미국과 중국의 대표적 전투기들 및 그것들의 개선 현황/계획을 비교 평가하는 훌륭한 글들이다. 한국 웹사이트에서는 이 정도 글들을 접하기가 쉽지 않다. 상당수가 번역기 돌리고 전혀 손을 안 본 글들이다.
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J-20은 연료 효율성, 초음속 순항 속도, 추력, 내구도, 발전 용량이 개선된 신형 WS-15 엔진이 탑재되면서 공중 우세 전투기로서의 지위가 확고해질 것으로 예상된다.

F-22는 적은 생산량 및 낮은 가용률에 스텔스성이 떨어지는 구형 기체와 낙후된 항공 전자 기술이 겹쳐 공중 우세 전투기 역할을 효과적으로 수행할 수 없다.

F-35는 단발 엔진 경량 다목적 전투기로서의 한계와 그 한계를 줄이는 데 필요한 차세대 엔진 개발의 포기 및 기존 엔진의 개량으로의 선회로 인해 WS-15 엔진이 탑재J-20에 대적할 수 없을 것이다.
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https://theaviationgeekclub.com/china-supercharging-its-j-20-stealth-fighter-with-a-next-gen-engine-the-f-35-needs-a-successor-to-the-f135-fast/

중국, 차세대 엔진으로 J-20 스텔스 전투기 '슈퍼차지': F-35는 F135의 후속작이 빨리 필요해

2024년 10월 14일 에이브러햄 에이브람스

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J-20 대 F-35

중국의 J-20 Mighty Dragon과 미국의 F-35 Lightning II 5세대 전투기는 오늘날 첨단 전투 능력 면에서 전 세계에서 그들만의 리그에서 라이벌들로 부상했다. 동세대 전투기 중 유일하게 대규모 생산 중인 두 전투기는 다른 전투기에서는 볼 수 없는 분산 조리개 시스템(distributed aperture systems)과 같은 여러 가지 독특한 항공 전자 기능을 통합하고 있어, 각 항공기는 공대공 교전 시 상대방에 대한 특정 대응책으로 여겨집니다. 따라서 두 기종의 현대화 및 성능 향상을 위한 경쟁적인 노력은 세계 양대 군사 강국 간의 공중 전력 균형에 매우 중요한 영향을 미친다.

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J-20 Mighty Dragon
https://theaviationgeekclub.com/chinas-j-20-mighty-dragon-fighter-pilot-said-he-flew-over-taiwan-undetected/

F-35 F-35 Lightning II
https://theaviationgeekclub.com/first-j-20-representing-f-35-aggressor-aircraft-unveiled-at-nellis-afb/

분산 조리개 시스템 - 360도 상황 인식 기능을 제공하여 조종사의 헬멧 바이저에 실시간 이미지를 투사한다
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지난 한 해 동안 두 전투기의 현대화에서 특히 주목받은 분야는 엔진으로, 두 기종의 성능을 혁신적으로 향상시킬 수 있는 새로운 동력원이 제안되고 있다. 두 기종에 제안된 신형 엔진의 가장 큰 장점은 항속거리를 크게 늘릴 수 있다는 점인데, 이는 서태평양의 광활한 거리를 운항할 때 특히 중요한 요소이다. J-20의 경우 새로운 WS-15 엔진을 사용하면 기존 WS-10 엔진을 사용할 때보다 연료 소모가 많은 애프터버너를 사용하지 않고 훨씬 더 빠른 속도로 초음속 비행을 할 수 있다.

또 다른 장점으로는 발전 용량이 증가하여 레이더와 같은 더 강력한 하위 시스템과 향후 가능한 지향성 에너지 무기의 통합이 용이하다는 점이 있다. 또한 새로운 엔진은 두 전투기가 더 높은 속도와 고도에서 작전할 수 있게 하여 발사하는 미사일에 더 많은 에너지를 전달할 수 있게 해줄 것으로 기대된다.

WS-15: 최전방 J-20에 통합된 세 번째 엔진

또한 두 전투기의 기동성이 훨씬 더 향상되어 가시거리와 가시거리 밖에서 모두 중요한 이점을 제공하는 동시에 유지보수 요구 사항과 정비 시간을 단축할 수 있다.

J-20의 WS-15 엔진은 최전방 J-20에 통합되는 세 번째 엔진으로, 처음 약 40대의 항공기에 러시아산 Al-31FM2 파워플랜트의 파생형 엔진이 탑재되어 토종 엔진이 개발될 때까지 임시방편으로 사용되었다. 러시아 엔진의 최대 추력은 미국의 쌍발 엔진 스텔스 전투기인 F-22에 탑재된 F119 엔진보다 약 9% 낮았다. 2021년 1월부터, 또는 그보다 조금 더 일찍 운용된 J-20에는 중국의 주요 4세대 전투기인 J-10, J-11, J-15 및 J-16에 동력을 공급하는 엔진의 향상된 파생형인 WS-10C 파워플랜트가 통합되었다. 이 새로운 엔진은 중국의 러시아산 수입 엔진에 대한 의존도를 효과적으로 종식시켰으며, 처음으로 초음속순항을 가능하게 하는 더 높은 수준의 비애프터버너 추력을 제공했다. 이 엔진은 Al-31FM2보다 더 안정적인 것으로 알려졌으며 J-20이 높은 고도 활주로와 장거리 해상 순찰에서 작동 할 수있게 했다.

WS-15는 양산 시작이 보고된 지 3개월 후인 2023년 6월, 쌍발 구성의 J-20 프로토타입에 탑재되어 처음 비행하는 모습이 목격되었다. 이 엔진은 10:1 또는 11:1로 추정되는 훨씬 더 높은 추력/중량비를 제공하여 현재 F-35에 동력을 공급하는 F135와 동일한 수준의 효율을 제공하며, 구형 F119보다 더 높은 수준이다. 단결정 터빈 블레이드를 사용하는 이 엔진은 유지보수가 덜 필요하고 수명이 훨씬 길며 열 관리 특성이 개선될 것이다. 이 엔진을 통해 전투기는 훨씬 더 빠른 속도로 초음속순항할 수 있으며, 일부 보고에 따르면 초음속순항 속도가 마하 2에 근접하여 J-20이 항속 거리의 손실 없이 다른 전장에서의 비상 상황에 신속하게 대응할 수 있다.

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F-35에 동력을 공급하는 F135
https://theaviationgeekclub.com/us-navy-operations-specialist-explains-why-the-f-35s-f135-engine-is-better-than-f-22s-f119-but-not-in-every-way/

구형 F119
https://theaviationgeekclub.com/the-f-22-uses-rectangular-exhaust-nozzles-and-f-35-su-57-and-chinese-stealth-fighters-dont-heres-why/
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엔진 업그레이드가 시급한 Lightning II

WS-15는 J-20의 기존 엔진보다 추력이 21~36% 더 높을 것으로 추정되며, F135를 제외한 세계에서 가장 강력한 전투기 엔진이 될 것이며, 쌍발 엔진 전투기인 J-20은 다른 어떤 운용 중인 전투기보다 편안하게 가장 높은 추력을 제공할 것이며, 하위 시스템에도 거의 확실하게 더 많은 전력을 공급할 것이다. WS-15 엔진을 장착한 최초의 J-20 최전방 부대는 2025년에서 2027년 사이에 운용될 것으로 예상된다.

J-20과 달리 F-35의 엔진은 단발 엔진으로 개발되었다. F135 엔진이 최신 WS-10C 변형보다 더 정교한 것으로 간주되지만, F-35는 엔진 업그레이드가 훨씬 더 시급한 것으로 간주된다. 주요 요인은 F-35가 아직 전력 요구량이 낮은 훨씬 가벼운 항공기로 계획되었을 때 엔진이 설계되고 대부분 개발되었으며, 이에 따라 F135의 냉각 용량이 오늘날 전투기의 센서 및 항공 전자 장치의 전력 요구량을 충족하지 못한다는 점이다. [이에 따라 F135의 냉각 장치 구동용 전력 생산 용량이 오늘날 전투기의 센서 및 항공 전자 장치의 냉각에 필요한 전력 요구량을 충족하지 못한다는 점이다.]

그 결과 엔진을 교체하지 않으면 F-35의 수명 기간 동안 예상치 못한 유지보수 비용으로 380억 달러가 추가될 것으로 예상되며, 이는 신형 F-35A 전투기 475대의 비용과 거의 맞먹는 금액이다. 2022년까지 F-35의 냉각 [장치 구동용 전력] 수요는 약 30킬로와트인 반면, F135는 15킬로와트만 생산하도록 설계되어 엔진에서 훨씬 더 많은 공기를 빼내 열교환기를 통과시켜야 하기 때문에 유지보수에 적합하지 않을 뿐만 아니라 항공기의 추진력도 더욱 떨어지게 된다.

태평양 상공의 J-20 대 F-35

블록 4 업그레이드로 인해 F135가 설계된 것보다 세 배 이상 많은 47킬로와트의 냉각 [장치 구동용 전력]이 필요할 것으로 예상되기 때문에 이 문제는 더욱 악화될 것이다. 향후 업그레이드로 인해 냉각 [장치 구동용 전력] 요구 사항은 훨씬 더 증가할 것으로 예상된다.

냉각 [장치 구동용 전력] 요구 사항 외에도 다양한 요인으로 인해 F-35에 새 엔진을 통합해야 하는 시급성이 높아졌다. 이 전투기는 처음에는 주로 보조적 공대공 능력을 갖춘 [다양한 해상·지상 표적] 타격 역할을 위해 설계되었으며, 더 무거운 F-22는 공대공 우위 전투기 역할을 하도록 고안되었다. 그러나 F-22는 적은 생산량 및 낮은 가용률에 스텔스성이 떨어지는 구형 기체와 낙후된 항공 전자 기술이 겹쳐 이 역할을 효과적으로 수행하지 못했으며, 가시거리 및 가시거리 밖 전투 모두에서 오늘날 F-35는 더 제한된 비행 성능에도 불구하고 그 가장 오래된 스텔스 전투기에 비해 뚜렷한 이점을 가지고 있다.

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다양한 요인
https://theaviationgeekclub.com/f-35s-with-fewer-than-40-hours-of-flying-grounded-because-of-issue-with-tube-that-transfers-high-pressure-fuel-in-the-fighters-f135-engine-discovered-after-f-35b-crash-in-texas/
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공대공 영역에서 중국 항공기에 대응하기 위해 F-35에 의존하는 정도를 고려할 때, 21세기 전투기 기종 중 가장 낮은 [F-35의] 비행 성능을 크게 개선하는 것이 매우 바람직하다. 또한 단발 엔진 전투기로는 인상적이지만 항속거리는 J-20의 절반 정도에 불과할 것으로 추정되며, WS-15가 도입되면 그 격차는 더욱 커질 것이다. 태평양에서 작전을 수행하려면 항속거리가 긴 전투기가 매우 바람직하다.

적응형 엔진 전환 프로그램

새로운 엔진의 긴급한 필요성으로 인해 한 세대 앞선 성능의 F135 후속기를 제공할 수 있는 잠재력을 지닌 적응형 엔진 전환 프로그램(AETP)에 큰 관심을 기울이게 되었다. 이 엔진은 연료 효율성을 우선시하는 모드와 추력을 우선시하는 모드 사이를 전환할 수 있는 적응형 사이클 파워플랜트를 도입하여 전투기가 순항할 때 연료를 덜 사용해 항속거리를 향상시키면서도 전투를 위해 추력을 급상승시킬 수 있는 기능을 제공했다. 이 엔진은 또한 바이패스 공기 시스템을 도입하여 엔진을 냉각하고 효율을 높이는 데 기여하는 “제3의 흐름”인 바이패스 공기를 공급했다.

이전의 모든 터보팬 엔진은 두 개의 스트림을 사용했다. 이를 통해 연료 효율이 25% 향상되어 항속 거리가 약 36% 증가하고 운영 비용이 절감될 것으로 예상되었다. 바이패스 공기 시스템은 냉각 성능도 크게 향상시킬 수 있었을 것이다. 따라서 이 엔진은 F-35의 동력장치에 영향을 미치는 모든 주요 문제를 해결하고 항속거리, 비행 성능 및 하위 시스템에 대한 전력에서 J-20과의 성능 격차를 좁힐 수 있는 잠재력을 가지고 있었다. 이에 따라 미 의회는 2022년 국방수권법에서 2027년부터 F-35A에 AETP 엔진을 장착해야 한다고 명시했다.

F-35에 절실히 필요했던 차세대 엔진이 더 이상 개발되지 않음

J-20 프로그램은 WS-15를 최전방 전투기에 통합하기 위해 순조롭게 진행되고 있지만, 프랭크 켄달 공군 장관이 2023년 3월 10일에 더 이상 개발하지 않기로 결정하면서 F-35에 꼭 필요한 차세대 엔진은 더 이상 개발되지 않고 있다. 이는 2024 회계연도 예산에서 확인되었다. 주요 요인은 모든 F-35 기종에서 F135를 교체해야 할 필요성이 있었고, AETP 엔진은 해병대용으로 개발된 F-35B 기종과 호환되지 않을 것으로 예상되었기 때문이다. J-20은 중국 공군의 공중 우세 전투기로 개발되었지만, F-35는 3용도 [다목적] 전투기로 개발되었기 때문에 개발 과정에서 타협이 필요했는데, F-35B가 특히 그랬다.

따라서 공군은 새로운 엔진이 아닌 F135의 개량형 개발에 투자하고 있는데, 이는 F-35 세 기종 모두에서 냉각 [장치 구동용 전력] 요구 사항을 개선[충족]해야 하는 긴급한 요구를 해결하지만 항속거리와 비행 성능은 훨씬 더 보수적으로 개선되게 되며 혁신적인 적응형 주기 동력장치나 제3의 공기 흐름은 제공하지 못한다.

F-35 프로그램과 J-20 프로그램 간의 라이벌 관계로 인해 두 항공기에서 미래[형] 엔진[의] 통합은 매우 중요해졌는데, 이는 각 항공기의 상대방과의 교전 성능을 결정할 우수한 스텔스 코팅, 레이더, 데이터 링크 및 공대공 미사일을 개발하기 위한 지속적인 경쟁이 매우 중요해진 것과 완전히 똑같다.

심각한 의문이 제기된 NGAD의 미래

훨씬 더 높은 비행 성능과 훨씬 더 큰 항공 전자 제품군을 구동하도록 설계된 쌍발 엔진을 장착한 훨씬 더 크고 장거리 전투기로 개념화되었던 J-20의 고유한 장점으로 인해 미국은 업계에서 가장 중요한 남은 장점 중 하나인 엔진 개발의 선두를 활용하여 최첨단 새 동력 장치를 F-35에 통합하는 것이 더욱 중요해졌다. F135는 2014년부터 운용되기 시작했으므로 [그보다 미래형 엔진인] WS-15는 향후 몇 년 동안 정교함의 격차를 크게 해소할 것으로 예상되며, F-35 프로그램을 위해 계획된 F135 개량형보다 J-20 프로그램의 역량이 훨씬 더 크게 도약할 것으로 보인다.

이전에는 적응형 엔진 전환 프로그램의 후속 기종이 미국의 차세대 공중 우위 임무용으로 개발된 6세대 항공기인 차세대 공중 지배(NGAD) 전투기에 사용될 것으로 예상되었지만, 이후 막대한 예상 비용으로 인해 이 전투기 프로그램의 미래는 심각한 의문이 제기되었고, 공군은 설계 및 요구 사항의 '급변'을 시사하는 성명을 발표했다.

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차세대 공중 지배
https://theaviationgeekclub.com/naval-aviator-involved-in-the-atf-program-explains-why-its-time-for-the-f-22-to-be-programmed-for-end-of-life-and-replacement-by-the-ngad/
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엔진 기술 우위를 활용하지 못하는 미국

블록 4 요구 사항과의 비호환성으로 인한 현 F135의 교체 시급성과 AETP 엔진과 F-35B의 비호환성이 흠이 전혀 없는 새 파워플랜트에보다는 개량된 F135에 투자하기로 한 공군의 결정을 정당화하기 위해 인용되었지만, 그 결과는 미국이 엔진 기술 우위를 활용하여 F-35를 '슈퍼차지'하지 않을 것이라는 것이다. 한편 중국 업계는 J-20에 가능한 최고의 엔진을 장착하기 위해 노력할 것이며, 그 결과 중국 공군은 역내에서 더욱 유리한 위치를 점하게 될 것이다.
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군사항공에 관심이 많은 이들에게 큰 도움이 되는 아주 알찬 시리즈글이다. 다소간 황당한 것은 이 시리즈글이 게제된 곳이 '울산함성'이라는 노동자 독립 언론 매체라는 것이다. 나는 노동자 독립 언론 매체가 이런 주제까지 다룰 필요는 전혀 없다고 생각한다. 미국이 주도하는 집단서방과 중국이 주도하는 다극화 세력 간의 대립을 선악 대결로 보는 입장의 매체인 것 같은데, 미중의 최신 전투기들을 비교평가하지 않아도 그 입장을 명확하게 전달하는 데는, 그리고 금융화와 탈제조업화라는 미국 경제의 근본적 문제 및 중국의 과학 기술 및 군사력의 급격한 발전이라는 결정적 사실을 정확히 파악하는 데는 아무런 문제도 없다. 이런 비교평가는 밀리터리 매거진이나 저널에 맡겨두면 된다.
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F-22와 젠-20 싸우면 누가 이길까?
http://www.ulham.net/project/19819?search_target=tag&search_keyword=%EC%A0%A0-20

F-35는 빈자리를 메꿀 수 있을까?
http://www.ulham.net/project/19973?search_target=tag&search_keyword=%EC%A0%A0-20

제6세대 전투기 개발 경쟁과 전망
http://www.ulham.net/project/20083?search_target=tag&search_keyword=%EC%A0%A0-20