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작성일 : 23-07-02 18:21
[공군] F414-EE급 국산 전투기엔진 개발이 가능한 이유
 글쓴이 : 집토끼
조회 : 5,846  

전투기 엔진 개발에 들어가는 기술이 한 두가지 요소로 결정되는 것은 아니겠지만, 어쨌든 국산전투기엔진 개발(그것도 F414-EE와 같은 수준)에 자신감을 보이는 이유 중 하나는 바로 내열소재기술의 확보입니다.

Sheldon님이 작성한 글 중 미리보기 링크
https://maily.so/sheldon/posts/8a8d5f6a

2024년 개발되는 무인기용 터보팬 완제 엔진의 터빈입구온도(TIT)가 무려 1600도(섭씨) 이상이라는 것입니다.

비교 대상으로는
1. T-50과 FA-50에 들어가는 F404엔진의 TIT가 1350도입니다.
2. KF-21에 들어가는 F414엔진의 TIT가 1500도입니다.

이미 내열소재기술로는 F414급을 개발할 수 있는 수준이 확보된 것입니다.(물론 엔진이 내열소재기술 하나로 뚝딱나오는 것은 아니지만)

더구나 2026년에는 TIT 1700도까지도 달성하게 되며 2037년 전투기용 터보팬 엔진이 18000파운드가 될거라는 예측이 이런 기술에 기반한 예측입니다.

심지어 2037년의 전투기용 터보팬 엔진의 최대 추력이 20000파운드쯤 될거라는 예측도 존재합니다.

바로 TIT 1700도를 확보하는 것도 2026년 일어나는 일이며, 2037년까지 12년의 세월동안 기술은 더 고도화될 것이기 때문입니다. 18000파운드라는 목표는 2026년 확보되는 기술에 근거한 목표입니다.

국산 6세대급  전투기를 개발하고, 거기에 국산 엔진을 탑재한다는 것은 이제는 국뽕 유튜버의 망상이 아니라, 점차 현실화될 미래의 모습인 겁니다.

(인명의 손실없이 엔진의 신뢰도와 내구성, 성능을 모두 실증하고 보완할 수 있는 무인기용 터보팬부터 목표를 잡은 것 역시 탁월한 선택이라고 생각합니다. 항공 선진국들이 힘들게 걸어온 길을 우리는 무인기를 통해 리스크와 비용, 개발기간을 저감시킬 수 있습니다.)
출처 : 해외 네티즌 반응 - 가생이닷컴https://www.gasengi.com


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야구아제 23-07-02 18:32
   
개발해서 국산 전술기 400대 체제면 중국하고 싸워도 이길 것 같네요.
     
집토끼 23-07-02 18:38
   
러시아 공군은 상대해서 충분히 우위를 잡을 수 있을 것 같지만, 중국은 또 차원이 달라서

한국 공군 + 주한미군(5공군) + 주일미군 증원(7공군+해군+해병대)정도는 되야할 것 같습니다.
범내려온다 23-07-02 19:54
   
그래서 국산 유인기에 언제 장착가능해?
     
집토끼 23-07-02 19:55
   
2040~41년쯤? KF-21시제기 5대에 장착하고 실증하는 건 더 이전일거고
          
범내려온다 23-07-02 21:06
   
KF-21 배치 1, 2 120대는 기존 F-4/5 대체 2032년까지. 26년 즈음에 나올 저율양산기 생산기간 감안해서 6~7년
KF-21 배치 3 또는 KF-XX 로 예상되는 후속물량은 30년이 넘어가는 F-16계열 초기도입분 부터 대체해서 KF-16 막판 물량까지 대체하려고 약 170~180대 전후물량 이라고 가정했을때 약 8~9년 걸릴테니, F-15K 교체해야 할 시점까지 가야 순수 국산개발엔진 올리겠구나.
               
집토끼 23-07-02 21:16
   
KF-16(8대 손실분 포함 총 140대 수요)은 2040년 초반까지는 쓸거니까 시기가 대략 맞아떨어질걸? 여기에 F-15K까지는 국산 전투기로 대체한다는게 공군 로드맵이니까 여기에 또 60대 추가하고 (이리하면 엔진 대략 500대 양산)

그리고 그거 다 끝나면 T-50/FA-50 대체 차세대 단발 기체에 또 150대쯤(예비물량까지 200대쯤)에 들어가고, 고성능 무인기에도 단발로 들어가고

그리고 성능이 좋으면 KF-21블록1/2도 나중에 교체하고(F-35가 나중에 엔진 교체하려는 것처럼)
               
집토끼 23-07-02 21:54
   
KF-16U는 개량완료하고 20년쯤 쓸거니까 2040년대 초반~중반까지 대체할거야
성능 개량하면서 수명연장도 하는 개량 프로그램이기 때문에 그래

그리고 깡통 F-4/F-5도 별다른 업그레이드 없이 기골보강해서 47년~48년 날리고 퇴역하는데 KF-16U로 큰돈 써서 4.5세대로 업그레이드한거를 그 깡통들보다 더 짧게 쓰겠어?
                    
범내려온다 23-07-03 00:22
   
응 국산화 제품 쓴다는 명분으로 돈버는 애들이 로비해서 충분히 그럴 수 있는 애들이거든.

T-50 위해서 멀정한 호크훈련기 해외에 중고판매했잖아.
집토끼 23-07-02 20:41
   
잘못된 정보가 있어서 정정합니다.

쉘든님 글에 나오는 1600K+는 섭씨로 치면 1350도이며 404엔진과 동급입니다. 1600K를 섭씨로 잘못 인용했습니다.
집토끼 23-07-02 20:43
   
어쨌든 현재 확보된 기술이 TIT 1630도(섭씨)이고 2026년 1700도를 달성할 예정이라는 다른 분의 글을 추가로 링크합니다.
https://m.dcinside.com/board/war/2745757
사커좀비 23-07-03 11:45
   
제가 지난 거의 1년 동안 쉘든님이나 DC나 뒤지면서 본건데...
일단, 무인기용 터보팬엔진은 적어도 오피셜로는 5,500파운드급인데...
해당 종사자 피셜, 관련 연구원 피셜 등에 기반한 카더라로는 8,000파운드급이 될 가능성이 클거라는 예상이었고..
이게 잠깐 와전되서 5,5500파운드급이랑 8,000파운드급이랑 투트랙이 아니냐는 얘기도 있었는데...
결국... 프로젝트명은 5,500파운드급이고 이 결과물이 8000파운드일 수 있다... 이렇게 이해하면 되겠네요?

F-414급 엔진개발계획도 세미나에서는 최소 15,000파운드급이라 했는데...
향후 무인기용 엔진의 개발이 잘 되고, 소재 및 내열기술이 진화적으로 개발되면...
F-414급 + @라는 이야기네요...
     
집토끼 23-07-03 11:59
   
저도 그분들 글을 보고 알게된 사실이지만

5500파운드급 엔진 개발 사업 시작 당시 확보된 기술이 TIT1350도(1600K > F404엔진 TIT)였다고 합니다.

그래서 5500파운드 엔진은 딱 F404기준으로 엔진 직경 절반에 추력도 절반해서 5500파운드 목표가 설정됬다고 합니다. (필요하면 직경 2배로 키우고 딱 F404체급 엔진 개발로 연결하기 위해서)

그런데 곧 내열소재 기술이 발달(TIT1500도 > F414엔진 TIT)하면서 이 소재를 적용하는 추가 고도화 연구 개발이 추진되었고, 여기서 얻게되는 결과물이 바로 딱 F414엔진의 절반 직경에 절반 추력(7000~8000파운드)인 것입니다. (5500파운드 엔진 사업과 별개의 고도화사업입니다. 2027년 개발완료 예정입니다.)

그리고 이렇게 되니 이 엔진의 직경을 두 배로 키워서 대략 15000파운드 저바이패스 전투기(KF-21)용 터보팬 엔진도 충분히 개발가능하다는 판단이 서게 되었는데...

그 사이 내열소재기술이 또 발달하여, 현재 수준이 TIT1630도를 달성했고, 2027년 TIT1700도를 달성할 예정이기에 15000파운드>18000(A/B 26500추정)파운드 목표 상향이 된 것입니다.

그런데 여기서 기술이 딱 멈추는 것이 아니니까 2030년대 TIT1800도까지 달성한다면 최대추력20000파운드(A/B 30000파운드)도 가능한 것 아니냐는 희망 가득한 추정도 나오는 것 같습니다.

이 정도면 6세대급 전투기 엔진이라고 해도 손색이 없는 수준입니다.(FCAS에 탑재될 엔진 목표와 유사한 추력입니다. 더구나 그 시기도 5년정도의 차이로 나오게 되는 겁니다.)

암튼 이제는 한국형 국산 전투기 엔진의 목표가 F414-EE+@급으로 설정되었다고 하는 것이 더 정확할 것 같습니다.

(어디 국뽕튜브스러운 결론이지만, 관련 정보를 전해주시는 분들의 말에 따르면 위와 같은 결론에 도달하게 됩니다.)
          
사커좀비 23-07-03 15:07
   
그런데... 이런전런 이야기들을 종합해서.. 제가 내린 결론은...
처음에 왜 이렇게 어렵게 가지? 라고 생각했는데...
우리가 개발하는 터보팬엔진의 목표치가 추력도 추력이지만...
4000시간이상 장수명의 엔진을 개발하기 위한 로드맵이 아닌가하는 추정이 되더군요...
현재 5,500파운드급의 수명주기도 1000시간이상일거라는 얘기도 나오고...

솔직히 터빈입구온도 내열기술로는 우리도 그냥 15,000파운드급은 만들 수 있다는 이야기죠..
추력에만 촛점을 맞춘다면.. 현재도 그 정도 엔진은 구현이 가능한데..
굳이 비싼 엔진을 겨우 1000시간대로 나오는 걸 쓰기에는 유지비도 그렇고...
그냥 값비싼 고물 쓰는 것 밖에 안되니까...
현재 중국의 상황이 이렇다고 봅니다...
               
집토끼 23-07-03 15:17
   
라팔의 초기형 M88이 1000시간이었으니...
우리도 5500파운드 엔진에서는 1000시간이지만 계속 고도화해 갈거라고 봅니다. (2040년대까지 무인기로 충분히 실험하고 피드백을 통해 계속 기술 발전시켜서, 마지막에는 4000시간쯤 달성하면 충분할 듯 합니다.)

그리고 또하나 우리는 직경이 작은 F414급엔진이 목표라서 목표하는 추력 낮아보일 뿐 F414급 18000파운드 국산 엔진을 일본의 XF9-1급(대략 1.5배 직경)으로 직경과 크기를 키우면, 그에 못지않은 고성능 대추력엔진이 될 것입니다.(단지 그런 크기의 엔진이 목표가 아니라서 그 방향으로 안갈 뿐)
이쉬타 23-07-03 12:07
   
높은 터빈 입구 온도 를 만족시키는 내열 합금강의 제조기술이 없다고해서 
제트엔진을 못만드는것이 아니구,,,
타사 엔진 대비해서  연비가 높은 엔진이라서 이를  장착한 항공기나 헬기의 
항속거리가 짧아진다는 점이죠
내구성 문제도 같은 이치이구
KF-21 에 들어갈 제트엔진을 타국이 우리에 판매를 거부시를 대비한 국산형 엔진을
필히 가져야 하는데 이는 군사무기 라서 그렇슴니다....이게 민수용품이 아니죠
즉 내열 합금강 기술이 부족 하드라도 국내에서 무조건 만들어야 합니다
게임체인저 23-07-03 15:54
   
다들 공부를 많이 하신듯합니다.

두산에너빌리티만 해도 현재 H-class급 가스터빈 국산상용화 성공(금년 김포열병합발전소에 DGT6-300H S1 / TIT 섭씨1,500도급 20년 개발성공 23년 납품완료 /  https://www.electimes.com/news/articleView.html?idxno=319988https://www.dnews.co.kr/uhtml/view.jsp?idxno=202011301037384720473 ]하였습니다. 이후

H+급인 올해6월28일 H+급(DGT6-300H S2+ /380mw급/TIT 섭씨1,650도) [http://www.snmnews.com/news/articleView.html?idxno=519390  / https://www.energy-news.co.kr/news/articleView.html?idxno=80265 ] 수주계약완료 25년납품예정이라고 합니다.


이를 볼때 소재등의 경우 이미 TIT(터빈입구온도) 섭씨 1,650도(1,880K)의 부품소재등의 개발은 완료된듯 합니다. 또한 국가과학기술연구회 한국재료연구원의 2020년 보고서를 보아도 1,600도~1,700도의 열차폐코팅기술기반확보 및 Sic 의 1,700도급 In-situ 강도확보(열적안정도 1400->2000도로 향상), Re-free(희토류인 레늄대체 후보합금 기존 상용화 대조제품대비 향상된 성능제품 연구도 완료되었다고 합니다.
게임체인저 23-07-03 16:01
   
다만, 항공기엔진이 소재도 중요하지만 여러기술이 같이 확보되어야하는 것 같습니다. 스텔스도 여러요소 형상, 도료, 구조(RAM, RAS, 톱니형상), 컨포멀안테나, 내부무장창등 다양한 요소가 모두 갖춰져야 시현가능하듯. 터보젯 엔진의 경우도 단순히 터빈블레이드소재의 초고온내열성 소재기술만 필요한것 아닌듯요. 터빈입구 냉각기술(바이패스 공기로 냉각 등), 터빈블레이드의 구조형상(공기가 흐르는 길을 여러갈래로 만드는 등), 연료소비효율, 장시간 고열에 덜 마모되도록하는 열코팅차폐기술, 터빈블레이드이외에도 타구조의 내열 구조안정성확보 등....하지만 계속 연구과제들이 진행중인 것은 확인되네요. 이미 완료된 과제도 있고 24년까지 완료, 25년까지완료 27년까지 완료되는 기술들도 있는듯합니다. 저도 이부분에 개인적 관심으로 이런저런 논문과 연구과제들을 확인해보고 제가 아는바까지만 정리해봤습니다.
     
사커좀비 23-07-03 17:17
   
말씀하신 완료예정시기에 해당되는 연구과제 중
1,400마력급 터보샤프트(무인헬기용) 엔진, 30,000파운드급 고바이패스 엔진용 터빈블레이드,
15,000파운드급 고바이패스 터보팬엔진(아마도 가오리 탑재용) 등등이 있는 걸 봤어요...
엄청나게 많은 연구과제가 진행되고 있더라고요...
방랑기사 23-07-04 15:53
   
KF21 블럭1도 엔진 교체시기가 오면 국산엔진으로 할 수 있습니다.