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XB-70 발키리: 마하 3을 향한 똥꼬쇼
[시리즈] 정보글 모음집 · XB-70 발키리: 존나게 빠른 폭격기의 필요성 · 비질란테와 노스 아메리칸에 관한 잡설들(완) · 날아다니는 코닥 카메라: RA-5C Vigilante-3 · 계륵이 되어버린 폭격기: A-5 Vigilante-2 · 50년대 항공기술의 정점: A-5 Vigilante-1 · 냉전기 미해군의 대들보: A-3 Skywarrior-2 · 냉전기 미해군의 대들보: A-3 Skywarrior-1 · 벼락치기하면 안되는 이유: AJ Savage · 조종사가 권총쏘는 이야기 · 미국의 정신나간 공중항모 이야기 · 소련의 정신나간 잠수상륙함 이야기-후편 · 소련의 정신나간 잠수상륙함 이야기-전편 · 바게트맛 잠수함의 슬픈 일대기-2편 · 바게트맛 잠수함의 슬픈 일대기 · 영국이 잠수순양함 만드는 이야기-후편 · 영국이 잠수순양함 만드는 이야기-전편 · 소련이 정찰기 만들다 망하는 이야기 · 소련이 정찰기 만들다 때려치우는 이야기 · 이란이 소련 영공침범하는 이야기 1955년, 미공군은 1963년에 배치될 새로운 초음속 폭격기를 위한 제 38호 작전요구사항을 발표한다 이 새로운 폭격기의 ROC는 다음과 같았는데, -마하 0.9의 순항속도 -마하 3.0의 최고속도 -최소 23톤의 폭장량 -7,400km의 전투행동반경 사실상 B-58과 B-52의 장점만을 섞어둔듯한 성능으로, 이게 1950년대의 기술로 가능한지 의문이 들긴 했지만 아무튼 보잉과 NAA는 이 신형 폭격기 겸 정찰기 사업에 뛰어들었다. 아 왜 폭격기 겸 정찰기냐면 원래는 WS-110L이란 이름으로 SR-71 대신 얘가 차기 전략정찰기 역할을 맡을 계획이었기 때문이다. 물론 1958년에 SR-71에 밀려서 사업자체가 취소되었다 이들은 모두 'ZIP 연료' 라 불리는, 새로운 고에너지 연료를 사용해 작전반경을 기존 연료 대비 10~15% 가량 향상시킬 계획이었고, 두 업체의 설계안들은 모두 ROC를 맞추기 위해서 날개 끝에 B-47 폭격기만한 연료 탱크를 달고 비행하다가 목표 근처에 가면 연료탱크를 주익에서 분리해버린 후 초음속으로 목표를 공격한 뒤 이탈하는 개념으로 만들어졌다. 이는 장거리 비행에는 긴 날개가 유리하나 순간적인 고속 비행에는 짧은 날개가 유리하기 때문이었는데, 주익의 형상 자체도 F-104처럼 극단적인 고고도 고속비행에 최적화된 마름모꼴로 설계되었다. 물론 이러한 신박한건지 미친건지 모를 설계안 덕분에 당시 전략공군사령부 사령관이었던 커티스 르메이가 '이게 씨발 어딜봐서 폭격기란거냐'라며 대놓고 깔정도로 기체 자체가 당시 기술로 만들기엔 너무 크고 복잡해져버려서 미공군은 1956년, 개발 1년만에 1단계 개발을 종료시켜버리고 보잉과 NAA한테 이런거 집어치우고 다시 연구해오라고 지시했다. 그리고 2단계 개발과정에서 흥미로운 사실이 발견된다. 이륙 후 최고속도로 계속해서 비행한다면 연료 소모량은 아음속으로 비행할 때보다 두 배 이상 높은 반면, 속도 자체는 순항속도의 네 배에 가까웠다는 사실이다. 따라서 연료 대비 거리를 계산한 경제 순항 속도를 적용한다면 최고 속도로 계속해서 비행하는게 가장 경제적이라는 결론이 나왔다. 이는 기존에 공군이 생각했던 ROC를 전면적으로 수정하게 했는데, 기존에는 해당 기체가 적당한 속도로 비행해 목표물에 접근한 이후 순간적인 최고 속도로 폭격을 하고 퇴출할 계획이었지만, 항상 최고 속도로 비행하는 것이 경제적이기 때문에 이륙 후 착륙하기 전까지 항상 최고속도를 유지하면 됐기 때문이다. 물론 이게 진짜로 가능한지에 대해선 갑론을박이 있었지만 1957년 3월 자로 풍동(風洞) 시험에 돌입하면서 실현이 가능하다는 결론에 도달했고, 이에 따라 WS-110A는 이륙 후 마하 3에 도달하면 꾸준히 그 속도를 유지할 수 있도록 설계를 변경한다. 공군은 새로 수정된 ROC를 발표했는데, 순항 속도 마하 3.0~3.2 순항고도 23km 항속 거리 최대 10,500마일(16,900km) 순수중량이 490,000파운드(220,000kg) 이내로 제한되어야 했다. 우선 보잉사의 boeing model 804-4 설계안의 경우, 처음에는 가변익을 좀 만지작거려 보다가 삼각익이 가장 초음속 비행에 적합하다는 결론이 나오자 F-104처럼 극단적으로 얇은 동체에 카나드와 삼각익을 달고, B-58 허슬러와 마찬가지로 주익 하부에 6개의 제트엔진을 일렬로 장착해놓은 모습이었다. 반면 노스 아메리칸의 설계안은 극단적으로 얇은 동체와 삼각익, 카나드를 채택한건 보잉과 동일했으나 1개의 수직미익을 적용한 보잉과 다르게 수직미익을 2개 세웠고, 6개의 엔진을 3개씩 묶어다가 동체 뒤쪽에 배치했다. 이는 독특한 공기흡입구 때문이었는데, NAA의 기술자들은 초음속 상황에서 에어 인테이크가 강력한 충격파를 생성해 일종의 압축 양력(Compression lift)을 생성하도록 했다. 날개 설계에 있어서도 노스 아메리칸 사는 고속이 되면 날개 끝단이 아래쪽으로 살짝 접히게끔 하는 일종의 가변익을 채택했다. 이는 기체가 음속을 돌파하는 순간 발생하는 충격파를 잡기 위한 조치였으며, 동시에 날개의 수직면을 늘려 기체의 방향안정성을 높이기 위한 목적이었다. 1957년 12월, 여러 신기술들을 대거 적용한 NAA가 신형 폭격기 사업의 승리자가 되었고, 1958년 1월에 계약이 체결됐다. 미 공군은 NAA의 설계안에 'B-70'이라는 제식명칭이 부여했으며, 대국민 공모전을 통해서 '발키리'라는 별명도 붙여주었다. 하지만 아직 문제는 남아있었다. 마하 2짜리 콩코드조차 순항중에 기체 온도가 127°C까지 올라가서 비행중 열팽창때문에 길이가 30cm나 늘어났는데 마하 3으로 순항하는 XB-70의 평균 표면온도는 230°C였고 엔진부의 온도는 최대 540°C에 달했다는 것이다. NAA 엔지니어들은 공기와의 마찰으로 발생되는 열을 줄이기 위해 알루미늄으로 만들어진 얇은 샌드위치 패널 위에다가 벌집(honeycomb)형 구조물을 채워넣어서 동체를 제작했고, 열을 집중적으로 받는 노즈콘과 꼬리날개는 티타늄으로 만들어졌다. SR-71과 마찬가지로 기체온도를 낮추기 위해 엔진으로 가는 연료는 열 교환기를 거쳐가게끔 설계했으며, 고온의 마찰열에 항공유가 자연발화하는걸 막기 위해 동체에다가 액체질소 탱크를 설치했다. 또한 착륙과 저속비행시 시계(視界)확보를 위해서 각도조절이 가능한 앞유리와 노즈램프가 설치되었는데, 기수가 아예 꺾이는 콩코드나 Tu-114보단 못했겠지만 이런 방식으로도 그럭저럭 시야확보가 가능했던 모양이다 사용하는 엔진 또한 마하 3을 내기 위해서 F-4나 B-58, A-5에 쓰인 GE제 J-79 터보제트엔진을 기반으로 XB-70만을 위해 특수제작된 YJ-93-GE-3 터보젯을 동체 후방에다 6개나 때려박았다. 각각의 엔진은 AF 가동시 30,000Ib의 추력을 선사했으며, SR-71에 쓰인 P&W의 35,000lb짜리 J-58보단 못했지만 245톤짜리 폭격기를 마하 3으로 움직이게 하는데는 충분했다. J-58과 마찬가지로 YJ-93또한 특수 연료를 필요로 해서 미공군은 JP-5의 어는점을 낮추고 안정성을 높인 JP-6을 개발했다. 또한 동년배였던 B-58과는 달리 XB-70에는 방어기총이 장착되지 않았는데, 1950년대 후반에 초기적인 공대공 미사일이 개발되면서 방어기총 자체가 퇴물이 되어버렸기 때문이다. NAA의 엔지니어들은 추가적으로 B-17과 P-51처럼 XB-70에도 윙맨이 필요하다 생각했는지 기존에 운용되던 요격기인 F-102/106을 대체할겸 해서 NA-257이란 설계안에서 파생된 XF-108이라는 대형 호위기 프로젝트 또한 같이 진행되었다. 엔진과 사출좌석을 XB-70과 공유한 이 마하 3짜리 호위기는 DEW 시스템(Distant Early Warning: 미국이 소련 폭격기 막는다고 캐나다와 북극, 그린란드에 배치해놓은 장거리 레이더 시설들)의 사이사이로 침투하는 소련군 폭격기들을 장거리 미사일로 격추하고 XB-70을 소련 영공까지 호위하는 역할을 맡을 예정이었다. 그러나, 일이 조금씩 꼬여가기 시작했다 1960년, U-2가 소련의 지대공미사일인 SA-2에 격추된 것이다.
작성자 : 우희힝고정닉
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