[고속 헬리콥터] 시콜스키 X2, 유로콥터 X3

시콜스키 X2

시콜스키에 따르면 X2는 50명의 연구팀이 5년간의 연구를 통해 탄생시킨 산물이다. 연구팀은 현재 최대 시속 250노트(463㎞)의 시제품 제작을 완료했으며 오는 2014년 생산을 목표로 군용버전의 개발에도 돌입했다.

X2가 상용화되면 수색구조활동의 신속성이 배가되며 해안에서 수백㎞ 떨어진 석유시추선에도 한층 빠르게 작업자를 수송할 수 있게 된다. 이 회사는 5,000만 달러 규모의 X2 프로젝트를 통해 헬리콥터 업계의 개척자라는 명성을 다시금 떨칠 수 있을 것으로 기대하고 있다.

후미 프로펠러 : 경주용 항공기에서 영감을 얻은 직경 2.1m의 프로펠러가 동체 후미에 달려있다. 잠수함 모드에서 X2는 실제 잠수함처럼 모든 추력을 이 프로펠러 하나에서만 얻는다. 후미 프로펠러 덕분에 로터의 속도를 줄일 수 있어 맞바람을 더 쉽게 가를 수 있다.

동축반전 로터 : X2는 블레이드 4개로 이뤄진 로터 2개가 반대방향으로 회전, 기수가 들리지 않고 균형 잡힌 양력을 얻을 수 있다. 때문에 시콜스키의 엔지니어들은 경첩이 달린 기존 헬리콥터의 로터 블레이드 대신 평평하고 휘지 않는 블레이드를 채택했다. 힌지 블레이드는 양력 불균형에 대응하기 위한 제품이기 때문이다. 이처럼 로터가 휘지 않아 2개의 로터를 가까이 배치함으로써 항력을 최소화할 수 있다.

플라이 바이 와이어 : X2는 내장컴퓨터가 비행제어장치와 로터를 연결, 조종의 용이성을 높였다. 그만큼 조종사는 동체의 제어에 신경을 덜 써도 돼 피구조자 수색과 같은 생산적 활동에 더 많이 집중할 수 있다.

진동 흡수 : 고속모드에서 X2의 로터는 계기판을 제대로 읽을 수 없을 정도로 큰 진동을 유발할 수 있다. 동체 전체에 부착된 센서들이 이러한 진동을 감지하면 내장 컴퓨터에 6개의 제너레이터를 작동시키라는 명령을 전달, 진동을 완화하고 탑승감을 높여 준다.

헬리콥터의 속도가 시속 170노트(315㎞) 이상이면 탑승자는 매우 위험해진다. 이 속도에서는 큰 진동이 발생하는데 이는 조종사의 체력을 급격히 떨어뜨리고 계기판 확인을 어렵게 하며 각종 장치의 결착을 헐겁게 만들 수 있다. 이런 가운데 시콜스키와 유로콥터라는 유명 헬리콥터 제작사가 각각 안전성과 기동성의 희생 없이 비행속도를 극대화하는 기술 개발에 성공했다.

따라서 머지않아 응급구조 및 전장 보급품 공급에 획기적 전기를 가져올 고속 헬리콥터의 탄생이 기대된다. 고속 헬리콥터 구현의 최대 난제는 바로 로터였다. 양력과 추력을 동시에 제공하는 로터는 헬리콥터가 지닌 막강 기동성의 원천이지만 속도 향상의 한계를 만든 장본인이기도 하기 때문이다.

실제로 동체의 속도가 빨라질수록 로터가 받는 항력이 커져 공기를 가르기 위해 더 많은 에너지를 필요로 한다. 또한 로터가 동체 전방에서 생산하는 양력이 후방에서 생산하는 양력보다 크다는 점도 큰 골칫거리다. 이것이 일명 '양력 불균형'을 유발, 기수를 들어 올림으로써 동체의 진동이 발생하는 탓이다.

'X2'는 이 난제에 대한 시콜스키의 대답이다. X2의 특징은 동축반전식 로터와 후미 프로펠러를 채용하고 있다는 것. 반대방향으로 회전하는 2개의 로터가 서로의 토크를 상쇄시켜 양력의 균형을 맞춰주며 후미 프로펠러는 로터를 안전한 속도로 회전토록 유도하면서 로터의 양력을 증대시키는 역할을 하게 된다.

비공인이기는 해도 X2는 2년 전 시험비행에서 지난 1986년 링스 ZB500이 세운 216노트(400㎞)의 헬리콥터 최고비행속도 기록을 경신하며 효용성을 입증한 바 있다. 이에 대응해 유로콥터가 내놓은 해법은 'X3'다. 지난 9월 공개된 X3는 로터가 하나뿐이지만 별도의 고정익에 2개의 프로펠러를 장착한 형태로 설계됐다.

로터는 최적의 속도로 회전하며 양력의 생성에 기여하고 추진력과 속력은 프로펠러가 제공하는 형태다. 유로콥터는 올 3월의 추가 시험비행에서 X3가 220노트(407㎞)의 속도를 낼 수 있을 것으로 보고 있다. 두 기업은 기획 초기단계부터 자신들의 설계가 우월하다고 주장하는 등 고속 헬리콥터 산업에서의 라이벌 구도를 형성하고 있는 상태다.

모델명만 보면 일견 X3가 더 우월하다는 이미지가 느껴진다. 물론 빌리 부사장에 따르면 이 명칭은 순전히 우연의 일치로 붙여졌지만 시콜스키의 크리스 밴 보이텐 기술혁신 부장은 농담 삼아 "다음에 개발될 헬리콥터를 'X-바질리온'으로 명명할 계획"이라고 밝혔다. 바질리온은 한계가 정해져 있지 않은 무한한 숫자를 의미한다.

흰소리는 그만두고 양사를 공정하게 평가하자면 두 기업 모두 완전히 새로운 아이디어를 내놓지는 못했다. 막대한 연료소모 때문에 실용성은 없었지만 지난 1963년 YH-40 휴이 헬리콥터에 2기의 터보제트 엔진을 장착, 시속 370㎞ 이상의 속도를 냈던 벨 헬리콥터처럼 로터를 대체한 신개념 추력시스템도 찾아볼 수 없다.

어쨌든 현재 양사는 늘어난 연료소비량과 중량, 속도의 균형을 잡기 위해 디자인 개선에 나서고 있다. 향후 행보와 관련 유로콥터는 말을 아끼고 있지만 시콜스키는 군수시장을 첫 타깃으로 삼을 계획이다. 보이텐 부장은 오는 2014년경 X2의 군용버전인 'X2 레이더'를 생산할 계획이라고 밝혔다.

유로콥터 X3

지난 2008년 1월 유로콥터는 고속 헬리콥터 개발에 뛰어들었다. 최종 목표는 빠르면서도 조종편의성이 뛰어난 모델의 개발이었다. 이 회사의 연구개발부분 장 미셀 빌리 부사장에 따르면 이런 모토로 개발된 X3는 일반 헬리콥터와 조작시스템이 거의 유사하다.

따라서 기존 헬리콥터 조종사들은 X3의 조종을 위해 추가교육을 받을 필요가 없다고 한다. 그는 또 X3 기술에 기반한 헬리콥터의 경우 자사의 1,000만 달러짜리 EC155 모델과 같은 비슷한 크기의 기종보다 가격이 25% 정도 밖에 비싸지 않다고 밝혔다.

부품 호환성 : X3는 기존의 유로콥터 헬리콥터의 구성품을 그대로 사용할 수 있다. 일례로 로터는 ECC155, 동체는 365 N3 도핀, 메인 기어박스는 EC175의 부품을 사용했다. 그만큼 부품비가 저렴하고 부품 공급의 신뢰성도 높다.

고정익 : X3는 짧은 고정익을 채용한 일종의 하이브리드 항공기다. 고속모드에서의 비행성능은 헬리콥터라기 보다 프로펠러형 고정익기에 가깝다. 프로펠러가 고속 추진력을 제공하고 날개는 양력의 40%를 충당한다.

트윈 프로펠러 : X3의 프로펠러 2기는 추력 생산에 더해 로터의 토크를 상쇄하는 역할도 수행한다. 기존 헬리콥터의 후미 로터와 동일한 기능을 하는 것. 따라서 X3는 메인 기어박스가 1개가 아닌 2개다.

쌍발 엔진 : X3는 비용절감을 위해 비교적 흔한 터보샤프트엔진을 채용했다. 이 엔진은 5엽식 로터 1기의 프로펠러 2기에 모두 동력을 제공한다.

명예의 전당

헬리콥터의 가장 큰 장점은 다양한 활용도다. 수직 이·착륙과 전후좌우 비행은 물론 호버링, 선회비행, 공중정지 등 상황에 맞춰 최적의 비행모드를 선택할 수 있다. 하지만 이토록 다양한 비행술은 헬리콥터의 조종이 그만큼 까다롭다는 것을 의미하기도 한다. 그렇기에 옆에 소개되는 세계 신기록의 가치는 더욱 빛을 발한다.