중국 6세대 전투기, 높은 받음각에서도 뛰어난 기동성 시연
중국의 첫 6세대 전투기를 촬영한 새로운 영상이 공개됐다. 영상은 이 기체가 지금까지 볼 수 없었던 새로운 기동을 수행하며 높은 기동성을 갖췄음을 보여준다. 청두항공공업이 개발한 이 전투기는 세계에서 처음 개발된 6세대 전투기로, 해외 경쟁 기종보다 약 10년 빠른 2030년께 실전 배치될 것으로 예상된다. 현재 새로운 전투항공 능력을 개척하는 최전선에 있는 기종이다. 이 전투기는 높은 받음각과 높은 에너지 상태에서 복잡한 기동을 수행하는 모습이 포착됐다. 기수를 빠르게 들어 올린 뒤 거의 수직으로 급강하했으며, 이어 급격히 기수를 회복해 다시 상승했다.
이번에 포착된 기동은 높은 받음각에서 비행경로와 에너지 상태를 빠르게 바꿔야 한다는 점에서 특히 난도가 높다. 받음각이 커지면 날개와 조종면을 지나는 공기 흐름의 박리가 심해질 수 있다. 이 경우 공기역학 특성을 예측하기 어려워지고 기존 조종면의 제어 능력도 제한될 수 있다. 따라서 기수를 급격히 숙이는 과정에서도 정밀한 제어를 유지하려면 비행제어체계에 상당한 성능이 요구된다. 거의 수직에 가까운 급강하로 빠르게 전환하는 과정에서도 정교한 에너지 관리가 필요하다. 높은 받음각 기동에서는 속도가 급격히 줄어들 수 있지만, 이어지는 급강하에서는 속도가 매우 빠르게 증가할 수 있다.
기수를 회복하는 단계는 이 기동에서 가장 까다로운 부분으로 볼 수 있다. 가파른 강하를 멈추려면 기체가 충분한 양력과 피치 제어력을 발휘해 비행경로를 빠르게 바꿔야 한다. 이 과정에서 기체와 조종사 모두 높은 중력가속도 하중을 받을 수 있다. 전투기는 공기역학 및 기체 구조의 허용 한계를 넘지 않으면서 이를 수행해야 하며, 회복 이후에도 상승을 계속할 수 있는 충분한 에너지를 유지해야 한다. 빠르게 변하는 공기역학 조건 속에서 속도와 받음각, 중력가속도 하중, 에너지를 관리하면서 안정된 비행을 유지하기는 매우 어렵다. 첨단 비행제어체계가 이를 크게 보조할 수 있지만, 이 기동을 안전하고 반복해서 수행하려면 상당한 공기역학 성능과 기체 제어 능력이 필요하다.
이번 기동은 이 전투기가 세계에서 가장 크고 무거운 전투기인 데다, 꼬리날개가 없는 설계를 채택한 최초의 전투기라는 점에서 특히 주목된다. 중국의 항공엔진 기술이 크게 발전한 데다 3기의 엔진을 독특하게 결합한 설계는 거대한 기체에도 높은 추력대중량비를 유지할 수 있게 하는 주요 요인으로 꼽힌다. 꼬리날개가 없는 전투기는 날개와 엘러본, 분할식 항력 방향타, 추력편향장치 또는 다른 조종면을 이용해 충분한 피치·요·롤 제어 능력을 확보해야 한다. 특히 높은 받음각에서는 날개와 조종면에서 공기 흐름이 박리돼 조종면의 효과가 떨어지거나 달라질 수 있어 이를 구현하기가 더욱 어렵다. 이는 변화하는 공기역학 조건을 지속해서 보정할 수 있는 고도로 정교한 비행제어체계가 적용됐음을 보여준다.
수평꼬리날개 없이도 충분한 기동성을 확보할 수 있는 조종면을 갖춘 전투기를 개발하는 일은 매우 어렵다. 이런 설계가 실제로 구현됐다는 사실은 지난 6월 중국의 신형 6세대 전투기 영상이 공개되면서 처음 확인됐다. 당시 영상에서 이 전투기의 기동성이 처음으로 확인됐다. 꼬리날개가 없는 전투기에서 가장 큰 과제는 피치 제어다. 기존 5세대 전투기는 수평안정판을 이용해 큰 피칭 모멘트를 만들어낸다. 수평안정판은 무게중심에서 상당히 뒤쪽에 있어 기수를 빠르게 올리거나 내릴 수 있는 큰 지렛대 효과를 제공한다. 꼬리날개가 없는 항공기는 이런 기계적 이점을 잃게 되며, 엘러본을 비롯한 날개 장착 조종면으로 피치 제어력을 확보해야 한다. 이 때문에 순간 선회 성능이 제한되고 안정성 확보가 어려워질 수 있으며, 저속과 높은 받음각에서 기체 제어 능력이 떨어질 수 있다.
