Coyote 표적미사일은 4개의 공기흡입구와 고체연료를 사용하는 덕티드 램제트 추진기관을 가진 컴팩트형 미사일로 길이 18fr에 직경 14인치입니다. 미해군 훈련및 시험용 사격장의 레일식 발사기로부터 발사된 후 순항속도는 마하 2.5에 달하며 유효사거리는 50마일이며 최소고도는 해면고도 20ft를 달성하였습니다.
GQM-163A는 RIM-67 Standard ER 미사일을 이용하여 제작되며 Hercules MK 70 로켓부스터를 장착한 후 지상에서 발사합니다. MK 70은 구형 MK 12부스터를 극단적으로 개량한 부스터이며 비행 지속추진시스템은 Atlantic Research Corporation (현Aerojet) MARC-R-282 고체연료 덕티드로켓/ 램제트엔진으로 해면고도에서 최고속도는 Mach 2.8입니다. 종말접근단계에서 GQM-163A은 고도 5m에서 마하 2.5로 비행합니다.
비용 절감을 위해 미사일의 비행조작용 항전장비와 전단부및 끝단부 구조물은 Beech/Raytheon사의 AQM-37D 표적을 이용합니다
다음 글은 GQM-163A Coyote 정보를 기재한 항공우주정보센터에서 가져온 글입니다.
(http://www.aric.or.kr/trend/history/content.asp?idx=3197)
미국, 덕티드로켓방식 램제트(Ramjet) 프로그램
현재 미군은 전장통신 네트워킹 강화와 더불어 기존 무기시스템을 사용하여 향상시키는 표적프로그램에 초점을 두고 있다. 새로운 무기시스템개발에 대한 노력보다는 기존 미사일에 대한 성능향상 프로그램에 노력을 기울여 보다 빠르고 사거리가 긴 미사일 수요를 충족하고자 한다. 비록 극초음속 스크램제트 구동(hypersonic scramjet-powered)을 미사일 적용에 구현하는 궁극적인 목표이지만 현재 램제트 적용은 위험도를 낮추면서 무기시스템 고속추진 수요에 부합하는 우수한 성능을 보여주고 있다.
GQM-163A "Coyote" 미사일 표적기(missile target)는 미 해군의 표적기 프로그램을 위해 현재 생산 중에 있으며 에어로젯(Aerojet)사의 MARC-R282라는 램제트 엔진이 사용되고 있다. 또한 미해군에서는 HARM미사일 개량 버전을 위해 MARC-R290 렘제트 엔진을 입증하기 위한 HSAD(High Speed Anti-Radiation Demonstration) 프로그램을 진행하고 있다. 첫 번째 비행테스트가 2008년 1월에 있었고 두 번째 비행도 연말에 계획되어 있다. 또 다른 램제트 프로그램으로서는 미래의 공대공, 공대지 미사일에 적용하기 위해 VFDR-FVC(Variable Flow Ducted Rocket Flight Vehicle Concepts) 프로그램이 진행되고 있다.
1. SSST 프로그램
GQM-163A 일명 코요테(Coyote)라는 초음속 해면밀착표적기 (SSST, Supersonic Sea Skimming Target) 비행체가 미 해군의 대함 순항미사일 요구를 위해 개발되고 있다. 오비털사이언스사가 미사일 주 계약자이며 추진분야에 에어로젯 사가 지원하고 있다. 에어로젯 사는 5년간의 설계 개발 및 비행테스트를 잘 완수하였다. 해군의 GQM-163A 비행체에는 에어로젯 사의 MARC-282 램제트엔진이 사용되는데 이 엔진은 가변흐름덕티드 로켓(VFDR, Variable Flow Ducted Rocket) 램제트 엔진사이클을 적용하고 있다. 덕티드 로켓은 고체추진제가 들어있는 가스발생기의 1차 연소 후에 발생된 연소성분이 다량 포함된 불완전 연소가스를 연소기에 분사시켜 흡입공기와 혼합시키는 2차 연소를 통해 추력을 발생시키는 개념으로서 추력조절이 가능하며 유도무기의 사거리 증가와 고속화에 효과적이다.
대표적인 SSST 비행은 고체부스터 점화로 가속된 후, 부스터가 분리되면 미사일은 pre-programmed된 경로점을 지나면서 기동을 수행하게 된다. SSST 미사일에 들어가는 에어로젯 사의 MARC-R282 램제트 엔진은 아래 그림과 같다. 가스발생기와 4개의 공기흡입구와 스로틀밸브, 연료인젝터, 연소실 그리고 램제트 노즐로 구성된다. 기본적 형태로서 엔진 직경은 13.8 인치, 길이는 134 인치이다.
GQM-163A SSST 미사일의 비행테스트 프로그램은 두 번의 비유도(unguided) 테스트와 5번의 유도 테스트로 진행되었다. 비유도 비행테스트에서는 부스트단계 성능과 공력특성, 램제트 작동으로의 천이를 조사하였고 이후 5번의 유도 비행테스트가 EMD-1에서 EMD-5 명명되어 모두 샌니콜라스 섬에서 진행되었다. GQM-163A Coyote 유도버전의 첫 번째 비행테스트였던 EMD-1는 2004년 5월에 있었다. 이 임무를 통해 비행중의 덕티드로켓, 핀구동제어시스템, 스로틀, 항공전자시스템 등을 포함한 많은 서브시스템에 대한 데이터를 얻었고 MARC-R282 램제트 엔진의 모든 컴포넌트들도 잘 작동하였다. 이후 2004년 8월과 12월에 각각 EMD-2, EMD-3 비행이 있었고 2005년 3월에 EMD-4 그리고 5번째이자 최종 유도비행테스트였던 EMD-5가 2005년 4월에 진행되었다. EMD-5 에서는 총 비행거리 54.7 마일을 비행하였고 약 118초간 램제트가 작동되면서 예정된 기동비행을 잘 수행하였다. GQM-163A 비행테스트 프로그램은 성공적이었고 MARC-R282 램제트 엔진도 요구조건을 잘 만족시켰다. 지상테스트결과로부터의 예측치와도 상당히 근접하였다. MARC-R282의 성공적 개발을 통해 고체덕티드로켓엔진 사이클의 신뢰성도 크게 입증되어 전술미사일로의 적용에 큰 진전을 주었다.
2 HSAD 프로그램
High Speed Anti-radiation Demonstration (HSAD) 프로그램은 공중발사(air-launched) 램제트 추진기술을 비행테스트를 통해 입증하려는 미해군 프로그램이다. HSAD 미사일에는 에어로젯사의 MARC-R290 램제트엔진이 적용된다. 에어로젯사는 HSAD 미사일 실증을 위해 고체연료 가스발생기 설계와 스로틀조절시스템, 흡입구설계 등이 포함된 기체/추진/조종 (APS ; Airframe/Propulsion/Steering) 시스템개발을 맡고 있다. Goodrich 사가 핀 구동시스템 개발과 제작, 밸브제어구동시스템을 맡고 있다. 또한 HSAD 프로젝트 에는 미공군의 가변흐름덕티드로켓(VFDR) Advanced Development 프로그램에 참가했던 팀들이 개발 입증한 기술들을 토대로 하고 있으며 비행테스트가 진행 중에 있다.
3. 공군 VFDR-FVC 프로그램
미공군에서도 “Variable Flow Ducted Rocket-Flight Vehicle Concepts (VFDR-FVC)” 프로그램을 진행하고 있다. 이 프로그램은 공군의 가변흐름덕티드로켓 추진기술를 진보시키고 Dual Range/Dual Role Missile(DRRM)을 위한 전술미사일개념을 개발하려는 것이다. F-22, F/A-18 등의 전투기 적재소에 탑재가 가능하도록 하여 AIM-120 같은 중거리공대공미사일(AMRAAM)을 대체하고 사거리를 연장한 미래의 공대공, 공대지 미사일에 적용시키고자 한다.
트레이드 스터디를 수행한 후 단일 공기흡입구가 미사일 후방 하단에 위치하는 것으로 형상이 결정되었다. 일련의 풍동실험을 통해 흡입구 성능이 평가되었다. 마하수 1.8~4.0 범위내에서 피치각 -5도에서 15도, 사이드슬립각을 5도까지 변경하면서 데이터가 얻어졌다. 그리고 이러한 후방 단일 흡입구 형상은 연소실 설계에도 도전을 주었는데 흡입공기가 최소 압력손실을 가지면서 연소실내에서 연료와의 연소가 효율적이기 위한 연료 인젝터, 연소기 흐름관리에 대한 최적화가 연구되고 있다.
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미 해군과 공군이 수행하는 램제트 분야 주요 프로그램들로서 SSST 미사일이 제작중에 있으며 비행테스트 실증단계에 있는 HSAD, 그리고 기술개발중인 공군의 VFDR-FVC 프로그램이 있다. 이 프로그램들은 소형, 경량화와 추력조절이 가능하고 중장거리 미사일에 적용 할 수 있는 고체연료덕티드로켓 방식의 램제트엔진 사이클에 초점을 두고 있다.
**** 참고자료 ******
"Status of Ramjet Programms in the United States"
44th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference & Exibit 21-23 July 2008
- Orbital Sciences Corporation 'GQM-163A Coyote' factsheet
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