F-35 JSF Ep.1

 

F-35 JSF에 대해서…

개발 역사

F-35 JSF 프로그램의 시작은 1990년대 초로 거슬러 올라가야 한다. 미 해병대는 AV-8B Harrier를 대체할 항공기를 개발하고 있었는데, 1994년 미 의회는 미공군/해군의 개발프로그램과 병합하여 개발하도록 한다. 그 이유는 비슷한 임무를 수행하는 세 개의 다른 항공기를 개발하여 높은 개발 및 조달 비용과 높은 운영유지비를 우려한 결정있었다. 

   * 미공군과 해군은 1993년부터 Joint Advance  Strike Technology (JAST) program을 진행하고 있었는데, 1995년 해병대를 포함한 JSF프로그램으로 통합된다. 미 공군은 F-16 전투기 대체할 스텔스 전투기를 개발하기를 희망했고, 해군과 해병대는 기존의 A6 Intruder 항공기를 대체하기를 희망했었다. https://en.wikipedia.org/wiki/McDonnell_Douglas_A-12_Avenger_II

초기 JSF 개발에는 Boeing, Lockheed Martin 및 McDonnell Douglas(Northrop Grumman과 British Aerospace) 등 3개 회사가 경쟁에 참여하였고, 1996년 11월 16일 미 국방부는  Boeing과 Lockheed Martin을 항공기체의 주 계약자로, Pratt & Whitney를 엔진 공급자로 선정하였다. 

이 계약은 Boeing과 Lockheed Martin이 미 공군, 해군 및 해병대의 요구조건을 만족하는 2대의 항공기를 제작하여 비행시험을 통해 이를 입증하는 것이었다. 결국 2001년 10월 미 국방부는  Lockheed Martin을 항공기체 주 계약자로, Pratt & Whitney를 엔진 개발 계약자로 선정하여 체계개발 단계(System Development and Demonstration (SDD) phase) 로 진입하였다. 

   * 개발사업에 참여하지 못한 보잉은 맥도넬 더글라스사를 인수하여 두 회사의 방산부문이 합병되었다.

   * 일반적으로 미군은 같은 항공기의 엔진을 서로 호환이 될 수 있는 2개의 엔진을 개발하는데, JSF프로그램 초기에 GE는 Alternate Engine 프로그램을 통해 엔진개발에 참여하고 있었으나 추후 P&W 엔진 단독으로 사업을 하는 것으로 확정이 된다. 

개발 진행

미 공군 형상인 F-35A는 2006년 12월 15일 최초 비행에 성공하였고, 계획했었던 IOC 시점인 2013년 3월 보다 3년 늦은 2016년 8월 IOC를 선언하게 되었다. 위 표에서 보이는 바와 같이 해병대와 해군 형상인 F-35B와 F-35C 역시 3년 -4년의 지연이 발생되었다. 

IOC - Initial operating capability or initial operational capability (https://en.wikipedia.org/wiki/Initial_operating_capability)

기본운용능력(또는 초도운용능력)은 무기나 체제 등이 최소한의 기본적인 운용능력을 갖추었는지를 평가하는 것을 말한다. 주로 국방부의 무기 조달 과정에서 사용된다. 군에서 무기체계를 개발하여 조달 할 때, 최소한의 전력으로 작전을 운영할 수 있을 정도의 기준을 정해서 그 기준이 충족되었을 경우에 IOC를 선언하게 됨. 따라서 IOC는 각 나라, 각 군의 상황에 맞게 초기 개발 및 조달 시에 임의로 기준을 정할 수 있다. 예를 들어서 공군이 1개 비행대대를 24대의 전투기로 편성할 계획이라면, 24대가 모두 가동될 수 있는 준비가 되었을 때를 IOC라고 정할 수도 있고, 그 절반이 12대가 운영이 가능한 시점을 IOC로 정할 수도 있다. 

주요 요구사항

출처 : https://apps.dtic.mil/sti/pdfs/ADA543517.pdf

Congressional Research Service

F-35 Joint Strike Fighter (JSF) Program: Background and Issues for Congress

F-35의 주요 작전요구 성능은 위 표에서 보는 바와 같다. 

스텔스 성능은 Very Low Observable(저피탐)으로 표현하고 있다. 스텔스 성능을 측정하거나 표현하는 가장 일반적인 지표는 RCS (Radar Cross Section 레이더 반사 면적)로 항공기에 레이더 전파를 쏘았을 때 얼마나 탐지되는지, 다시 말하면 표적이 얼마나 레이더로 탐지가능한지를 표현하는 지표다. 

RCS값은 통상 제곱미터로 표현하는데, 단면적이 1 제곱미터인 쇠구슬의 RCS 값을 1로 본다.  

F-16, F-18, Rafale 등의 전투기를 0.1 제곱미터 클래스로 보고 있고, B2 폭격기를 0.1 또는 그 보다 작은 RCS를 갖는다고 보고 있다. F-117 스텔스 전투기가 0.025, F-35 전투기는 0.0015 - 0.005 정도, F-22는 0.0001 - 0.0005의 RCS 값을 갖고 있다고 추정하고 있다. (참고 : Low Observable Principles, Stealth Aircraft and Anti-Stealth Technologies. Konstantinos Zikidis, Alexios Skondras, Charisios Tokas. Journal of Computations & Modelling, vol.4, no.1, 2014, 129-165)

RCS를 줄이기 위한 기술은 여러가지가 있는데, 가장 일반적으로 알려진 것은 다음과 같다. 

첫번째는 항공기의 형상이다. 

레이더 전파가 반사되어 레이더로 되돌아 가는 것을 줄이기 위해서 레이더 전파의 반사각을 교란할 수 있는 형상으로 항공기 외형을 제작하는 방법이다. F-35와 F-22의 동체와 날개의 각도를 일정한 각도로 동일하게 만드는 Planform 방식의 설계가 이에 해당한다. 

항공기 표면을 매끈하게 만들어서 전파의 산란을 피하는 방법도 RCS를 줄인다거나, 엔진 공기흡입구의 형상을 S자 형태로 만들어서 엔진 팬블레이드에 반사되어 나가는 전파를 감쇄시키는 설계가 RCS를 줄이는 방법이다. 

두번째 방법은 레이더 전파를  흡수하는 재료(Radar Absorbent Materials)를 사용하는 방법이다. 레이더 전파 에너지를 흡수하여 열에너지로 변환을 한다던지 하는 방법으로 반사되어 나가는 레이더 전파를 최소화 하는 물질을 항공기 재료로 사용하는 방법이 있다. 

항공기 형상 및 제원(https://www.airforce.gov.au/technology/f-35a-specifications)

공동개발국 현황

미 공군, 해군 및 해병대 이외에 F-35 JSF프로그램에 참여한 공동개발 국가는 영국, 호주, 이탈리아, 네덜란드, 캐나다, 노르웨이, 덴마크, 터키가 최초의 공동개발 국가 였는데, 최근 터키 정부가 러시아제 S-400방공 미사일 시스템을 구매하는 문제로 미국 정부와 마찰을 빚어서 공동개발국의 지위를 상실 하였다. 

FMS 구매국가

미국 정부의 정부 대 정부 무기 구매제도인 FMS Case로 구매를 한 국가는 대한민국, 일본, 이스라엘, 싱가포르, 벨기에, 핀란드, 폴란드, 독일, 스위스 등이며, 구매를 희망하는 국가들이 꾸준히 늘어날 것을 예상된다.

* FMS는 어떤 제도인가?

 Foreign Military Sales는 미 정부가 미국산 무기체계를 상대 구매국에게 제공하는 정부 대 정부의 계약형태로, 미 정부는 FMS 계약을 통해서 이익도 손해도 보지 않는다는 원칙(no profit and no loss)을 가지고 최소한의 행정비용을 받고 정부 대 정부 계약을 진행한다. 

한가지 간단한 예를 들면, 우리나라가 미국 Raytheon사에서 제조하는  AIM-9X 사이드와인더 단거리 공대공 미사일을 FMS를 통해서  100발을 구매한다고 가정하면, 우리나라는 미국 정부에 100발을 구매하겠다는 LOR(Letter of Request, 구매요청서)을 발송하고, 미정부는 이 LOR을 검토한 후 LOA(Letter of Offer and Acceptance)를 우리 정부에 보내서 계약을 체결한다. 통상적으로 미 정부는 우리나라의 주문만 받는 것이 아니라, 미공군, 해군 그리고 타 국가에서 요청을 받은 미사일 물량을 모두 모아서 1년에 1번 정도 주문을 하기 때문에 대량 공동 주문에 따라 함께 구매하는 동맹국에게도 가격인하의 효과가 따라온다. FMS에 대한 좀더 자세한 내용은 미 국방부 산하 FMS를 담당하는 Defense Security Cooperation Agency의 홈페이지를 참고하면 된다.

https://www.dsca.mil/foreign-customer-guide/letter-offer-and-acceptance-loa

항공기 주요 특징

스텔스 성능은 앞에 소개 하였다. 현재 F-22를 제외하고는 가장 좋은 스텔스 성능을 갖춘 항공기로 알려져 있다. 

AESA레이더 - AN/APG-81 ACTIVE ELECTRONICALLY SCANNED ARRAY

F-35에 장착된 레이더는 Northrop Grumman사에서 개발한 AN/APG-81 active electronically scanned array (AESA) fire control radar로 장거리 능동 및 수동 레이더로 공대공 및 공대지  모드 임무를 수행 할 수 있음. 자세한 내용은 아래 링크의 동영상을  참고하시기 바랍니다.  https://www.northropgrumman.com/what-we-do/an-apg-81-active-electronically-scanned-array-aesa-fire-control-radar/

https://www.northropgrumman.com/what-we-do/air/active-electronically-scanned-array-aesa-radars/

여기서부터는  다음편에 업데이트 하겠습니다.

ALIS/ODIN

DAS

EA

EOTS

HMDS

Cockpit

운영유지 개념

무장

* F-35전투기에 대한 외신 등을 통해서 최신 소식들을 매주 조금씩 주기적으로 올리도록 하겠습니다. 지금 게시한 내용들도 업데이트 할 예정입니다.