무기 토론방
전투기들의 캐노피에 대해...
캐노피(canopy)의 원래 뜻은 머리 위를 덮는 덮개나 지붕같은 것입니다. 항공기에서는 주로 조종사들의 머리 위를 덮는 투명구조물을 부르는데 쓰고 있죠. 일반 항공기는 굳이 머리 위를 투명한 구조물을 사용할 필요가 없지만, 전투기는 조종사의 시야확보가 필요하기 때문에 거의 필수적으로 이 캐노피를 사용하고 있습니다.
본래 1차 세계대전때만 하더라도 대다수의 항공기는 조종석이 완전한 개방형이었습니다. 이 당시 항공기들은 보통 비행속도가 100km/h 수준이었고, 좀 빠르다 싶은 것도 200km/h를 넘기는 것이 드물었습니다. 조종사는 방풍 고글을 쓰고, 두터운 옷을 입고 목에 머플러를 두르는 정도만으로도 맞바람을 이겨낼만 했습니다. 그래서 굳이 방풍창(windshield)나 캐노피 같은 구조물이 필요 없었습니다.
1차 세계대전이 끝나고 항공기술이 계속 발전함에 따라 항공기들의 속도는 점차 빨라졌습니다. 그러나 바로 밀폐형 캐노피가 등장한 것은 아니며 먼저 방풍창이 등장하였습니다. 방풍창은 조종사 앞쪽의 투명 구조물을 부르는 것인데 본래 자동차에서 먼저 등장해서 쓰이던 것입니다. 초창기 자동차들 역시 완전 개방형이었다가 지금의 오픈카처럼, 앞쪽을 유리로 막는 구조가 먼저 등장하기 시작했고 항공기 역시 이러한 경향을 따라간 것입니다.
유리는 쉽게 깨지기 때문에 금속마냥 얇게 만들수도 없고, 맞바람에 이길정도로 튼튼하게 만들려면 그 만큼 두터워져야 하므로 결과적으로 조종석에 설치하는 유리가 그리 가벼운 구조물이 아닙니다. 그러나 초창기 항공기의 낮은 엔진출력을 감안하면 이러한 유리를 온 사방에 사용하는데 어려움이 있었습니다.
하지만 항공기들의 속도가 400~500km/h를 넘어가자 도저히 방풍창만으로는 조종사가 버티는데 한계가 있었고, 전투기들에는 속속 머리위를 완전히 덮는 투명 캐노피가 등장합니다. 캐노피가 처음 등장할 때만 하더라도 일부 조종사들은 바람을 직접 몸으로 느끼지 못하기 때문에 비행기 상태를 감으로 느끼지 못한다라는 불평을 하기도 했으나, 그렇다고 온몸으로 500km/h의 맞바람을 느끼면서 비행할 수도 없는 노릇이었으므로 곧 전투기에 있어서 투명 캐노피는 당연한 것이 되었습니다.
2차대전이 막 시작할 무렵, 전투기들의 캐노피는 일반적으로 아래 그림의 P-51C와 같은 구조였습니다.
조종사의 시야에서 가장 중요한 전면은 주로 평판으로 된 유리를 사용하였으며, 나머지 부분은 공기저항을 줄일 수 있도록 곡면으로 된 투명아크릴로 설계 되었습니다. 유리는 투명도가 높고, 스크래치 같은 흠집에도 강했습니다. 무엇보다 두터운 방탄유리를 만들수 있었기에 조종사를 보호할 수 있었습니다. 하지만 유리는 상대적으로 무겁고, 곡면으로 만들기 까다롭기 때문에 나머지 부분은 아크릴을 사용한 것입니다.
그리고 기술이 발전함에 따라 더 큰 아크릴을 튼튼하면서도 한 번에 제작할 수 있게 되면서 과도기적으로 아래 그림과 같은 '말콤 형 캐노피'라는 것이 등장합니다.
조종석의 앞쪽이나 뒤쪽은 그대로지만, 위와 측면을 둥근 투명 아크릴로 대체했습니다. 금속 창살구조가 없어졌기에 조종사로서는 시야 확보에 쉬웠으며, 특히 좌우가 불룩해짐에 따라 조종사가 고개를 돌려 어깨너머로 뒤의 적을 확인하기 더 쉬워졌습니다
그리고 2차대전 중/후반에는 위 사진과 같은 물방울형 캐노피가 대세가 됩니다(사진에서 오른쪽이 전투기 정면). 방풍창 역할을 하는 정면유리는 여전히 평판 유리를 사용해야 했지만, 나머지 부분, 특히 측면과 뒤쪽은 거대한 유선형 아크릴 하나로 대체해서 조종사 시야를 크게 개선하였습니다. 이를 흔히 물방울형 캐노피라 부르기도 합니다.
이러한 구조는 제트전투기 시대가 되어도 계속 이어집니다. 위 사진은 한국전 당시에도 쓰인 F-86 세이버 전투기로, 앞쪽 정면은 평판 방탄 유리를, 나머지 부분은 좀 더 가벼운 아크릴로 제작하였습니다.
이러한 경향은 1970년대까지 쭈욱 이어집니다. 다만 달라진점이 있다면, 초음속 전투기 시대에 들어서면서 전면을 유리창으로 쓰는 것은 동일하지만 더 이상 방탄유리를 쓰진 않는다는 점입니다. 전투기를 노리는 대공화기가 20~30mm 이상으로 대구경화되고, 또 미사일까지 등장한 마당에 이를 방탄유리로 막아낸 다는 것은 거의 불가능해졌습니다. 물론 공격헬기중에는 20mm 이상의 대구경 기관포탄도 한 두 발 정도까진 막아내는 캐노피를 사용하기도 하지만 전투기에 사용하기엔 너무 무거울 뿐더러, 차라리 빠른 속도와 기동성으로 그러한 대공화기가 빗발치는 곳을 벗어나는 편이 낫기 때문에 더 이상 방탄 캐노피는 전투기에 쓰이지 않게 됩니다.
하지만 그럼에도 전면창만은 위 F-14처럼 평판유리를 사용하였는데, 방풍창 정면은 초음속 비행시 가장 큰 압력과 온도변화를 겪는 부분이기 때문입니다. 당시의 기술로는 아직 이런 조건이라면 아크릴보다는 유리가 더 나았기 때문에 유리 평판유리를 사용했습니다.
하지만 거의 비슷한 시기 등장한 F-15 등의 전투기는 드디어 전면의 유리를 없애고 방풍창과 캐노피를 모두 아크릴 소재로 대체합니다. 소재기술의 발전덕분인데, 이 덕분에 방풍창의 금속프레임이 없어져서 조종사 입장에선 전면 시야가 훨씬 개선됩니다.
F-16에 이르러서는 방풍창의 구분이 없는 일체형 캐노피가 등장합니다. 덕분에 조종사 정면을 가로막는 금속구조물이 아예 사라집니다. 이는 캐노피 재질이 아크릴 계열에서 폴리카보네이트로 바뀐 덕분으로, 특히 이 폴리카보네이트는 튼튼하면서도 유연하고 질겨서 초음속 비행중 겪는 큰 온도변화와 압력을 견디는 것은 물론, 이착륙시 겪을 수 있는 조류충돌 문제에 대해서도 규격을 만족했습니다.
다만 그렇다고 현대의 모든 전투기가 무조건 전면 프레임이 없는 캐노피를 사용하는 것은 아닙니다. 당장 F-16과 거의 같은 기술을 사용한 일본의 F-2 전투기만 해도 다시 전면 프레임을 사용했습니다. 일본은 자국의 F-2가 해상작전이 많은 만큼, 조류충돌의 위험이 더 크다고 판단하여 캐노피 전면을 보강하기 위해 금속프레임을 사용하였습니다.
이렇게 전투기들의 캐노피가 둥글둥글한 형태가 되다보니 생긴 또다른 문제점도 있습니다. 바로 바깥 풍경이 왜곡되 보인다는 점입니다. 이를 피하기 위해 설계자들이 최대한 이를 고려해서 설계를 하지만, 그럼에도 약간의 왜곡이 생기기 마련입니다. 보통은 큰 문제가 되지 않으나, HUD나 HMD를 사용시엔 문제가 되는데 왜냐하면 표적의 위치를 표시해줄 때, HUD나 HMD가 가리키는 표적의 위치와 조종사가 캐노피를 통해 보는 실제 표적의 위치가 달라보일 수 있기 때문입니다. 이때문에 공장에서 출고전, 혹은 정비후에 이를 감안하여 HUD에 도형들이 표시되는 위치등을 실제 보이는것에 맞춰 조정하기도 합니다.
한편 캐노피는 프레임을 없애는 것 외에도 이것을 어떻게 여닫을 것인가도 개발자들 입장에서 많은 고민을 하게 됩니다.
현재 가장 대세가 되는 방식은 조개껍데기 방식이라 하여, 캐노피가 위로 열리는 방식입니다. 당장 위 F-16의 캐노피가 이러한 방식입니다. 이 방식은 비상사출시 캐노피를 먼저 날려버리는데 유리합니다.
조개껍데기 방식 캐노피는 위의 썬더버드 소속 F-16 비상탈출 직후 사진처럼, 캐노피는 프레임채로 뒤쪽 대각선 방향 위로 날아갑니다. 조종사가 비상탈출 레버를 당기면 캐노피쪽의 화약카트리지가 터지면서 강한 힘으로 캐노피를 위로 들어올리고, 이 때 경첩(힌지)가 뒤쪽에 있기 때문에 캐노피는 자연스럽게 저 방향으로 날아갑니다. 특히 고속에서는 캐노피가 공기저항에 의해 항공기로부터 더 빨리 뒤로 멀어지기 때문에 조종사가 안전하게 비상탈출 할 수 있습니다.
하지만 모든 전투기가 조개껍데기 방식을 사용하지는 않습니다. 위의 AV-8 해리어는 뒤로 미는 미닫이 방식 캐노피를 사용합니다. 해리어는 수직비행이나 호버링 비행을 하는 경우가 많은데, 이 때 만약 조종사가 비상탈출을 해야 한다면 캐노피를 뒤로 날려버리는것 보단 그냥 캐노피를 깨고 빠져나가는게 더 빠르고 안전하다고 판단했기 때문입니다. 사실 미닫이 방식은 위에 설명한 F-86 등에서도 사용하였으나, F-86은 조종사 비상탈출시 캐노피가 레일을 타고 뒤로 사출되는 반면 해리어는 아예 캐노피를 깨버리는 방식을 택한거죠. 캐노피 위쪽에 잘 보면 캐노피를 깨기 위한 도폭화약이 들어가 있는데, 약간 구불구불한 모양인 것은 캐노피가 더 잘 깨지도록 하기 위해서라 합니다.
라팔 전투기처럼 캐노피를 옆으로 여닫는 전투기들도 있습니다. 이 방식의 장점은 캐노피를 완전히 열었을 때, 비상탈출 좌석을 정비를 위해 들어내기 쉽다는 점입니다. 비상탈출좌석은 안에 폭발물등이 들어있어 취급이 까다로우면서도 무게도 상당합니다. 그러나 생각보다 전투기 정비시에 이런저런 이유로 이 좌석을 드러내는 경우가 많은데, 위의 조개껍데기 방식이나 뒤로 여닫는 방식등은 보통 캐노피를 완전히 분해한 다음에 좌석을 꺼내야 합니다. 하지만 저렇게 옆으로 여닫는 방식이라면 캐노피 분해가 필요 없어 유리하죠. 다만 저 방식의 캐노피들 역시 캐노피를 프레임째로 사출시키진 못하고, 투명부분만 도폭선으로 깬 다음 사출해야 합니다(해리어 등에 비하면 잘 안보이는데, 가운데로 선 하나가 지나갑니다). 물론 MiG-21Bis등, 일부 기종은 그냥 캐노피를 측면으로 분리시켜버리고 조종사가 탈출하기도 합니다.
F-35를 비롯한 일부 전투기는 캐노피를 앞으로 엽니다. F-35의 경우에는 두 가지 이유에서 이 방식을 택했는데, 첫 번째는 라팔의 경우와 마찬가지로 비상탈출좌석을 쉽게 꺼내기 위해서입니다. 두 번째 이유는 F-35B형 때문인데, 저속비행/호버링비행을 위해 조종석 바로 뒤에 거대한 팬이 설치되다보니 캐노피 뒤쪽에 이를 위로 여닫는 구조를 넣기 어려웠기 때문입니다. F-35 역시 캐노피를 깨서 탈출하는 방식을 택했고, 이 때문에 캐노피에 작은 도폭선이 들어가있습니다. 한편 F-35는 캐노피에 프레임 들어가 있긴 한데, 투명 캐노피 자체는 일체형이고 캐노피 프레임이 이를 안에서 받치는 구조입니다. 투명 캐노피는 두께가 균일하진 않고 가장 힘을 많이 받고, 조류충돌 위험이 있는 앞쪽이 두껍고 뒤로 갈 수록 점차 얇아지는 구조입니다.
MiG-21PF는 캐노피가 F-35처럼 앞으로 열리는 구조이긴 한데, 이를 택한 이유는 고속에서 비상탈출시, 캐노피를 분리해내는게 아니라 오히려 위 그림처럼 조종사를 일정시간 보호해주는 용도로 활용하기 위해서였습니다. 하지만 그리 썩 좋은 방법은 아니었는지 나중에는 옆으로 여는 방식으로 다시 바뀝니다.
최근의 전투기의 캐노피는 여닫는 방식이나 프레임을 없애는 것 외에도 또 고민할 것이 있는데, 바로 전파투과 문제입니다. 조종석처럼 복잡하면서도 빈 공간인 부분은 훌륭한 전파반사체 역할을 합니다. 이 때문에 스텔스기들은 물론 F-16 등, 굳이 분류하자면 스텔스기가 아닌 전투기들도 투명한 캐노피 안쪽에 얇은 전파투과 방지 필름을 덧칠합니다.
이를테면 위 사진의 F-16의 경우 마치 자동차 썬팅처럼 캐노피가 어두운 색을 띄는 것도 있는데 이는 캐노피 안쪽에 금이 함유된 얇은 코팅이 되어있기 때문입니다. 다만 F-16의 경우에는 워낙 오랜기간 제작되다보니 제작시기나 운용국가에 따라 금빛이 나지 않는 캐노피를 사용하기도 합니다. 그러나 투명캐노피라고 전파차단 기능이 없는 것은 아니고, 사용한 전파투과 방지 소재가 다를 뿐이라 합니다.
한편 EA-6 같은 전자전기에도 저러한 코팅을 하기도 하는데, 이는 전자전을 위해 내뿜는 강력한 전파가 조종석 안으로 침투하여 조종사나 계기판의 계기등에 영향을 주는 것을 막기위함이라 합니다.
-
- bestxwing (112.175.xxx.xxx)
- 2019-01-20 11:37:24
- 그나저나...저번에도 느낀거지만 요근래 여가 게시판은 모바일 접속시 수많은 광고를 뚫고 댓글 창 찾는게 은근히 힘들군요.
-
- 심심이9x (112.175.xxx.xxx)
- 2019-01-20 17:56:41
- 요즘 유튜브 잘 감시하세요, 이런 좋은글이 있으면 유튜버들이 가져다가 동영상 만들어서 돈 벌어먹습니다.
제 글도 유튜버가 가져가서 수십만회 조회수 만들어서 돈타먹었더군요...
-
- 심심이9x (112.175.xxx.xxx)
- 2019-01-21 03:07:43
- 그거 제 글을 불법카피해서 유튜브로 올린 컨텐츠입니다. 제 글의 원본에는 폴리카보네이트가 방탄소재로 쓰인다는 말을 했는데, 그 불로거가 전투기 케노피가 방탄이다 뭐 이렇게 대본으로 축약해서 올렸더군요...
기본지식이 없는 상태에서 남의 블로그글 카피하다보니, 세밀한 부분에서 그런 오류가 발생하죠... xwing님이 보신 블로그글의 편집자는 밀리터리분야에 아무런 지식이 없는 사람입니다.
일례로 해당 동영상에 전투기 전연플랩이라고 나온 부분도, 여객기 슬랫부분 영상을 가져다 놓기도 했오요... 현재 유튜브측에 신고하여 해댱 영상은 삭제된 상태입니다.
-
- xwing (112.175.xxx.xxx)
- 2019-01-20 21:12:35
- 어느 유투브에서 현용 전투기가 방탄 캐노피를 사용하는데 도폭선 사용하는 캐노피는 방탄이 안된단 말을 당연스럽게 하더군요. 사실 몇 년만에 이런글들 쓴게 그런 이상한 정보가 퍼진걸 봐서이기도 합니다..ㅎㅎ
-
- 화력터널 (112.175.xxx.xxx)
- 2019-01-20 14:31:36
- F-35의 캐노피는 GKN Aerospace에서 만드는데 이 회사 하청업체들의 기술력 자랑을 보고 있으면 대체로 F-35의 캐노피가 어떤 공정으로 만들어지는지 알 수 있죠. 기술력이 떨어졌던 과거에는 F-22같은 고급 기종이나 ITO Sputtering하고 나머지는 성능이 떨어지는 Au Sputtering으로 땜질했겠지만 기술력이 발전한 F-35에 이르러서는 LCD 등에 쓰는 TCO가 아닌 OLED 등에 사용되는 CNT 계열로 넘어갔습니다. 그리고 내구성을 위해 12um 두께의 다이아몬드 후막으로 덮어버렸죠. 그러기 위해선 Polishing이 반도체 공정 수준으로 수백나노 수준으로 정밀해야 하는데 하청업체들이 대놓고 자랑하고 있기 때문에 KF-X도 작정하면 F-35와 동급...아니 그 이상의 캐노피도 제작 가능합니다....는 이미 다들 아는 공공연한 사실이고...
미국에게 있어 다이아몬드로 기체 전체를 덮어버린 F-35는 양산품에 불과하며 아마도 차세대 LO 코팅 기술은 2016년에 노벨물리학상 받은 QSHE가 될 가능성이 높죠. 만약 이런 스텔스기가 실전배치된다면 기존의 스텔스기 따위와 비교도 안되는 전방위 스텔스가 등장합니다. 현재 F-35도 고작 X-band 스텔스에 특화되어 있지만 QSHE 이론에 따라서 코팅된 전투기는 그딴거없이 입사되는 파장에 따라 스텔스 성능을 미친년 널뛰듯이 변경할 수 있죠.
KF-X에도 적용 가능성이 있겠지만 그 전에 북진통일로 개정은 모가지 따고 적폐중의 적폐인 김씨왕조를 청산한 다음에 북한을 흡수해야 할겝니다. 한반도 평화를 위해선 모두가 함께 김일성 개새끼를 외쳐야 합니다. 주석궁으로 전차부대 몰고가서 대동강에서 다시보는 그날까지~ 북괴넘들이 핵미사일 만들면 우리도 핵미사일 만들어서 평양을 겨냥해야겠죠. 대한민국이 없는 한반도는 존재할 가치가 없으니 말입니다. 빨갱이 넘들과 주체교 광신자 넘들이 합세해서 대한민국을 위협하기전에 선제적 핵타격이 필요할겝니다. 김일성 개새끼 ㅇㅈ? ㅆㅇㅈ
-
- 심심이9x (112.175.xxx.xxx)
- 2019-01-20 18:00:41
- ITO를 가장 쉽게 볼수있는곳이, 과거 펜으로 눌러쓰는 압력방식 터치스크린입니다.
그 터치스크린이 얇은 플라스틱판에 ITO가 도포되어 있죠.. 근데 ITO가 도포되어있으면 화면 투명도가 쨍하게 선명하지는 않죠, 약간 흐리멍텅..
-
- 화력터널 (112.175.xxx.xxx)
- 2019-01-20 15:59:48
- ITO는 thin-film일때만 transfarency하고 thickness가 올라가면 transmitted light intensity가 떨어집니다. LO에 필요한 만큼 ITO를 sputteirng해서 올리면 F-22같이 불편하니까 최신 기종들은 ITO가 아닌 material을 사용중일겁니다. ITO말고도 TCF 종류는 많습니다.
-
- xwing (112.175.xxx.xxx)
- 2019-01-20 15:05:33
- 인듐주석화합물(ITO)는 딱히 F-22만 사용하고 있지는 않으며 F-16 캐노피 등에도 구매국가나 창정비시기에 따라 사용중입니다.
-
- 당당 (112.175.xxx.xxx)
- 2019-01-20 13:37:18
- 아크릴(PMMA) => 폴리카보네이트(PC)로 대체되었습니다.
투명도는 아크릴이 낫지만, 내구성은 폴리카보네이트가 낫지요.
폴리카보네이트도 종류에 따라서 투명한 것이 있습니다.
일상 생활에서 써는 일체형 보안경 등은 대체로 폴리카보네이트입니다.
투명한 30센티 자 같은 것이 통상 아크릴입니다.
-
- xwing (112.175.xxx.xxx)
- 2019-01-20 15:36:12
- 본문에도 적었듯 F-16등이 폴리카보네이트를 사용했죠. 저도 솔직히 현재 대부분의 전투기는 폴리카보네이트를 사용할줄 알았는데..자료에 따라서는 F-35의 캐노피가 아크릴 계열이란 언급이 있긴 합니다. ㅎㅎ.
-
- 머저리깨시민 (112.175.xxx.xxx)
- 2019-01-20 13:06:26
- 많이배웠습니다.^^
-
- xwing (112.175.xxx.xxx)
- 2019-01-20 11:37:24
- 그나저나...저번에도 느낀거지만 요근래 여가 게시판은 모바일 접속시 수많은 광고를 뚫고 댓글 창 찾는게 은근히 힘들군요.
