벨카 (레이더)
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1. 개요
벨카(Belka)는 러시아의 티호미로프 NIIP 연구소에서 개발한 X-밴드 AESA 레이더로, 수호이 Su-57 전투기에 탑재되는 Sh121 다기능 통합 전파 전자 시스템(MIRES)의 일부이다. 1,514개의 T/R 모듈을 갖춘 주 전방 노즈 장착형 AESA 레이더(N036-1-01)와 404개의 T/R 모듈을 갖춘 두 개의 소형 X-밴드 AESA 레이더(N036B-1-01)로 구성되며, 날개 앞전 연장부에 두 개의 N036L-1-01 L-밴드 배열을 갖춰 아군/적군 식별 및 전자전 목적으로 사용된다. 벨카는 60개의 표적을 추적하고 공중에서 16개, 지상에서 최대 4개의 표적을 동시에 공격할 수 있으며, 2016년부터 양산이 시작되었다.
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| 벨카 (레이더) | |
|---|---|
| 개요 | |
 | |
| 종류 | |
| 형식 | X-밴드, L-밴드 능동 전자 주사식 위상 배열 (AESA) |
| 국가 | 러시아 |
| 제작사 | 티호미로프 NIIP |
| 개발 시작 | Irbis-E |
| 상태 | 운용 중 (2020년) |
| 주요 운용국 | 러시아 공군 |
| 기술적 특징 | |
| 종류 | 화기 관제용 (포착 및 추적) |
| 주파수 | X 밴드(8-12.5 GHz) |
| 안테나 | 액티브 위상 배열 (AESA)형 |
| 소자 | GaAs제 반도체 소자 × 1,552개 |
| 탐지 거리 | 400km |
| 크기 | 70×90 cm |
| 방위각 | ±60 |
| 명칭 | |
2. 역사
벨카 레이더는 수호이 Su-35 전투기에 탑재된 Irbis-E 레이더를 기반으로 개발되었다. Irbis-E에 적용된 기술을 바탕으로, 8-12GHz 대역을 사용하는 X 밴드 AESA 레이더로 설계되었다. 레이더의 전면 배열은 적의 레이더 반사 면적(RCS)을 줄이기 위해 15도 위쪽으로 기울여 장착되었으며, 크기는 70cm × 90cm이다. 이 배열에는 1,552개의 갈륨 비소(GaAs) 기반 송수신(T/R) 모듈이 탑재되어 있다.[15]
벨카 레이더 시스템은 모듈식 설계를 채택하여 향후 성능 개량이나 기능 추가가 용이하며, 기존 다른 레이더 시스템을 대체하는 용도로도 활용될 수 있다. 개발사인 수호이는 Su-35에 탑재된 Irbis-E 레이더를 향후 벨카 레이더로 교체할 가능성도 언급한 바 있다.
2. 1. 개발 연혁
- 2007년: MAKS에서 최초의 풀 사이즈 모형을 공개.
- 2008년: 장비 개발 및 최초의 프로토타입 조립 시작.[9]
- 2009년: MAKS에서 프로토타입 공개.
- 2011년: 실제 T-50 시제기에 탑재하여 비행 테스트 시작 (레이더가 탑재된 것은 3호기 이후).
- 2012년: 20회의 비행 테스트 실시.[10] 기존 레이더에 필적하는 성능을 보였다.[11]
- 2015년: 양산을 위한 준비 완료.[12]
- 2016년: 양산 시작.[13]
- 2017년: R&D 작업이 거의 완료되었고, 이미 최초의 양산형이 제조되고 있다는 사실이 타스 통신을 통한 NIIP 국장 유리 화이트와의 인터뷰에서 밝혀졌다.[14]
3. 설계
수호이 Su-35에 탑재된 Irbis-E 레이더 기술을 바탕으로 개발되었다.[15][5] 이 레이더는 수호이 Su-57 전투기의 Sh121 다기능 통합 전파 전자 시스템(MIRES)의 핵심 구성 요소로, 티호미로프 NIIP 연구소가 개발을 주도했다.[1][2]
시스템은 주 전방 X-밴드 AESA 레이더(N036-1-01)와 두 개의 측면 X-밴드 AESA 레이더(N036B-1-01), 그리고 식별 및 전자전용 L-밴드 배열(N036L-1-01) 등으로 구성된다.[1][2] 제어 시스템으로는 N036UVS 컴퓨터와 프로세서가 사용된다.[8][5]
벨카 레이더는 모듈식 설계를 채택하여 향후 기능 확장 및 성능 개선이 용이하며, 기존 레이더를 대체하는 방식으로 다른 항공기에 적용될 가능성도 있다. 수호이는 수호이 Su-35의 Irbis-E 레이더를 벨카로 교체할 수 있다고 언급한 바 있다.[7]
N036 레이더의 지상 시험은 2012년 수호이 Su-57 시제기(T-50-3, T-50-5)를 통해 시작되었으며,[3] 개발 과정에서 6개의 시제품이 제작되어 납품되었다.[4]
3. 1. 주요 특징
벨카 레이더는 수호이 Su-57 전투기에 탑재되는 Sh121 다기능 통합 전파 전자 시스템(MIRES)의 핵심 부분으로, 티호미로프 NIIP 연구소에서 개발되었다.[1][2] 이 레이더 시스템은 수호이 Su-35에 사용된 Irbis-E 레이더의 기술을 기반으로 개발되었다.[15]시스템 구성:
- 주 레이더 (N036-1-01): 기수 전면에 장착되며, 8-12GHz 주파수 대역을 사용하는 X-밴드 AESA 레이더이다. 적의 레이더 반사 면적을 줄이기 위해 15도 위쪽으로 기울어져 있으며, 70cm × 90cm 크기의 안테나 면적에 1,514개의 갈륨 비소(GaAs) 기반 T/R 모듈을 갖추고 있다.[1][2][5][6]
- 측면 레이더 (N036B-1-01): 주익 앞전(LERX) 양쪽에 장착된 두 개의 소형 X-밴드 AESA 레이더로, 각각 404개의 T/R 모듈을 가지고 있다. 이를 통해 주 레이더와 연동하여 탐지 가능 방위각을 항공기 축 기준 최대 ±135도까지 확장할 수 있다.[1][2][5] 청두 J-20과 같은 다른 5세대 전투기에서도 유사한 측면 레이더가 확인되며, 일본의 F-3에도 채택될지 주목받고 있다.
- L-밴드 배열 (N036L-1-01): 날개 앞전 연장부에 위치한 두 개의 L-밴드 배열로, 아군/적군 식별(IFF) 및 전자전(ECM) 목적으로 사용된다. X-밴드와 L-밴드 신호를 통합 처리하여 정보 분석 능력을 향상시킨다.[1][2]
- 전자전 시스템: KNIRTI에서 제작한 L402 "히말라야" 전자전(ECM) 시스템은 자체 배열뿐만 아니라 N036 레이더 배열도 활용하여 작동한다.[2]
- 제어 시스템: N036UVS 컴퓨터 및 프로세서가 전체 레이더 시스템의 제어를 담당한다.[8][5]
주요 성능:
- 탐지, 추적 및 교전: 최대 60개의 표적을 추적하면서 공중 목표 16개 또는 지상 목표 4개를 동시에 공격할 수 있다.[2] 다른 자료에 따르면, 최대 400km 거리에서 공대공 목표 30개와 공대지 목표 4개를 동시에 추적하며, 이 중 8개의 목표와 동시 교전이 가능하다고 한다.[12]
- 동시 모드: 공대공 모드와 공대지 모드를 동시에 운용할 수 있다.[7]
- 전자전 및 통신: AESA 안테나를 활용한 전자 방해(ECM) 기능과 탐지가 어려운 은닉 통신 기능을 제공한다.[7]
설계 및 개발:
- 벨카 레이더 시스템은 모듈식 설계를 채택하여 향후 새로운 기능을 추가하거나 성능을 개량하기 용이하다. 또한 기존 전투기의 레이더를 대체하는 용도로도 사용될 수 있으며, 수호이 사는 수호이 Su-35에 탑재된 Irbis-E 레이더를 벨카 레이더로 교체할 가능성을 언급하기도 했다.[7]
- N036 레이더의 지상 테스트는 2012년 Su-57 프로토타입 항공기 T-50-3과 T-50-5에서 시작되었으며,[3] 티호미로프-NIIP는 Su-57 개발을 위해 6개의 전방향 프로토타입 N036 벨카 레이더를 납품했다.[4]
탐지거리 관련 논의:Irbis-E와 마찬가지로 N036 벨카 레이더는 매우 긴 탐지거리를 갖는 것으로 알려져 있다. 이는 러시아 측의 발표에 근거한 카탈로그 스펙상의 성능이기에 그대로 받아들이기 어렵다는 시각도 존재한다. 하지만 수호이 Su-57에 탑재될 예정인 신형 엔진(Article 30)이 기존 엔진보다 효율과 추력이 크게 향상될 것으로 예상됨에 따라[16] 레이더 성능 향상 주장에 신빙성을 더하기도 한다. 레이더 탐지거리는 레이더 자체의 성능뿐만 아니라 항공기의 전력 생산 능력, 즉 엔진 성능과도 밀접한 관련이 있기 때문이다. 예를 들어 F-35 라이트닝 II의 AN/APG-81 레이더는 지상에서 풍부한 전력을 공급받았을 때 1300km 거리의 탄도미사일 추적이 가능함을 보여준 바 있다.[17]
3. 2. 논란: 탐지 거리
Irbis-E 레이더와 마찬가지로 벨카(N036) 레이더 역시 러시아의 최신 AESA 레이더로서, 카탈로그 상으로는 과도하게 긴 탐지거리를 제시하고 있다. 이는 러시아 측의 발표에 의존한 수치이기 때문에 그대로 받아들이기 어렵다는 의견이 많아 논란의 여지가 있다.레이더의 탐지거리는 기본적으로 전력 출력과 밀접한 관련이 있다. 더 많은 전력을 공급할수록 탐지거리는 늘어난다. 예를 들어, F-35 전투기에 탑재되는 AN/APG-81 레이더는 약 270km의 탐지거리를 가지지만,[16] 이 레이더를 지상 기지에 설치하여 풍부한 지상 전력을 사용했을 때는 1300km 거리의 탄도미사일 추적이 가능함을 입증했다.[17] 전투기의 전력 생산 능력은 엔진 성능과 직결되므로, 엔진 성능이 레이더 탐지거리에 큰 영향을 미친다. 수호이 Su-57에 탑재될 예정인 신형 엔진 'Article 30'은 기존 엔진보다 15~18% 효율이 높고 추력도 향상될 것으로 알려졌다. 만약 이 엔진이 록히드 마틴 F-22A 랩터의 프랫 & 휘트니 F119 엔진과 맞먹는 추력을 내면서 효율까지 개선된다면, 벨카 레이더의 긴 탐지거리 주장에 어느 정도 신빙성이 더해질 수 있다.
| 국가 | 엔진명 | 추력(애프터버너) | 탑재기종 |
|---|---|---|---|
| 중국 | WS-15 | 44,000 파운드 | 개발중 |
| 미국 | F135 | 40,000 파운드 | F-35 라이트닝 II |
| 미국 | F119 | 35,000 파운드 | F-22 랩터 |
| 중국 | WS-10G | 34,000 파운드 | 청두 J-20 |
| 일본 | XF9-1 | 33,000 파운드 | F-3 |
| 러시아 | AL-41F1 | 33,000 파운드 | 수호이 Su-57 |
| 러시아 | AL-31F M2 | 32,600 파운드 | 청두 J-20, 수호이 Su-34 |
| 러시아 | AL-41F 1S | 31,900 파운드 | 수호이 Su-35S |
그러나 과거 사례를 보면 러시아(구 소련 포함)의 레이더 성능 발표를 액면 그대로 받아들이기 어려운 측면이 있다. 1970년대 미국이 탐지거리 170km의 레이더를 탑재한 맥도널 더글러스 F-15 이글을 개발했을 때, 소련은 수호이 Su-27의 N001 레이더 역시 동일한 탐지거리를 갖는다고 주장했다. 하지만 실제로는 레이더 정보 처리 능력의 한계 때문에 목표물 식별 능력이 미국 전투기에 비해 현저히 떨어졌다. Su-27과 MiG-29에 탑재된 TS100 프로세서의 처리 속도가 레이더 탐지 정보를 따라가지 못해, 이론적인 탐지거리 내에서도 목표물을 탐지하지 못하거나 식별하지 못하는 경우가 많았다. 반면 미국의 F-15는 훨씬 높은 확률로 원거리 목표 탐지 및 식별에 성공하여 실질적인 성능 차이가 컸다. 이러한 기술적 격차와 소련의 경제난으로 인한 배치 지연 등이 겹치면서, 러시아제 전투기는 미국 전투기와의 경쟁에서 어려움을 겪게 되었다. 따라서 벨카 레이더의 탐지거리 역시 실제 운용 환경에서는 발표된 수치에 미치지 못할 가능성을 배제하기 어렵다.
4. 파생형
- N036-1-01: 기수에 탑재되는 기본형이다.
- N036B-1-01B: 기체 측면에 탑재되며, 지상 목표 감시를 위해 15도 하방으로 기울여 장비된다. 폭 500mm 크기의 어레이에 36개로 나뉜 총 358개의 T/R 모듈을 탑재한다. 레이더 자체의 모양은 육각형이지만 모듈 부분은 타원형이며, 최종 설계에서 예정된 추가 40개 이상의 모듈을 수용할 수 있는 크기를 가진다. 기수 레이더 N036-1-01과 마찬가지로 X 밴드를 사용하지만, 공중 목표 탐색에 사용되는 수직 편파와는 달리 지상 표적 탐색에 더 효과적인 수평 편파를 사용한다. 탐색 범위는 ±60도이며, T-50-4 시제기부터 장비되었다[5].
- N036L-1-01: 주익 전연 외익부에 탑재된다. L 밴드를 사용하며, 주로 피아 식별 장치(IFF)로 기능하지만 지상 및 공중 목표를 식별하는 레이더로도 활용된다. T-50-3 시제기부터 장비되었다[5].
5. 제원
수호이 Su-35용으로 개발된 Irbis-E 레이더 기술을 기반으로 개발되었다. 8-12GHz 대역을 사용하는 X 밴드 AESA 레이더이며, 적의 레이더 파 반사를 줄이기 위해 안테나 배열(어레이)이 15도 위쪽으로 기울어져 장착되어 있다.[15]
정면에 위치한 주 어레이는 가로 90cm, 세로 70cm 크기이며, 1,552개의 갈륨 비소(GaAs) 기반 송수신(T/R) 모듈로 구성되어 있다. 또한, 주익 양측에는 각각 358개의 T/R 모듈을 가진 측면 탐색용 AESA 레이더가 추가로 장착되어 있다.
성능은 최대 400km 거리에서 공대공 표적 30개와 공대지 표적 4개를 동시에 추적할 수 있으며, 이 두 모드를 동시에 운용하는 것도 가능하다. AESA 안테나를 이용한 전자파 방해(ECM) 기능과 저피탐(은닉) 통신 기능도 갖추고 있다. 측면 레이더와 연동하면 항공기 좌우로 최대 ±135도까지 탐지 및 추적 범위를 확장할 수 있다. 레이더 시스템의 제어는 N036UVS 컴퓨터 및 프로세서를 통해 이루어진다.
벨카 레이더 시스템은 모듈식 설계를 채택하여 향후 새로운 기능을 통합하거나 기존 레이더를 대체하는 데 용이하도록 개발되었다. 개발사인 수호이는 수호이 Su-35에 탑재된 Irbis-E 레이더도 향후 이 레이더로 교체할 수 있다고 언급했다.
다만, Irbis-E와 마찬가지로 N036 레이더의 발표된 탐지 거리는 동급의 다른 레이더들에 비해 상당히 길어, 실제 성능이 아닌 과장된 카탈로그 스펙이라는 비판적인 시각도 존재한다. 레이더 탐지 거리는 전투기의 전력 생산 능력, 즉 엔진 성능과 밀접한 관련이 있는데,[16][17] 수호이 Su-57에 탑재될 신형 엔진(Article 30)의 성능 향상이 이러한 긴 탐지 거리 주장의 근거로 제시되기도 한다.
참조
[1]
서적
Butowski (2021), pp. 78-79
[2]
서적
Butowski 2013, p. 79
[3]
뉴스
Sukhoi Tests New Radar Array for 5th-Generation Fighter.
http://en.ria.ru/mli[...]
2012-08-08
[4]
웹사이트
Su-57's AESA Radar Is Yet to Pass Debugging Phase, Says Tikhomirov-NIIP Director General Yuri Bely
https://www.globalde[...]
2021-11-08
[5]
간행물
Air International October 2013 P.78-81 Maxing out at MAKS
[6]
문서
Jウイング 2015年5月号
[7]
웹사이트
Sukhoi starts tests on PAK-FA’s radar
http://www.flightglo[...]
[8]
문서
UVSはUniversalnaya vychislitelnaya sistemaの頭文字で汎用コンピューティング・システムという意味
[9]
웹사이트
PAK FA T-50
https://web.archive.[...]
[10]
간행물
Take-Off February 2013 P.28 TO SEE FIRST MEANS TO WIN
http://fantasylab.ru[...]
[11]
웹사이트
Sukhoi Begins Testing Onboard Radar System for T-50 Aircraft.
http://www.xairforce[...]
[12]
웹사이트
Russia’s T-50 radar almost ready for serial production
http://rostec.ru/en/[...]
[13]
웹사이트
В России начат выпуск авиационных радаров нового поколения - Известия
http://iz.ru/news/60[...]
[14]
웹사이트
Первые серийные образцы радара для ПАК ФА уже изготовлены
http://tass.ru/armiy[...]
[15]
웹인용
Air International October 2013 P.78-81 Maxing out at MAKS
[16]
웹인용
Smarter Radars for Hpn
https://www.clashofa[...]
[17]
웹인용
美, F-35 스텔스기 탑재 첨단센서로 ICBM 추적 능력 '입증'
https://www.yna.co.k[...]
2017-12-12
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