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작성자 관리자
작성일 2008-01-22 (화) 20:27
ㆍ조회: 2905  
개발중인 무인 항공기 및 민간부문에서 활약하는 무인기들


세계각국에서 개발중인 무인항공기는 너무 많아서 전부 거론할 수 없고, 게다가 최첨단분야라 정보공개도 제한적이라 알려진 사실조차도 정말인지 확인하기 어렵다. 여기서는 가장 첨단을 달리고 있으며 비교적 정보공개가 많은 미국에서 개발중인 무인항공기들을 주로 살펴보자.

드래곤 워리어(Dragon Warrior)
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사진은 미국이 개발중인 드래곤 워리어

Dragon Warrior는 수직이착륙 (VTOL) 전술 무인기로서 1998년 미 해병대에 제공된 시코스키 사의 Cypher를 개선하기 위해 만들어졌고 기본 구조는 Cypher 1 과 같지만 'detachable wing' 과 덮개로 싸인 푸셔 타입 프로펠러(shrouded pusher propeller)를 가지고 있다.
미해병대의 요구에 의해 개발되고 있는 이 기체는 시가전 상황에서 큰 위력을 발휘할 것으로 생각되며, 미군이 구상중인 미래 전장 시스템(Future Combat System)에서 한축을 담당할 것으로 여겨진다.


임무 페이로드 : 주간 TV 카메라와 FLIR, laser designator
파워플랜트 : 두 대의 18.6kw (25마력) two-stroke 엔진
로터직경 : 0.99 m
날개길이(wing span) : 3.05m
최대 이륙중량 : 113 kg( 250 lb)
max level speed 117 kt
임무반경 : 115 마일


이글아이(Eagle Eye)
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사진은 미해안경비대에서 운용중인 이글아이(Eagle Eye)

헬기와 고정익항공기의 결합형태를 띄고 있는 틸트로터 방식의 무인기인 Eagle Eye는 미해안경비대에서 채용하여 밀수 및 밀입국에 대한 감시를 강화하는 데 쓰여지고 있는 무인기이다.
미해군에서도 이 기체에 대해 상당한 관심을 나타내고 있는 것으로 알려져 있다.
우리나라에서도 비슷한 성능의 틸트로터 방식의 무인기를 개발중에 있다.


X-45

사진은 개발이 한창인 X-45
이미 비행실험도 통과한 기체이다.


X-45는 2002년 5월과 11월에 있었던 시험비행을 통해 무인전폭기로서의 비행능력을 입증한바 있다. 이후 X-45는 공군 훈련기와 함께 가상으로 조성된 전장상황에서의 실험비행을 2008년까지 실시할 예정이며, 이후에는 전자전, 방공망제압(SEAD)등 해당임무별로 적절한 운용개념을 수립하여 실전훈련을 거쳐 순조롭다면 2010년 즈음에 실전배치될 것이다.
또한 X-45A의 개량형으로 야전에 배치할 X-45B형 개발을 위해 개념을 설정하고 있는데 B형은 A형에 비해 40% 더 크고 개량된 항공전자장비와 저 탐지 형상으로 무장창이 좀더 크지만, 운용시스템은 거의 같은 공통성을 갖게 될 것으로 예상된다.
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그림은 X-45를 F-16, F-117과 크기 비교를 한 것
보시다시피 유인기체들 보다 상당히 작지만, 공격력은 비슷한 것으로 전망되고 있어 X-45의 미래는 상당히 밝다.


X-47
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사진은 X-47의 실험용 기체
실용기체는 이보다 상당히 커질 전망이다


미해군 및 DARPA(Defecse Advanced Research Projects Agency)는 적방공망 및 지상 목표물을 공격할 함정운용 해군 무인전투기사업(UCAV-N)의 필요성이 대두되어 이에 따른 기본설계를 2001년 2월 노드롭그루먼(Northrop Grumman)사에 의뢰하였으며, 이에따라 탄생한 것이 X-47A 페가수스(Pegasus)이다.
시험항공기는 지난 2월 캘리포니아주 China Lake의 해군 Air Warfare 본부에서 수행한 12분간의 처녀비행에서 저속 비행성, 기체 및 항법성능 등을 검증받았으며, 특히 GPS 시스템과 연동하여 지정된 장소에 비슷하게 착륙함으로써 항공모함에서의 운용이 가능함을 보여주었다. 이같은 성공에 힘힙어 노드롭그루먼사는 7월 30일 시범무인기를 공개하고 금년말까지 계획된 시험비행계획도 함께 공개하였다.
페가수스는 전체적으로 다이아몬드 형상을 하고 있으며 이상적인 스텔스 형태를 갖추고 있다. 공기흡입구는 좁고 넓게 전면에 설치되어 있으며, 공기의 흐름과 스텔스적인 설계로 인해 흡입구 앞부분이 둥글게 돌출되어 있다. 현재 공개된 기체는 일체형의 몸체로 이루어져 있으나 향후 항공모함에서의 운용을 위해 날개를 접을수 있도록 변화할 것이라고 한다.
길이 : 27.9ft
날개폭 : 27.8ft
후퇴익 각 : 55도(전방), 30(후방)
표면 넓이 : 389ft2
기본 중량 : 4,870 lb (+ 기본연료 : 1,000 lb)
엔진 : Pratt & Whitney Canada JT15D-5C (3,190lbf 추력)
탑재량 : 2,000∼4,000ℓb
항속 시간 : 12시간 이상


X-50
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사진은 새로운 항공역학(CRW)을 적용한 X-50의 실험기체
비행이 가능한지 알아보기위한 축소형 기체로 실용기체는 이보다 상당히 커질 것이다.


CRW(Carnard Rotor/Wing)는 영화에서 등장한 상상의 항공기를 실현시킨 신개념의 항공기다. 이착륙시에는 로터를 회전시키고, 항속중에는 로터를 정지시켜서 날개의 역할을 하도록 하는 것이다. 이는 예전에 소개한 틸트로터(참고:틸트로터기)와는 또다른 개념의 항공기이다.
이 기체에 장착되는 날개는 로터로 부를것인가, 날개로 부를것인가도 애매하다. 그래서 이 항공기의 코드네임도 CRW(Carnard Rotor/Wing)로 로터(Rotor)와 날개(Wing)를 함께 붙여 사용한다.
X-50A는 보잉社 와 DARPA(Defecse Advanced Research Projects Agency)의 합작 프로그램에 의해 개발되고 있는 최초의 CRW 무인 항공기로 수직이착륙하고 아음속으로 순항비행하며 고정익기의 기동성을 갖춘 항공기이다.
기존의 회전익기가 터보샤프트 엔진을 사용한 반면 X-50A은 터보팬 엔진을 탑재하며, 이착륙시에는 엔진의 연소가스가 로터의 끝부분으로 분사되어 로터를 회전시키고(회전익 모드), 항속시에는 로터에 분사가 차단되고 항공기의 후방으로 분사되어 로터는 정지하여 날개역할을 하는 것이다(고정익 모드).
이같은 매커니즘으로인해 로터 회전을 위한 별도의 기어박스가 필요없고, 연소가스를 로터 끝부분에 분사하여 로터를 회전시키므로 안티 토크시스템(anti-torque system)이 불필요하여 꼬리회전날개가 필요없게 되었다. 이로 인해 CRW는 기존의 회전익기에 비해 가벼워지고 구조가 간단해졌으며, 실제 운용에 있어서 유지 보수 및 운용 경비가 훨씬 저렴할 것으로 예상된다.
아직 난제가 즐비하게 남아있어 미래의 모습을 그리기 어렵지만, CRW는 헬리콥터의 수직 이착륙 능력과 아음속 순항속도, 행동반경, 경제성 등을 적절히 결합되어 있으므로 비슷한 기능을 가진 틸트로터기와 더불어 미래에 예상되는 가치는 상당할 것이다.

사진은 X-50의 운용 예상도
아직 개발이 완전히 이루어지지 않은 만큼 실용기체의 실루엣은 아직 알수없다.


중 량 : 1785 lb
탑재중량 : 200lb
길 이 : 5.31m (17.1ft)
높 이 : 1.95m(6.5ft)
로터직경 : 3.6m (12ft)
운용고도 : 10,000ft
작전반경 : 108nm(nautical mile)
체공시간 : 4 hr
속 도 : 400kts 이상

틸트로터와 CRW의 차이점
공통점은 두 기종 모두 이착륙시에는 헬기의 형태를 띄고, 순항시에는 고정익기의 형태를 하고 있다는 점이다.
차이점은 순항할때 나타나는데, 틸트로터기의 경우 순항시 프로펠러기(터보샤프트엔진)의 성능을 발휘하고 CRW(터보팬엔진)는 제트기의 성능을 발휘하여 이론상으로 CRW의 속도가 틸트로터에 비해 훨씬 빠를 것으로 예상된다.

이외에도 무인헬기에 대한 개발도 미국을 포함해 많은 나라에서 진행되고 있으며, 민간회사에서도 개발중인 기종이 많다. 하지만, 그 종류가 너무 많고 기존의 (인간이 타는)헬리콥터와 차이나는 부분이 거의 없어서 따로 공간을 할애해 얘기할 필요성 조차 느끼질 못하겠다.
게다가 미래는 무인기 시장 뿐만 아니라 인간이 탑승하는 항공기 시장에서도 틸트로터기나 CRW와 같은 신개념 항공기가 주류를 이루게 될 것으로 생각되고, 우리나라에서 개발중인 틸트로터 무인기는 지난번 글에서 이미 언급한 바 있다.
참고 : 헬기와 고정익 항공기의 결합, 틸트로터기(V-22) (클릭)
틸트로터와 CRW가 실용화되어 대중화 된다면 아마 헬기는 사라지지 않을까 하는 생각마저 들게 할 정도다.

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사진은 대기 방사선 측정을 위해 제작된 무인기
단시간의 방사선 측정을 위해서는 인간이 탑승가능하지만, 대기 방사선 측정이라는 건 장시간에 걸쳐 이루어지는 것이므로 무인기로서 이용되는 경우가 많다. 게다가 '단기간 방사선 측정'의 경우, 방사능 누출사고가 발생하였을 때인데, 방사능 누출이 예상되는 지점에 인간이 탑승한채 머무를 수는 없다. 결국 무인기로서만이 가치를 가지는 민간 항공기이다.
특이한 날개구조도 장시간 체공을 위한 형태이다.


민간부문에서 활약하는 무인기들

무인기들은 민간 분야에서도 다양하게 이용되어지고 있는데, 주로 과학 연구를 위한 데이터 수집에 이용되고 있다. 무인기를 이용한 과학연구는 기상 및 대기 데이터 수집, 환경 모니터링, 해양학 데이터 수집, 농업 모니터링, 고고도에서의 지질학적 매핑 등이 있다.
광범위한 지역에 대한 데이터 수집이나 모니터링은 상당한 시간을 요구하는 일이므로 무인기가 많은 도움을 주고 있는 것이다.
이외에 우주개발분야에서도 무인기의 활용이 두드러지게 나타나고 있는데, 위험성이 높은 우주환경, 특히 원거리의 탐사에 적극 활용될 것으로 보인다.

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사진은 나사(NASA:미항공우주국)에서 개발중인 화성탐사용 무인기 아레스(ARES)
아직 화성에 직접 공수할 계획은 없지만, 이를 실용화할 경우 다른 별들에 대한 연구에도 적용할 수 있어서, 미래가치는 상당히 높다.

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사진은 화성탐사용 무인기의 예상도
인간의 접근이 힘든 화성과 같은 지역을 광범위하게 관찰하기 위해서는 무인기가 제격이다.

 
 
글 : 크리치
이메일 : cjw3803@yahoo.co.kr
블로그 : http://kr.blog.yahoo.com/cjw3803

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