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2017.04.16 22:18

F-14A Tomcat 그 첫걸음

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f14-history-f14a-el-sadnesseye.gif                      usnavyfighterweaponsschooltopg-sadnesseye.jpg



 
 
F-14A : 첫출발


1968년 미해군에서 제안된 VFX (Navy Fighter Experimental) 계획에 의해서 모델 303 이란 이름하에 F-14는 계획되기 시작하였다. VFX 는 2명의 승무원이 탠덤형 좌석배치(F-14 좌석배치 참고), 쌍발엔진, 그리고 보다 강력한 레이더를 동반한 장거리, 중거리, 단거리에 따른 고성능 공대공 미사일과 기관포를 기본장착한 보다 진부한 무기시스템을 가질것을 요구되었으며, 그것 이외에도 무장을 최대한 장착한 상태에서도 항공모함을 기반으로 이/착함하여 작전을 수행할수 있는 작전능력을 요구했다. (오늘날 무기들의 가격을 고려한다면 매우 합당한 요구조건일것이다. - ※ 역자주 : 비싼돈을 들여서 제작한 기체의 활용능력을 보다 높이기 위한 조치가 아닌가...정도로 보입니다.)

F-14의 개발에 개발이 의견이 나오기 몇년전인 1960년대 미해군과 미공군은 F-111을 기반으로한 해/공군에서 동시사용이 가능한 통합 전투기를 개발을 생각하였으며, 이 과정에서 해군에서는 AWG-9 레이더와 1,000파운드(약 454㎏)의 무게를 자랑하는 AIM-54 피닉스 장거리 미사일이 장착 가능한 8만5천파운드(약 38.6톤)급 중량의 실험기 F-111B ' See Pig '(F-111B의 별칭...허나...비행기에 돼지라니)을 실험하기 시작하기 시작하였다.

강력한 미사일과 레이더의 조합을 통하여 100마일(약 161㎞)밖에 있는 적을 격추시킬수 있는 능력을 지닌 F-111B였지만 실험비행은 몇명의 테스트 파일럿을 죽음으로 몰고가는둥 그리 성공적이지 못하였다. 이 기체는 너무 무겁웠고, 볼품없고 너무 둔중하였으며, 악몽에 가까운 유지비를 요구했기에 1968년 계획이 취소되기까지 7대만이 생산되었고 F-111의 해군버젼인 F-111B 계획은 취소 되었다. 하지만 AWG-9 레이더와 피닉스미사일을 대신 사용할 다른 기체가 필요했으며 이 과정에서 F-14A Tomcat 이 계획되었으며, 미해군과 Hughes 는 그동안 F-111B를 통하여 VFX의 주된 목적이었던 AWG-9 레이더와 피닉스미사일을 실험해 왔었기에 톰켓은 머지않아서 실전배치가 가능하게 되었다.


───────────────────────────────────────────────

f14-history-f14a-tc-sadnesseye.jpg



70년대초 Grumman 에 의해서 그려진 위 만화에서 TC (Tomcat 혹은 파일럿)은 여성에 대해 꿈을 꾸고 있고, GIBS (F-14 후방좌석에 앉는 RIO 라고 불리는 사람)는 일에 대해서 생각하고 있는 서로 다른 생각을 하고 있는것을 볼수 있다. 이 재미난 만화는 F-14 승무원들은 ' RIO는 언제나 일할 생각만하고 파일럿은 타는것만 생각하는건가? ' 라는 풍자를 보여주어 큰 인기를 얻은 만화중 하나이고, NATOPS 상담에서의 ' Ice Breaker ' 보다 더 자연적인 웃음을 유발한다.(※ 역자주 : 이 근방에선 배경지식이 부족해서 번역이 엉성하게 되버렸습니다 -_-;)

추가 설명 : RIO의 상상에 있는 공식은, 양력계수방정식과 양력(날개와 동체 전체에서 발생되는)비와 양력발생면과의 관계를 나타내는 식이다.

───────────────────────────────────────────────

미해군은 F-14 개발에 대해서 자신들의 요구조건에 보다 충족된 성능을 얻어내기위해서 Grumman 이 몇몇부분에서 요구조건을 충족시키지 못하면 일정수준의 불이익을 주기로 하였으며 다음과 같다.

                    순수 자중 : 100파운드(약 45.4㎏)초과될때마다 44만달러
                    가속 능력 : 1초씩 부족할때마다 44만달러
                    호위 반경 : 10 Nautical Mile 줄어들때마다 100만달러
                    접근 속도 : 1Knot 빨라질때마다 105만6천달러
                    유지 능력 : 정해진 비행시간당 추가 정비인원이 들어갈때 45만달러
                    납품 시기 : 하루 늦어질때마다 5천달러

미해군에서 제시한 이런 뒷 개발배경은 Grumman으로 하여금 F-14를 보다 정확한 기간내에 보다 고성능의 전투기로 완성되게끔 하였으며, 아래에서 보는것처럼 초기 Grumman 에서 설정한것과 마지막 결과물간의 차이를 보면 그 일부분이나마 추측이 가능하다.


f14-history-f14a-303-0-sadnesseye.gif


 

 
f14-history-f14a-wt-01l-sadnesseye.jpg



 

형상 설계 과정에서는 약 9,000시간가량의 풍동실험과 약 2,000여개의 공기흡입구와 배기노즐의 형상이 400 가지가량의 가까운 조합에 따른 성능 실험을 거쳤으며, 1968년이 되자 Grumman 사는 자사의 엔지니어들을 8가지로 줄어든 기체 형상들에 분산시켜 집중적으로 연구하기 시작하였고 초음속(Supersonic)비행시 기동성, 초음속에서의 교전시 상승 한계성능, 저결함의 엔진성능, 엔진 확장 가능성과 초음속비행시 수직 안정성등에 의해 E 버젼이 최종적으로 선택되었다. 고정익들의 경우 중량, 항공모함 운용 적합성, 저고도 비행성능등에서 부적합 사유등으로 모두 탈락하였다. F-14(F-111까지 포함)의 몇몇 기본 디자인 안의 경우 독일에서 1944년까지 연구하던 X-Plane(연구목적의 실험기)에서 영향을 받은게 많다. 보다 자세한것은 Messerschmidt Me P1101 / Bell X-5 등을 참고하길바라며 추후 기회가 되면 번역해 올리도록 하겠다.

아래는 위에서 언급한 8가지 외형 설계안에 대한 설명과 몇몇가지 사진들이다.
 

 
f14-history-303-60l-sadnesseye.jpg



 
 

303-60 : 1968년 1월에 제안된 형상이며 Podded 엔진, 날개의 큰 가변각이 외형상 특징이다.

 

303A : 303-60 모델의 엔진의 덮개부분(Nacelle)을 수정한 모델

 

f14-history-f14a-303b-sadnesseye.jpg




 
f14-history-f14a-303b-sadnesseye.gif 303B : 303-60 모델의 전반적 형상이 수정된 버젼으로 Podded 엔진, 날개의 큰 가변각이 외형특징이다.

f14-history-303-cl-sadnesseye.jpg



f14-history-f14a-303c-sadnesseye.gif 303C : Submerged 엔진, 날개의 큰 가변각이 특징이다.


f14-history-303-dl-sadnesseye.jpg


 303D : Submerged 엔진, 날개의 작은 가변각이 특징이다.

f14-history-f14a-303e-sadnesseye.gif 303E : F-14의 최종 형상으로 Podded 엔진, 날개의 큰 가변각이 특징이다.

f14-history-303-fl-sadnesseye.jpg


f14-history-f14a-303f-sadnesseye.gif 303F : Submerged 엔진, 고익형 고정익이 외형특징이 있다.

303G : 제공전투 전용(AWG-10와 4기의 스패로미사일)이었으며 피닉스미사일 운용을 고려하지 않았던 모델, Podded 엔진, 날개의 큰 가변각을 가진 외형특징을 가졌다.

303E 디자인이 최종적으로 선택되고나서, 보다 나은 성능을 위한 다음 설계 단계가 진행된다.
                                                            
f14-history-f14a-el-01-sadnesseye.gif


 
Grumman의 수축-확장형 엔진 노즐 초음속비행시 적은 연료소모로 보다 에프터버너에 의한 최대 추력 상승

나셀사이의 동체 깊이가 커지며 나셀간 거리 축소 줄어든 표피면적, 증가된 분포면적, 나아진 Single 엔진 조종성

나셀사이의 ' 펜케이크 ' 공간(뒷전 꺽임각)교정( 초음속비행시 감소에따른 피칭모멘트, 초음속비행시 트림항력 감소

505평방피트(46.9㎡)의 익면적 565평방피트(52.5㎡)로 증가 전투기 민첩성 상승, 복잡한 더블슬롯형이 아닌 싱글 슬롯형으로 장착되는 심플한 플랩에 의한 플랩 가동 편의성 증가.

날개의 종횡비 8.15에서 7.28로 감소 : 6기의 피닉스 미사일을 장착한 상태의 항공모함 기반의 초계임무조건 개선(TS-161)

날개의 휨모멘트 재산출 날개에서 발생하는 휨모멘트를 줄이기 위한 설계

날개의 휨모멘트 감소를 위한 최적의 가변각 재조정 파일럿과 기체의 능력을 증대시켜줄수 있도록 상황별 최적의 날개후퇴각 구성과 더불어 수동가변이 조절되도록 구성. 개발비와 개발인력 감소.

항공모함 착함을 위한 접근시 보다 나은 양력제어 나아진 접근시 활공각 제어와 더불어 받음각의 감소. 항공모함의 갑판등에서 주기시 가변익을 이용한 유효 면적 감소.

글러브 베인(Glove Vane) 고안 우수한 초음속 기동능력과 감소된 초음속 트림 항력
   *Glove Vane은 F-14A에서 볼 수 있는 가변부를 제외한 동체에 가까운 고정형 부분 전방에
    초음속 비행시 튀어나오는 조그마한 안정판을 말합니다. F-14A 프라모델 조립해보셨으면
    보다 빠르게 이해가 가능할껍니다.
    카나드라고 지칭하는 사람도 있지만, 카나드는 주익 전방에 위치한 조종면으로 사용되는
    작은 수평 날개를 말하는 것이고 조종면이 아닌 고정형 안정판은
    일반적으로 베인으로 부릅니다.

날개와 나셀의 상호 연관성 증가 : 가변이 되는 날개가 어느 위치에 위치할지라도 나셀과 날개의 부분이 완벽한 밀봉. 가변익의 축 근처 마찰부 개선.


f14-history-f14a-cartoon-sadnesseye.jpg



F-14A의 프로토타입 1호기의 처녀비행은 1970년 12월 21일에 이루어졌으며, 총 14대의 기체가 개발프로그램을 위해 사용되었으며, 12대는 성능검증과 개발과정에서 실제적으로 사용을 위한 기체들이었다. 12기중 2기는 Hughes사의 피닉스미사일과 관련된 실험을 Point Mugu, CA 에서 사용되었으며, 6기의 기체는 Calverton, NY 에 위치한 Grumman의 실험시설에서 기체형상과 엔진 에 대한 테스트에 사용되었으며, 4기는 Pt. Mugu 에서 항법장비등을 위해서 사용되었으며 조금 전 거론한 기체형상과 엔진테스트를 위한 기체중 5대의 F-14는 항공모함 운용 적합성 테스트와 성능 선전을 위해 한때 Maryland에 위치한 Patuxent 강 근처에 머무르기도 하였다. 이러한 성능검증 과정을 거친 F-14는 51개월 뒤 함대방어를 위해 실전배치되기 시작한다. 


f14-history-f14a-no1l-sadnesseye.jpg




1970년 12월 21일 F-14A 157980의 첫비행때 지상에서 찍은 사진

보다 긴 노즈 프로브가 장착되어있으며 기관포무장이 없으며, 수직미익의 가장 상부와 하면이 지금과는 조금 다른것을 알수 있다.



역사적인 첫비행, 바로 그날! 


위에 첨부되어있는 사진은 프로토타입 1번기가 1970년 12월 21일 첫비행을 시작하기전에 찍힌 사진이다. F-14의 첫비행의 테스트파일럿은 Grumman의 수석 테스트 파일럿인 Robert Smythe 였으며, 후방석에는 프로젝트 테스트 파일럿인 William Miller 가 탑승하였다. 이 첫비행은 12월쯤 미국 동부의 경우 오후 5시쯤되면 해가지는것을 감안하면 오후 4시쯤에 시작된 이 실험은 매우 늦은시간에 시작된것이다. 그리고 Grumman은 미해군과의 계약을 지키기 위해서는 1970년이 지나기 전에 첫비행을 성공해야 했기에 이날의 날씨는 그다지 큰 고려사항이 되지 못하였다. 여담이지만 크리스마스가 다가오는 시기였고, Grumman의 직원들의 크리스마스를 전후한 휴가가 머지않아 시작될것이기에 ' 지금이 아니면 안된다 ' 라는 생각으로 이루어질수 밖에 없었다. 프로토타입 1번기는 이후 1970년 12월 30일 New York에 위치한 Grumman의 Calverton 공장에서 두번째 비행에서 발생한 유압펌프의 결함으로 활주로위에 추락하여 손실되었으며, 파일럿은 안전하게 탈출하였다.


이 성공적이고도 위대한 첫비행을 시작으로 F-14는 시험비행에 돌입하게 된다.


기체번호 157981 : 프로토타입 2호기, 저속 기동성 테스트에 사용

기체번호 157982 : 프로토타입 3호기, 비파괴 구조 테스트에 사용

기체번호 157983 : 프로토타입 4호기, AN/AWG-9 레이더와 AIM-54 미사일 평가에 사용된 첫번째 기체

기체번호 157984 : 프로토타입 5호기, 시스템 호환성, 적합성 테스트에 사용

기체번호 157985 : 프로토타입 6호기, 미사일과 여타 무장의 투하발사 테스트에 사용된 기체이며, 1973년 추락으로 손실. (Point Mugu 근처에서 이루어진 AIM-7 발사테스트중 투하직후 미사일과 충돌하여 연료탱크에 불이 붙게되었으며 승무원들은 무사히 탈출하였다고 한다.)

기체번호 157986 : 프로토타입 7호기, 엔진 실험기였으며 추후 F-14A(+) 와 F-14B-30GR 프로토타입으로 사용된다.

기체번호 157987 : 프로토타입 8호기, 해군 적합성 테스트에 사용되며, 1974년 5월 13일 엔진화재로 손실.

기체번호 157988 : 프로토타입 9호기, AN/AWG-9 레이더 적용테스트에 사용

기체번호 157989 : 프로토타입 10호기, 항모 운용검증에 사용되었으며 1972년 6월 30일 Patuxent River 에서 이루어질 에어쇼 연습중 Chesapeak Bay 근처에 추락하여 손실.

기체번호 157990 : 프로토타입 11호기, 비무장시 애비오닉스 테스트에 사용.

기체번호 157991 : 프로토타입 12호기(프로토타입 #1X로 명명됨) , 1인승으로 개수되고 고속비행시 기동성 테스트에 사용

f14-history-f14a-1x-sadnesseye.jpg


1981년 1월에 촬영된 Grumman의 수석 테스트파일럿 Charles A. Sewell (콜사인 Chunk) 와 F-14A(157881) 1X


모든 실험이 종료되고 F-14A는 1972년 10월 8일 VF-124 Gunfighters 편대에 인도되기 시작하였으며, 그 이후 VF-1과 VF-2가 1973년 톰켓을 인수하기시작 1974년부터 본격적인 톰켓비행단으로 활동하기 시작한다.


F-14A

처녀비행 1970년 12월 21일
날개 폭(후퇴각 20도) 64 피트 1.5 인치(19.5381m)
         (후퇴각 68도) 38 피트 2.5 인치(11.6635m)
길이 62 피트 8 인치 (19.103m)
높이 16 피트 (4.88m)
날개면적 565 평방피트(52.5㎡)
순수자중 40,104 파운드 (18.2톤)
최대중량 72,000파운드 (32.7톤)
엔진 2 x P&W TF-30-P-414A
최대추력 34,154 파운드 (15.5톤)
익면하중 92 psf (약 0.0449183343Kg/㎠)
최대속도 1,544 mph (2,480Km/h) - Mach 2.38
상승한계 50,000피트 이상 (15.2Km)
항속거리 1,730 nm (3,200Km)


원문 출처 (영문) : HOME OF M.A.T.S. - The most comprehensive Grumman F-14 Reference Work
번역 : 직접

예전 에크에 올려두었던 내용인데...그동안 옮겨놓는 것을 까먹고 있었네요..;;
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