GE 에어로스페이스(GE Aerospace)와 록히드 마틴(Lockheed Martin)은 최근 새로운 액체 연료 회전 폭발 램제트(RDRJ)를 공동으로 성공적으로 시연했다고 발표했습니다. 그들은 이 새로운 추진 시스템과 전술적 흡입구 설계를 사용하여 현재 극초음속 비행 효율성의 "간격"을 메우고 보다 효율적이고 대량 생산되는 방향으로 극초음속 무기 개발을 촉진하려고 노력하고 있습니다.
보고서는 인간이 1947년 음속 장벽을 돌파한 이후 극초음속 비행이 비행 범위를 촉진하는 또 다른 주요 도약으로 간주되는 반면, 회전 폭발 기술은 추진 분야에서 '양자 도약'으로 간주된다고 지적했습니다. 이제 이 두 가지의 결합은 관련 기술이 초기 타당성 검증 단계에서 엔지니어링 최적화 단계로 이동하고 엔지니어들이 효율성 문제를 핵심으로 두기 시작했음을 의미합니다. 음속의 5배 이상으로 비행할 수 있다는 것은 군사 및 민간 분야 모두에서 큰 잠재력을 가지고 있습니다. 그러나 기존 기술은 아직 개선할 부분이 많다. 그 중에서도 램제트 엔진을 사용하는 극초음속 미사일의 효율성 부족은 특히 두드러진다.
기사에 따르면 전통적인 램제트 엔진은 본질적으로 움직이는 부품이 거의 없는 제트 엔진입니다. 흡입 공기를 압축하기 위해 터보 기계에 의존하지 않습니다. 대신, 자체 고속 전진 운동으로 인한 동적 압력을 사용하여 공기를 압축하여 연소실로 보냅니다. 그러나 이러한 램제트 엔진이 정상적으로 점화되려면 일반적으로 비행 속도가 마하 3 이상에 도달해야 합니다. 이는 미사일이나 항공기가 초기 단계에서 점화 속도까지 가속하기 위해 크고 강력한 로켓 부스터에 의존해야 함을 의미합니다.
이 문제를 해결하기 위해 GE와 록히드 마틴은 회전식 폭발 엔진을 사용하여 비행 초기 단계에서 미사일을 가속할 계획입니다. 개방형 원통형 채널에서 초음속으로 전파되는 연료폭발파를 유지함으로써 채널 내에서 환형으로 순환하면서 연료와 물을 지속적으로 분사하여 자립형 고압 연소사이클을 구현합니다. 이 구조는 기존 연소실과 같이 아음속 화염 표면에 의존하는 대신 연소 과정에서 압력을 유지할 수 있어 에너지 활용 효율이 크게 향상됩니다.
보고에 따르면 이러한 회전형 폭발엔진은 기존 엔진에 비해 효율을 약 25% 높일 수 있어 크기와 무게를 크게 줄일 수 있다고 한다. 더 중요한 것은 아음속 조건에서 작동할 수 있으며 구성 및 흐름 채널을 통해 조정하여 초음속 조건에서 램제트 엔진으로 작동하고 극초음속 조건에서 스크램제트로 전환하여 필요한 로켓 부스터의 크기를 크게 줄일 수 있다는 것입니다. 설계가 단순화된다는 것은 상대적으로 단순한 구조와 저렴한 비용, 대량생산이 가능한 극초음속 미사일이 향후 등장할 것으로 예상된다는 의미다.
이번 합동 시연에 대한 록히드 마틴의 주요 기여는 엔진이 다양한 속도 범위에서 램제트 모드와 스크램제트 모드 사이를 전환할 수 있도록 회전 폭발 코어와 일치할 수 있는 이중 모드 램제트(DMRJ)용 고속 전술 흡입구 설계였습니다. 이 공기 흡입 시스템은 또한 다양한 고도에서 폭발 엔진의 적응성이 떨어지는 장기적인 문제를 목표로 합니다. 공기 흡입구와 폭발파장 사이의 커플링을 조정함으로써 엔진은 다중 고도 및 다중 마하수 환경에서 작동을 유지할 수 있습니다. 그러나 매우 복잡한 충격파 구조를 관리하려면 매우 복잡한 전산유체역학 해석이 필요합니다.
록히드 마틴의 부사장이자 첨단 프로그램 총괄 관리자인 랜디 크레이츠(Randy Kreitz)는 2년간의 내부 투자 끝에 이번 시연을 통해 협력과 혁신의 힘을 입증했으며 "적절한 속도"로 전투원에게 합리적인 가격의 전투 능력을 제공하겠다는 공동 의지를 보여줬다고 말했습니다. 그는 이 소형 램제트 엔진 솔루션이 램제트 흡입구 설계에 대한 록히드 마틴의 전문 지식을 구현하고 극한의 속도에서 더 먼 거리를 제공할 수 있다고 말했습니다. 회사는 점점 더 치열해지는 위협 환경에서 미국의 극초음속 능력을 위한 보다 진보된 추진 시스템을 제공하기 위해 최선을 다하고 있습니다.
보도에 따르면, 이 시범 프로젝트는 록히드 마틴의 공식 출시를 정보 소스로 사용하여 미군이 극초음속 무기 분야에서 순전히 고속 추구에서 속도, 범위, 비용 및 대규모 생산 능력 간의 새로운 균형을 추구하는 방향으로 전환하고 있음을 보여줍니다. 회전식 폭발 램제트 엔진과 차세대 전술 흡입구의 조합은 이 목표를 달성하기 위한 핵심 경로 중 하나로 간주됩니다.