| Sikorsky-Boeing Defiant X |
1. 개요
[1]
개발 업체인 시코르스키와 보잉 사내에서 S-100 N100FV로 불리는 이 복합 회전익기는 장차 미군이 운용하는 모든 종류의 헬리콥터를 새로 교체하는 통합 다용도 계획(Joint Multi-Role)에서 시작되었다. 현재는 더 광범위한 의미를 가진 미래형 수직이착륙기 계획(Future Vertical Lift: FVL) 사업으로 정의내려진 이 계획은 공격헬기를 포함하여 모든 종류의 회전익기를 이중반전 로터나 틸트로터 같은 신기술들을 도입하여 현재 운용 중인 재래식 회전익기 성능을 2배 이상 끌어올리는 것이 목적이다. 그중에서도 시콜스키-보잉 콘소시엄이 제시한 S-100 (N100FV호기)은 라이커밍 T55 터보샤프트 엔진을 쌍발로 탑재한 복합 헬리콥터이다.
원래는 2018년 말에 첫 비행을 예정했으나, 복합소재로 만든 로터들을 미 육군의 요구 보다 낮은 비용으로 제작하는 새로운 제작법인 자동섬유적층법(Automated fiber placement: AFP)[2]을 새로 도입하느라 추가 작업이 필요해져 초도비행은 3~4개월 늦춰져 2019년 3월 21일에 플로리다주 웨스트 팜 비치에 있는 시코르스키 비행장에서 처음 비행에 성공을 거두었다. 원형 1호기의 조종은 시코르스키의 테스트 파일럿 빌 펠(William ''Bill" Fell)과 보잉 측의 파일럿 프랭크 콘웨이(Frank P. Conway)가 동승하여 실시했는데, 아무래도 빌 펠이 X2와 S-97의 테스트 경험이 있어서 주임 조종사로 임명되었다.
그 후, 3월부터 4월 사이에 처녀 비행을 포함해 3회의 비행 테스트를 하는 동안 지상 시험에 이용된 테스트베드의 기어박스에서 결함이 발견되어 프로토타입의 비행은 일단 중지되었다. 기어박스 불량은 응력 변형으로 인한 베어링 크립(bearing creep) 증상인데, 베어링의 비정상적인 편마모로 인해서 조립된 각 기어 간극이 규정치 이상으로 차이가 발생하는 현상이었다. 이 기어박스는 변속기 조립부 내부에 있고, 개발진들은 이 부분을 재설계했다. 이렇게 지상 시험의 테스트베드와 비행 실험기는 물론 풍동 모형까지 3대의 테스트 기체 모두 약간의 설계 변경이 가해졌다.
이 문제를 수정하느라 다음 테스트 비행은 대략 5개월 정도 지연되어 2019년 9월 24일에 시콜스키 비행장에서 약 1시간 정도 실시되었다.
'SB-1 디파이언트'라는 이름으로 개발하던 기체였으나 2021년 1월 일부 변경된 디자인을 공개하며 '디파이언트 X'로 이름을 변경하였다.
그러나 최종적으로 V-280에 밀려 채택이 불발되었다.
2. 제원
| 승무원: 2명 + 14명 로터 직경: 15.24 m 추진 프로펠러: 직경 2.1 m 8엽 가변피치 클러치 변속 프로펠러(Clutchable Pusher Propeller) 최대이륙중량: 13.6톤 동력: 하니웰 에어로스페이스 라이커밍 T55-GA-714A (LTC-4) 터보샤프트 엔진 2기 (각 3,750 shp) 최대속도: ? 순항속도: 460 km/h 전투행동반경: 424 km 항속거리: ? 호버링 한계고도: 2438.4m |
3. 개발 과정
육군은 중형 수직이착륙 및 수송 회전익기 SB-1의 기술 개념실증기에 디파이언트(Defiant)라는 이름을 붙여주었다. 미 육군항공대는 헬리콥터에 아메리카 대륙 식민지화의 희생자였던 북미 원주민의 부족 명칭을 당시 착취자 입장이었던 미군의 무기에 붙이던 관습을 반성하며, 이 기체를 비롯하여 FVL 후보 기종들부터는 가치중립적인 형용사들을 부여하고 있는데, 새로운 명명법으로 자리잡힐지는 더 두고보아야만 할 것이다.시코르스키 사는 동축반전 로터에 관해서는 S-69를 통해 필요한 데이터를 모았으며, 마찬가지로 복합 헬리콥터인 시코르스키 X2의 개발과 실험을 통해 콜리어 트로피를 수상하는 등 이런 디자인에 관해 기술적인 경험을 쌓아놓고 있으며, 1단계 개발에서 다른 후보로 경쟁하는 벨-록히드 마틴 콘소시엄을 앞지르기를 희망하고 있다. 보잉 기술진들은 이 기체에서 전투 시스템을 시제기에 통합시키는 영역을 주로 책임지고 있는데, 개발의 2단계인 실증기에서 그 결과물을 볼 수 있을 것으로 기대된다. 보잉-시콜스키 콘소시엄이 고집하고 있는 이중반전 로터와 추진 프로펠러를 결합한 방식은 경쟁 후보인 V-280 밸러에 비하면 기술적인 신선함은 적다. 그렇지만 이들은 미군이 그동안 재래식 회전익기를 오래 써왔다는 사실을 바탕으로 과거와 미래를 조화시키는 작업에 촛점을 맞추고 있으며 벨 사가 육군에 제출한 틸트 로터 기술에는 거의 관심이 없었다.
2013년까지 시코르스키와 보잉은 같은 컨셉의 기술 실증기인 시콜스키 X2와 경무장 정찰 헬기인 시콜스키 S-97 레이더 두 가지 기종에 대하여 대략 2억 5000만 달러라는 거액의 연구 개발비를 쏟아부었다. 그렇지만 그 기술이 그대로 쓰이는 것은 아니다. FVL 사업의 후보 SB-1에는 예상되는 임무가 다르기 때문에 S-97 레이더와는 여러 부분에서 다른 기체가 될 예정이다. 양사 개발진들은 디파이언트의 성능과 신뢰성에 자신감을 보이고 있는데, 개발비의 절반 이상을 자비로 쓰고 있으며 나머지는 미 육군에서 지원받아 사업을 진행하고 있다. 알다시피 두 기업은 1980년대 말부터 개발을 시작해 2004년에 취소될 때까지 70억 달러라는 천문학적인 비용이 투자된 RAH-66 코만치를 함께 개발한 바 있다.
그들은 과거 스텔스 공격 헬기인 코만치를 개발하는 동안 예산 삭감과 요구 변화(requirement creep), 개발 기간의 지연 같은 다양한 장애물에 부딛혔지만 RAH-66의 성능 만큼은 확실했으며 개발팀이 기능을 잃고 표류하는 일은 없었다. RAH-66 코만치 계획에서 기체 구성의 각각 다른 부분을 나누어 분담하여 개발하고 제작했었다. 펜타곤이 2015년에 JMR 사업에 시동을 걸었을 때, 양 팀은 "The Supplier"란 임시 명칭 아래 재빨리 협력을 개시해 콘소시엄을 구성했다. 미국 동부 표준시 2019년 4월 17일, 시험 비행이 성공했다는 보고에 따라 미 육군 항공기술 심사부는 원래 계획대로 기존에 헬기 엔진으로 써오던 하니웰 라이커밍 T55-GA-714A 엔진을 기체에 장착하는 방안을 승인해주었다. 신규 개발 엔진이 장착되지 않는다는 이야기는 아니지만, 만일 신형 엔진이 개발된다 하더라도 T55에 적용된 최신 기술들을 반영시켜 비용을 줄일 계획이다.
"우리가 터보샤프트 엔진의 압축기 구획에 채택한 신기술로 인하여 정비에 드는 비용을 절감하고 항공기의 준비 태세를 향상시키며, 연비도 아껴 사용 하중과 비행 거리를 연장할 수 있습니다."
—하니웰의 생산 관리자 존 루소(John Russo)
—하니웰의 생산 관리자 존 루소(John Russo)
한국에도 직접 수출과 공동 개발은 물론 한국형 기체 개발 등의 형태로 기술 제휴를 할 수 있다고 밝힌 바 있다.#
4. 특징
SB-1에 2개가 달린 메인 로터는 고속 성능을 위해서 각 블레이드 팁에 후퇴각이 주어진 어드밴싱 블레이드 컨셉 로터(Advancing Blade Concept Rotor: ABC 로터)를 채택하고 있다. 이것은 중간에 작동부가 생략되어 하나의 구조로 된 리지드 로터가 상하 반대로 회전해 양력을 발생시키는데, 로터의 앞쪽 날개에서 거의 전체의 양력을 충당하고 있다. 로터 회전면에서 뒷쪽은 거의 양력을 생성하지 않도록 고안된 ABC 로터는 고속 비행시 양력 균형을 잃고 기체가 요동치는 증상에 대한 좋은 해결책이다. 8장의 블레이드는 현재는 시제기 단계라서 수동으로 접히는 기능만 있지만 생산형에서는 유압으로 접고 펴는 기능이 추가될 수도 있다.시코르스키 X2에서 수집한 데이터를 기반으로 경무장 정찰 헬기(Armed Aerial Scout: AAS)로 무게가 5톤에 로터 직경이 10.4 m 규모의 S-97 레이더가 별도로 개발되었으며, 이러한 개발 과정에 따라 보다 커지고 무거운 디파인이 설계되었다. 250노트(460 km/h)의 순항 속도를 가진 SB-1은 비용 절감을 위해 라이커밍 T55-GA-714A를 사용하는 경우 전투 행동반경은 조금 줄어들게 된다. 하지만 제너럴 일렉트릭 T64를 장비한 V-280 밸러가 미 육군으로부터 육군 미래 염가형 터빈 엔진(Army Future Affordable Turbine Engine: FATE) 계획을 승인받아 군으로부터 개발비를 따내 신형 엔진을 탑재하게 되면 군의 요구 조건을 만족시킬 것이다. 재래식 헬기와 비교하여 동축반전 로터와 추진 프로펠러는 속도가 185 km/h 빨라지고 전투 행동 반경은 60% 늘어나며, 공중에 정지하는 호버링 성능도 약 50%나 뛰어난 성능을 발휘한다. TV를 비롯한 언론에서는 SB-1을 가리켜 슈퍼콥터(Supercopter)라는 별칭으로 부르기도 했다.
5. 경쟁 후보기와 비교
최고 속도 300노트(560 km/h)를 발휘하며 2017년 12월에 첫 비행에 성공한 V-280과 SB-1을 비교하면 시콜스키-보잉 후보기의 순항속도가 460 km/h에 그쳐 약간 느리긴 하지만, 저속에서의 기동성은 틸트 로터를 채택한 V-280을 압도할 것으로 보이는데, 이는 특히 저공 비행을 자주하는 종래 미 육군 헬리본 부대의 전술을 참고하면 더 실용적이다. 시콜스키 보잉 콘소시엄은 이 장점으로 인하여 SB-1은 수송형과 큰 차이없는 개량만으로 공격 헬기를 갖출 수 있어 전체 비용과 헬리본 작전에서 손실율을 낮출 수 있다고 설명하고 있다. 2020년 1월 17일에 실시된 테스트에서 시제기는 순조롭게 100노트를 넘겼지만, 아직 본래 성능을 다 보여주기엔 한참 부족하다.Breaking Defence지에서 한 V-22 파일럿이 평가하기를 디파이언트 X는 V-280과 비교했을 때 작전 지속 능력/수명 주기 비용/시설 이용 능력[3]이 더 우수할 것이며, 심지어 V-280은 저피탐성/훈련 절차/편대 비행 능력까지 모두 기존의 기체들보다 저열할 것이므로 육군이 요구하는 임무에 더 적합하면서도 돈이 덜 들어가는 선택지는 디파이언트 X라고 하였다. #
그러나 결국 FLRAA 사업에서 V-280에 밀려 채용에 실패했는데, 전문가들은 그 원인을 다음과 같이 보고 있다. ##
- 속력과 항속거리가 부족하다.
디파이언트 X는 복합회전익을 사용하여 속력 추진에 꽤 신경을 썼지만, 그럼에도 불구하고 틸트로터인 V-280에 비해 한참 뒤떨어졌다. V-280의 최고 속력은 520km/h에 비하면 디파이언트 X의 최고 속력은 450km/h였기 때문에 많이 부족했던 것. 항속거리는 더욱 처참했는데, 디파이언트는 겨우 1,300km밖에 되지 않았던 반면 V-280은 무려 4,200km을 갈 수 있었기 때문에 상대 조차 되지 않았으며, 무엇보다 최소 ROC 기준인 3,195km에도 한참 못 미쳤다. 전세계를 관할하는 패권국이자 경찰국가 미군이 경제적 신속기동배치를 염두에 두고 짜 낸 ROC를 부합시키지못하는 동축반전+pusher는 여러모로 약점으로 작용 될수밖에 없다. 단 1번의 중간급유와 2번 넘는 중간급유는 엄연히 다른 취급을 받고 작전을 더욱 꼬으게 될 여지를 생각해봐야한다. - 스케줄 지연이 영향을 미쳤다.
시제품은 둘 다 비슷한 시기에 제작되었지만, 디파이언트 X는 로터 고장으로 인해 수개월 간 테스트를 하지 못해 스케줄 지연이 발생했다. 그러나 V-280은 큰 문제 없이 수백시간의 시험비행을 마쳤다. 2020년 기준으로 디파이언트는 겨우 30시간밖에 비행을 하지 못했지만, V-280은 무려 200시간이나 비행을 마칠 수 있었다. ## - 신뢰성 문제가 발목을 잡았다.
V-280의 기반이 된 V-22는 과부제조기로 악명이 높지만, 아이러니하게도 이를 통해 수많은 개선이 이루어져 현재 V-22는 미군이 운용하고 있는 기체 중 사고율이 가장 낮은 축에 속한다. # V-280은 V-22와 구조는 다르지만 V-22에서 일어난 문제점을 보수하고 만든 기체라 신뢰성이 훨씬 나아졌다고 한다. 그에 반해 디파이언트는 신기술인 동축 로터와 트랜스미션에서 자주 문제가 발생해 고장이 잦아 여러 문제점을 가지고 있었고 이것이 스케줄 지연으로 이어졌다.
6. 실패?
2022년 12월 5일 미 육군은 차기 수송용헬기 프로그램으로 V-280를 선택해 2030년부터 블랙호크를 대체하기로 했다.# 아직 아파치를 대체하는 공격헬기 버전까지 확정된 것은 아니기 때문에 시코르스키-보잉은 미 육군 차기 중형공격헬기 프로그램에 희망을 걸어야하는 상황.7. 장래의 파생형
시코르스키-보잉 측은 또한, 미 육군이 2030년에 처음 작전 능력(Initial Operational Capability: IOC)을 갖추도록 요구하고 있는 미래형 장거리 공격기(Future Long-Range Assault Aircraft: FLRAA) 프로그램의 임무에 관하여, 틸트로터 형식은 순항 비행할 때 로터를 앞으로 돌리기 때문에 기체의 날개 폭이 좌우로 크게 늘어나고 피탄 면적이 커지는 중요한 단점을 꼬집었다. 또한 고속을 위해서는 기수에 인입식 터렛을 갖추어야 할 수도 있다면서 불리한 결점들을 지적하며 주계약자인 미 육군을 설득하고 있다.[4] 반면, 자신들이 만들게 될 SB-1 디파이언트 공격형은 이러한 면에서 틸트 로터기를 능가하고 페이로드에 대한 하중을 부담하는 로터 회전 면적은 비교적 작으면서 기동성도 뛰어난 복합 헬리콥터의 장점으로 충분한 항속 성능도 확보 가능하다고 주장한다.8. 대중매체
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| 대잠초계기 | P-8 | ||
| 무인기 | MQ-25 ·MQ-28 | ||
| 헬리콥터 | CH-46 · CH-47 · A/M/EH-6 · AH-64D/E | ||
| 개발 중단 / 컨셉 / 실험기 | YC-14 · X-32 · X-48 · YAL-1 · B-1R · F-15SE · 팬텀 레이 | ||
| 인수 합병 및 공동 개발 | |||
| 맥도넬 더글라스의 항공기 · F-22 · B-1 · V-22 · 디파이언트 X | |||
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