< 공중무기 > [CHI] J-10

[ROK로터스]

J-10

개발 과정

Chengdu Aircraft Industry Co. (CAC)의 J-10은 중국의 4세대 멀티롤 전투기로서 중국공군이 채용할 가장 진보된 전투기입니다. J-10 계획은(프로젝트 No.10)은 10년간 진행되어 왔으며, 6대의 플로토타입이 2001년 까지 만들어졌고 CAC 시험 비행장에서 광범위한 시험이 이루어지고 있다고 합니다.

J-10 프로그램은 J-9 으로 거슬러 올라가게 됩니다. J-9은 MIG-23과 Saab JA-37 Viggen을 섞어 놓은 보양으로 마하 2.5의 카나드-델타익 전투기였으나, 자금부족으로 취소되었습니다.

J-10은 1980년대 소련의 MIG-29와 SU-27 전투기에 대항한 4세대 전투기로 시작되었으며, 공중우세 전투기로 계획되었다가 J-6 (MiG-19) 과 J-7 (MiG-21)을 대체하는 멀티롤 전투기로 계획이 바뀌게 됩니다. J-10은 취소되었던 Israel Avation Industry (IAI)의 라비 전투기를 원형으로 만들어졌으며, 요구조건의 변화에 따라 몇 가지의 주요 설계변경이 이루어졌지만, 개발과정은 순탄치 않았습니다.

소문에 의하면 1996년(1998년 3월 23일?)에 첫 번째(01) 플로토타입이 비행했으나, 1997년(1998~99년?) 2번째 플로토타입이 프라이바이 와이어나 엔진의 결함으로 의심되는 결함으로 사고가 발생하여 개발계획에 차질이 빚어졌고, 설계변경과 광범위한 지상테스트를 거쳐, 새로운 플로토타입(1003/J-10A?)이 1998년 3월 23일 비행에 성공하였으며 계획을 본 궤도로 올려놓게 됩니다.

처음 6대(최초 2대+추후4대(1003~1006) 추가생산)의 플로토타입은 다양한 정적시험과 테스트가 수행되었고, 추후에 3대(1007~1009)의 플로토타입이 더 생산되어 양산 전 단계까지 가서 중국공군의 승인을 기다리는 단계에 이르렀습니다(지금은 승인된 것으로 보입니다). 항공모함용 버전은(J-10B?) 소문만 있을뿐 아직 확실하지는 않습니다. 빠르면 2005년에 생산될 예정이며, J-10은 비행테스트가 끝나고 2003년부터 300대 생산을 목표로 생산이 시작된 것으로 보입니다. J-10도 FC-1 이나 T/A-50과 비슷한 시기에 배치될 것으로 보입니다.

J-10 자료는 개발 당사자인 중국 자료가 많고 자세하게 소개되었지만 간간히 F-15, 라팔, 유러파이터와 비교하면서 열변을 토하는 모습이 거슬리더군요. 그나마 F-22보다는 사양이 낮다는 점을 인정하는 분위기였으나, 지금 계획중인 J-12(J-13?)라는 스텔스 전투기가 개발되면 어떤 식으로 나올지 상상이 안가네요.

하지만 자료를 정리하면서 FC-1이 F-16A급 전투기이고, J-10은 KF-16에 버금가는 전투기라는 걸 확인하게 되었습니다. SPEC.상의 성능으로는 말이죠...

SPEC. 상의 성능으로는 엔진의 추력, 레이더 성능, 완전하게 안정화 되었는지는 궁금하지만 4중의 플라이바이 와이어, 헬멧조준기, 중. 장거리 미사일등 미들급 전투기로서 갖추어야할 대부분의 요건을 갖추고 있습니다. 저는 개인적으로 레이더 성능과 엔진이 가장 중요하다고 생각하는데, 추력이나 레이더 성능이 상당한 수준이고, 자국산 으로 바꾸려는 노력도 눈여겨볼만 합니다.

외형

J-10은 4각형의 에어 인테이크를 갖고 있으며, 낮은 델타익과 한쌍의 카나드, 큰 수직익, 동체 아래에 2개의 핀이 설치되어 있고, 경쾌한 기동과, 낮은 항력, 상승률을 위해 공기역학적으로는 불안정하게 설계 되었습니다. 비행은 컴퓨터로 통합된 프라이바이와이어 시스템에 의해 이루어집니다. 델타익의 단점은 저속에서의 기동성과 안정성인데, J-10도 유럽의 그리펜, 유러파이터, 라팔 처럼 카나드로 저속 기동성을 보상해 주고, 플라이바이와이어 비행의 안정성을 향상시켜 줍니다.

인터넷 검색중 T/A-50에 채용된 3중 플라이바이 와이어 보다 못하다는 내용도 있었지만 정확한 출처가 확인되지는 않습니다. 아마 프라이바이와이어에 의한 사고 때문에 신뢰성에 문제를 제기하는것 같습니다.

그리펜도 플라이바이 와이어 때문에 고생을 하고, 결국 미국 소프트웨어를 이용했다고 들었는데, J-10은 이스라엘의 도움을 받았는지... 아니면 스스로 해결했는지에 대해선 정확한 자료가 없네요.

그리고 카나드가 꽤 커보이는데, 카나드의 실효성에 대해선 논란이 많아 근접전에서 어떤 영향을 줄지 궁급합니다. 유럽의 신형 전투기들의 주류가 델타익-카나드 조합이고 상당한 기동성을 보여주는 것으로 봐서는 J-10의 기동성도 상당할 수 있지만, 아직 실전 경험이 없어서 뭐라고 단정하기 힘드네요.

J-10의 전체적인 윤곽은 사격형으로 바뀐 인테이크 구조, 카나드면적 증가, 날개면적의 증가를 제외하고는 이스라엘이 개발하려던 LAVI와 흡사합니다.

J-10의 사각형 인테이크는 RCS를 줄이려고 노력한 것으로 보입니다. 하지만 자기들 말로는 FC-1 보다 더 RCS가 작다고 합니다. 특수하게 도료를 해서 RCS가 1이하가 되었으므로 라팔이나 유러파이터와 비슷하다고 하던데, F-22, F-35와 같이 내부에 무기와 연료를 싣는 전투기도 아닌데, 특수도료까지 칠하며 RCS를 줄였을지에 대해서도 의문이 남습니다.

외형상은 이미 많이 알려진바와 같이 F-16을 기반으로 한 이스라엘 LAVI의 동생 정도로 생각하면 될 것 같습니다.

조종석

J-10의 조종석은 1개의 컬러 MFD(multifunction displays)와 두개의 흑백 MFD가 장착되었으며, 비교적 넓은 HUD와 헬멧 조준기(HMS)로 구성되어 있습니다. 조종사는 J-8IIACT 시험기로 테스트가 끝난 4중의 디지털 프라이바이와이어를 기반으로 한 'Iron Bird' 비행제어 시스템으로 조종 합니다. 또한 진보된 자동조정 장치가 설치될 예정입니다.

J-8IIACT 시험기로 테스트가 끝난 4중의 디지털 프라이바이와이어는 J-10의 플로토타입 추락으로 인해 궁여지책으로 수행된 것으로 보입니다. 플로토타입을 잃게 되면 개발기간이 장시간 지연되는데, 우리의 T/A-50도 무사히 개발과정을 마쳤으면 좋겠군요.

FC-1도 그렇지만 J-10에도 헬멧 조준기가 적용되었는데, 관심이 많이 가는 물건입니다. F-16 블록 60에도 적용되었지만 우리의 KF-16에는 적용되지 못한 물건이죠. 근거리 전투에서 상당한 효과가 있을 것으로 보입니다. 하지만 가장 중요한게 레이더의 신뢰성인데, 사실 레이더와의 궁합은 아직까지 확인할 수 있는 방법이 없군요.

레이더

J-10 레이더는 몇가지 선택이 가능합니다.
SU-27에 장착되었던 Zhuk-10PD(ZHUK-27K?)는 160KM의 탐색범위와 4~6개를 동시에 공격할 수 있는 능력이 있고, 이스라엘의 Elta EL/M-2035(2032?) 및 중국이 러시아의 지원을 받아 개발한 JL-10A 장착이 가능합니다. 또한 저고도 항법, 정밀타격, FLIR Pod등의 장착된다고 합니다.

하지만 J-10과 J-11의 경우도 레이더에 관한 의구심은 지울 수 없습니다. Zhuk 시리즈 레이더는 Zhuk-10PD라는 얘기도 있고 ZHUK-27K는 라는 얘기도 있지만 Zhuk-10PD에 대한 자료가 많지 않아서 정확한 성능을 확인하기 힘들군요.

SU-27UBK에 사용된 ZHUK-27K 레이더(SU-30MK, SU-35 프로토타입, SU-33 발달형에 사용한다는 얘기도 있다)는 3m2의 표적을 100 ~ 110 km 거리에서 탐지, 80 km에서 12개 목표를 추적하여 4대를 공격한다는 얘기가 있고, 큰 표적(폭격기표적?)에 대해 170 ~  180km 탐지, 60 ~ 80km 거리에서 공격한다는 얘기도 있습니다.

http://www.stormpages.com/jetfight/J-10_J-11_FC-1.htm 에는 새로운 PD(Zhuk-10PD?) fire-control 레이더는 탐지거리가 52~148km,  4-8 표적을 추적한다고 되어있습니다

http://www.aeronautics.ru/news/news002/news095.htm 에서는 "Zhuk-F"는 +/- 70도로 5m2 표적에 대해 200km 탐지거리를 가지고 24 타겟중 8개 목표를 공격할 수 있다고 합니다.

자기들 말로는 APG-63 (F-15 사용) APG-68 (F-16C 사용) 와 같고, APG-65 (F-18A 사용), RDY (미라지 2,000 사용), EL2025 (크피르)보다 우수하다고 합니다. 또한 160KM의 탐색거리와 10~15개 추적하여 4~6개 목표를 동시에 공격할 수 있다는 얘기도 있어서 정확히 판단하기 힘들군요.

자국산의(JL-10A?) 전방에 대해 120~150KM 탐색 20개 목표를 추적해서 4개를 공격할 수 있다고 합니다.

JL-10A는 최대탐지 거리가 100km를 넘고, 15를 추적해서 6개 목표를 공격한다고 얘기도 있습니다.

이스라엘의 Elta EL/M-2035(2032)는 http://military.china.com/zh_cn/critical3/27/20031202/11580183_2.html 에서 46km의 탐지거리를 갖는다고 합니다.

3가지 타입의 레이더를 장착할 수 있다고 하는데, 3개의 레이더 성능 차이가 크고 표적크기 및 룩업인지 룩다운인지 확실하게 표시된게 없어서 뭐라고 단정하기는 힘들군요.

F-16C/D의 블록 50/52의 APG-68(V5,7)의 경우도 자료에 따라서 최대 탐지거리 150km 정도, 일반적으로는 100km 전후로 표시되어있고 폭격기 크기의 표적에 대해서 300km, 추적거리는 70km 전후인 것 같은데 정확한 자료가 없으므로 뭐라고 단정하기에는 자료가 많이 부족합니다.

또한 10개 목표를 추적해서 6개의 목표물에 공격할 수 있는걸로 알고 있었는데, 자료에 따라서는 16개 목표를 추적한다는 얘기도 있고, 몇 개의 목표물을 동시에 공격할 수 있는지에 대한 자료도 알쏭달쏭 하게 되어있어서 절대비교가 힘들군요.

여러 가지 정황으로 봤을때 J-10의 레이더 성능은 100~150km 전후의 전투기표적(5m2) 탐지, 80km 전후의 추적거리이며, 러시아의 ZHUK 시리즈 레이더를 장착했을때 KF-16 APG-68(V5,V7) 정도의 성능이거나 약간 상회하는 성능이고, 자국산 레이더(JL-10A)나 Elta EL/M-2035(2032?)를 장착한다면 비슷하거나 약간 낮은 성능이 될 것 같습니다.

레이더에 관한걸 조사하느라 고생을 했는데 결론을 못내려서 정말 아쉽군요.

개인적으로 러시아 레이더에 대해서 신뢰하지 않는 편인데, 뜻밖의 결과가 나와서 저도 좀 당황스럽습니다.

※ 왼쪽 ㅁ의 RCS 자료 출처 http://www.users.globalnet.co.uk/~dheb/2300/Articles/PG/PGSA.htm

엔진

J-10은 단좌형 멀티롤 전투기로서 27,500 파운드의(12.6톤) AL-31F 터보팬 엔진을 장착하고 있으며 WS-10 이라는 이름으로 라이센스 생산하고 있으며, 추력대 중량비(엔진자체)는 8.0이라고 합니다. T/A-50의 F404엔진이 7.7이라는걸 감안한다면 매우 높은 수준입니다. 또한 자국산 엔진을 개발하고 있다고 하는데, 추량대 중량비가 7에 이르렀다고 합니다.

추력은 KF-16의 29,000 파운드(13.3톤) 보다 추력이 낮고, 인도에 수출된 SU-27 전투기의 AL-31F 엔진의 신뢰성에 많은 의문이 제기되고 있습니다. 엔진의 신뢰성은 많이 떨어지는 것으로 보입니다.

무장

J-10은 23mm 기관포를 내장하고 있으며, 11개소의 하드포인트가 있습니다.
5개는 동체에 위치하고 6개소는 날개에 위치해 있으며, 동체와 인보드에 외부연료탱크를 장착할 수 있습니다.

미사일로는 PL-8 단거리 적외선 미사일이 장착되는데 들리는  얘기로는 이스라엘의 Python-3 기술이 적용되었다고 합니다. 또한 러시아제 R-73 (AA-11) 단거리 미사일과 R-77 (AA-12) 중거리 미사일이 장착되는 것으로 알려졌으며, 자국산 PL-11/PL-12/SD-10 중거리 미사일이 장착됩니다.

대지공격 임무로는 레이져 유도 미사일과 YJ-8K 대함 미사일, 비유도 폭탄과 로케트의 장착이 가능합니다.

현재 개발중인 YJ-9 램제트 대레이더 미사일도 장착 예정이라고 하는군요.

J-10의 제원에 대해서 아직까지 알려지지 않은 부분이 많습니다. 특히 무장에 관한 부분인데요... 이게 참 사람을 곤란하게 만드는군요.

예전에 T/A-50, GRIPEN, F-16C/D, F-20의 추력대 중량비에 대해서 한번 언급한적이 있습니다.

당시에 추력대 중량비를 비교할 때 정확한 자료가 없어서 수치를 많이 응용하였고, 영어로된 자료(서방측 자료)를 많이 응용해서 작성했는데.. 이번에 중국쪽 자료를 보니 서방측 자료와 많이 틀리군요.

예전에 조사한 자료는 자중이 9,750kg, 내부연료 4,250kg, 무장은 4,500kg, 총중량 18,500kg 이었고 이번에 조사한 서방측 자료도 거의 비슷했는데,
중국쪽 자료는 자중이 8,400kg, 내부연료 1,600~2,600kg(이륙중량 10,000~11,000kg), 무장은 7,000kg, 총중량 18,400kg~19,400kg 이라고 합니다.

하지만 F-16C/D가 자중이 8,400kg, 내부연료 3,500kg, 무장은 7,300kg, 총중량 19,200kg 이라는 것을 비교하면 중국측 자료의 신빈성에 약간 의문이 듭니다.

J-10의 추력이 F-16C/D 보다 약간 작은점을 감안하면 총중량은 18,400kg으로 보는게 옳을 것 같고, 그럴 경우 내부연료량이 1,600kg에 불과하므로 현실적이지 않습니다. 또한 무장 능력을 7,000kg이라고 하는 것도 여태까지 러시아와 중국의 전투기로서는 상당한 무장이므로 신뢰성이 떨어집니다. 한등급 낮은 FC-1 전투기가 3,600kg의 무장능력인데 J-10이 7,000kg의 무장이라면 2배가 되는 것입니다.

어떤 자료는 총중량을 18,400kg이고, 자중이 6,900kg 이라고 하는데 이것도 F-16의 자중과 비교한다면 현실적이지 못하죠. 거의 T/A-50, 그리펜 수준의 자중이라는 얘기인데, 엔진의 출력이나 총 이륙중량을 감안한다면 과장된 느낌을 지울 수 없습니다.

J-10이 LAVI와 외형뿐 아니라 각종 SPEC.이 비슷하므로, LAVI의 중량을 알면 J-10을 이해하는데 도움이 되겠지만 LAVI 중량에 관한 부분도 자료마다 달라서 정확히 결론을 내리기 힘들군요.

개인적 생각엔  자중 8,400kg(F-16C/D), 내부연료 4,500kg(F-16C/D급 출력에 연료소비량이 약간 높다고 가정), 이륙중량 13,000kg 무장량 5,500kg(총중량과 최대이륙중량의 차이), 최대이륙 중량 18,500kg(F-16C/D의 추력과 최대이륙중량을 비교한 무게), 날개면적 37~38m2(LAVI 보다 날개면적증가), 익면하중 350kg/m2(이륙중량/ 날개면적), 추력대 중량비가 1 정도의 전투기로 보입니다.

* 탐지거리와 RCS에 관한 이야기 *

레이더의 최대 탐지거리는 얘기하는 사람의 마음에 따라 3 이상 차이가 날 수 있습니다.

기상조건과 같은 환경적인 요소를 무시하고, 레이더의 탐지거리는 룩업/룩다운에 따라서 30~40% 탐지거리 차이가 있습니다. 그리고 추적거리는 탐지거리의 약 2/3정도 거리로 보면 무난할 것 같습니다. 즉 최대탐지 거리보다 30~40% 가량 거리가 짧아지죠.

또한 탐지하는 표적이 큰 표적(100m2), 전투기(5m2), 작은 표적에 따라서 탐지거리가 차이가 납니다.

즉 전투기(5m2)의 표적을 룩업에서 최대 100km 탐지가 가능한 전투기는 룩다운에서 65KM거리에서 탐지가 가능하고, 추적거리는 룩업에서 65km, 룩다운에서 50km 이하가 된다는 얘기입니다. 출력이 큰 레이더는 약간 달라질 수 있겠지만 정확한 수준은 모르겠습니다.

RCS와 탐지거리를 나타내는 식은
Rr= Rmax * (RCS1/RCS2)^0.25 입니다.
Rr=실제 레이더 탐지거리
Rmax= 레이더 최대 탐지거리
RCS1은 탐지하고자하는 표적
RCS2=기준표적(전투기(5m2),폭격기(100m2))
위의 식으로 계산하면 RCS가 1/10으로 줄어들면 탐지거리는 44% 줄어드는 56%의 탐지거리를 갖게 됩니다.

즉 Rmax=100KM인 레이더로
RCS1=0.05인 적기를 탐지하려면
RCS2=전투기표적(5m2)을 기준으로 한다면
탐지거리는 56KM가 된고

반면에 RCS1의 폭격기(100m2)는 211KM 전방에서 포착된다는 얘기입니다.

즉 룩업에서 탐지거리 100km의 레이더는 과대평가하면 폭격기 표적 탐지거리인 200km가 넘을 수 있고, 평가절하 하기 위해 룩다운 으로 얘기하면 65km 탐지거리의 레이더가 되는 것입니다.

원천 목적	Multirole fighter
제작사	Chengdu Aircraft Industry Co. (CAC)
엔진	One Lyulka Saturn AL-31F 터보팬
추력	17,857 lb (79.43 kN) dry,  27,557 lb st (122.58 kN) with afterburning
길이h	14.57 m
높이	4.78 m
Wingspan	8.78 m
Wing Area	33.1 m2
자중	9,750 kg
내부연료	4,250 kg
추력대 중량비	0.9
익면 하중	423 kg/m2
속력	Mach 1.2 (sea-level) or Mach 2.0 (high altitude)
고도	18,000 m
최대이륙중량	18500 kg
작전거리	combat radius of 1,000 km
무장	One 23 mm internal cannon, 4500 kg payload on 11 hardpoints
이륙거리	350m
처녀비행	1996
배치	Around 2005

중국측 주장 제원
자중	7,000~8,000 kg
이륙중량	10,000~11,000 kg
최대이륙중량	18,400~19,288 kg
추력대 중량비	1.1
익면 하중	260 kg/m2
Wing Area	39~42 m2
전투반경	1,000~1,100 km
최대항속거리	2,500 km

출처 - http://cafe.naver.com/707th.cafe?iframe_url=/ArticleRead.nhn%3Farticleid=105 (내용 수정좀 했습니다)