일본산 초음속 무인 항공기, 2020년에 첫 비행. 콩코드 수준의 마하 2

일본산 초음속 무인 항공기, 2020년에 첫 비행. 콩코드 수준의 마하 2

출처 : 유튜브

최근 많은 수 보급해 온 무인 항공기라고 하면, 시판된 드론부터 군용에도 견딜 수 있는 대형기까지 폭넓다. 국제 개발 경쟁이 치열해지는 가운데, 무로란 공업대 (홋카이도)가 완성을 목표로 하고 있는 국내 최초의 초음속 무인 항공기 '오오와시 2 호'다. 재해 대응을 비롯한 다양한 응용처가 많을 것으로 전망되어 2020년경에 첫 비행을 위해 개발 막바지를 맞이하고 있다.

 오오와시 2호는 최고 속도가 마하2(시속 2 천 수백 ㎞)로 항속거리는 100킬로미터. 마하 2라고하면, 냉전 시대 영국 프랑스 공동으로 개발 된 초음속 여객기 '콩코드'에 필적한다.

 현재 일본에서 초음속 비행이 가능한 항공기는 항공 자위대의 전투기 정도다. 최고 속도는 "F15"가 마하 약 2.5, "F2"는 독수리 2호와 거의 같은 마하2 정도이다.

 독수리 2호의 기체는 가볍고 튼튼한 탄소 섬유 강화 플라스틱 (CFRP)으로 제작되었다. 길이 6.3미터, 날개부는 최대폭 2.4 미터, 연료를 포함한 무게는 약 350킬로미터이다. 현재는 3분의1 스케일 모형으로 공기 저항 등의 시험을 실시하고 있다.

 첫 비행을 실시하는 장소는 미정이지만, 홋카이도 타이키쵸의 다목적 항공 공원이 유력시되고 있다. 공원 내에 있는 길이 1000미터의 활주로에서 이륙하여, 초음속으로 자율 비행을 하면서 태평양을 비행. 상승 및 회전 등의 비행 성능을 입증한다.

 개발을 진행하는 무로란 공대 항공 우주 기계 시스템 연구 센터의 센터장을 맡고있는 우츠미 마사하루 교수 (항공 우주 추진)는 "개발은 순조롭다. 오오와시 2호로 입증된 기술은 미래의 초음속 여객기와 우주 왕복선 기계 등의 개발에도 이어질 것"이라고 말했다. 대규모 재해가 발생했을 때 현장 상공에 신속하게 도착하여 정보 수집을 하는 것도 가능하다.

 핵심이 되는 엔진은 초음속 비행에 적합한 '가스 발생기 사이클 에어터보 램 제트 엔진'을 채용했다. 이 엔진은 비행 중에 가져온 공기를 압축하여 점화 제트 엔진과 미리 탑재한 연료와 산화제를 점화는 것으로, 로켓 엔진을 조합한 개념이다.

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 초음속으로 비행할 경우, 비행 상태에 따라 공기 상태의 차이가 발생하기 쉽다. 제트 엔진 뿐이라면 터빈을 통해 후방에 공기를 내뿜기 위한 연소가 불안정하게 될 수 있다.

 그래서 오오와시 2호는 로켓 엔진에 사용된 '가스 제네레이터'라는 가스 발생기를 추가. 바이오 에탄올과 액체 산소를 연소시켜 발생한 가스와, 가져온 공기를 가지고 터빈의 회전을 안정화시킨다. 초음속 비행시의 터빈은 분당 5만 8000회전에 달한다.

 한편으로는, 주 날개는 공기 저항을 줄이기 위해 이등변 삼각형에 가까운 모양의 더블 델타 형으로, 기체 후방의 상부에 장착된다. 그러나 이 형태는 초음속 비행에 적합한 것으로 저속에서의 비행은 조금 적합하지 않으며, 착륙시 기체가 기울기 쉽다.

 오오와시 2호의 전신으로 10 ~ 11년에 총 3회 비행을 했던 '오오와시 1호'(시속 약 370 킬로미터)의 경우처럼 저속 비행에 적합하지 않은 날개의 형상이었기 때문에 착륙시에 동체가 활주로와 접촉하여 기체의 일부가 손상된  경험이 있습니다.

 그래서 오오와시 2호는 비교적 빠른 속도로 활주로에 착륙한 후, 기체 후방에서 낙하산을 펴 급감하는 방법을 도입하려고하고 있다. 이것은 11년에 은퇴한 미국 우주 왕복선이 사용했던 방법이기도 하다.

 올해 7월에는 같은 대학의 시라오이 실험장 (홋카이도 시라오이초)에 깔린 길이 300미터의 레일 및 대차를 사용하여 낙하산을 펴는 시험을 실시. 로켓 엔진을 탑재한 대차가 시속 120킬로미터까지 가속하여 예정대로 낙하산을 펼 수 있는 것을 확인했다.

 우츠미 교수는 "광대한 홋카이도에서는, 혼슈에서는 할 수 없는 실험이 있다. 이 땅의 이익을 살려 스스로 설계한 항공기를 조종함으로써 기술 수준 향상으로 이어 가고 싶다"고 의욕을 보였다.