<요약>
2024년 12월 26일, 중국 청두항공공업그룹이 개발한 신형 스텔스 전투기 'J-36'이 처녀 비행을 마쳤습니다. J-36은 초음속 성능과 전방위 스텔스 기능을 결합한 기체로, 현재 미국의 차세대 공중 지배 프로그램(NGAD)과 유사한 목표를 가지고 있습니다.
이 항공기는 중국에서 설계된 가장 큰 전투기로, 약 55톤의 이륙 중량을 자랑하며, 크기와 성능에서 주목받고 있습니다.
J-36은 대형 델타 윙과 수직 꼬리 날개 없이 엘리본을 사용한 독특한 설계를 특징으로 하며, 세 개의 엔진을 탑재해 초음속 순항이 가능합니다. 엔진 배출구와 후단 제어 시스템은 공기역학적 효율성을 높이고, 추력 벡터링을 통해 기동성을 제공하며, 장거리 비행을 가능하게 합니다.
J-36은 중국의 스텔스 기술과 초음속 비행 능력을 통합한 고성능 항공기로, 향후 더욱 많은 정보가 공개될 예정입니다. 이 항공기의 설계는 기술적인 도전과정을 거쳐 완성된 혁신적인 결과물로, 중국의 항공 기술 발전을 상징하는 기체로 평가받고 있습니다.
2024년 12월 26일 처녀비행을 마친 가장 주목할 만한 신형 항공기는 중국 청두항공공업그룹(Chengdu Aircraft Industry Group)에서 개발한 스텔스 전투기로, 중국 인터넷 상에서 'J-36'이라는 이름으로 불립니다.
이 항공기는 중국에서 설계 및 개발된 가장 큰 전투기이며, 지난 35년간 세계적으로 비행한 항공기 중 두 번째로 큰 기체입니다.
J-36(이름이 맞다면)은 초음속 성능과 전방위 스텔스 기능을 결합하도록 설계되었습니다. 이는 현재 예산 및 정책 문제로 인해 정체된 미국의 차세대 공중 지배 프로그램(NGAD)과 비슷한 목표를 지니고 있습니다. (이 시리즈의 두 번째 글에서는 J-36의 역할에 대해 다룰 예정입니다.)
중국 인터넷에서 더 정확한 기록을 가진 익명의 댓글러들은 이번 신형 항공기가 공중전의 '다기 세트'의 일부이며, 아직 '주전자'(장기간 예상된 H-20 스텔스 폭격기)가 공개되지 않았다고 주장합니다. H-20은 아마도 노스럽 그러먼의 B-21과 유사한 기체로 보입니다. 그러나 J-36 하나만으로도 관측자들에게 충분히 큰 화제를 제공하고 있습니다.
J-36의 공개는 정확히 14년 전 J-20 전투기가 처음 등장했을 때와 유사한 방식으로 이루어졌습니다. 기술적 세부 사항은 공식적으로 발표되지 않았고, 곧 발표될 가능성도 희박하지만, 이 설계의 프로토타입은 도심 지역의 비행장에서 대낮에 비행했고 중국 정부는 해당 이미지를 공개하도록 허용했습니다.
J-36은 2인승 J-20B가 뒤를 따르며 비행했는데, 이를 통해 J-36의 크기를 유추할 수 있습니다. J-20보다 길며, 약 23미터에 달합니다. 더블 델타 윙의 폭은 약 19미터, 날개 면적은 약 200제곱미터로 추정됩니다. (참고로 F-22의 날개 면적은 78제곱미터입니다.) 대형, 완만한 스윕 각도의 델타 윙은 연료를 많이 담을 수 있어 장거리 비행에 유용합니다.
탠덤 휠로 구성된 주 착륙장치는 대형 항공기임을 나타냅니다. 단일 바퀴, 타이어, 제동 장치는 약 35톤 이상의 무게에서는 적합하지 않기 때문입니다. 주 무장창은 약 7.6미터 길이로 보이며, 작은 무기를 위한 보조 측면 무장창도 있어 기체 크기가 상당함을 암시합니다. 이륙 중량은 약 55톤으로 추정되며, 이는 J-20보다 3분의 2가량 더 많고 노스럽 그러먼 B-21의 약 82톤과 비교됩니다.
J-36의 설계는 스텔스와 초음속 비행을 명백히 목표로 하고 있습니다. 이는 1970년대 기술로는 비행이 불가능했던 록히드 스컹크 웍스의 초기 스텔스 설계 'Hopeless Diamond'의 변형입니다. 2003년 노스럽 그러먼의 X-47A 페가수스 무인 전투기 시연기에도 비슷한 설계가 적용된 바 있습니다.
J-36은 다이아몬드 형태를 더블 델타로 늘려 초음속 및 초음속 전환 구간에서의 항력을 줄였습니다. 날개의 선단에는 스윕 각도의 변화가 있어, 이는 레이더 반사 면적(RCS) 관점에서 이상적이지 않지만, 노스럽 그러먼의 Cranked Arrow 설계가 보여주었듯 수용 가능한 설계입니다. 기체 주변에는 끊김 없는 선과 차임(chine)이 존재하며, 모든 센서 개구부는 내부에 위치해 있습니다(J-20 및 기타 전투기와는 다릅니다). 이는 전방위 스텔스의 기본이 됩니다.
기체에는 수직 꼬리 날개가 없으며, 가시적인 제어 표면은 날개 후단에 위치한 '엘리본(Elevon)'만 보입니다. 각 측면에 5개의 가동 패널과 엔진 뒤쪽에 1개의 패널이 있으며, 상부 날개 표면에 숨겨진 비행 제어 장치가 존재할 가능성도 있습니다. 후단 표면의 힌지선은 유연한 스킨으로 덮여 있는 것으로 보입니다. 외곽의 표면 쌍은 B-2 및 B-21처럼 브레이크 러더 역할을 하며, 첫 비행의 모든 사진에서 완전히 열린 상태로 확인되었습니다.
엘리본은 1950년대부터 신뢰성 있게 피치와 롤 제어를 제공해왔지만, 수직 꼬리 날개가 없는 초음속 항공기에서는 더 큰 도전 과제가 됩니다. J-36은 적에게 가까이 가지 않을 때 브레이크 러더에 의존할 수 있지만, 위협 구역 내에서는 스텔스를 유지하기 위해 이를 닫아야 하며 공기역학적 및 추진 효과를 통해 방향을 유지해야 합니다. 이는 J-36의 독특한 설계 특징 중 하나입니다.
J-36은 넓은 중앙 본체 뒤쪽에 나란히 배치된 세 개의 엔진을 갖추고 있습니다. F-22와 유사한 V자 형태의 공기 흡입구가 날개 선단 아래에 위치하여 좌우 엔진에 연료를 공급하며, 중앙 엔진은 본체 위의 다이버터리스 초음속 흡입구를 통해 연료를 공급받습니다.
세 개의 엔진 배출구는 날개 후단의 위쪽에 있으며, 여기에 움직이는 패널처럼 보이는 구조가 포함되어 있습니다. 전체 터보팬 재열(boost)은 후단 구조에 큰 열적, 음향적 부담을 줄 수 있습니다. (북롭 YF-23의 엔진이 배출된 뒤쪽 구멍은 예상만큼 환경을 잘 견디지 못했습니다.) 이는 J-36의 엔진이 재열을 사용하지 않거나, 초음속 가속을 위한 제한적인 재열만 사용하는 것일 수 있음을 시사합니다.
일부 해설자들은 중국이 쌍발 설치에 맞는 엔진 설계가 충분하지 않아서 J-36이 세 개의 엔진을 장착했다고 주장했지만, 이는 그다지 가능성이 있어 보이지 않습니다. 만약 사용 가능한 엔진이 생산 크기의 쌍발 항공기에 필요한 추진력을 2/3만 제공한다고 해도, 전체 표면적의 2/3만을 갖춘 80% 선형 크기의 시제품을 만들 수 있으며, 이 경우 개발이 더 용이하고 최종 설계에 더 근접한 모델이 될 것입니다.
추가된 복잡성을 정당화할 이유가 반드시 있어야 합니다. 한 가지 가능성은 두 개의 외부 엔진이 초음속 비행을 위한 충분한 추진력을 제공하며, 이를 최대 효율로 운용하면서 세 번째 엔진이 초음속 순항을 위해 작동한다는 것입니다.
이 주제의 변형으로, 중앙 엔진을 초음속 비행에 최적화하여, 변수 사이클 엔진의 장점을 복잡성이나 위험 없이 제공할 수 있는 구성도 가능합니다. 이 구성은 나중에 VCE(변수 사이클 엔진)로 개조할 수 있습니다.
한 전투기 설계자는 트라이제트 배열이 안정성과 제어를 고려하여, 하나의 엔진이 작동하지 않을 경우 피치 방향으로 대칭적인 추력 벡터링을 가능하게 만들 수 있다고 제안합니다.
후단 플랩은 대칭적으로 사용할 경우 피치 방향으로 추력 벡터링을 제공하고, 외부 엔진의 배기구가 비대칭적으로 편향될 경우 롤 방향으로도 추력 벡터링을 제공할 것입니다(여전히 중앙 엔진을 피치에 사용). 또한, 유체 제어 기술(팬 스트림 공기를 비대칭적으로 노즐에 주입)을 이용해 요축(Yaw) 방향 제어가 가능할 수 있습니다.
22,000파운드(10,000kg 또는 100킬로뉴턴)의 추진력 클래스에 속하는 세 개의 엔진은 J-36이 슈퍼크루저?연료를 많이 소모하는 재열을 사용하지 않고 초음속 비행이 가능한 항공기?가 되는 데 충분할 것입니다. 이 항공기는 Mach 1.8에서 Mach 2.0(고도에 따라 1900km/h에서 2200km/h) 사이의 속도로 비행할 수 있습니다. 중요한 것은 충분한 정적 추진력을 얻는 것이 아니라, 압축기 출구에서 높은 온도를 견딜 수 있도록 엔진을 설계하는 것입니다. 중국의 엔진 기술은 이 방향으로 발전해왔습니다.
높은 기동성은 초음속 순항과 항속 거리의 조화를 이루는 것과 상반됩니다. F-22가 후자가 부족한 이유가 바로 이 때문입니다. 이는 큰 제어력을 요구하고 높은 추진력을 설치해야 하기 때문입니다(그리고 이로 인한 무게 증가). 물리학적인 한계가 존재합니다. J-36의 후단 제어와 추력 벡터링 시스템은 수직 안정기, 카나드, 또는 수크호이 Su-57의 이동식 선단 뿌리 확장과 같은 피치 회복 장치에 의한 보조 없이 항공기의 모든 제어력을 제공해야 합니다.
중량이 큰 무기와 장거리 센서를 장착한 초음속 스텔스 항공기가 기동성을 필요로 하는지에 대한 질문은 고전적인 영화 단편인 Bambi Meets Godzilla를 참고하시면 좋겠습니다.
J-36에 대해서는 J-20처럼 생산 전과 서비스 테스트 단계를 거치면서 더 많은 정보를 알게 될 것입니다. 디자인에 대한 다른 의문도 있습니다. 예를 들어, 비행기 코 양쪽에 있는 대형 전자광학 센서 창과, 많은 미국 주에서 도로용으로 불법인 어두운 색의 조종석 캐노피가 그것입니다. 그러나 한 가지 분명한 점은, 청두의 수석 엔지니어 양웨이와 다른 중국의 디자이너들이 단순히 베끼기만 했다고 비난하는 사람들은 자리에 앉아 이를 재고해야 한다는 것입니다.
https://www**istrategist.org.au/chinas-big-new-combat-aircraft-a-technical-assessment