야코블레프 Yak-141
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1. 개요
야코블레프 Yak-141은 구 소련의 야코블레프 설계국에서 개발한 초음속 수직 이착륙 전투기이다. 1970년대 초 개발이 시작되어 1980년대 말에 시험 비행에 성공했으나, 소련의 붕괴와 재정난으로 인해 양산으로 이어지지 못했다. Yak-141은 3개의 엔진을 사용하며, 1991년 파리 에어쇼와 1992년 판보로 국제 에어쇼에 공개되기도 했다. 비록 개발은 중단되었지만, Yak-141의 기술은 F-35B 등 이후 수직 이착륙기 개발에 영향을 미쳤다.
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| 야코블레프 Yak-141 | |
|---|---|
| Yak-141 개요 | |
 | |
| 기종 | 수직이착륙 전투기 |
| 제작 국가 | 소비에트 연방 |
| 제작사 | 야코블레프 |
| 최초 비행 | 1987년 3월 9일 |
| 퇴역 | 1991년 8월 취소 |
| 주요 운용국 | 소비에트 해군 |
| 제작 대수 | 4대 |
| 명칭 | |
| 제원 | |
| 설계자 | (정보 없음) |
| 생산 기간 | (정보 없음) |
| 대당 가격 | (정보 없음) |
| 파생형 | (정보 없음) |
| 추가 정보 | |
| 상태 | 1991년 8월에 취소됨 |
2. 개발 배경
Yak-141(Yak-41M)은 구 소련이 Yak-36을 대체하기 위해 개발한 다목적 초음속 수직이착륙기이다. 항공모함 탑재용으로 개발되었으며, 1971년에 개발 계획이 시작되어 1975년부터 본격적인 작업이 시작되었다. Yak-38의 개량 작업으로 인해 개발이 지연되어 1970년대 말에야 계획이 실현되었다.
1987년 3월 9일 초도 비행, 1989년 12월 29일 호버링에 성공하며 세계 최초의 실용 초음속 수직이착륙기가 될 것으로 기대되었다. 1991년 파리 에어쇼에서 공개되어 세계적인 주목을 받기도 했다. 그러나 소련 붕괴, 키예프급 항공모함 퇴역, 1991년 사고, 냉전 종결, 러시아의 재정난 등의 이유로 개발이 중단되었다.
2. 1. 소련/러시아의 수직이착륙기 개발 노력
러시아는 미국, 유럽과 함께 초음속 수직 이착륙기 개발에 많은 노력을 기울인 국가 중 하나이다.1967년 7월 도모데드보 에어쇼에서 Yak-36 '프리핸드' 기종으로 수직 상승, 공중 정지, 수평 전환 비행을 선보이며 수직 이착륙 기술력을 입증했다. Yak-36은 기술시범기 수준이었지만, 이 기술은 실제 임무 수행이 가능한 Yak-38 '포저'로 이어졌다. Yak-38은 1976년부터 소련 해군의 키예프급 항공모함 함재기로 운용되었으며, 함대 방공, 대함 공격, 정찰 등 다양한 목적으로 활용되었다.
하지만 Yak-38은 기동 성능, 무장탑재량, 항속거리, 엔진 추력 등 전반적인 성능이 부족했고, 기체 결함으로 인한 손실도 많았다. 이는 상부의 지시로 작은 엔진 여러 개를 장착했기 때문인데, 야코블레프 설계국은 원래 엔진 하나로 가동되는 정상적인 기체 설계안을 제시했었다. 소련 해군은 키예프급 항공모함에 탑재할 수 있는 공격기가 Yak-38밖에 없어 어쩔 수 없이 사용했지만, 결국 Yak-38을 퇴역시키고 키예프급 항공모함은 헬기항모로 운용되었다.
이후 러시아는 Yak-141을 개발했다. Yak-141은 세계 최초의 실용 초음속 수직 이착륙 전투기를 목표로 개발되었으며, 1991년 파리 에어쇼에서 공개되어 주목받았다. 그러나 소련 붕괴와 키예프급 항공모함의 퇴역, 1991년 사고, 냉전 종결, 러시아의 재정난 등으로 개발이 중단되었다.
1992년 판보로 국제 에어쇼에 출품되었지만, 재정 문제로 단 1회 비행에 그쳤다. 한편, Su-33과 MiG-29K등 통상 이착륙(CTOL) 방식의 함재기 개발이 진행되면서 Yak-38은 퇴역했다.
2017년 MAKS-2017에서 러시아 국방 차관이 Yak-141 개발 재개를 시사했지만[16], 후에 부인했다[17]。
2. 2. Yak-141 개발
Yak-141은 소련이 Yak-36을 대체하기 위해 개발한 다목적 초음속 수직이착륙기이다. 1975년 야코블레프에 설계 계약이 제안되었으며, 함대 방공을 위한 단일 임무를 수행하는 것이 목표였다. 알렉산드르 세르게예비치 야코블레프는초기에는 쌍발 엔진 설계가 고려되었으나, 엔진 하나가 고장날 경우 문제가 발생할 수 있어 단일 추력 방향 전환 노즐과 수직 추력 제트 엔진을 사용하는 방식으로 변경되었다. 티타늄과 흑연, 복합 재료 등이 사용되었으며, 엔진의 과도한 열에 노출되는 부품은 티타늄으로 제작되었다.[9]
세 엔진은 상호 연결된 디지털 시스템을 통해 제어되었으며, 반응 제어 제트 엔진은 날개 끝에, 회전식 요 제트 엔진은 기수 아래에 위치했다.[9] 조종석은 가압 및 공조되었고, 작은 캐노피는 앞쪽이 방탄 처리되었다. 엔진 덕트가 특정 조건에서 회전하면 사출 좌석이 자동으로 작동했다.[9]
상단 장착 날개는 야코블레프 야크-36과 유사했지만, 외부 패널은 뒤로 젖혀졌고 함상 보관을 위해 접을 수 있었다. 주 엔진은 측면 장착 덕트와 상단 표면의 루버로 보조되었다. R-79V-300 엔진은 최대 추력 14000kg을 낼 수 있었고, 후방 노즐은 수직이착륙 및 공중 정지 비행을 위해 회전할 수 있었다. 두 개의 리프트 엔진은 RD-41 설계로, 각각 4100kg의 추력을 냈다.[9]
야코블레프는 네 대의 프로토타입에 대한 자금을 확보했다. 설계는 처음에 소련군에 의해 야크-41M으로 지정되었으나, 시험 중 기밀 유지를 위해 야크-141이라는 명칭이 사용되었다. 1991년 록히드 마틴(Lockheed-Martin)과의 협력 계약으로 인해 1992년 야코블레프는 항공기 명칭을 야크-141로 변경했다.[9]
개발 계획은 1971년에 시작되어 1975년부터 본격적인 작업이 시작되었으나, Yak-38의 개수 작업으로 지연되었다. 1987년 3월 9일에 초도 비행이 이루어졌고, 1989년 12월 29일에는 호버링에 성공했다. 그러나 소련의 붕괴와 키예프급의 퇴역, 1991년 사고, 냉전 종결 등의 이유로 개발이 중단되었다.
1992년 판보로 국제 에어쇼에 출품되었지만, 재정 문제로 단 1회 비행에 그쳤다. 2017년 MAKS-2017에서 개발 재개 가능성이 언급되었으나[16], 곧 부인되었다[17]。
2. 3. 개발 중단
Yak-141은 연구개발에 성공했음에도 불구하고 예산 문제로 양산에 이르지 못했다. 특히 최대속도는 마하 1.8을 기록해 최초의 실용 초음속 수직 이착륙기가 탄생되는 듯했다. 하지만 냉전 종식으로 인한 러시아의 국방예산 감축으로 Yak-141을 비롯한 많은 개발 프로그램이 취소되고 말았다.비록 양산에 이르지 못했지만 Yak-141에 적용됐던 회전 노즐(swivelling nozzle) 기술은 미국의 F-35 라이트닝 II 차세대 초음속 수직 이착륙기에 그대로 적용됐기 때문에 Yak-141은 최초 초음속 수직 이착륙기의 탄생에 결정적인 역할을 한 항공기다.
1987년 3월 9일에 초도 비행이 이루어졌고, 1989년 12월 29일에는 호버링에 성공했다. 이후 개발은 순조롭게 진행되어, 세계 최초의 실용형 초음속 수직이착륙기가 될 것으로 기대되었지만, 소련의 붕괴로 인해 개발이 중단되었고, 키예프급의 퇴역과 1991년 사고로 인한 시제 2호기의 손실, 냉전 종결에 따른 세계적인 군축과 러시아의 재정난으로 인한 예산 부족으로 계획은 재개되지 않아, 앞으로도 양산될 예정이 없으므로 중단된 것으로 간주되고 있다.
1992년 영국 판보로 국제 에어쇼에 출품되었지만, 재정 파탄으로 인해 데모 비행을 위한 연료조차 마련할 수 없어 단 1회 비행에 그쳤다. 한편, 병행하여 개발이 진행되던 Su-27과 MiG-29의 함상 전투기형은 각각 Su-33, MiG-29K로 완성되었다.
2017년 7월 18일, MAKS-2017에서 당시 국방 차관인 유리 보리소프는 차세대 항공모함용으로 국방부의 계획으로 단거리 이착륙과 수직 이착륙이 가능한 차세대 항공기의 제작을 검토하고 있다고 밝히면서, 그것은 중단된 야코블레프의 라인이 될 것이라고 발언하여 개발 재개를 시사했지만[16], 후에 부인했다.[17]
3. 설계 특징
Yak-141은 Yak-38과 마찬가지로 수직이착륙(VTOL)을 위해 추력 편향 가능 주 엔진과 수직 전용 보조 엔진을 결합했다. 초음속 성능을 위해 후기연소기(애프터버너)를 장착, 가속 및 기동성이 우수했지만 착륙 시 항공모함 갑판이나 활주로 표면 손상 우려가 있었다.
알렉산드르 세르게예비치 야코블레프는 설계국](OKB)]의 상당 부분을 새 수직이착륙 전투기 개발에 할당, 10명 이상의 수석 엔지니어가 참여했다. 50개 이상 설계를 연구했고, 추력 방향 전환과
3. 1. 엔진 및 추력 편향 노즐
Yak-141은 Yak-38과 마찬가지로 추력 편향이 가능한 주 엔진과 수직 전용 보조 엔진을 결합한 수직 이착륙 방식을 사용했다. 코브첸코/소유즈 R-79V-300 터보팬 엔진 1개와 리빈스크 RD-41 터보팬 리프트 엔진 2개를 장비하였다.주 엔진은 배기구가 후방에서 아래로 95도까지 꺾이도록 설계됐다. 수직 아래인 90도보다 5도가 더 꺾이도록 설계한 것은 추진 방향을 약간이나마 전방으로 향하게 해 착륙할 때 감속 효과를 얻기 위해서다.
Yak-141은 초음속 성능이 요구됐기 때문에 엔진에 후기연소기(애프터버너)가 장착되어 있다. 후기연소기는 Yak-141의 가속 및 기동 성능에 큰 기여를 했지만 착륙 시 항공모함 갑판 또는 활주로 표면을 뜨겁게(최소 1000도 이상) 가열시켜 손상을 입힐 우려가 있다.
Yak-141의 VTOL 방식은 Yak-38과 마찬가지로, 리프트 엔진과 방향 가변 노즐을 조합하는 방식이다. 조종석 바로 뒤에 RD-41 리프트 엔진 2기를 탑재하고, 그 뒤에 메인 엔진으로 짐벌식 가변 기구를 가진 가변 추력 노즐과 애프터버너가 장착된 R-79V-300 1기를 탑재한다. 리프트 엔진은 수평 비행 시에는 단순한 무게추(데드 웨이트)가 되지만, RD-41은 추력 4100kg에 비해 무게가 290kg으로 추력 대 중량비가 14에 달하며, 기체 전체의 자중도 11,650kg으로[20] 이후의 F-35B(13,888kg)와 비교하여 경량이었다.
상단 장착 날개는 야코블레프 Yak-36과 유사했지만, 외부 패널은 뒤로 젖혀졌고 함상 보관을 위해 접을 수 있었다. 주 엔진은 네 개의 측면 장착 덕트와 상단 표면을 따라 늘어선 큰 루버로 보조되어 최대 출력 공중 정지 비행 시 공기가 엔진에 들어갈 수 있도록 했다. 이 엔진은 R-79V-300으로, 바이패스비가 1인 2축 증폭 터보팬이었다. 최대 추력은 14000kg이었다. 후방 노즐은 수직이착륙 및 공중 정지 비행을 위해 0도에서 95도까지 회전할 수 있었다. 두 개의 리프트 엔진은 RD-41 설계로, 대부분 티타늄으로 만들어진 단순한 단일 축 엔진이었다. 엔진은 조종석 뒤 85도의 각도로 설치되었다. Yak-38과 마찬가지로 엔진은 8개의 스프링 작동식 등쪽 플랩을 통해 공기를 공급받았고, 배기는 두 개의 복부 도어로 덮인 복부 개구를 통해 배출되었다.[9]
3. 2. 조종석 및 항공 전자 장비
조종석은 가압 및 공조되었다. 작은 캐노피는 앞쪽이 방탄 처리되었고, 오른쪽으로 경첩이 달려 있었지만, 긴 등쪽의 척추 때문에 후방 시야가 없었다. 엔진 덕트가 시속 300 km/h (162kn) 미만의 속도로 30도 이상 회전하자마자 사출 좌석이 자동으로 작동했다.[9] 프로토타입의 계측 장비는 간단했고, 초기의 야크-36M에 계획된 것과 유사했다. 생산 버전에는 도플러 레이더, 레이저-TV 거리 측정 및 조준 기능, 그리고 미코얀 MiG-29에서 볼 수 있는 헬멧 장착 미사일 조준 시스템과 연동되는 헤드업 다기능 디스플레이(HUD)를 포함한 광범위한 항공 전자 및 무기 장비가 장착될 예정이었다. 이 시스템을 통해 조종사는 머리를 앞쪽에서 80도까지 돌려 적 항공기를 포착할 수 있었다.[9]
시제기는 항공 전자 장비를 탑재하지 않았지만 양산형에서는 MiG-29M에 탑재된 쥬크 레이더를 포함한 S-41M 무기 시스템, IRST, 항법 시스템 등을 탑재할 예정이었다.[20]
3. 3. 기체 구조
야코블레프는 야크-38이 군용 수직이착륙기 설계 및 개발 경험을 쌓기 위해 개발된 잠정적인 항공기라고 보았다. 1975년 야코블레프는 야크-38보다 더 많은 능력을 가진 함대 방공용 초음속 항공기 개발 계약을 제안받았다. 이 항공기는 수호이 Su-27 및 미코얀 MiG-29와 유사한 기동성, 레이더 및 무장 탑재량을 갖출 것으로 예상되었다.[9]알렉산드르 세르게예비치 야코블레프는 설계국](OKB)]의 상당 부분을 할당하여 10명 이상의 수석 엔지니어가 이 프로젝트에 참여했다. 50개 이상의 설계가 연구되었으며, 추력 방향 전환과
4. 시험 비행 및 운용 역사
Yak-38의 후계기로 1975년부터 개발이 시작된 Yak-141은 1989년 3월 초도비행을 실시하여 Yak-38보다 향상된 성능을 입증했다. 소련 붕괴 이후 국방 예산 삭감으로 양산 계획은 취소되었으나, 1995년까지 시험 비행은 계속 진행되었다.[9]
4. 1. 시험 비행
Yak-141은 1989년 3월에 초도비행을 성공적으로 마쳤다. 같은 해 12월 29일에는 수직이착륙 실험이 이루어졌다. 1991년 파리 항공쇼에서 처음으로 일반에 공개되었다.[9]1987년 3월 9일, 수석 시험 조종사 시니친은 48-2기를 조종하여 주코프스키에서 첫 번째 통상 비행을 실시했다. 1989년 12월 29일에는 48-3기를 사용하여 첫 호버링 비행을 성공시켰고, 1990년 6월 13일에는 수직 비행에서 고속 비행으로 전환 후 수직 착륙하는 데 성공했다.[9] 1991년 4월부터 사키의 리프트 제트 센터에서 활주로와 "스키 점프" 램프를 이용한 다양한 이착륙 실험이 진행되었다. 시험 기간 동안 Yak-141은 뛰어난 기동성을 선보였다.[9] 시니친은 12개의 세계 신기록을 세웠으나, Yak-41이라는 명칭은 기밀이었기 때문에 "Yak-141"이라는 가명으로 기록되었다.[9]
1991년 9월 26일, 시니친은 48-2기를 사용하여 항공모함 '아드미랄 고르시코프'에 첫 수직 착륙을 했다. 한 시간 후, 블라디미르 A. 야키모프가 48-3기를 같은 갑판에 착륙시켰다. 1991년 10월 5일 야키모프의 경착륙으로 연료 탱크가 파열되어 화재가 발생했지만, 야키모프는 탈출에 성공했고 항공기는 수리 후 전시되었다.[9] 같은 달, 소비에트 해군은 추가 자금 지원이 없다고 발표했다.[9]
4. 2. 소련 해군 운용 및 사고
1991년 9월 26일, 시니친은 48-2기를 사용하여 항공모함 ''아드미랄 고르시코프''(구 ''바쿠'')에 첫 수직 착륙을 했다. 한 시간 후, 블라디미르 A. 야키모프가 같은 갑판에 48-3기를 착륙시켰다. 조종사들은 야키모프가 10월 5일 경착륙을 할 때까지 함선에서 8번의 비행을 했다. 착륙 장치는 연료 탱크를 파열시켜 심각한 화재를 일으켰다.[9] 약 30초 후, 야키모프는 성공적으로 탈출하여 바다에서 구조되었다. 이 항공기는 나중에 수리되어 전시되었다.[9] 같은 달에 소련 해군은 프로그램의 지속을 위한 추가 자금이 없다고 발표했다.[9]4. 3. 록히드와의 협력
1991년 9월 CIS가 Yak-41M 개발 자금 지원 중단을 발표한 후, 야코블레프는 프로그램 자금 지원을 위해 여러 해외 파트너들과 논의를 시작했다. 당시 미국 합동 타격 전투기 프로그램을 위해 X-35 개발을 진행 중이던야코블레프 Yak-141과 F-35에 관해 대규모 거래가 있었다는 잘못된 정보가 인터넷에 존재한다. 실제로 1991년 말에 록히드가 통합 타격 전투기 계획과 관련하여 야코블레프와 연대[18]하여, 1994년에 이를 공개했지만, Code One 매거진에 따르면 록히드는 소량의 자금을 야코블레프에 제공하는 대가로 Yak-141의 성능 데이터와 제한적인 설계 데이터를 얻었지만, 이 시점에는 3 베어링 회전 노즐(3BSN)이 완성되어 X-35에 사용되었으며, Yak-141을 참고하여 F-35B의 노즐이 설계된 것은 아니라고 한다. 프랫 & 휘트니에서는 러시아보다 앞서 컨베어 모델 200용으로 1960년대 후반부터 3 베어링 회전 노즐(3BSD)의 설계 및 시험을 실시했다.[19]
5. 형식
- '''Yak-41'''[20]
- * 두 대의 비행 프로토타입과 지상 시험용 기체.
- * 함재형 VTOL 요격기의 시제기. 1980년대 중반 계획 변경으로 Yak-41M으로 명칭 변경.
- '''Yak-41M'''
- * 대형 LERX (날개 앞전 뿌리 연장)와 특히 항공 전자 장비의 개선이 이루어진 생산 제안 기체.
- * 1980년대 중반 계획 변경으로 전투 폭격기로 재설계.[20]
- '''Yak-43''' (이즈델리에 201)[20]
- * 쿠즈네초프 NK-321 엔진을 장착한 Yak-41M 'Freehand'의 개발 제안.
- * 더 넓은 면적을 가진 블렌디드 윙 바디를 특징으로 하며, 기내 연료를 증가시키고 각 부분을 스텔스를 고려하여 개량. 엔진은 쿠즈네초프 NK-321로 교체. 육상에서의 운용이 예상됨. LFI의 야코블레프(Yakovlev) 후보기.
※예핌 고든(Yefim Gordon)은 이 그림을 초기 계획에서 근본적으로 재설계된 Yak-41M이라고 언급했다.
- '''Yak-141'''
- * 국제 항공 연맹(FAI, Fédération Aéronautique Internationale)에 기록을 등록할 때 허위 정보 및 선전을 위해 원래 단일 Yak-41에 적용된 명칭[10][11], 이후 야코블레프(Yakovlev)에서 홍보 목적으로 사용. [12]
- '''Yak-201'''[20]
- * Yak-43의 더욱 발전된 형태. Yak-201로 알려져 있지만 차세대 VTOL 항공기(Next-generation VTOL Aircraft)로 불리기도 한다. 17500kg의 상승/순항 엔진을 탑재하고, 6000kg의 연료를 포함한 21500kg의 총 중량을 가지며, 4200kg의 무장 (STOL시 1000kg) 탑재가 예상. 최대 항속 거리 (STOL의 경우)는 1000kg 적재 시 2,400km이지만, 2000kg 적재 시에는 900km로 감소될 것으로 예상. 고도의 항공전자 장비와 새로운 무기를 통합할 예정. 풍동 시험 모델에서는 카나드를 장착한 쓰리 서페이스 형태로, 2기의 리프트 엔진과 상승/순항 엔진을 가지고 있었다. LFS의 야코블레프(Yakovlev) 후보기.
6. F-35B와의 관계
Yak-141은 연구개발에는 성공했지만, 예산 문제로 양산되지는 못했다. 그러나 Yak-141에 적용된 회전 노즐(swivelling nozzle) 기술은 미국의 F-35 라이트닝 II 차세대 초음속 수직 이착륙기에 그대로 적용되어, Yak-141은 최초 초음속 수직 이착륙기 탄생에 결정적인 역할을 한 항공기로 평가받는다.
인터넷에는 야코블레프 Yak-141과 F-35 사이에 대규모 거래가 있었다는 잘못된 정보가 퍼져있다. 1991년 말 록히드가 통합 타격 전투기 계획과 관련하여 야코블레프와 협력[18]하고 1994년에 이를 공개한 것은 사실이다. 그러나 Code One 매거진에 따르면, 록히드는 소량의 자금을 제공하는 대가로 Yak-141의 성능 데이터와 제한적인 설계 데이터를 얻었을 뿐, 이 시점에는 이미 3 베어링 회전 노즐(3BSN)이 완성되어 X-35에 사용되고 있었다. 프랫 & 휘트니는 러시아보다 앞선 1960년대 후반부터 컨베어 모델 200용 3 베어링 회전 노즐(3BSD)을 설계 및 시험했기 때문에[19], Yak-141을 참고하여 F-35B의 노즐이 설계된 것은 아니다.
7. 제원
| 항목 | 내용 |
|---|---|
| 승무원 | 1명 |
| 길이 | 18.36m |
| 날개 길이 | 10.105m |
| 높이 | 5m |
| 날개 넓이 | 31.7m2 |
| 미무장시 중량 | 11650kg |
| 최대 이륙중량 | 19500kg |
| 엔진 | 내용 |
| 파워엔진 | 소유즈 R-79V-300 터보팬 엔진 1개 |
| 드라이 추력 (Dry thrust) | 108 kN |
| 애프터버너 추력 (Thrust with afterburner) | 152 kN |
| 리프트 엔진 | 리빈스크 RD-41 리프트/크루즈 터보팬 2개, 각 41.7 kN 추력 |
| 성능 | 내용 |
| 최대 속도 | 1,800 km/h (마하 1.7+) |
| 실속 | 2100km |
| 항속거리 | 3000km |
| 실용 상승 한도 | 15500m |
| 상승률 | 250m/s |
| 무장 | 내용 |
| 기관포 | GSh-30-1 30mm 기관포 1문 (120발) |
| 미사일 | R-77, R-27, R-73, R-60 공대공 미사일,[10] Kh-25MT, Kh-35 공대지 미사일 |
| 최대 탑재량 | 2600kg 외부 탑재량[10] |
| 기타 |  |
8. 더 읽어보기
참조
[1]
웹사이트
Контактная информация
http://www.tmuseum.r[...]
2018-04-22
[2]
웹사이트
Як-141: критический момент биографии / АэроХобби 1992 02
http://www.razlib.ru[...]
2018-04-22
[3]
웹사이트
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