미 공군 연구소, 가변 캠버 모핑 윙 비행 시험 성공... 항공기 성능 대폭 향상

미 공군 연구소(AFRL, 오하이오 라이트-패터슨 공군기지)가 최근 게임 체인저급 캠버 모핑 윙(camber morphing wing) 기술 비행 시연에 성공했습니다. 항공기 항속거리와 성능을 크게 높일 잠재력 보유.

단일 부품 복합소재 스킨으로 심리스 형상 구현

AFRL 개발 가변 캠버 순응 날개(Variable Camber Compliant Wing, VCCW)는 공기역학 성능 향상과 다양한 비행 조건·임무에 맞춰 형상 변형 가능. 날개 캠버(날개 표면 형상)는 공기역학적 비행의 기본 요소. 기존 이산 힌지 제어면 날개는 항력 큰 반면, 매끄러운 캠버 날개는 효율적이고 기동성 우수. 공기역학 조건에 따라 날개 모핑 가능하면 중량 페널티 없이 필요시 양력 증대(통상 이착륙 시)와 비행 중 연비·기동성 향상.

이번 비행 실험은 VCCW 2번째 반복으로, 풍동 실험 위주였던 1차보다 작고 콤팩트. 8피트(약 2.44m) 날개로 시판 원격 조종 항공기 탑재해 무인기 시뮬레이션. 2019년 9-10월 시리즈 비행에서 저속 비행, 다수 기동 수행, 항력 저감·민첩성 증대 위한 능동 형상 제어 시연.

단일 부품, 비신축 복합소재 스킨

VCCW는 매끄럽고 연속적인 스킨 구조로, 날카로운 표면과 틈새 제거로 소음 저감뿐 아니라 공기역학 성능도 향상. AFRL 첨단 구조 컨셉 팀 리드 겸 VCCW 프로그램 매니저 제임스 주(Dr. James Joo) 박사에 따르면 개선된 공기역학이 잠재적 대폭 연료 절감으로 직결.

"초기 추산으로 VCCW 기술이 항공기 연료 소모 10% 절감 가능."라고 주 박사. "이것이 우리 주요 목표 중 하나이며, 공군 전체 에너지 비용 절감 노력과 부합."

2019년 12월 TechBriefs.com 기사에 따르면:

"날개는 에어포일 캠버를 최대 6%까지 능동 재조정 가능하며, 단일 부품, 비신축성 복합소재 스킨으로 심리스·연속적. 기저 순응 메커니즘의 분산 탄성 변형과 스팬 방향 캠버 변화로 3D 형상 변화 구현. 분산 작동 시스템으로 스팬 방향 따라 캠버 변화. 선단·후연 편향 단일 작동 제어도 VCCW만의 독특한 측면. 경량, 저전력, 저비용 구현하는 첨단 제조 기술로 제작."

유연 날개 기술 진전

모핑 윙 설계자이자 AFRL 연구원 재러드 닐리(Jared Neely)는 이 시연이 전사용 유연 날개 기술 진전의 중요 단계라고 평가.

"이 시연 성공으로 이 기술이 상위급 기체로 확장되어 이 기술이 진정 제공할 수 있는 많은 혜택을 활용할 수 있다는 확신이 생겼습니다."

주 박사는 다른 연구기관도 모핑 캠버 컨셉 탐구했으나, AFRL 버전은 이착륙 보조용 이산 제어면 없는 진정한 유연 날개라는 점에서 독보적이라고 덧붙임. 이 심리스 표면이 전체 항속거리 증가시켜 다양한 장거리 플랫폼에 이상적. 팀은 컨셉 지속 개선과 기존 항공기 혜택 추가 방안 모색 예정.

"이 시연 성공에 흥분됩니다. 미래 공군 항공기 개발에 이 기술이 제공할 기회 계속 탐구하겠습니다."라고 주 박사.