Yak-141

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Yak-141

1. 개요2. 제원3. 상세4. F-35B와의 연관성5. 관련 문서6. 둘러보기

1. 개요

Yak-141 "Freestyle" - Farnborough Airshow 1992

Yak-141은 소련의 야코블레프 설계국에서 개발하던 초음속 수직이착륙 전투기이다. 소련 해군 항공대의 Yak-38의 후계기종이었으나 소련이 해체되면서 계획에 차질을 빚었다. 소련 해체 이후에도 한동안 테스트가 계속되었으나, 결국 예산 문제 때문인지 흐지부지되었다.

2. 제원

Яковлев Як-141[1] (NATO 코드명 : Freestyle)[2]
탑승 인원			1 명
길이			18.3 m
날개 길이			10.1 m
높이			5.00 m
날개 넓이			31.7 m²
자체 중량			11,650 kg (25,688 lb)
기체 내부 연료량			4,400 kg (9,700 lb)
최대 이륙 중량	120 m 활주 이륙	19,500 kg (43,000 lb)
	수직 이륙	15,800 kg (34,840 lb)
엔진	주 엔진	소유즈 R79V-300 터보팬 1기
		통상 및 재연소 추력	108 kN (24,210 lbf)[3] 152 kN (34,170 lbf)
		호버링 추력	137.2 kN (30,860 lbf)
	보조 엔진	RKBM RD-41 터보제트 2기
		엔진당 출력	28.4 kN (6,390 lbf)[4]
실용 상승 한도			15,000 m
고도 상승률			250 m/s
최고 속도	해면 고도		1,250 km/h
	고도 11,000 m		1,800 km/h
비행 거리			2,100 km
페리 비행 거리			3,000 km
수직 이륙시 비행 거리[5]	해면 고도		650 km
	고도 10 ~ 12 km		1,400 km
항전 장비	레이더	파조트론 Zhuk 다기능 레이더[6]
외부 무장 탑재량	활주 이륙		2,600 kg
	수직 이륙		1,000 kg
무장 장착점			5 개소 (주익 4, 동체 1)
탑재 장비	고정 무장		Gsh-30-1 기관포 1 문, 120 발
	공대공 무장	단거리	R-60, R-73
		중거리	R-27, R-77
	공대함 무장		Kh-31A
	공대지 무장		Kh-25 Kh-31P 유도 및 자유낙하 폭탄 80 ~ 240 mm 로켓 포드
	기타		UPK-23-250 건포드 2,000 리터 외부 연료 탱크

3. 상세

1977년부터 설계에 들어가 Yak-41M라고 명명되었으며, 1987년 첫 비행에 성공한 뒤에 1992년 판보로 에어쇼에서 공개되었다. 서방 진영에게 소개할때 Yak-141로 이름이 변경되었고, NATO 코드명은 프리스타일(Freestyle)이다. 초음속 전투기로 4개의 파일런에 MiG-29 수준의 레이더와 항공전자장비, 플라이 바이 와이어 시스템을 갖추어 Yak-38에 비해 뛰어난 공대공 전투 능력과 엔진 성능의 향상으로 넓은 작전 반경을 가졌지만 가장 큰 수요처인 러시아 해군이 어드미럴 쿠즈네초프급 항공모함의 스키점프대를 활용해서 Su-33같은 일반적인 함재기를 채용하면서 앞날에 먹구름이 끼었으며, 급하게 서방과 협력해서 판매처를 늘리려고 했으나… 소련이 망하면서 예산 부족으로 인해 중단되었다. 그에 따라 후속 VTOL 프로젝트인 Yak-43과 그 후속 프로젝트인 5세대 스텔스 전투기 Yak-201까지 줄줄이 취소되었다.

4. F-35B와의 연관성

흔히 F-35B를 Yak-141의 설계를 이어받은 항공기로 설명하는 경우가 더러 있는데, 이는 엄연하게 틀린 이야기다.

부연하자면, 1992년 당시 JSF의 모태가 될 X-35를 개발하던 록히드 측이 야코블레프 설계국 측에서 3대의 비행 불가 Yak-141 기체를 4백만 달러에 인수하였고, 이것이 현 F-35B 모델의 굽혀지는 엔진 노즐을 만드는 데 사용된 것으로 보인다. 정확히는 1960년대 미국에서도 90도 하방으로 굽어지는 노즐을 설계한 적은 있었지만 관련 계획들이 싸그리 엎어지면서 개발이 지속되지 못했고, 록히드 측에서도 이를 가장 먼저 부활시켰으나 실 기체를 만들 비용도 아낄 겸 해서 어떻게 작동하는지 실제 모습도 확인할겸 해서 소련제 기체를 얻어온 듯.

참고로 해당 노즐 설계는 미국이 먼저, 그것도 60년대에 재해함의 함재기를 위해 개발한 물건인데, 위에서 설명한 것 마냥 P&W만 개발한 것이 아니라 미국의 메이저 엔진 제조사는 전부 연구해보던 물건이다. 이는 해당 노즐[7]이 LPL/C라는 수직이착륙기 구조에 있어 핵심적이었기 때문이며, 엔진 개발사들 뿐만 아니라 보잉, 컨베어 같은 당시 미국의 메이저 항공기 제작사들도 이러한 트렌드를 따르고 있었다.

이 중 P&W의 경우 작동하는 실물을 JT8D에 장착하여 다양한 시험을 진행했으며, 컨베어사는 이 3BSN을 기반으로 하여 모델 200이라는 LPL/C 방식의 STOVL 항공기도 디자인한 바 있다. 그렇다가 SCS 계획이 엎어지면서 관련 함재기 계획들도 엎어졌고, 이후 컨베어가 다른 항공기 회사들에 인수합병 되다가 GD가 록마에 인수되면서 그 설계도 또한 같이 록마로 오게 된 것이다. 록마와 P&W, R&R는 여기에 더해 축-가동 리프트 팬이라는 서방 제일의 항공기 제작사와 가스터빈 엔진 제작사들의 기술력이 아니면 만들 수 없는 설계를 접목하여 현재의 F-35B의 추진체계를 만들어낸 것이다. [8][9] 즉 요약하면 3BSN은 60년대에 미국에서, 리프트팬도 20세기 후반 미국에서, 축-가동 리프트팬은 영국에서 나온 물건으로 개발 자체에는 러시아나 소련의 기술과는 관계 없으며, 록히드 마틴이 야코블레프로 부터 얻은 것은 실험 데이터와 실제 작동되는지 등의 여부지 설계가 아니다. #1, #2, #3

5. 관련 문서

6. 둘러보기

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[1] Yakovlev Yak-141, 야코블레프 Yak-141 [2] Yakovlev Yak-36, Yak-38 & Yak-41 The Soviet 'Jump Jets'
ISBN 978-1-85780-287-0 [3] 자료에 따라 88.2 kN (19,845 lbf) 으로 표기 [4] 자료에 따라 41.6 kN (9,350 lbf)로 표기 [5] 내부 연료 만재, 외부 무장 없음 [6] 레이더 반사면적(RCS) 3㎡ 수준의 공중표적을 최대 80 km 거리, 소형 수상함을 최대 110 km에서 탐지 가능 [7] 흔히 3BSN(3-Bearing Swivel Nozzle)이라 부른다 [8] 구체적으로 설명하자면 F135와 같은 터보팬 엔진에서 축을 통해 에너지를 전방의 리프트팬 구동축으로 전달하면 필연적으로 추력은 약해질 수 밖에 없다. 하지만 F-35B의 수직이착륙 설계상 엔진 노즐을 통해 나오는 하방 추력 또한 매우 중요하기 때문에 무작정 터빈의 에너지를 전부 리프트팬으로 돌릴 수도 없는 노릇이다. 그렇다면 방법은 두 가지가 있는데, 우선은 터빈과 기어박스의 효율을 최대한으로 늘려서/손실을 최대한으로 줄여서 최대한 많은 에너지가 낭비되지 않고 전방의 리프트 팬 구동축으로 전달하는 것이고, 다른 하나는 터빈에서 얻어지는 에너지 자체를 늘리는 것, 즉 TIT를 최대한 높이는 것이다. 이 중 특히 절대적인 열량인 TIT를 늘리는 것이 뭣보다 중요한데, 실제로 F135는 현재로서는 전무후무한 TIT 섭시 2000도급의 항공기 가스터빈 엔진이다. 그 유명한 F119 조차 TIT가 섭시 1800도 수준인 것을 보면 얼마나 대단한 기술력이 들어간 물건인지 알 수가 있으며, 엔진이 개발된지 장장 10년을 훌쩍 넘긴 오늘날에도 F135를 기술적으로 따라오는 엔진은 미국외에 존재하지 않는다. 물론 이러한 기술적 목표를 달성하기 위하여 F135의 내구성을 다소 희생한 것은 미국으로서도 어쩔 수 없는 일이였다. 당장 X-35의 경쟁자였던 X-32는 F119 엔진을 기반으로 해리어도 사용한 전통적인 리프트 노즐 방식을 사용할 예정이였다. [9] 또한 에너지 총량 및 효율 외에도 간과할 수 없는 것이 터빈에서 리프트팬으로 이어지는 구동축 그 자체인데, 실제 F135-PW-600을 개발함에 있어 가장 큰 기술적 장벽의 하나가 가벼우면서도 얇으며, 동시에 F135의 엄청난 출력을 버틸 수 있는 구동축의 설계였다. 잘 모르는 사람들이야 헬기에 터보샤프트 드라이브 트레인이 쓰이는 것을 예로 들며 F135-PW-600이 별것 아니라며 폄하하곤 하는데, 헬기는 애초에 수직 방향의 추력을 만들어내는 것 만을 고려하여 설계되는 것과 비교하여 F-35는 엄연히 수직이착륙이 가능한 고정익기라는 것을 간과한 것이다. 통상 비행 중 F135-PW-600의 구동축은 사하중 그 자체이며, 더군다나 무장과 연료를 전부 내부 탑재하는 스텔스 전투기이자 전방축 구동방식이라 구동축의 두께가 흡입 유량에 직접적인 영향을 줄 수 밖에 없는 F135이기에 더더욱 무게 및 공간적 제약이 심하다. JAST 사업에서 맥도넬 더글라스 컨소시엄이 굳이 리프트팬을 축이 아니라 효율이 떨어지는 가스 구동 방식으로 만든 것은 이유가 있다.