<< 최초로 FADEC를 장착하여 개량한 F-404엔진은

단발전투기 F-20에 장착하기위해  기존 F-18호넷에 탑재되던 F-404계열 엔진 을 개량하여

연비를 늘리기위하여 FADEC를 장착하고, 단발형에 맞도록

신뢰성과 안전장비를 보완한 개량한 F-404-GE-100 엔진입니다.

 

(http://www.f20a.com/f20f404.htm 참고)  당시 F-20개발사이던 노드롭이

엔진 제작사 GE에 FADEC 개발비를 지불하고 개발하였으며,

이후 노드롭이 로열티를 받는것으로 되어있습니다.>> 

 

 ===>  <<  >> 안의 내용이 가짜 인것 같습니다.

 

아래 링크의 제인연감 자료를 보아도, F-404-GE-100 엔진은 그냥 F-404-GE-400에서

나온 엔진으로만 되어있고, FADEC장착은 RM-12부터인듯 합니다.

(http://vnfawing.com/forum/viewtopic.php?t=600&sid=bd3e286c8f9ade8dc0f2dcc965748c3e)

 

 

스웨덴의 그리펜에 탑재하기 위하여 F-404 계열의

에프터버너 섹션을 볼보사에서 개량을 가하여 AB시 추력이 높아진

볼보플라이모터의 RM-12엔진도 FADEC를 사용합니다.

 

F-404엔진의 발전 과정을 보면, 다음과 같다고 합니다.(5thsun 님 자료 참고하여 수정했습니다.)

 

1) F-404-GE-400 (미 해군용 엔진) --> 여기에 FADEC를 최초 장착, F-20의 F-404-GE-100 엔진으로 발전 

 

2) F-404-GE-402 (F-404-GE-400 엔진의 추력 업그레이드)

 

3) 한국 공군 T-50용 F-404-GE-102( F-404-GE-402 엔진의 공군형 및, F-414의 FADEC추가)

 

 

아래 인용부분은, 방사청의 답변내용입니다. 3)번항과 일치하는군요.

 

"Q1) T-50엔진에 대해 설명해 주세요

A1) T-50엔진의 정식 명칭은 F-404-102 엔진입니다

원제작사는 미국의 GE社이며, 미해군의 F-18계열 항공기에 장착되는 엔진

(F-404-402)을 T-50에 맞게끔 일부 개조작업을하여 탑재하였습니다.

현재 삼성테크윈(주)에서 일정부분 국산화하여 면허생산 중입니다.

세부제원과 사진은 '첨부'를 참고해 주세요."

 

( http://www.dapa.go.kr/internet/site/program/board.jsp?mode=readForm&boardCode=BDTEAM08&curPage=1&searchField=TITLE&searchWord=&articleSeq=8856 )

 

 

400은 해군용, 100은 공군용,  402나 102처럼 뒤에 2가 붙는것은 개량형 이라고 합니다.

알파벳 D가 붙으면 AB(에프터버너)가 제거된 단축형 버전입니다.

이렇게 정리해 봅니다. (뒤에 2가 붙는게 수출형이 아니라고 합니다. 잘못된 정보 죄송합니다.)

 

(** F-404급에 한국이 최초로 FADEC를 장착 개조했다는, 보도를 찾을수가 없어서 해당내용은

 제가 잘못 본것으로 파악하고, 삭제하였습니다. 지적에 감사드립니다.**)

 

아래는 F-404-100D의 사진을 볼수있는 링크.-Jane's Aero-Engines 의 자료.

( http://vnfawing.com/forum/viewtopic.php?t=600&sid=bd3e286c8f9ade8dc0f2dcc965748c3e )

 

T-50이 개발되던 당시, 위에서 언급한것처럼 F-404급은 이미 단발전투기 장착형이

그리펜용 RM-12 으로 개발되어 있었으나..

F-414급은 슈퍼호넷용의 쌍발형 엔진밖에 개발되어 있지 않았습니다.

 

게다가 F-414급은 당시 비행실적이 별로 없었습니다.  그래서 훈련기에 탑재하기에는

여러가지 여건이 안되었습니다.

 

1) 단발형 F-414가 개발되어 있지 않고, 만일 개발하려면 엄청난 개발비를 대야한다.

   또한 엔진 재개발에는 엄청난 시간이 추가되어야 하므로, 언제 개발될지 모른다.

   또한 이에 따라 새로 개발된 단발형 F-414엔진은, 단발형 F-404엔진보다 더 비싸진다.

 

2) 만일 단발형으로 개량한다 하더라도,  당시 F-414의 항공기 장착 실적이 F-404보다

   월등히 작아서, T-50 같은 단발 훈련기에 사용시 신뢰성 검증이 필요.

 

3) T-50에는 이미 F-404급으로도 충분한 추력을 제공함. 

 

 

흔히 알려진 바로는 F-414의 가격이 F-404-GE-102보다 싸고 F-414의 성능이 휼륭한데도 

불구하고, 연비 때문에 F-414를 택하지 않았다고  알려져 있으나

실제로는 F-414 단발기형을 개발하여 구매하면, F-404-GE-102보다 더 비싼 엔진 가격이 됩니다.

 

(전투기 엔진은 쌍발형일경우보다, 단발형으로 할 경우, 각종 신뢰성과 안전장비가

이중으로 보강되기 때문에, 대당 가격이 더 비싸게 됩니다.)

 

그래서 결론적으로 T-50은 여러가지 조건을 고려하여 당시로는 최적인 F-404엔진을 탑재했다고 봐야겠지요..

 

여기까지는 기존의 상황정리입니다.  "왜 가격도 더 싸면서, 추력도 높은 최신형 F-414를 놔두고

더 비싸고 추력도 낮은 구형 F-404를 체택했냐" 하는 기존에 전해져왔던 흔한 질문에 답은,

 

당연히 당시에는 그랬어야 했고, 최선의 판단이였습니다.

가격, 납기, 요구성능, 신뢰성 모두 만족하는 좋은 결정이라는 것입니다.

 

 

그런데 최근에 와서 F-414엔진을 단발형 전투기에도 탑재할수 있도록 개량한 F-414 개량형이

등장했습니다.  그리펜 NG급에 실제로 탑재되어 시험비행 되었고,  우리나라도 구매할수 있으리라

생각됩니다.  또한 F-414-GE-400 급의 엔진이 슈퍼호넷이 배치된지도 오래되어, 여러가지

운용 실적을 많이 달성하여, 단발 쌍발형의 서로 공통된 부분에 한해, 신뢰성도 어느정도 검증된 상태입니다.

 

게다가 미해군에서도  기존의 F-18 C/D 호넷이 퇴역하고,  슈퍼호넷으로 대체되면서 미군이

사용하는 엔진이 F-404급은 급격히 줄어들고, F-414급으로 거의 대체되어 가고 있어서

 

부품수급이나, 엔진의 생산비용도 최근에 와서는 오히려 F-414급이 저렴해지고 있는 추세로

이것은 미공군 차세대 훈련기에 제시할 T-50의 경우에, 그리펜 NG에 장착한 F-414엔진으로

엔진을 바꾼다는 제안을 할 정도입니다.

 

만일 신형엔진의 추력이 너무 강력하여, 기체가 추력에 맞는 연료량을 제공할수 없다면, 군용엔진들은 흔히

감격(DE-GRADE)를 하여 최대 추력을 낮춰 사용합니다.

 

그래서 FADEC를 재프로그래밍 하여, 최대추력을 낮춤으로서,  최신엔진의 연비 특성을 사용하고,

최대 연료소비율을 낮추고, 이에 따라 엔진 수명이 대폭 증가하는 부가적 효과도 존재합니다.

 

 

즉 F-414단발형을 사용하더라도, 이렇게 추력을 F-404급과 맞도록 조절하여 사용하면, 연료량의

문제는 없습니다.  또한 SFC수치는, 항상 일정한것이 아니라... 최대 MIL추력 또는 중간  MIL추력

등등에 따라서 SFC도 세부적으로는 계속 변합니다.  그런데 불행히도 일반 밀리터리 매니아들은

이런 정보를 알수가 없는 기밀사항에 속하기 때문에...

 

SFC: Specefic Fuel Consumption , 일정 추력을 발생시키는데 드는 시간당 연료량을 나타내는 용어.

 

SFC가 0.5 일때, 5,000lb(pound) 추력을 2시간동안 발생시키기 위한 연료량은.

5000 pounds x 0.5 pound mass/hour/pound x 2 hours = 5000 pound mass of fuel.

5000lb 의 연료량이 필요합니다.  대체적으로 SFC가 작은 엔진들이 연료 효율이 높다고 볼수있습니다.

참고자료( http://www.grc.nasa.gov/WWW/k-12/airplane/sfc.html )

 

대표적인 최대 MIL추력, 최대 AB추력에서의 SFC수치밖에 구경할수 없습니다. 그것도 최신엔진들의

경우에는, 최신전투기의 항속거리 정보의 기밀성을 보장하기 위하여, 자료를 공개하지 않아

각종 자료들에는 추정치가 난무합니다.

 

그리고 이런 SFC수치들은, 고도 속도 온도 등에 따라서도 변동되는 수치이나, 각 엔진의 특성을

대략적으로 비교하기 위하여, 동일조건에서의 SFC수치로 비교의 척도로 삼는것이지, 그 수치를

사용하여 항공기 작전시의 정교한 항속거리등을 구하는것은 무리입니다.

 

 

알려진바로는 F-414의 엔진의 펜 블레이드는, 와이드코드 블레이드 구조로 최신의

공기역학을 사용하고, 압축기에도 블리스크 기술(펜 전체를 1개의 몸체로 다축 CNC가공)

을 사용하고, AB 등에도 최신기술을 사용하여 연비를 높였습니다. 

 

그래서 일반적인 추정으로는,  동일 대역의 추력대에서 F-404에 비하여 F-414엔진의 SFC가

떨어지지는 않는다고 봅니다. 다만 F-404의 추력을 넘는 추력대에 대해서는, SFC가 약간 떨어지리라

예측됩니다.

 

고성능 엔진으로 교체하는경우 경우 잉여추력 개념으로 접근해야 합니다. 강력한 엔진을 장착했다 해서,

그 엔진의 모든 추력을 다 써서, 오버 파워로 전자오락처럼 팡팡 날아다는것이 아니고...

평소에는 기존 엔진에서 사용하던 추력만큼만 쓰로틀을 제한하여 사용하고,  급격한 기동이나

비상시에는 잉여추력을 사용하여 기동함으로서,  항공기의 성능을 높이는 개념입니다.

 

그래서 더 강한 엔진을 탑재한 예를 보면, F-16 초기형의 22,000LB 급 엔진에서 F-16(BLOCK 52급)후기형의

29,000LB급까지 32%가량 추력 업그레이드 되었으나,항공기의 연료탱크는 기존 용량 그대로입니다. 

그럼에도 불구하고 항공기의 항속거리 성능등은 거의 동일하게 표시되어 있으며,  잉여추력을 이용하여

최대 기동성및, 최대 무장탑재 이륙가능중량, 최대속도, 최대 상승고도 등이 향상되었습니다.

 

즉 전투기를 운용하는 공군이 바보는 아니라는 말입니다. 대추력 엔진으로 갈아주었다고 해서

32% 늘어난 추력을 최대로 틀어서 이륙하고, AB도 32% 늘어난 만큼 마구 쓰는것이 아니라,

항공기의 필요한 추력수준과, 작전운용 속도및 고도등을 적절히 맞춰 고도로 신중하게 운용하는

장비가 전투기인것입니다. 

 

 

FA-50의 경우에는, F-404-GE-102 에서 F-414 단발엔진 개량형으로 업그레이드 할 경우에,

F-16의 22,000 -> 29,000lb 보다, 좀 낮은 수준의 비율만큼 엔진 추력이 향상됩니다.

 

물론 그리펜NG급이나 F-18슈퍼호넷의 경우처럼 엔진의 추력증대와 함께 기체 연료탱크 및 기체

부피의 증대까지 하는 경우가 있습니다.  이 경우에는 잉여추력의 증대라는 개념보다는,

항공기 자체의 규모를 더 늘림으로서, 항속거리및 탑재량을 늘려,  아예 기존의 항공기에

비하여 대형 항공기로 재창조하는 작업이됩니다.

 

그러므로 이 경우에는 아예 신조기체를 만드는것이지, 엔진업그레이드와는 거리가 멉니다.

 

물론 위 기체들처럼, 기체 전부를 대형화 엔진도 대형화 하면, 여러가지  장점을

얻을수가 있으나,  엔진업그레이드의 경우, 그 장점중 일부만 획득하게 됩니다. 다만

아주 저렴한 가격으로 하게 되지요,  즉 잉여추력의 향상과, 최신 엔진으로 낮은 추력대에서

연비향상, 최신엔진으로 정비성과 정비비 감소등의 장점을 활용하기 위해 수행합니다.

 

다만 기체 대형화 + 엔진 추력 증가에서 얻어지는 획기적인 탑재량 증가, 항속거리 증가

등은 얻는것은 원천적으로 힘든 일입니다.

 

그러므로, 기존기체 전부를 재설계하는것에 비하여 단점이 있다고 하여, 엔진업그레이드를

하지 말아야 한다는것은, 너무 욕심이 과하여, 아무것도 하지 않는것과 흡사하다고

볼수 있겠습니다.

 

 

그렇다면, FA-50의 개량형이나, T-50 미국 수출 버전등의 경우 엔진 옵션으로는

 

1) 기존의 F-404-GE-102

 

2) 단발 개량형 F-414-GE-400

 

이라는 두가지 옵션이 존재합니다. 

 

다만, F-414-EPE 엔진등의 경우에는, 일단 F-18 슈퍼호넷용  즉 쌍발엔진 기체용

으로만 개발되기 때문에,  추후 단발기체용 엔진으로 다시 개발되려면 시간이 많이 걸릴뿐더러

슈퍼호넷에 채용도 아직은 불명확한 상황입니다. 그러므로 EPE엔진 탑재는 현실적으로 불가능하고

실제로 가능한것은,  그리펜NG급에 탑재되는 F-414-GE-400 단발 개량형입니다.

 

 

미국의 차세대 훈련기에 제안중인 T-50의 경우 기존 F-18 슈퍼호넷과의 호환성을 위하여

F-414-GE-400계열의 엔진도 고려중이고 이 방안은, 추력을 향상시키기 위함이 아니라, 

기존 미군이 사용하는 엔진과 동일한 계열로 사용함으로,

엔진의 정비 및 획득 비용을 줄이기 위해서 입니다.

 

다만 미국도 F-414로 교체 개발비 추가에 대하여, 조금 난색을 하고 있는 실정이라 합니다.

기존의 F-404를 쓰려면, 단종의 위험과 부품 수명이 짧아서 비용증가의 우려가 있는편이고,

그래서 딜레마에 빠져있다고 합니다.

 

앞으로 F-404 급 엔진은 소량의 생산으로, 가격이 급등할수 있고, 부품의 단종 또는 부품 가격의

수십배 급등도 미래에 다가올 것으로 생각해 볼수있습니다.

 

 

한국 공군에 있어서는

 

1) 기존 F-404급으로 계속 나가는것이,  기배치된 T-50, TA-50, FA-50(추후 배치될 60대는 F-404엔진) 

   등과의 엔진 호환성으로 인하여 정비 편의성등이 있을것으로 보이나, 

   추후 10~20 년이상 운용시에는 엔진단종등의 위험으로 정비비가 급상승할 우려도 있습니다.

 

2) T-50의 경우 기존 F-404로 추력부족은 전혀 없으며, 오히려 너무 오버파워의 훈련기에 속합니다.

   다만 FA-50이 공대공 전투를 할 경우에는 조금 부족한 면이 있으나, 그럴일은 별로 없을것입니다.

 

3) 만일 FA-50 BATCH-2 를 추가 생산시에는, F-414급 엔진을 신중히 고려해 봐야합니다.

   물론 이때는 300겔런급 외부연료 탱크는 반드시 추가되어야 할것으로 보입니다.

 

4) 미국등에 F-414버전 채택한 T-50수출 성공시에, 한국 공군형에 추가 계열 기체 배치시 F-414선택안,

   이 안의 경우 개발비를 지불한 곳에 로열티를 내야 합니다만, 아마 FA-50 BATCH-2가 이후 생산 

   배치된다면 가능성이 있다고 보겠습니다. 다만 보수적인 한국 공군은 기존 엔진을 택할 가능성도 매우큼.

 

이렇게 엔진에 관한 저의 생각을 정리해 보았습니다.

 

PS: 그냥 오랜만에 긴 발제글을 내보았는데, 여러분의 댓글 도움으로 많은 관련자료를

    글에 추가해넣고, 배운것이 많습니다.  도와주신점 감사드립니다.

    즐거운 추석 되세요~!!