.
앞 날개의 크기를 줄여보거나 전투기 주변의 압력을 고르게 분산시키는 기술들을 적용하고 개발하고 있는 중이라고 합니다.
조만간 조용한 초음속 전투기가 등장할 지도 모르겠다는 생각이 듭니다.
2. 스텔스 기능
스텔스 기능은 레이더에 잡히지 않는 기술입니다. 잡히지 않는다기 보다는 작게 보이게 하는 기술이라고 해야 맞는 말이겠습니다.
1) 적 탐지를 위한 레이더
상공은 광활합니다. 상당히 먼 거리에서 적이 오는 지를 탐지하는 것은 매우 중요합니다. 이를 위해 레이더를 쏩니다.
레이더는 전파를 쏴서 반사되어 오는 양을 가지고 분석하는 기계입니다.
반사력이 좋아 물체에 부딪히면 잘 돌아옵니다. 반사되어 돌아온 레이더를 분석해 적의 비행체인지를 확인하는 것이죠.
2) 스텔스 기능
스텔스 기능은 레이더가 쏜 전파가 반사되지 않게 하거나, 반사되더라도 최소로 반사되게 하는 것입니다. 다른 곳으로 반사되게 하는 기술도 포함합니다.
다음과 같은 기술들이 있습니다.
a. 전파 흡수 도료 포장
전투기에 전파를 흡수하는 물질을 바르는 것입니다.
이 방식은 효과에 비해 가성비가 떨어진다고 합니다.
도료를 칠하는 시간도 상당히 많이 걸릴 뿐더러 한 번 전투기가 날면 도료가 떨어져 나가 다시 칠해야 해서 매번 칠하기 바쁘다고 합니다.
금방 칠할 수 있는 것도 아니어서 비상 대기 시 치명적일 수 있습니다.
b. 모양 설계
보통 레이더가 잘 반사되는 곳이 있다고 합니다.
전투기의 공기 흡입구, 조종석(캐노피), 레이더돔(전투기 제일 앞 쪽), 꼬리 날개(수직), 무기나 연료통 등이라고 합니다.
이렇게 잘 잡히는 곳을 특수 설계해서 반사율을 낮추는 것입니다.
이렇게 개선했다고 하네요.
- 공기 흡입구 : 내부를 s자 모양으로 해서 전파가 들어오면 못 나가게 한다. 전파가 들어왔다 못 나가게 촘촘한 망을 씌운다.
- 캐노피 : 일체형으로 만들고 금속을 도금한다. 금속 도금을 안 했더니 조종사의 헬맷이 레이더에 잡혔다는 이야기가 있음.
- 레이더돔 : 레이더돔 내부에 수많은 복잡한 파이프 구조를 간단화해서 레이다에 반사되지 않게 함
- 꼬리 날개 : 비스듬한 각도도 눕혀 반사율을 최소화 함.
- 무기, 연료 통 : 기체 내부에 들어가게 특수 설계함.
- 여기에 전체의 각도를 일정하게 설계하기도 합니다. 예를 들어 앞날개와 뒷날개의 각도가 40도 되게 하는 것입니다.
- 표면 무늬를 톱니 모양으로 해서 난반사를 일으키기도 합니다.
3) 한계
a. 완전한 전파 흡수 불가능
완전히 레이더 전파를 흡수하는 것은 불가능하다고 합니다.
레이더가 쏜 전파가 반사되는 것을 최소화하는 것이 목표라고 하네요.
이렇게 적은 양으로 반사되면 레이더 자료 분석을 할 때, 작은 점으로 보이게 되며 새나 곤충이라고 해석할 가능성이 커지게 되기 때문이라고 합니다.
b. 레이더 감지 일부에만 효과
스텔스는 레이저가 쏘는 일부 전파에만 기술을 적용해 발전해 온 것입니다.
레이더 전파는 다양하고 파장의 길이에 따라 스텔스 기능이 무용지물이 될 수 있기도 하다네요.
적 탐지 기술에 적외선 감지 기능을 이용하기도 합니다. 엔진의 열을 감지하면 끝입니다.
결국 스텔스 기능은 완벽하지 않습니다. 오히려 방식을 조금 바꾸면 바로 자신의 위치를 노출해 버리고 맙니다.
4)그럼에도 불구하고
그래도 스텔스 기능은 현 전투기가 보유해야 할 기본 성능 중 하나가 되었습니다.
자신을 감출 수 있는 기술이 많아야 적에게 들키지 않고 최대한 가까이 접근해 작전을 수행할 수 있으니 말이죠.
스텔스 기능을 기본으로 하면서 다른 장비에도 들키지 않는 기술을 개발하고 있는 중입니다.
전투기의 진화도 화려하네요.
