- 상위 문서 : F-22, 존재감 없는 주인공
F-22의 스텔스 능력에 대해 서술한 항목.
1 스텔스란?
더 많이 알고 싶다면 스텔스 항목 참조.
VLO(Very low observablility:초피탐지성)이라고도 불린다.
현대 항공기가 스텔스를 하고 싶다면 신경 써야할 부분은 크게 7가지이다.
1. 레이더 반사 면적(Rader cross section) - 레이더에 얼마나 포착되는가.
2. 적외선/열 형상(Infrared/Heat Signature) - 열 탐지기에 얼마나 포착되는가.
3. 배연가스(Smoke emission) - 기체 전반에서 가스를 얼마나 방출하는가.
4. 음향(Acoustic) - 얼마나 큰 소음을 내는가.
5. 육안 식별(Visual appearance) - 육안으로 얼마나 눈에 잘 띄는가.
6. 비행운(Coutrail) - 비행중 어느 정도의 수증기를 만드는가.
7. 항공전자(Avionics) - 항공전자 장비의 성능이 어느 정도인가.
즉 레이더, IR(적외선), 가시(Visual), 소음(Noise) 등의 피탐지를 위해 외부형상(OML) 설계와 레이더 전파흡수소재(RAM)을 적용하여 전투 생존율(Combat suvivability)와 공중 우세 및 전투 효과를 높이는 개념이라고 볼 수 있겠다.
많은 밀덕들이 RCS만 보고 스텔스성을 판단하고 있지만 실제적으론 위에서 서술한 저 7가지를 통합적으로 확인해야한다.
F-22A는 3세대 스텔스기로, 3S를 달성한 최초의 기체이다. 3S는 Sensor fusion/Stealth/Speed를 의미하며 저 3가지가 유기적으로 조합된 기체가 바로 진정한 스텔스기라고 할 수 있겠다. 1세대인 SR-71은 Sensor fusion/all-Stealth와 2세대인 F-117에서는 Sensor fusion 분야를 만족시키지 못하였기 때문에 3세대가 되지 못한다. 현재 개발되는 스텔스기들은 전부 3세대 스텔스기로 취급.
F-22A가 항전장비 없이 스텔스 성능을 유지할 수 있는 주파수 대역(Frequency band)는 W, V, K-ka, X-ku, X, C(NATO 명칭 G), C(NATO 명칭 H), S(NATO 명칭 F), S(NATO 명칭 E)이다. L 대역 같은경우 탐지는 되지만 ESM를 통해 교란 및 회피를 할 수 있다. UHF/VHF에는 탐지.
2 F-22 RCS
F-22의 레이더 반사면적은 흔히 알려진것이 0.001m^2이며 실제 F-22의 RCS와 거의 유사할 것으로 추측된다. 하지만 그건 어디까지나 방정식과 데이터 베이스 분석을 통해 추측한 값이지 절대 정확한 값이 아님을 명시하자.
RCS를 줄이기 위해서는 스텔스 항목에서도 나와있지만 형상 설계를 할 때 기체 외부 형상을 사실상 전부 각도를 일정하게 해야한다.
이런식으로 말이다. F-22A는 RCS 감소를 위해 YF-22 대비 주익의 면적은 같은 반면 익폭이 커졌고, 평면형도 다이아몬드 평면형으로 변경되었다. 주익의 평면형은 테이퍼비 0.169이고, 앞전 후퇴각 42도, 익단부 42도, 뒷전 전진각 17도, 하반각 3.25도로 각도상으로 동일하게 설계되었으며 주익과 오버랩이 되도록 배치한 대형 수평미익과 28도로 기울어진 볼록렌즈형 수직미익은 기동성과 RCS감소를 위해 델타형으로 설계되었다.
사실 형상 설계에 관해 F-22는 딱히 엄청나게 뛰어나다고 보긴 힘들다. 전연과 후연, 수직 미익과 수평 미익의 각도를 통일하고 S-duct Intake와 경사 수직 미익, 그리고 내부 무장창을 채택하는건 최근 등장하는 스텔스기들은 전부 하고 있으며 T-50 PAK-PA같은 경우 오히려 더 진일보한 All-moving Fin을 장착하고 있어 눈에 띌 만한 장점을 찾아보기 어렵다.
그래도 장점이 있다면 기동성과 RCS를 감안하여 기체를 다이아몬드 평면형(Planform)으로 만들었다는 점이다. 제트 기관을 사용하는 전술기들은 기본적으로 항공 역학적 설계가 기동성을 위해 불완전하게 설계된다. 이것을 발달한 FBW와 기체 안정화 시스템을 통해 커버하는 것. F-22A는 다이아몬드 평면형으로 기체를 제작한 덕분에 항공 역학적으로 전 기체들보다 더 안정화되며 그 미친듯한 추중비로 엄청난 기동성을 뽑아내면서도 RCS가 매우 낮다.
그리고 날개 동체 혼합(BWB: Blended wing body) 설계 방식을 채택하여 기체 형상 조직에서 불필요한 부분을 배제하여 RCS를 최적화시켰다.
위의 RCS polar chart에서도 볼 수 있지만[1] F-22A는 전면, 측면, 후면에서 10GHz X-band 기준으로 F-35나 T-50 PAK-PA에 비해 좀 더 작으면서 각진 주파수를 형성하고 있다. 특히나 엔진이 있는 후면같은 경우 2차원 가변식 오각형 플랩을 채택한 F-22A가 압도적으로 형상화가 잘 되어있다. F-22A는 전 방위 스텔스기이고, 전면에 집중한 F-35나 T-50에 비해 우월한 RCS 비를 보여준다고 할 수 있겠다.[2]
그 외에는 오히려 형상 설계 기술론 DSI Intake나 더 평면화된 기체 형상을 채택한 F-35가 더 우세(...)
그렇다 해도 RCS에는 형상 설계만 영향을 미치는 것이 아니다. 동체 소재의 구성도 RCS의 중요한 요소라고 볼 수 있는데, F-22A는 열가소성 복합 소재와 열경화성 복합 소재를 적절한 비로 활용한 덕분에 파장 반사율이 내려갔다고 한다. 6-4 티타늄과 6-22-22 티타늄도 반사율에 영향을 미친다.
물론 최근 나오는 스텔스기들에 적용된 기술이 F-22A와 별반 크게 다를 바 없다는거지 실제 형상면으론 F-22A가 더 우월하다. 당장 J-20은 처음 만들어보는 제대로된 전투기라 소형화도 안된 기술까지 넣으면서 기체 크기가 엄청 커져버렸고, T-50은 전면부 기수 사진을 자세히 봐보면 알겠지만 현재 러시아의 소형화 기술과 생산 공법을 잘 보여주는 단면이다. 노출된 장비들이 상당히 많을 뿐만 아니라 기본적인 연결부 처리도 잘 안되어있다.[3]
2.1 F-22 RAM
RCS 감소에는 최적화된 형상 설계뿐만 있는게 아니라고 전술한 바와 같이 전파흡수소재(RAM) 역시 큰 영향을 미친다.