Grumman F-14 Tomcat INTRO [설정편 PT1]

[mirageknight [왕성국]]

 안녕하세요~ 미라지나이트 입니다.

봄시샘이 쌀쌀한 토요일 이네요… 미라지는 오늘도 차분하게 리뷰하나 완성해 보렵니다.

이번에는 최고의 함상전투기중 하나인 F-14A TOMCAT 에 대해 다루어 보려고 합니다.

까페에 숫코양이 열렬한 추종자 이신 타쿠미 님 지구별방문자님 그리고 야토님께 전에 약속한 것이라 늦었지만 이제서야 정리해봅니다. 진작 정리하려했는데…. 이제서야 정리하게 되었네요

인터넷 검색중에 톰캣에 대해 잘 정리된 내용이 있어 첨부 합니다. Airbase 에서 활동하시는 스트라이크이글 님이 정리해주신 내용 인데 톰캣에 대한 정보가 말끔하게 정리되어 있습니다. 관심있는 분은 아래 링크를 이용 한번 방문해주시길 바랍니다.

미해군 최고의 전투기 F-14 tomcat

USN F-14 Tomcat [1] 개발사

♤ F-14의 전신 F6D미사일리어와 AAM이글

1950년대 말 미해군은 장거리 공대지/함 미사일을 장착한 소련의 장거리 폭격기에서 발사하는 사정거리가 수백km가 넘는 미사일의 위협에 직면하였다. 당시 기술로는 작은 미사일을 격추시키는 것은 무리여서 미사일 발사모기가 미사일을 발사하기 전에 미리 탐지해서 격추시킬 수 있는 장거리 수색/추적/공격 능력을 갖춘 함상 전투기가 절실히 필요하였다.

미 해군은 유사시 핵공격 수단으로는 항공모함 밖에 없었고 소련에서도 유사시 미 항모전단의 공격에 대비하여 수백기의 장거리 폭격기와 수백기의 장거리 미사일로 미 항모전단을 격멸한다는 전략을 세워놓고 있었다. 제아무리 미 항모전단이라도 이러한 미사일러쉬를 당해낼 재간이 없었으므로 장거리 수색/추적이 가능한 레이더와 장거리 대공미사일이 해답이라는 결론에 따라 개발에 착수하게 된다.

 

[F6D '이글' 미사일리어]

1958년 밴딕스/그루만팀이 개발한 미사일이 선정되어 XAAM-N-10 이글이라는 명칭이 붙여졌다. 이글은 핵탄두에 최대속도는 마하 3.4에 육박했고 사정거리는 무려 160km에 달했다. 유도방식은 발사후에 무선유도방식에 따르고 중반이후 미사일 내부에 탑재된 레이더로 스스로 목표를 찾아가는 액티브 호밍방식으로 현재 F-14톰캣이 운용하는 AIM-54피닉스와 그 성격이나 제원이 매우 비슷했다.

한편 이글을 탑재할 전투기는 1959년 미 해군이 제시한 요구사항에 맞춰 6개의 제작사에서 설계안을 내놓았다. 1960년 7월 그중 더글라스사의 D-9766이 선정되어 F6D라는 제식명칭을 부여받았다.

F6D는 대형 레이더 안테나와 화기관제장치를 장비하고 있었으며 주익에 6발까지 이글AAM을 탑재할 수 있었고 함대에서 멀리 떨어진 지점까지 진출하여 4~6시간 동안 초계비행 임무를 수행할 수 있는 항속력을 갖출 예정이었다. 최대속도는 마하 0.9의 아음속에 불과한데 그 이유는 아무리 초음속 전투기라도 이미 미사일 공격이 시작되면 늦으므로 F6D는 초음속 능력을 포기하고 대신 장거리 초계능력을 살려서 미사일 러시를 막자는 구상이었다.

F6D의 주안점은 항속능력인 만큼 엔진도 연료소모가 적은 터보팬 엔진인 JTF10A 2기를 장비할 예정이었다. 이 엔진은 세계 최초의 터보팬 엔진으로 나중에 TF30-P-2란 제식명칭으로 F-111과 F-14에도 탑재되게 된다. 그리고 장시간 비행을 위해 조종사2명과 미사일관제사 3명이 탑승하고 레이더는 1956년 부터 웨스팅하우스사가 개발중이었던 APQ-81을 장비할 예정이었던 이 레이더는 16개의 목표물을 추적하여 동시에 8개의 목표물을 공격할 수 있는 능력을 갖추고 있었다.

이렇게 뛰어난 성능을 갖춘 F6D와 이글이었지만 전혀 범용성을 갖추고 있지 않고 오로지 함대방공만을 위한 기체였으므로 생산대수도 적을 수 밖에 없었고 그래서 비용대 효과면에서 아주 나쁜 평가를 받게 된다. 결국 1961년 케네디 정부가 들어서면서 취임한 로버트 맥나라마 국방장관에 의해 모든 계획이 중단되었다. 하지만 미 해군에는 계속해서 다수의 목표추적/공격능력을 갖춘 전투기와 장거리 미사일을 조합한 함대방공 전투기 구상은 미 해군의 숙원사업으로 계속 남게 된다.

♤ 또 다른 시작 TFX와 FADF 그리고 VFX에서 F-14로

F6D의 개발중지 이전에도 미 해군은 제공전투가 가능한 새로운 함대방공 전투기인 FADF(Fleet Air Defence Fighter) 계획을 세워놓고 있었다. 이것은 초음속 비행이 가능한 본격적인 전투기로 F6D도 이 전투기의 임시방편에 불과한 것이었다.

한편 미 공군은 F-105 선더치프의 후계기를 찾고 있었는데 마하2.5의 최대속도에 핵폭탄을 비롯한 대량의 탑재량과 장거리 침투능력을 요구하고 있었다. 이 차세대 전투기에 대해서 NASA에서는 새로 개발중인 가변익을 채택할 것을 미 공군에 건의 하였다. 이것이 나중에 TFX(Tactical Fighter eXperimental)이란 명칭으로 개발이 시작되었다.

이윽고 1961년 케네디 정권 출범과 함께 국방장관에 취임한 맥나라마는 포드 자동차의 부사장 출신 답게 국방비 지출에 비용 대 효과를 철저히 검토하였다. TFX와 FADF도 그 도마에 올라서 결국 합쳐지는 운명이 되고 만다. 하지만 두 계획의 차이는 너무 많았다. 결국 맥나라마는 두 계획간의 85%의 유사성을 유지하면서 3,000대 이상을 생산한다는 계획을 시작해 버렸다.

1961년 이 계획의 새로운 제안요구서가 제출되었고 심사 끝에 1962년 11월에 제너럴다이내믹스/그루먼사의 안이 채택되었다. 이렇게 탄생하게 된 기체가 바로 F-111이었다.

 

[절반의 성공이라 할 수 있는 F-111, 사진은 공군형인 F-111A이다. ]

공군형인 F-111A는 비교적 성공작이었지만 해군형 F-111B는 A6D 미사일리어와 비슷하게 피닉스AAM과 장거리 탐색/추적 레이더를 탑재해서 약간은 근접한 성능을 보이지만 그 성능을 위해서 중량이 엄청나게 불어나 버렸고 그 불어난 무게를 줄이기위해 또다시 설계를 했더니 공군형 F-111과의 유사성 28%로 줄어버렸다. 그래서 제작비가 엄청나게 상승해버렸고 결국 해군형 F-111B는 취소되고 만다.

하지만 그루먼사는 F-111B가 실패할 것을 예상하고(!) F-111B용으로 개발된 엔진과 무장시스템을 이용한 새로운 함상 전투기 모델인 303안을 구상하고 있었다. 이 303은 VFX-1으로 불리우며 함대방공, 제공전투, 공격기부대 호위, 요격임무를 수행할 수 있게 설계되었다. 그루먼사는 그동안 보우트와 맥도널사에 패배한 실패를 만회하고자 VFX-1에 회사 자체부담으로 개발을 진행하고 있었다. 그 후 1967년 8월, F-111B가 한창 개발중일 때에 VFX-1의 제안서를 해군에 내밀었다. 해군은 중량때문에 골치아픈 F-111B보다 그루먼의 VFX-1에 큰 관심을 보이고 1967년 11월 부터 1968년 3월까지 F-111B와 VFX의 비교검토를 실시하여 VFX가 F-111B와 당시 해군의 주력 함대방공전투기 였던 F-4J팬텀 보다 더 우수하다는 평가를 내리게 되었다. 거기다가 당시 베트남전의 교훈에 따라 VFX의 기동성에도 주목하였다.

한편 1967년 모스크바 에어쇼에 등장한 MiG-23, MiG-25, Su-15등의 러시아의 신형전투기가 F-4를 능가한다고 알려짐에 따라 미 해군은 그루먼의 VFX를 더 빨리 확보하기를 원했다. 그래서 각 군용기 메이커에 VFX의 요구조건 사양서를 보냈고 곧 설계경쟁이 시작되었다. 하지만 해군은 이미 VFX를 채택하기로 마음을 굳힌 뒤였다.

미 해군의 제안요구로 총 5개사가 응모하여서 최종적으로 그루먼사의 303E형이 채택되었고 F-14A란 제식명칭으로 원형기 6대가 발주되었다.(나중에 6대 추가발주)

F-14가 A6D와 F-111B를 거쳐 개발된 만큼 같은 성격을 이어받았으면서도 그 면모는 일신되었을 뿐 아니라 다목적운용이 가능하게 되었다. F-14의 장거리 수색/추적레이더인 AWG-9와 AIM-54 피닉스 미사일은 A6D부터 내려온 장거리 함대방공임무에 맞춰진 것으로 현재는 거의 쓸모가 없다는 의견까지 나오고 있지만 그 당시에는 거의 필수적인 요소라 할 수 있는 것이었다. 더구나 MiG-25가 몰고온 이른바 MiG쇼크에 베트남전에서의 참패까지 이 모든것이 F-14안에 담겨 있다고 할 수 있다.

[해골마크로 유명한 VF-84 졸리로져스 역시 한때는 숫코양이를 몰았다. 해공마킹은 역시 톰캣이 가장 잘 어을리는듯 하다] 

F-14의 개발작업은 3단계로 나뉘어 시행되었다. 첫 단계는 F-111B의 기술을 이용하여 F-14A를 조기에 개발/실전배치하며 이어서 ATE계획에 따라 개발중인 F401-PW-400 엔진으로 바꾸어 대폭적인 파워 업을 해서 항속성과 기동성이 대폭 향상된 F-14B를 배치하고 마지막으로 ECCM능력을 증대시킨 경량 레이더 FCS를 장비해서 무장시스템이 강화된 F-14C를 배치한다는 계획이었다. 보통 레이더 장비는 기체 개발보다 장기간이 걸리기 때문에 F-14C가 가장 마지막 단계에서 배치될 예정이었다. 그러나 F-14B는 원형 1호기 만으로 끝나버리고 F-14C는 실제 제작조차 취소되었다. 현재의 F-14B(F-14A+)와 F-14D는 당시의 F-14B/D의 구상을 그대로 계승한 기체라고 볼 수 있으며 그루먼사와 미 해군의 F-14 3단계 성능 향상 계획은 20년이 지난후에야 비로소 실현되었다.

♤ F-14톰캣의 개발과정

F-14A의 개발과정은 당시의 긴박한 사정에 따라 급속도로 추진되어 1969년 3월에 기본설계를 끝내고 5월에는 모크업 심사를 끝냈다. 이어서 6월 부터는 원형기 제작에 들어가 11월에 지상에서의 가변익 작동테스트를 완료하였다. 개발 원형 1호기는 1970년 11월에 완성되어 12월21일 첫 비행에 성공하였으며 이는 당초 계획보다 1달이나 빠른 것이었다.

12월 30일에 두번째 비행을 실시하였으나 유압장치 고장으로 시제기가 추락해서 대파되었으나 조종사는 무사히 탈출하였다. 이에 따라 무리한 일정을 다소 느슨하게 조정한 그루먼은 다시 1971년 5월 24일에 원형 2호기가 첫비행을 하였고, 1971년 말까지 7기의 시제기가 완성되어 비행테스트를 실시하였다.

 

[F-14 시제기의 모습  ]

한편 양산 1호기(통산 13호기)는 1972년 5월 12일에 첫 비행을 실시하였고 1972년 6월 28일에는 항공모함 포레스탈 호에서 최초의 이착함 테스트를 성공적으로 실시하였으며 10월에는 미라마 해군 항공대기지에서 전환훈련을 담당하는 VF-124가 F-14로의 기종개편을 개시하였고 같은해 10월에는 첫 실전부대인 VF-1, VF-2가 편성되어 1973년 7월 1일 톰캣 배치와 함께 12월 부터 실전 배치되었으며 1974년 9월 부터 항공모함 엔터프라이즈에 탑재되어 1975년 4월 말 사이공에서의 미국인 구출작전인 [프리퀸드 윈드] 작전에 처음 출격하였다.

톰캣은 이로서 세계 최강의 전투기의 첫발 내딛게 되며 미 해군은 F-14를 가리켜 "세계에서 가장 우수한 성능을 지닌 함상전투기"라고 자랑하였다. 30년이 지난 오늘날에도 비록 퇴역의 바람이 불고 있지만 여전히 실전 배치되어 있는 전투기들 중에서는 가히 최강의 전투기라 할 수 있다. 그러나 계속해서 삭감되는 국방예산과 피닉스 무용론이 제기되고 작전환경의 변화로 인해서 점차 F/A-18 호넷에게 그 자리를 내주고 있어 아쉽다.

USN F-14 Tomcat [2] 기체/전자

♤ 톰캣의 예리한 눈 - AWG-9 & APG-71

F-14가 요격전투기로서 최고의 위치에 서있을수 있었던 점은 바로 AN/AWG-9 화기관제레이더 때문이다. AWG-9는 AIM-54 피닉스 공대공 미사일과 더불어 함대방공임무를 수월하게 수행할 수 있는 밑바탕이 되고 있다. AWG-9는 여태껏 수많은 고성능 레이더 들이 개발되었지만, 그 성능은 여전히 손색이 없는 성능을 지니고 있으며 이를 뛰어 넘는 성능의 레이더는 F-22 랩터용으로 개발된 APG-77밖에 없을 것이다.

 

 [F-14 톰캣의 분해도 톰캣은 당시로는 최첨단의 기술을 동원해 만든 미해군 최고의 함상전투기로 오늘날의 F-22 랩터와 견줄정도의 압도적인 우수한 성능을 보여주던 기체였다]

AWG-9는 피닉스 미사일 처럼 원래 F-14용으로 개발된것은 아니다. 냉전시기에 미국과 소련 양국은 유사시 상대방의 본토에 대량의 핵공격을 한다는 것을 기본작전으로 삼고있었기 때문에 미 공군은 강력한 본토방공 능력을 갖추고 있어야 했다. 그래서 마하 3급의 방공/요격전투기인 F-108 래이피어가 개발되었으나 기술적인 문제와 무용론이 제기 됨에 따라 개발이 중지되었다. F-108도 F-14처럼 장거리 목표물에 대한 수색/추적/공격능력이 필요했으므로 휴즈사에서 제작한 ASG-18 화기관제레이더와 AIM-47A 펠컨 공대공 미사일을 장비할 예정이었다.

F-108에 쓰일 예정이었던 이 시스템인 또다른 방공 전투기인 YF-12로 이어저서 ASG-1B로 실용화가 되지만, YF-12 역시 개발만하고 실전배치가 취소되어 또다시 사장되는 수모를 겪게 된다. 하지만 휴즈사는 이를 계속 보존하여 F-111B에 탑재될 AWG-9의 개발에 ASG-1B의 기술을 투입하지만 F-111B가 또 취소되고 결국 F-14로 이어져서 결국 실전배치가 되는 우여곡절을 겪게 된다.

♤ AWG-9의 성능

AWG-9는 펄스도플러방식과 모노펄스 방식을 동시에 사용할 수 있어 전자전에 강한 레이더이다, 최대 탐지거리는 210km에 이르는 고성능 레이더로 레이더의 안테나 지름이 91.5cm에 달하고, 무게는 800kg에 육박하였다. 원래 덩치 큰 F-111B용으로 개발되어서 그보다 소형인 F-14에 탑재되기 위해 부품을 깎는 다이어트를 거쳐 560kg으로 소형화 시키고 부피도 0.87㎥에서 0.78㎥로 줄어들었으나 오히려 성능은 향상되어서 복수 목표 처리 능력이 18개에서 24개로 늘어나고 스패로우의 운용능력도 추가되었으니 다이어트는 성공한 샘이었다.

[톰캣이 장비한 레이다인 AWG-9은 당시 기술로나 현재기술로나 최고의 성능을 가진 전투기용 레이다 & 화기관제 장치로 AIM-54 피닉스와 결합시 100킬로 이상의 원거리에서의 정확한 용격이 가능한 무서운 무기 시스템이였다]

AWG-9는 F-14A용으로는 일류급의 레이더이지만 점차 변화하는 전장환경에 따라 F-14D에 와서는 APG-71로 개량되었다. APG-71은 AWG-9를 기본으로 시스템의 디지털 처리 능력을 향상시켰으며 ECCM능력도 한층 강화되었다. 그러나 무엇 보다도 APG-71의 특징은 바로 지상공격병기의 운용능력이라 할 수 있겠다. 그래서 AWG-9는 공대공 전문 레이더인데 반해 APG-71은 공대지, 공대공 모두 가능한 다용도 레이더이다.

[AWG-9 은 최대 탐지거리는 210km에 이르는 고성능 레이더로 레이더의 안테나 지름이 91.5cm에 달하고, 무게는 800kg에 육박하였다. 원래 덩치 큰 F-111B용으로 개발되어서 그보다 소형인 F-14에 탑재되기 위해 부품을 깎는 다이어트를 거쳐 560kg으로 소형화 시키고 부피도 0.87㎥에서 0.78㎥로 줄어들었으나 오히려 성능은 향상되어서 복수 목표 처리 능력이 18개에서 24개로 늘어나고 스패로우의 운용능력도 추가되었다 톰캣은 소련의 폭격기에 발사되는 공대함 미사일을 다수의 요격하기 위해 복수목표에 대한 타격능력이 중시되었다]

APG-71은 우선 지상목표물에 대한 룩다운 능력을 향상시켰으며 속도탐지능력 확대, 디지털 스캔 관제 방식의 채용 등으로 공대지 능력이 행상되었다. 또한 AIM-120 암람의 운용이 가능하게 되어 F-14D는 APG-71 / AIM-120 암람을 주력 공대공 무장으로 사용하게 된다. APG-71은 레이더 전문 개발사인 휴즈의 APG-63(F-15), APG-65(F/A-18)의 기술을 AWG-9에 응용하여 개량한것이라 볼 수 있다.

♤ 항공모함 항공대의 눈 - TARPS

1970년대 말부터 항모항공단 정찰세력의 중추를 담당하던 RA-5C 비질런티와 RF-8G 크루세이더 함상 정찰기가 퇴역하고 F/A-18 호넷의 사진정찰형이 확보되지 못하는 상황이 발생하였다. 정찰세력의 확보가 시급한 미 해군은 TARPS (Tactical Airborn Reconnaissance Pod Sytem : 전술항공정찰포드 시스템)를 F-14에 장착하기로 결정하고 1976년 부터 TARPS를 개발해서 1978년초 평가 테스트를 시작하였다. 결과 TARPS의 장착이 결정되어서 6대의 선행양산형 포드와 48대의 양산형 포드를 구입하였으며, 1980년 부터 1981년 까지 49기의 F-14A가 TARPS를 장착할 수 있도록 개조 되었다. TARPS포드는 전장 5.27m, 전폭 0.67m, 전고 0.67m, 총 중량 794kg의 대형포드로 공조장치와 릴레이가 포드의 내부에 장비되어 있다. 그리고 F-14에 장착할 때에 높이 0.23m의 어댑터를 사용하여 동체 아랫면의 5번 무장 스테이션(피닉스 발사대)에 장착된다.

[TARPS를 장착한 톰캣. 동그라미 안에 보이는 것이 TARPS 포드이다. 이 포트는 정찰포드로도 이용이 가능하며 별도의 정찰기가 없는 미해군에 있어 중요한 임무를 위한 장비였다 ]

포드의 맨 앞에 있는 1번 카메라 스테이션에는 KS-87B 프레임 카메라를 장비하는데, 카메라의 장착 각도를 조절할 수 있어 정방사각 및 하방 각도 촬영이 모두 가능하다. 2번 카메라 스테이션에는 하방 촬영용으로 KA-99나 KA-93 파노라마 카메라 또는 KS-153A 프레임 카메라를 선택하여 장비할 수 있다. 3번 카메라 스테이션에는 AAD-5/RS-720 적외선 정찰세트를 장착하여 야간 정찰 임무를 수행 할 수 있다. 포드의 3번 카메라 스테이션에는 전력 공급장치와 냉각장치가 장비되어 있다. 4번 카메라 스테이션에는 ASQ-172 테이더 디스플레이가 장비되어 있고 맨 뒤에는 AAD-5 및 KA-99용 윈치가 장착되어 있다.

TARPS 포드가 개발되면서 F/A-18의 TARPS 포드 장착이 고려되었지만 F-14의 행동반경이 더 크기 때문에 TARPS를 장착할 수 있는 F-14가 점점 늘어나게 되서 23대의 F-14A, 11대의 F-14B, 그리고 F-14D는 전기체가 장착이 가능하다. F-14는 포드를 장착한 상태에서도 외부연료탱크를 장착할 수 있고 피닉스는 장착이 불가능하지만, 방어용으로 스패로 2발과 사이드 와인더 2발이 장착가능하다. 이전의 RA-5C와 RF-8G는 무장이 불가능한 순수 정찰기였던 것에 비해 매우 효율적이다.

♤ F-14의 또다른 눈 - TCS

AIMVAL/ACEVAL‎이라 불리우는 모의 공중전 평가 결과 공중전에 돌입할때 필요한 두가지가 밝혀졌다. 첫째로 공대공 미사일을 발사하기전 목표의 환경 및 목표까지의 거리 확인이 필요한것 둘째는 다수의 전투기가 공중전에 들어갈때 적기와 안구기를 먼거리에서 일찌감치 판별할 수 있어야할 것. 또한 AIMVAL/ACEVAL‎에서는 다음과 같은 교훈을 얻었다.

1. 적보다 먼저 눈으로 벌견해야 이길 수 있다.

2. 다수의 전투기가 공중전을 벌일경우 무장발사전에 항상 목표를 식별하지 않으면 아군기를 격추할 위험이 있다.

3. 따라서 육안으로 목표를 포착하는 능력을 강화해야 공중전에서 승리할 수 있다.

4. 공중전에서는 2명의 4개의 눈이 1명의 2개의 눈을 압도한다.

AIMVAL/ACEVAL‎에서 미공군의 F-15에 소형 망원경을 장착한데 힌트를 얻어 미해군은 우수한 성능의 AXX-1 TVSU (TeleVision Sight Unit)를 개발하게 되었다. TVSU의 전신은 10년전 F-4 팬텀의 주익앞에 장착된 텔레비젼 카메라인 ASX-1 TISE 0이었다. 노스롭사가 개발한 TVSU는 보통 TCS (Television Camera System)이라고도 불린다.

 

[톰캣의 TCS가 있는 부분 사진. 레이다로 탐지하기 어려운 적기를 TV로 촬영하여 발견하며 이는 전투후 중요한 데이타로도 유용할수 있었다. 톰캣 버젼별로 다른 형태가 존재한다]

AIMVAL/ACEVAL‎이전에도 베트남전 당시 먼 거리에서 육안으로 적기를 확인해야 할 필요성을 경험으로 터득한 미 해군은 TCS의 개발에 힘을 기울여 먼 거리의 목표물을 자동수색, 포착, 조준할 수 있는 줌 렌즈 장착 TV 카메라 시스템을 개발하였다. TCS는 광각(포착)과 망원(식별)을 바꿔가며 사용할 수 있으며 TV영상은 조종사 및 RIO(레이더 관제사)의 좌석 앞에 있는 콘솔에 있는 10cm X 10cm 크기의 비디오 디스플레이에 표시된다. 보통 광각으로 수색하다가 목표를 발견하며 RIO가 망원으로 바꾸어 거리측정 및 피아식별을 한다.

TCS는 F-14A의 기수 하면에 있는 ALQ-100 재밍포드를 대형화 하여 장비하며 1980년 테스트 후 기존 기체를 대상으로 개조 장착하였다. TCS는 전파를 전혀 내지 않으므로 극심한 ECM 상황에서도 적기를 원거리에서 조기에 포착, 식별이 가능하고 레이더와 달리 페시브 방식이라 적에게 발견될 염려가 없다.

♤ F-14의 가변익

가변익의 이점은 이착륙 및 상승, 순항시에는 후퇴각을 줄여서 익폭하중을 낮추고 양향비를 높일 수 있다. 또한 초음속 비행시에는 후퇴각을 크게 하여 충격파의 저항을 줄일 수 있으며 돌풍하중을 낮출 수 있어 초저공 비행시 안정성을 확보할 수 있는 장점이 있다. 따라서 초저공 침투임무를 수행하는 공격기가 폭격기는 모두 가변익을 채택하고 있으며 대표적인 기체로는 토네이도와 Tu-120 블랙잭 폭격기가 있고, 제공전투기로는 F-14 톰캣이 최초로 적용되었다.

 [F-14 톰캣은 당시로는 한세대 이상을 뛰어넘는 우수한 전투기로 특히 저속부터 고속까지 모두 우수한 비행성능을 발휘할수 있었는데 그것은 당시 최신 항공기술중 하나인 가변익에 이유가 있었다]

가변익은 F-111 에 처음 적용되면서 실용화 되었지만 조금 더 거슬러 올라가보면 2차대전 당시 독일에서 제작된 메서슈미트 P.1101에서 최초로 시작된다. 이 기체는 비행중이 아닌 지상에서 미리 출격하기 전에 임무에 맞춰 후퇴각을 조절 할 수 있었다. 그리고 이 가변익기는 독일의 패전과 함께 미국으로 넘어가 1951년 P.1101을 베이스로 비행중에도 가변이 가능한 X-5실험기가 첫 비행을 하였다. 이 가변익 연구에는 그루먼사도 참여해서 당시 개발중이었던 XF10F-1 재규어 함재기에 적용하지만 중량과 조종성의 문제로 채택되지 못한다. 후에 NASA에서 이 가변익의 문제점을 개선한 새로운 가변익 시스템을 개발하고 F-111의 가변익이 NASA에서 개선한 가변익이 채택되고 여기에 F-111을 제작한 제너럴 다이내믹스는 가변익 개발경험이 많은 그루먼사를 파트너로 결정한다.

 

[F-14 가변익의 여러가지 모습 고속모드에서는 주익은 접어 삼각주익 형태로 하고 저속일때는 주익을 펴 후퇴익 형태로 변환이 가능함으로써 대형기체임에도 놀라운 운동성을 보여주게 되었다]

하지만 해군형 F-111B는 실패하지만 또다른 가변익기 F-14의 성공으로 그루먼사는 가변익에 있어서 가장 많은 경험과 기술을 가진 회사가 될 수 있었다. 후에 유럽 3개국이 공동개발한 토네이도의 가변익 부분은 그루먼사와 기술제휴를 맺었다고 한다.

F-14의 가변익의 가장 큰 특징은 바로 제공전용으로 설계되었다는 것이다. 가변익은 대부분 전투/폭격기에 적용되어 왔다. F-111을 시작으로 토네이도IDS, B-1B, Su-17, Su-24, MiG-27D, Tu-26, Tu-160 등 다수의 군용기에서 채택하고 있다. 제공전투를 위한 가변익은 MiG-23과 토네이도ADV 두 기종 뿐이다.

MiG-23의 경우 수동으로 각도를 조절하고 토네이도ADV는 비행속도에 따라 자동으로 4가지의 후퇴각으로 조절되지만 반응속도가 느린 단점이 있다. 따라서 급기동이 요구되는 공중전에서 가변익이 이점을 100% 발휘하기 위해서는 자동으로 가장 적당한 후퇴각을 자동으로 선정해주는 것이 필요하다, 바로 F-14가 그런 경우다. F-14는 조종사가 가변익을 자동모드로 설정해주면 항상 최적의 후퇴각을 유지시켜 준다. 그리고 급기동에 대비하여 6G에서도 작동할 수 있는 강력한 액튜에이터를 장착하고 있다.

F-14의 가변익은 비행중에 후퇴각 20도에서 68도 까지 자유롭게 움직이며 항모상에서 격납 될때에는 최대 75도 까지 후퇴시킬 수 있다. 비행중의 후퇴각 변경은 CP-10661A 중앙 에어데이터 컴퓨터 (CADC)의 분석에 따라 움직이게 된다.

[항모에서의 박진감 있는 발진모습을 잘 보여주고 동영상]

♤ F-14의 양력이 발생하는 동체

F-14는 베트남전의 교훈에 따라 한 쪽 엔진이 피탄되어도 다른 쪽 엔진으로 계속 비행 할 수 있도록 서로 멀리 떨어져 있다. 엔진이 2기 일지라도 F-111이나 F-15 처럼 붙어 있으면 한쪽이 피탄되어 다른쪽도 같이 피해를 입을 수 있다. 또한 공기저항을 줄이기 위해서는 동체에서 떨어진 위치에 엔진 나셀을 쌍동형식으로 배치하는 것이 유리하며 엔진 압축기 실속현상을 해소하기 위하여 공기흡입구에서 엔진까지 흡입덕트를 일직선으로 해야하며 이를 위해서도 쌍동형태의 구조가 유리하다. 두개의 엔진나셀을 이어주는 평평한 동체 구조물은 전체적으로 양력을 발생시키는 구조를 하고 있어서 동체는 저항만을 일으킨다는 종래의 상식을 깨고 있다.

 

[F-14의 하부동체 구조를 잘 알 수 있는 사진. 비록 피닉스가 6발이나 달고도 이처럼 수직상승이 가능한 기체는 톰캣이 유일했다. 특히 함상기의 특징상 탑재한 쌀방엔진은 순간 가속이 탁월했으며 마하 2 이상의 고속 비행을 가능케 했다]

용량관계로 PT2에 이어

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