2. 위그선 개발의 여명기
1920 년대, 항공 기술의 발전과 더불어 지면효과에 대한 원리 역시 규명되었습니다. 사실 이 지면 효과는 착륙시 어려움을 가중시키는 측면도 있지만 잘만 이용하면 적은 에너지로 많은 탑재량과 더 먼 항속거리를 얻을 수 있는 방법으로 생각되었습니다. 이에 2차 대전 전 소규모 실험기들이 개발되기 시작합니다.
그런데 안정적인 지면효과를 얻을 수 있는 거대한 평원이 간혹있기는 하지만 대개 지형의 기복이 있는 육지에서 이를 이용한 기기를 만드는 일은 쉽지 않습니다. 이에 잔잔한 수면을 이용해서 바다위를 고속으로 날수 있는 위그 선에 대한 아이디어가 등장하게 됩니다. 세계 각국에서 위그선 개발을 시도했지만 대개는 나중에 설명할 어려움 때문에 대부분 중간에 접었고 대형 위그선을 실제로 개발했던 국가는 구 소련 뿐이었습니다.
2차 대전 이후 로스티슬라프 알렉세예프 (Rostislav Evgenievich Alexeyev 1916 - 1980) 를 비롯한 소련의 엔지니어들이 위그선 개발의 선구적인 역활을 당담했습니다. 1960 년대 이후 제반 기술이 발달하면서 다시 한번 위그선 개발이 진행되게 되는데 물론 구소련이 이 위그선에 주목하게 된 것은 단순히 적은 에너지로 많은 물자를 수송할 수 있다는 것 이외에 군사적 목적이 있었습니다.
(알렉세예프 기념비 the copyright holder of this work, release this work into the public domain. This applies worldwide.)
수면위를 스치듯이 나는 위그선은 레이더로 포착하기 힘들다는 장점이 있었습니다. 또 같은 엔진으로 더 먼 항속거리와 무장 탑재량을 가질 수 있었기에 1960 년대에 위그선은 군사적으로 큰 장점이 있을 것으로 생각되었습니다.
비슷한 시기에 미국에서는 알렉세예프의 업적을 알 도리가 없던 독일 출신의 선구적인 항공 엔지니어 알렉산더 리피쉬 (Alexander Lippisch) 역시 위그선 개발에 참여하지만 그 한계를 일찍 깨달았던 탓인지 미국에서는 소련 같은 대형 위그선 개발은 진행되지 않습니다.
아무튼 알렉세예프가 이끄는 소비에트 중앙 수중익선 설계국 ( Soviet Central Hydrofoil Design Bureau (CHDB)) 과 베리에프 설계국은 위그선 연구에 선구적인 역활을 했습니다. 그들은 이 배를 Ekranoplan (экранопла́н, экран "screen" + план "plane", 영어의 ground effect 가 러시아어의 sreen effect) 라고 불렀는데 말뜻 자체는 배라기 보다는 항공기 쪽에 좀더 가까운 의미로 여겨집니다. 그들은 초창기 작은 크기의 소형 실험기에서 시작해서 점차 괴물 같은 대형 기체를 제작합니다.
한편 위그선은 완전히 지면 효과만 이용해서 날 수 있는 위그선과 지면 효과도 이용할 수 있는 항공기의 형태의 여러가지가 존재합니다. 과거 냉전 시절에는 이를 굳이 구별하지 않았지만 현재는 이를 3개의 카테고리로 구별합니다.
Type A : 지면 효과를 이용해서만 비행할 수 있는 기체
Type B : 주로 지면 효과를 이용해서 비행하지만 제한적으로 고도를 높일 수도 있는 기체, (높이는 150 미터 이하)
Type C : 지면 효과 없이도 비행할 수 있고 지면 효과를 이용해서도 비행이 가능한 기체로 150 미터 이상 상승이 가능
3. Beriev Be - 1
1956 년 베리에프 (Beriev) 설계국은 또 한명의 중요한 위그선 개발자 가운데 하나인 로베르트 루드비고비치 바르티니 (Robert Ludvigovich Bartini) 의 실험적인 위그선 설계를 승인합니다. (참고로 그는 오스트리아 헝가리 제국의 이탈리아 영토인 피우메 태생으로 소련에서 활약한 엔지니어라는 독특한 이력의 소유자)
이 위그선은 베리에프 Be - 1 이라고 명명되었으며 주로는 위그선의 기술적 실험 및 조작성등을 평가하는 목적이었습니다. 실제 실험은 1961 년 부터 1964 년 사이 진행했으며 이후 다른 위그선 개발에 필요한 기본 데이터를 제공했습니다.
(베리에프 Be - 1 의 사진 한개의 Tumansky RU-19 터보 젯 엔진으로 작동하는 실험용 위그선 )
4. Bartini Beriev VVA-14
앞서 설명한 베리에프 Be - 1 이후 한동안 잠잠했던 베리에프 설계국은 1970 년대 지면 효과를 이용할 수 있는 새로운 대잠 초계기 개발에 나서게 됩니다. 그 이유는 미국이 폴라리스 SLBM (UGM-27 Polaris) 를 개발 배치했기 때문입니다. 1970 년대에 배치된 이 핵미사일은 기존의 포세이돈 미사일을 대체하는 역활을 했으며 역시 80 년대에 더 강력한 트라이던트 SLBM 으로 대체되게 됩니다.
아무튼 미국이 이 마사일을 자국 원잠에 배치한 것은 물론이고 영국에 까지 판매하자 구소련은 이에 대한 대비책으로 대잠 초계기 개발에 열을 올립니다. 이 미사일을 발사하기 위해서는 수면으로 올라와야 하므로 항공기를 이용한 수색이 효과적일 것으로 생각했기 때문입니다.
이에 바르티니가 설계한 항공기는 Type C 위그선으로 일반 항공기 처럼 고공을 날 수 도 있었지만 지면 효과를 이용해서 수면 가까이에서 날 수 있었고 비행정 처럼 수면에 착륙도 가능한 것이었습니다. 수면 가까이에서 지면 효과를 이용하면 적은 연료로 더 먼 거리를 이동할 수 있으면서 레이더를 피할 수 있는 장점이 있습니다. 또 이 항공기는 특이하게도 물위에서 이륙하는 것 뿐 아니라 수직 이륙도 가능한 비행정이었습니다.
Bartini Beriev VVA-14 라는 명칭은 수직 이륙 비행정 (Vertical Take off amphibious aircraft :Vertikal`no-Vzletayuschaya Amphibia ) 에서 나온 명칭이었습니다. 수석 엔지니어인 바르티니의 계획은 이 생소한 개념의 항공기를 3단계로 개발하고자 했습니다.
1단계는 VVA-14M1 이라고 불리며 새로운 개념의 항공기 개발을 위한 항공 역학 및 기타 테스트 용도였습니다. 2단계인 VVA - 14M2 에서는 두개의 엔지을 달고 실제 비행을 함과 동시에 플라이 바이 와이어 비행 제어를 하는 용도였습니다. 후에는 수직 이륙용의 엔진도 달고 실험을 계획했습니다. 3단계인 VVA - 14M3 는 각종 대잠 무장과 탐지 장비를 실제 달고 실전 배치에 대비한 실험을 하는 것이었습니다. 물론 이 단계에선 완전한 VTOL 기능이 가능한 상태로 계획했습니다.
1972년 베리에프 Be - 1 를 기반으로 진행된 초기 연구 기체를 개조한 시제기 VVA-14 의 프로토 타입이 등장해서 1974 년까지 근거리 이륙 및 비행실험을 진행했습니다. 이 기체는 마치 삼동선 같은 독특한 구조를 하고 있으며 동체의 양쪽 하부는 바다에 착륙하는 것을 가정한 부풀수 있는 튜브가 있었으나 안정성 문제로 결국 딱딱한 형태의 구조물로 변경되었습니다.
(바르티니 베리에프 VVA - 14 의 유일한 프로토 타입으로 현재 러시아 중앙 공군 박물관에 방치 중. 이 기체는 사실 양쪽에 달려있던 날개와 기체 상부의 엔진 2기가 제거된 상태이다. 출처 :http://en.wikipedia.org/wiki/File:Bartini_VVA-14.jpg )
(실제 비행중인 시제기. 이 시제기는 VVA - 14 No. 19172 로 명명되었다. 양옆의 날개와 동체위 엔진을 확실히 볼 수 있다.)
그러면서 연구진들은 수직 이륙에 필요한 12 RD-36-35 PR lift turbofan 엔진들이 도착하기를 기다렸지만 결국 이 엔진은 도착하지 않았습니다. 그런데 왜 연구진이 그렇게 수직 이륙에 집착했던 것일까요 ? 여기에 대한 확시한 언급은 없지만 추정컨데 그것은 위그선의 구조적인 단점에 있습니다.
위그선의 큰 단점은 바다에서 이륙시 해수의 저항으로 이륙이 쉽지 않다는 것입니다. 그리고 그 큰 물의 저항을 이겨내려면 기체가 튼튼해져야 하기 때문에 꽤 무거워집니다. 작고 느린 위그선에서는 심각하지 않은 문제일 수도 있지만 크기가 커지고 속도가 빨라질 수록 이 문제가 심각해져 많은 탑재량과 긴 항속거리, 빠른 속도라는 위그선의 이점이 상쇄되고 말게 됩니다.
이점은 일반적인 비행정도 마찬가지로 사실 현재 비행정이 과거 처럼 널리 사용되지 않는 이유중에 하나입니다. 이 문제를 해결할 가장 좋은 방법은 수직 이착륙을 하는 것으로 그렇게 되면 육지에 이착륙하는데도 문제 없고 바다에서 이착륙하는데도 문제 없지만 문제는 수직 이착륙을 위해 추가 엔진을 달면 구조가 복잡해지고 무거워 진다는 점입니다.
결국 수직 이륙이란 어려운 과제를 선택한 덕분에 이 기체는 완성되기 힘들었습니다. VVA -14 는 수직 이륙이란 방법으로 위그선의 문제를 해결해 보려 했지만 결국 그것이 불가능해져 연구가 취소됩니다.
최종적으로 1974 년 바르티니 본인이 사망한 후에는 이 연구는 흐지부지 되어 결국 현재는 그냥 프로토 타입 기체만 하나 남기고 프로젝트가 취소되고 말았습니다. 총 107 회, 103 시간의 비행 끝에 이 기체는 박물관으로 보내집니다. (참고로 이 기체가 메탈 기어 솔리드 3편에서 나왔다고 함) 한편 알렉세예프가 이끄는 소비에트 중앙 수중익선 설계국은 다른 방법으로 수면에서 이륙시 저항을 이겨내려고 했습니다.
(현재는 이런식으로 방치 중 )
Baritini Beriev VVA - 14 의 제원
General characteristics
- Crew: 3
- Length: 25.97 m (85 ft 2 in)
- Wingspan: 30 m (98 ft 5 in)
- Height: 6.79 m (22 ft 3 in)
- Wing area: 217.79 m2 (2344 ft2)
- Empty weight: 23,236 kg (51,119 lb)
- Gross weight: 52,000 kg (114,400 lb)
- Powerplant: (Cruise) 2 × D-30M turbofans, 67 kN (15062 lbf) thrust each
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- (VTOL - not fitted) 12 × 12 RD-36-35 PR lift turbofan engines, 43 kN (9,666 lbf) thrust each
Performance
- Maximum speed: 760 km/h (472 mph)
- Cruising speed: 640 km/h (398 mph)
- Range: 2,450 km (1,522 miles)
- Service ceiling: 8,000-10,000 m (26,247-32,808 ft)
(다음에 계속)
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