에피소드1 정체를 드러낸 J-20

 

2009년 가을, 중국공군의 모 장성이 TV인터뷰에서 "우리는 F-22의 도전을 잘 알고있다. 우리의 대응은 머지 않은 시점에 알려질것이며, 2017년에는 우리자체의 신형전투기를 가지게 될것이다"는 돌연발언을 하였다.

이 시점은 세계가 중국의 718프로젝트에 대해 거의 모르던 시기었고, 관련 정보를 접촉하는 업체들의 인터넷누리꾼들도 엄격한 인터넷통제하에서 구체적인 언급을 일절 삼가했던 시기었다.

외부세계는 중국의 5세대기의 출현을 2015년 전후로 보았고, 2020년전에는 스텔스전투기가 중국공군 서열에 나타나지 않을거로 보았다. 때문에 상기 장성의 언론 역시 모종의 정치효과를 겨낭한 코멘트라고 단정지었다.

하지만, 오늘날 돌이켜보면.. 함부로 입을 열수 없는 중국군 체제하에서 저런 민감내용에 대한 고위급 발언은 718프로젝트의 순조로운 진행을 그 근거로 하였고, 기체공개를 앞선 일종의 귀띔 같은거였다.

2010년, 러시아의 PAK-FA 실증기인 T-50이 초도비행했다. 중국 포럼들에서는 열띤 토론이 이어졌고, 일부 소식통들은 "별거 아니구나..우리가 러시아를 따라잡았다"는식의 코멘트를 내놓았다.

2010년말, 판독불가할 정도로 희미한 사진들이 인터넷에 나돌기 시작했고, 중국의 인터넷관제는 의외로 발동되지 않았다. 초반 조심했던 인터넷누리꾼들은 선명한 해상도의 사진들을 경쟁식으로 내놓기 시작했다.

급기야 외부에서는 이 사진들의 진위와 중국의 공개의도에 대해 열띤 토론들이 펼져졌고,마치 PAK-FA 초도공개 시점처럼 기체에 대한 판독이 난무했다.

2011년1월11일, 중국 스촨성 청두. J-20은 며칠의 하이-택싱 테스트를 마치고 초도비행을 진행했다. 진위 여부의 논쟁은 곧 사그러들었지만, 기체에 대한 평가는 극과극에 달했다.

 

중국내 논조는 고기동성 전투기었고, 외부 논조는 F-111이상 크기의 대형전폭기었다. 초기에 미국 스위트먼을 비릇한 칼럼니스트는 75피드(22.9미터)썰을 제기했고,빈약한 중국엔진에 기반해서는 전투기급 기동성능이 나올수 없다는 결론을 내렸다.

사실, 이는 매우 작은 V테일면적에 상대한 기체크기의 시각적 오차었고,또한 서방세계가 항상 갖고있는 편견과의 결합물이었다.

얘기가 새면.. PAK-FA T-50 공개시에도 길이 22미터썰이 난무했고,위키백과를 비릇한 많은 소스들이 이 썰을 택했다. 며칠뒤 필자가 본 무기방에서 팍파분석글에서 약 19.5미터의 기체로 판독했지만.. 믿는 사람이 적었고.. 러시아가 수년간 반복해왔던 "팍파는 미그29와 수호이27의 중간급기체이다"는 말을 유심히 새기는 사람이 적었다.

2년이 지난 오늘날, 우리는 팍파가 19.8미터급으로 F-22(18.9미터)보다는 좀 크지만 YF-22(19.7미터)와 거의 같은.. 상당히 작은 대형기라는 부분을  인정하게 된다.

나는 "내가 밑고싶은 사실"이 아닌, "현실적소스로부터 판독한 사실"을 지향하는 사람이다. 불편하지만 정확한 정보들은 우리가 올바른 대응을 갖추게 하는 전제조건이다.

결론을 말하면 개인적인 판독결과 J-20은 길이가 20.3~20.7미터급의 전투기다. SU-27의 21.5미터보다는 짧지만 상당히 대형인것은 맞다. 5세대실증기 중 YF-23외 최대 길이고, 체적으로 치면 가장 큰놈이다. 하지만 그래도 22,23미터썰이 아닌 그저그런 대형전투기 체급이란 얘기다.

지난해 말에 이르러서 스위트먼먼 영감도 J-20에 대한 판단을 66피드(19.8미터)로 수정 추측했는데.. 이는 솔찍히 예전에 75피드썰에 대한 과도한 수정으로 본다. 중국내 소스도 20.3미터설이 주류다.

카나드익을 뺀 전체적인 느낌은 미제 5세대기 스타일이고, 마치 F-22,F-35,F-117,CALF실증기 등을 갈아만든 조합처럼 보인다. 

Mig I.44연장설을 고집하는 사람도 여태까지 있지만, 이건 억지다. 카나드익쓰고 쌍발엔진 썼다는거 외 비슷한 점이 없다. 다시 말하지만 쌍발대형10형(혹은 I.44변형)은 이미 사장된 모델이다. 현재 모델과는 흡입구위치, 와류계, 익면구조 등 모든 면에서 전혀 연관성이 없다.

특히 캐노피형태와 그 작동구조,그리고 내장창분포 등을 보며는 바로 F-22의것을 떼다 옮긴 느낌이 든다. 필요이상의 유사성이다. 진짜 록히드 DB의 일부를 털었나 라는 생각이 나게 만든다.

 

DSI인렛은 이미 샤오롱 단계부터 재빠르게 카피해간거라 의외는 아니다. 미국이 발명한거지만 현재 DSI를 가장 많이 적용한건 청두CAC니까.. 샤오롱,J-10B형,그리고 J-20.. 마르고 닳도록 쓸 예정인것 같다.

 

중꿔에선 선양SAC를 수호이사 선양지부,청두CAC를 록히드사 청두지부로 우스개소릴 하는데.. 그 제품스타일들을 보면 대략 일리가 있다. 철저한 미빠가 바로 청두에 있다.

 

에피소드2: J-20 형상분석

 

전체적으로 J-20 2001호기의 특징은:

1. 5세대기 중 유일한 카나드-델타익 익면구조(카나드후퇴각 ~50도,주익후퇴각 ~48도)

2. PAK-FA와 비슷한 일체구동형 V-테일

3. 근접장착방식의 쌍발 대형엔진(팍파는 분리형 쌍발)

4. F-22식의 중앙동체 하단 주무장bay+ 양측 사이드bay.

5. DSI 에어인렛

6. 전방과 배면 방향의 스텔스설계

등이다.

 

하나씩 살펴보면:

1) 수평 익면분포

 

전체적으로 청두가 J-9, J-10을 이어 내려오던 카나드-델타의 익면구조를 따르고있다. 나름 30년동안 카나드 연구해서 노하우가 두텁다는 얘기..좀 특이하다 함은 카나드와 주익 사이 추가한 작은 스트레이크인데.. 앞에서 말했지만 스트레이크의 효과는 그 변두리길이에 비례하는바, 이렇게 작은 스트레이크로 어느정도의 효과를 이룰지는 의문이다.

앞에서 카나드형 스텔스기의 어려운점을 세가지로 적었는데.. 관련 소식들로는 청두 CAC가 다음과 같은 방법을 사용했다고 한다.

하나는 높은 위치의 카나드익 전파반사, 주익동일높이 유해기류 형성문제의 trade-off인데.. CAC는 복합재형 카나드익면 장착부분을 주익동일높이로 장착하고, 그 장착각이 위로 치들케 하여, 카나드익의 변두리부분이  F-22식 약간 처지는 형태의 주익과 고도차를 형성하게 하는 방식으로 실현했다. 평행익면이 아님으로 인해 전방으로 되돌아가는 파행파반사를 억제하기 위해서다.

 

 

그리고 유심히 살펴보면 유파나,라팔, J-10처럼 카나드구동부가 돌출되지 않고, 구동부 매립과 카나드익-동체접합부사이 갭을 카나드 앞면의 엣지구조로 전방에서 가릴수 있도록 신경썼다.

 

 

 

 

다음은 후퇴각 문제인데..전통적인 와류융합방식은 주익의 큰 후퇴각을 요한다. 헌데 CAC의 얘기로는 중간레벨후퇴각(45-50도)의 카나드와 중간레벨후퇴각(45도 전후)를 조합시키고 약간의 보정장치(아마 그 작은 스트레이크를 말하는걸?) 를  추가하면 비슷한 와류융합 효과를 이룰수 있다고 한다.

유파를 보며는 원거리융합형 카나드-주익구조로.. 라팔보다 카나드의 와류발생기효과가 떨어지는바, 카나드와 주익사이, 작은 와류발생기를 추가했었다. J-20의 소형스트레이크도 비슷한 역할의 보조장치일꺼라 개인적으로 추측한다.

 

이로하여 J-10의 주익도 PAK-FA T-50과 YF-22와 동일한 48도 주익후퇴각을 택한다. YF-22를 뒷이어, 러시아와 중국도 마하1.5급의 슈퍼크루징을 목표성능으로 넣었음을 엿볼수 있는 대목이다.

 

물론 미국은 엄청난 잉여추력 기초하에 F-22단계에서 후퇴각을 42도로 줄이는 만행(?)을 저질렀고, 이는 M1.5이상의 슈퍼크루징능력을 유지하는 동시, 아음속기동성능의 상승을 도모할수 있었다.

항상 말하지만 엔진좋으면 암짓해도 좋다. (소위 6세대기컨셉들도 요즘 나오긴 하는데.. 뭐 엔진이 추중비 15급이면 수직미익 빼고도 강력한 TVC사용으로 F-22급 비행성능 가능할꺼다.)

 

2) 수직-미익구조

F-22와 동일한 27도편향각을 가진 일체구동형 V-테일 사용으로 수직미익의 크기를 재래식보다 40%이상 줄이고 항력을 감소시켰다. 하지만 고양각 기동성능을 감안하여 F-35식의 짧고 높은 형태를 사용했고, 안전빵으로 엔진노즐 양옆에 벤트럴 핀을 사용하였다.

(반면 PAK-FA 수직미익은 낮은 제형익형태로 고양각 제어시,TVC에 좀 더 의지한다.)

 

벤트럴핀은 전방 일정각도내에서의 RCS를 증가시키기에 양산형에서 유지할지 모르지만, 측-하부에서 노즈콘을 가려주는 역할과 앞에서 말한 고양각 비행성능을 위해서.... 개인적으로는 보류할 꺼로 본다. 아마 완성판에 없어지게 된다면 TVC를 장착한 전제일꺼로 본다.( TVC엔진을 원천 장착한 F-22와 팍파는 벤트럴핀이 없다)

 

 

3) 엔진

 

 

앞편에서 대략 얘기가 나왔지만..현재 사용한 엔진은 Al-31, WS-10개량형 등 썰이 많았지만, 판독결과 Al-31로 확인됬다. 갓 안정화된 WS-10엔진을 초도비행기체에 쓸 배짱이 중국애덜도 없는듯 하다. 12.5톤급 엔진이지만, 기름을 2톤정도 조금만 넣고 내장창을 비우고 비행한다면 20톤 미만의 이륙중량이라 15톤의 쌍발밀추력으로 엔진교체후 정상상태 추중비와 비슷해 짐으로.. 비행테스트 진행하는데는 문제없을거로 본다.

 

 

개발기 단계에서는 13~14톤급의 AL-31 추력향상형(99M시리즈)이나 WS-10추력향상형(WS-10B/10G등 썰이 많음)을 사용할거로 보이고, 2015년뒤의 양산형에서는 16톤급인 WS-15를 사용할거다.

WS-15는 2005년에 첫 엔진을 조립, 초도연소시험을 했고, 2009년 수송기로 개장한 항공기 테스트베드에 올렸다는 소식이 있다.

 

 

만일 WS-15의 추력이 목표치인 16.5톤급으로 나온다면 F-22/팍파에 버금가는 추중비를 얻을수 있고, 계획대로 나오지 못할 경우엔 러시아에서 큰 댓가로 129엔진(WS-15와 같은 코어,체급이지만 목표성능은 추중비 10급인 17.5톤)의 수출형을 수급해야 한다.

 

 

4) 내부 무장창.

 

 

간단하게 말하면 F-22의 그것과 흡사하다. 에어덕트 밑면 및 옆면공간을 활용하는 방식으로.. 4~6매의 BVRRAM과 2매의 단거리적외선미사일을 장착할수 있다. 그중:

 

 

단점은: 내장창깊이가 공대공 무장용으로만 제한된다는 것.특히 중국제미사일이 미제미사일보다 크기때문임.

 

장점은: 하나,무게중심에 근접한 무장창분포로 팍파처럼 동체후반의 무장을 발사할 경우처럼 기체에 대한 영향이 크지 않다는것. 둘. 중거리미사일이나 단거리미사일이나 기동중 발사각 제한이 가장 적다는것. (팍파같은 깊은 매립식 무장창은 급격기동시 사용제한이 걸리고,F-35방식은 런쳐상태서의 IRRAM발사각이 엄청 제한된다)

 

 

 

5) 공기흡입구(Air Inlet)

 

 

F-35와 같은 DSI방식이다. 정면에 있어선 F-22의 CARET에 비해 RCS가 작고(CARET는 점성공기를 배제하는 Diveter장치를 필요로 하고, 이는 동체와 갭을 형성한다..갭은 전파의 난반사를 초래한다), 측면에 있어서는 돌기(BUMP)형태로 인해 CARET처럼 동일방향으로 전파를 반사시키지 못하고 좀 많은 방향으로 반사함으로 CARET보다 못하다.

6) 스텔스설계

전반적으로 현재 J-20은 피탕지성의 추구방향이 명확히 보인다.

첫째.전방각도

 

이는 공대공전투에서 가장 중요한 각도임으로 어느 전투기에 있어서나 그 피탐성은 가장 중요시되는 부분이다., J-20의 에어인렛과 S형 에어덕트사용, 그리고 카나드접합부에 대한 세밀한 처리 등 상당히 고심한 느낌이 든다. 단 F-35 전방투사도면보다 추가된 카나드익의 영향으로, 5세대기중 전방피탕성 위치는 F-22>F-35>J-20>PAK-FA 선이다.

 

팍파가 왜 맨밑에 깔렸냐며는.. Su-27에서 직접 상속받은 거의 직선형 에어덕트 덕분에 아무리 레이더블록커 단다 하더래도... 더블S형 에어덕트를 가진(특히는 DSI의 BUMP로 큰 각도에서 팬을 원천-커버한 F-35나 J-20같은) 넘들에 비해서 태생적인 제한이다.  레이더블록커 믿다가 망한 케이스가 하나 있는데..바로 X-32다..

 

 

 

다음은 배면각도.

 

이는 공격용전투기체에 있어서 지상의 적 탐지시설에 대비한 각도이다. 때문에 전투기동 능력이 요하지 않는 공격기(F-117,B-2)나 무인기(...거의다)들은 배면을 편평하게 하는건 기본이고, 이를 위해 공기흡입구를 동체 상부에 설치하는 짓도 서슴치 않아 한다.

 

왜 될수록 편평해야 하냐면.. 지상레이더들의 종류가 많고 파장대가 서로 틀리기에.. 전투기레이더 상대처럼 특수대역에 치중한 파장공진구역 억제수단(특히 현재의 RAM들은 흡수대역대가 매우 좁다..RAM에 대한 삐까번쩍 홍보들 믿지 마라)은 별반 효용이 없기 때문이다. 만일 배면이 평면이라면 어떤 대역의 레이더파건 모두 거울반사식으로 딴데 보낼수 있기때문이다. (날으는 다리미-F-117이 이 점에서 가장 우수하다)

이러면 대략 명색이 전투공격기인 F-35가 어디서 까이는지 눈치챌수 있게 된다. 그리고, 거의 Su-27의 것을 따온 PAK-FA의 에어덕트 덕분에 얘는 볼일없는 꼴찌이다.즉.F-22>J-20>F-35>PAK-FA

 

마지막으로 후미각도.

 

 

뒷쪽 꼬리방향은 사실 배면각도처럼 공격기와 연관되는 부분이다. 하지만 개인적으로 이는 의의가 크지 않다고 보는바..두가지 원인이 있다.

하나는 스텔스설계 원칙에 있어서 전파피탕성과 IR피탕성이 서로 병목으로 되지 말게(레이더탐지거리나 IR탐지거리가 비슷하게 나오게) 설계해야 하는데.. 후미각도에서 IR스텔스는 쥐약이다. 엔진노즐에서 뿜어나오는 고온가스는 너무 먼 각도에서 탐지된다.

F-117은 이를 위해 다량의 엔진밖 추가공기흡입으로 최종 배기온도를 무려(!!) 60섭씨도 까지 낮췄지만..고기동 전투기들은 별다른 방법이 없다.

 

둘째는 전파스텔스도 바로 뒷쪽에서는 큰 소용 없다. 기체형상 문제도 그렇고.. 배출된 고온-유기성기류도 전파를 반사한다. 골때린다.

 

그렇다고 전파스텔스가 후방에 있어 전혀 소용없는것은 또 아니다. 엔진A/B연소실 자체가 직선형 에어인렛처럼 전파반사에 최적화된 공간구조임으로.. 바로 뒷쪽에서 전파를 쏘면 100% 걸린다. 이각도에서 걸리면 RCS가 0.1이냐 0.01제곱미터냐 가 아니라, 50이 될지 100이 될지 모른다는 얘기다.

F-22의 쐐기형2차원노즐은 원형노즐에 비해 70%이상 각도로부터 오는, 배기구내부로 비춰질수 있는 전파를 차단한다.

F-35는: 1) 단발이라서 F-22처럼 양쪽엔진 추력차이나 노즐방향차이로 자세제어같은 TVC 기동성효능이 낮기 때문, 2), 체급에 비해 추중비가 딸리는 기체로, F119엔진처럼 추력을 8%이상씩 까먹는 2차원노즐을 쓸 추력 여유가 없어서...... 이상 두 원인으로 2차원TVC를 사용하지 않았다. .톱니형 배기노즐을 사용해서 눈가림식으로 RCS절감은 했지만.. 역시 원형노즐보다 2~3%정도 추력을 까먹는다.

 

PAK-FA나 J-20이 2차원노즐을 사용하지 않은 원인은 너무 간단하다.

 

첫째. 임무특성상, 팍파는 국토방어형 전투기로 적후 침투공격의 중요도가 너무 뒷쪽에 있고(앞부분 참고),J-20에게는 공격임무가 있기는 하지만.. 타겟이 모두 제1도련선의 도서나 해변가 목표어서, 공격진행후 대공미사일이 배치된 종심깊은 적지를 통과해 복귀할 필요가 없기때문이다. 공격하고 빠지면 바다니까...

 

둘째, 얘네 둘 엔진이 모두 암울한 상태라는거다.. 117엔진은 팍파의 슈퍼크루징 기본성능에 간신히 맞추고 129엔진은 2016년뒤에야 나온다는.. 중국은 더 암울해 WS-10이나 99M시리즈는 정상이륙중량 이하로 비행테스트 마쳐야 하고 WS-15는 2015년뒤에야 나온다는거.. 기본출력이 부족한데 스텔스를 위해 별 필요성도 없는 후미스텔스를 위해 추력을 더 꺾아먹는짓을 왜 하느냐 그거다.

 

2차원노즐이 디자인하고 원형연소실과 함께 밀폐하고 하는거 어려운거 아니다. 배기류 절단면적의 변화와 이로 인한 난류로 인해 추력을 까먹는게 아까워서 그런것이다. WS-15나 129엔진이나 목표추력을 달성한다면 선뜻이 2차원 TVC를 택할꺼다.

 

（ 그러면 대략 이정도? )

 

 

 에피소드3:  J-20 성능예측

 

사실..2012년 현재 J-20은 약  1년사이 60여차의 비행테스트로, 진도가 꽤 빠르지만 그래봤자 매우 초기단계에 처해있는 물건이다.. 그리고,형상외의 정보들이 극히 제한되어있다.. 때문에 기동성이며 속도며,항속거리며 구체적으로 말하는 자체가 뻥치는거다.

 

단, 목표임무에 기반한 성능목표에 대해서는 대략 추측을 진행할수 있다.

첫째, 체급.

F-22의 동체길이가 약 18미터정도라면 J-20은 거의 전체길이인 20미터정도가 동체길이이다. 그리고 두껍고 크다. 간단한 비례식으로 약 F-22보다 10~15%정도 무거울거로 보는데..골때리는게 F-22의 실제 공허중량도 현재는 미지수다.

록히드애덜은 F-22의 공허중량을 22.5미터짜리 강철재덩어리인 Mig-25같은 19.5톤급으로 얘기하는데 이건 좀 너무 빨간 거짓말이고(얘네덜 품격이고머고 없다,입 열문 거짓말이다).. 약 15~16톤사이로 일반적으로 본다. 그러면 J-20은 약 16.5~18.4톤 공허중량인데.. F-22서 보다시피.. 양산형은 일반적으로 최적화설계를 통해 좀 작아진다..J-20프로토타입의 다소 엉성한 후방동체도 양산형에선 컴팩트해질거다.. 그래서 약 17.5톤급으로 본다.

연료는 약 Su-27급인 8톤까진 필요없고,7톤정도 내장, 내무무장이 약 1500kg정도라 치면, 정상이륙중량이 약 26톤짜리 대형전투기다.

둘째, 추중비.

추중비9짜리 WS-15는 실현할거로 본다. 미국이 80년대중반, 유럽이 90년대중반에 이미 이룬 목표고..러시아 117엔진이 약 8.5정도다.. 2015년 실현한다면 미국대비 30년, 유럽대비 20년 뒤떨어진 레벨이고..WS-10A에서 봉착할수 있는 문제점들을 두루 겪어봤기에 이정돈 할수 있을거다.

그러면 쌍발로 밀추력이 약 10톤*2, A/B추력이 약 16.5톤*2가 되는데.. 이러면 이륙추중비가 약  0.77급으로 유파보다 살짝+한 레벨이다. A/B추중비로는 1.27로 동일상태로 계산한 F-15K(~1.21)과 F-22A(1.34)의 중간 정도다.

또한, 한가지 강조하고싶은건 중국공군의 운용습관이다. 중국은 Su-27시대전에 500시간미만(정비구간 150시간)짜리 엔진을 써왔던 나라고, AL-31이라 하더라도 1000~1500시간짜리 수명인 엔진이다(정비구간은 300~500시간). 이런 엔진을 쌍발장착한 Su-27시리즈를 수백기단위로 굴리는데 익숙한 나라고, 10년뒤는 국방비가 2000억불레벨이다. 기술이 딸리지만 돈이 많은 케이스다. 이런 전제하에 이들이 택하는건 단연 높은 성능이다. WS-15가 추중비9에 1500시간짜리 수명이냐, 아니면 추중비10에 수명이 600~800시간이냐 택하라면 단연 후자를 택할것이다. 

셋째. 속도성능.

터보팬엔진은 일반적으로 터보젯에 비해 고속성능이나 고도성능이 딸린다. 속도나 고도가 높아지면 추력이 감소하는 %가 터보젯보다 크다.. 그래서 일반적으로 가변식인테이크로 조절해줘야 하는데 스텔스기들은 고정식을 써야 한다.

DSI방식이나 CARET방식이나 모두 고정식인렛으로 최적화속도범위가 있다. M1.8정도가 범위고 M2.0부터는 효율이 마구 떨어진다. 때문에 F-22나 J-20이나 모두 마하 2.0이 가용속도 상한선이고, 이는 F-15나 Su-27의 마하 2.3급에 비해 낮다. (F-22의 마하 2.42썰은 개인적으로 뻥으로 본다. )

하지만 실제운용이라면 얘기가 틀려지는바..내장창형식의 5세대기들의 최고속도는 실제사용최고속도다. 반면 F-15는 외부무장 좀 갖추고 나가면 마하 1.8이상으로 날수 없고..마하 1.7~1.8짜리 F-16도 무장달고 초음속비행하라면 막 버벅거린다.. (때문에 F-35의 마하 1.6을 비웃지 말자.. F-15에 비해 거의 차이없는 고속전투기다...... 유머 아니라..)

슈퍼크루징능력을 말하면.. 앞에서 말했다시피 J-20은 0.77의 이륙추중비에, 내장창과 양력체설계를 통한 양항비의 제고로..유파보다는 우위의 슈퍼크루징을 실현할수 있다. 목표치인 M1.5크루징을 이룰수 있을거로 본다. ( F-35는 이륙추중비가 0.6미만이다.. 얘는 슈퍼크루징 글렀다. )

넷째. 항전장비

최근 J-10B에서 통합형항전블럭구조와 GaAs AESA를 테스트한것로 안다. Su-35BM이 팍파 항전장비테스트기체라면 J-10B는 J-20의 테스트기체이다. OLS-35레벨 IRST도 J-10B에서 장착테스트중이다.

 

J-20의 기체 여러면에 마름모꼴 개구면이 있는데.. 일반적으로 이를 F-35의 EO DAS식 주변감시카메라시스템일거로 본다. 사실은 데이터융합식 항전구조하에서 카메라 몇개 다는건 문제 아니다.

HMD와의 융합이 중요한데..중국은 J-11부터 만들어봤고..이노무 HMD는 십여년전이면 어려울지 몰라도 소형-고해상도 LCoS가 널리고널려 마이크로프로젝터가 100불씩 하는 현시점에서는 아마 과장 좀 보태서 북한이라도 만들수 있을거다..;

매번 한탄하지만.. 미군의 COTS전략은 후진국들에게도 넓고넓은 길을 열어주었다. 우리나라에게도 기회를 주어 좋은건 맞지만.. 중국도 J-10에 LAVI서 본 16bit짜리가 아닌 32bit급 POWERPC칩을 도배할수 있었고,C랭기쥐 코딩에 리얼타임OS에 참고해서 자체시스템을 만들 상업용제품들을 모두 얻을수 있게 만들었다. 러시아난 중국이나 GaAs/GaN 양산분야서 2000년대 후 따라잡고있는것도 상용 MOCVD설비들을 미국,유럽,일본에서 무작위로 들여갈수 있었기때문이다. 

때문에 중국산 J-10A가 항전레벨이 80년대 F-16B32/40급이란 생각 버리자. 이건 자위질이다. 우리가 지금 만드는 항전컴퓨터도 F-22/35급이다.

 

다섯째, 무기.

 

종횡비가 작은 델타익 원인으로 J-20 외부무장 하드포인트는 제한되어있다. 그리고 임무특성으로도 내부 공대공무장을 위주로 할건데..

약 4미터길이,2미터너비의 중앙하단내장창에는 중거리미사일 4~5매..일반식 PL-12중거리미사일은 6매, 미티어식의 램젯PL-21(?)은 4매 내장하게 되고..

 

Side-bay는 1편식개구로.. 익면이 큰 AIM-9L/M까지 고려해 크게 만든  2편식 F-22 사이드베이보다 작다. 이는 전용IR RAM(PL-10)을 사용할거로 보는데.. F-22처럼 사용시 시커를 내미는 구조로 F-35방식의 사용제한이 없을거로 본다.

 

(지상정비시 내장창을 오픈한 상태의 J-20)

 

(중국 공대공미사일 계보도, 맨 좌측상단이 램젯방식의 PL-21)

 

 

지상공격용 무기는 내장창두께로 인해 PL-12를 개조한 HARM식의 대레이더미사일 정도가 제한이라고 보고, 또한 FBC-1이나 Su-30MKK와 스트라이크패키지를 구성하기에 별도의 항공폭탄장착은 없을거로 본다.

종합해보면..

 

국토방공작전시.. F-35와 비슷한 0.1^m급 전방RCS로 0.01^m급 F-22에 대응, 상호 화력관제레이더의 발견거리를 20%미만으로 크게 차이나지 않게 하여.. 극력 단1차의 사거리밖교전뒤 독파이팅에 진입, 교전한다는 목표를 이룰수 있을거로 보고, 특히 지상 및 경보기레이더의 지원하에서 F-22와의 접수할만한 교환비를 이룰수 있다고 본다.

공격작전시엔.. 1차타격의 주력으로 저공침투방식으로 장거리레이더를 회피..대만공군기지 및 한국,오키나와에 있는 미군기지의 탐색레이더, 대공무기레이더들을 무력화시키고, 고고도로 상승해 상대전투기들을 제압, 기지공격용 전폭기편대의 진입에 길을 열어주는 역할로 작용할 것이다. 배면피탐성 억제로 F-22처럼 미터파 이하의 X,S,L밴드대역 지상레이더에 대해서는 꽤 효과적일것으로 본다.

 

여기 역할2에서 파크파하고의 차이를 볼수 있는데...파크파는 좀 더 대형의 공대지무장을 내장할수는 있지만.. 침투타격에 대한 형상특화가 없어.. 좀 더 방어성적인 공중전용전투기로 볼수 있다.

여기서 눈치챘겠지만.. 팍파나 J-20이나 그 최종성능은 현재 개발중인 목표엔진에 달려있다는거다.

 
기동성도 그렇지만,스텔스성도 엔진에 많이 달려있다.  엔진..엔진..엔진.......

 

 

 에피소드4:  우리에 대한 영향

 

J-20이 대한민국에 있어서의 영향은 크게 2개의 측면으로 볼수 있다: 한면은 우리 안보에 대한 영향, 다른 한면은 우리의 국산전투기 KF-X대 대한 시사점.

 

눈치챘겠지만 전체적으로 나는 2017년형 양산 J-20의 성능을 꽤 높게 평가하는 바다.

 

KF-X글에서 잠깐 쓴적 있지만.. 유파는 북해를 공간으로 활용하는 공격거부용 쾌속요격-전투를 컨셉으로 반매립식 무장과 가변식 에어인렛를 사용하는 초음속 요격-전투기이다. (말은 공동개발이지만 영국의 수요가 주로 녹아있고.. 이에 반발한 프랑스는 근접전 특화의 라팔을 만들었다.) 공중전에선 동일레벨항전의 F-15K이상이다.

J-20은 제1도련선을 북해와 바꾼 유파컨셉의 전투기다. 단 피탐성이나 추중비(목표추력 기반)나 모두 유파+의 강화형이다. 동시 유파보다 높은 공격성을 띄고있다.

이는 2020년전후로 중국의 오랜 요격전투기 J-8(약 200기)과 초기형 Su-27(~100기)의 대체기로 편제될 것이며.. 7개 군구에 1~2개 비행대대(중국편제, 약 18~20기)씩 약 150~200기 정도 도입하여.. 2020~2040년 중국공군의 제공전투기 주력으로 자리매김할것이다. 이는 예측가능한 한,일공군 5세대기의 합계댓수와 동등한 레벨이다.

이를 대항하기 위해서 우리가 선택해야 할 건 무었인가..

말도많은 3차FX의 목표로..이번 도입의 하이급전투기는 F-15K와 함께 앞으로 20년간 우리공군의 공중전전투력을 좌우지하게 될것이다.

개인적으로는 FX-3차의 진짜 수요가 멀티롤전폭기보다는 공중우세기쪽에 주로 있다고 보며.. F-15K 또는 그 발전형은 그 목적에 적합하지 않다고 본다. 종합전투력 면에선 F-15K AESA가 유파에 꿀릴거 없지만..앞에서 말했듯이 북해를 사이둔 유파의 쾌속요격-전투개념이 중국과 서해를 사이둔 우리의 현실에 좀 더 가깝다.

 

F-35는 멀티롤전폭기나 공중우세기 개념에 있어서 모두 적합한 기종이다. 유파의 장점이 J-20에 근접한 초음속전투능력에 있다면, F-35의 장점은 J-20 동등 또는 이상의 상황감지능력이다.

 

적기가 탑재한 원거리 지상타격무기를 주로 고려한다면 접촉지역을 방공식별구역 좀 바깥쪽으로 설정해 유파를 사용.. 손실을 감안하더라도 좀 멀리서 거부작전을 치룰수 있는데.. 중국의 미사일전력을 감안하면, 낮은 교환비를 무릅쓰고 거부전투를 펼쳐 얻을수 있는 효과가 제한적이다.(불리한 공중전투를 펼쳐 적 공격기편대를 거부성공해도 미사일공격을 당해 보호지역이 파괴될 가능성)

좀 안쪽으로 설정한다면 F-35를 선택해도 된다. 아측 방공망을 의식해 J-20이 저공으로 침투해온다면 고고도로 떠서 속도를 잡은 F-35(충족한 연료를 바탕으로 A/B사용)로 효과적인 공중전을 치룰수 있는데..유파보다 나은 상황감지능력으로 보다 좋은 교환비를 얻을수 있다.(공중전력 유지를 주로 고려할 시)

 

물론, 이는 특정상황 얘기뿐이지만.. 두 기체의 차잇점은 살펴볼수 있다:

좁은 한반도상공에서라면 유파의 가속을 바탕으로 한 고속전투능력은 많이 퇴색되고(이때는 라팔보다 못하다).. 원거리로 갈수록 장점이 부각된다..

반대로 SA우위에 있지만 낮은추중비를 가진 F-35는 기지에 가까울수록 유연한 공중전을 치룰수 있다.(최대작전반경이 아니라면 3~4톤에 달하는 연료를 적게 실을수 있고, 이때 엄청난 추가 잉여추력를 얻는다)

원천적으로 유파의 피탐성열세로 인한 SA열세는는 영원히 존재할것이지만..F-35의 BVR탑재량문제와 IR운용문제는 해결가능하다. 최악의 경우 돈을 더쓰면 된다(돌 맞을 각오하고 끄적이고있다) .

때문에 수량열세에서 공중전력보존을 주로 본 방어적입장에서는 F-35가 성능면에서 더 적합하다고 본다.(일반적으로 F-35는 공격에 더 맞고,유파는 방어에 더 맞다고 생각하지만..반대로 여긴다.)

물론.. 록히드양반들의 악명높은 뻥카와 기술이전문제...는 답이 없다. 단, 공군의 입장에서는 기술이전이고 그런건 별 관심없고.. 운용비나 부품수급같은 유파의 약점에는 엄청 민감해있다는 점을 유의할 필요가 있다.

 

기술이전조건을 차라리 빼고 가격을 조금이라도 낮춰 KF-X예산에나 좀 더 투자..하는게 나을듯 싶다. 스케줄이고 블록이고 F-35가 말 많지만..도입시간을 좀 늦춰 이놈 선택하는게 그래도 맞다.

 

노후기와 전력공백..얘기가 많지만..사실은 편제유지를 바라는 변명뿐이다. 사실 에푸파이브들은 두어해정도 지나면 있으나마나다. 2014년이나 2016년이나 그저 서류상 수량이나 채우는 정도.. 현재 있는 50시리즈들을 빡시게 돌려 기체수명 좀 소모하고..몇해간 훈련시간이나 땜빵해 제 물건 받아오는게 정답이다.

그사이 북한급변사태 온다면 어쩌냐 하면 할 말 없다. 노후기가 수십기 있어 되고 안되고 문제가 아니다. 그만큼의 임무를 미군이 맡으면 된다. 30년 굴린 고물차 생각해보라, 그게 노후기들의 현실이다. 이넘의 조기퇴역에 국운이 걸릴 이유가 없다.................

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번외편:  연상되는 KF-X의 일부

기나긴 본론을 통해 중국이 J-20까지 걸었던 길을 훑어 보았다. 정리하면서 가장 큰 느낌은 모든것은 노력의 경과가 없이 결과물을 이룰수 없다는 점이다.

많이는 중국이 항공산업에 일찍 들어섰지만 공업능력과 정치여건의 제약으로 제자리 머물기, 그러다가 이스라엘 라비를 카피한 J-10으로 처음 현대전투기 개발에 들어섰다고 본다. 때문에 J-20공개초기엔 가짜설, 목업설 등이 많았고, 스텔스전투기는 불가능이라고 단정지었다.

하지만, 그 내면을 살펴보면 성공과 실패의 역사는 길고 길었고, 그 실패(예하면 J-9프로젝트)의 노하우들도 현재 J-20까지 녹아들어있다는걸 볼수 있다. 중국이 스텔스기 탐색개발을 시작한지도 선양 91형모델로부터 20년째가 되는것이다.

하나. 기술여건의 형성과 리스크제어

제공호,KFP,KT-1,KT-2,KF-X..우리에 있어서도 이 과정은 진행중이다. KF-X의 개발은 현재까지의 인프라구축에 비하면 아직 이른감이 없지는 아니하다. 항공산업단지 여러 부속시설이 건설중이고..

 

현재 기체제작과 항전장비제작 등 하드웨어분야에선 입문을 했지만, 이들을 구동하는 소프트웨어나 일부 핵심부품 설계면에선 걸음마 단계이다. KF-X는 십년전부터 얘기가 나왔지만..사실 기본여건 형성은 2006년 이후에야 가능해진거고, 개인적으로는 기술확보상태로부터 본 KF-X시작의 적기를 5년뒤로 본다.

중국의 J-10개발은 18년이 걸렸다. 성능면에선 목표를 이루었지만.. 프로젝트관리 면에선 실패한 사업이다. 기술여건이 주어지지 않은 상태서 외부지원에 크게 의지하다가 많이 휘둘리고 뒤엎음을 경험했던 케이스다. 이 점에 우리도 크게 유의하여야 한다.

KF-X는 현재 4.5세대기(라고 읽고 신형항전을 장착한 4세대기라고 읽는다)를 개발하는 목표다. 내장창 등 제외로 개발리스크를 제어한다는것인데..매냐 입장에선 불만스럽지만 필요한 선택이다. 4.5세대기 목표로도 40%정도의 미확보기술이 있는데.. 이 리스크를 확대해 60%미확보기술시 시작한 J-10레벨에 맞춘다면 개발시간은 10년을 뛰넘게 될것이다.

그리고 기술의 소스안정성을 확보해야 한다. 미국은 중국은 말할나위없고, 대만,일본,이스라엘 등에 대해서도 짠돌이였다,정치적인 고려를 크게 하고 하루아침에 바뀔수도 있다.크피르나 AMX, 그리고 중국의 예에서 볼수 잇듯이 유럽은 좀 나은 상태다. 사브나 닷소가 사실 좀 낫긴 한데 모두 관계가 좋지 않고.. EADS는 영국의 방산업체가 미국에 깊게 관여되어있기에 기술재수출제약에 걸릴지 좀 꺼림직하긴 하다.

둘째, 엔진선택으로 본 기체형상설계

 

지난 KF-X글에서도 얘기했듯.. 대형엔진은 미국뿐이라서 중형엔진으로 가는게 좋다. 그러면 현실적으로 쌍발엔진이 되는데 약 11~12톤의 체급(내장창 포함하면 13톤이상)이다.

정상이륙중량으로 16~17톤급인데..EJ200의 추력은 6톤(MIL)/9톤(A/B)급이다.이륙추중비로 0.71~0.75좌우, A/B추중비로 1.07~1.13이다.

전체적으로 슈퍼크루징이 요구안되는 상태서 EJ200으로 추력이 만족스러운 상태고 F414나 EPE를 사용하면 추중비가 더 올라간다. 즉 4.5세대기로는 추중비9이상의 신형엔진 사용으로 추력에 여유가 있다.

현재까지 KF-X에는 스트레이크-정상익과 카나드-델타익 두 타입이 있는데..

 

본 편 앞부분에서 얘기했듯시피.. 미국 CALF실증기형태의 주익평면카나드로 간다면 해결해야 할 문제점들이 꽤 있다..유파는 원거리카나드라 참고성이 좀 떨어지고..사브 P.306은 높의위치의 카나드로 전방피탐성이 별로다.지난해 나온 컨셉아트의 CARET+주익높이카나드+델타익형 KF-X와 꽤 거리가 있는 물건이다. 해결하려면 J-20벤치마킹으로 가야 하는데..기술리스크가 정상익구조보다 크다.그리고 델타익 전통의 아음속항력문제와 주익탑재제한이 역시 존재한다.

슈퍼크루징능력을 빼고 아음속기동을 주로 고려한다면 40도미만 후퇴각의 주익-미익 형태가 빠르고 리스크가 적다. 시간이 딸린 KF-X로는 후자로의 선택이 될것이다.

그리고 당연하지만 고정식에어인렛을 사용하게 될것이다. EJ-200이나 F414나 모두 저 by-pass비엔진으로 고정식인렛에 덜 민감하다. DSI는 록히드기술이고..F-18E형태의 CARET는 F-22보다 간단하지만 유럽쪽에 관련적용례가 없기에 역시 기술리스크가 좀 있고..나중에 간단하게 조금 각진 PITOT방식으로 갈 가능성도 있다. 

셋째. 무장장착성

일단 외부무장으로 컨셉이 잡혔기에 초반엔 큰 문제가 아니다. 하지만 "내장창 추가장착가능성"이란데 논쟁점이 생기는데..크게 전방-중앙-후방 3단동체체에서 추가무장창이 가능한 장착부위는 중앙동체뿐이다.

방식은 두가지인데.. 미리 공간을 확보해놓는 방법으로는 Su-47식의 배면무장창위치이고..추가장착하는 방식으로는 옆면 F-15SE CWB식이다. 중형전투기 체급이라 단거리미사일만을 내장하는 뻘짓은 하지 않을테고..단거리미사일은 윙팁에..중거리미사일은 내장할 것인데.. 중거리미사일이라면 양옆 CWB방식이 문제있다.

중형전투기라서.. 전체길이가 길어서 16~17미터레벨인데..전방랜딩기어가 전체무게의 10~20%만, 메인랜딩기어가 전체무게의 80%이상을 지탱해주는거라서 메인랜딩기어가 기체무게중심 약간 뒷쪽에 위치한다. 대략 기체길이가 100이라면 60:40되는 위치에 메인랜딩기어가 있는데.. 조립시 중앙동체에 붙어있다.. 중앙동체 전방부터 시작하는 에어인렛과 메인랜딩기어 수납창과의 거리가 문제인데..전체길이가 2~3미터정도 긴 대형기 F-22의 이사이 거리가 3.6미터뿐이다.(F-35의 동일거리는 2.7미터)

 

 

근데 암람미사일 본체길이가 3.65미터고 이넘 집어넣으려면 내장창 길이는 최소한 3.8미터정도는 되어야 한다. 만일 고른 면적분포를 감안한 F-15식의 CWB라면 4미터이상 되어야 하는데..솔찍히 16~17미터급 중형전투기에선 답이 안나온다.

그렇다면 유일한 방법은 S-37/Su-47처럼 중앙동체배면에 미리 공간 남겨두고 연료창으로 쓰다가 나중에 개폐기구와 련쳐를 구현하는 방식인데.. 단 2매의 BVRRAM을 용납할수 있다.

동체너비 땜시 무장창 두개는 불가능하고.. 하나의 무장창을 넓혀 지그재그 방식으로 장착하면.. 3매까진 가능할듯싶다.

 

전체적으로는 KF-X의 대략적인 외형은 CARET인렛방식에 윙팁런쳐가 달린 선양의 중형전투기 F-60컨셉이 가장 근접한 모양이 되지 아닐까 생각한다.

 

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이상..전체 내용 끝입니다.. 잡다한 얘기를 인내심있게 읽어주셔서 너무 고맙습니다....   꾸벅..  (--) (__) (--)

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