록히드 D-21

록히드 D-21(Lockheed D-21)은 미국의 초음속 정찰 무인기이다. D-21은 당초 록히드 A-12 항공기의 파생형인 M-21의 등 부분에서 발사되도록 설계되었다. 이 무인기는 90,000ft의 작전 고도에서 마하 3.3 이상의 최고 속도를 낼 수 있었다. 개발은 1962년 10월에 시작되었다. 원래 록히드 지정명 Q-12로 알려졌던 이 무인기는 적 영공 깊숙이 침투하여 정찰하기 위한 목적으로 개발되었다.

D-21은 사전에 프로그램된 경로를 따라 비행하며 단일 고해상도 사진 카메라로 촬영한 뒤, 카메라 모듈을 공중으로 방출하여 회수하고 기체는 자폭하도록 설계되었다. M-21에서 발사 중 치명적인 사고가 발생한 후, D-21은 보잉 B-52 스트래토포트리스에서 발사되도록 개조되었다. 1971년 프로그램이 취소되기 전까지 여러 차례의 성공적인 시험 비행이 있었고, 이후 중국 상공에서 최소 4회의 실패한 작전 비행이 수행되었다.

 설계 및 개발 
1960년대 록히드의 비밀 부서인 스컹크 웍스는 미국 중앙정보국(CIA)을 위해 마하 3급 A-12 정찰기를 개발했다. 1960년 게리 파워스가 조종하던 U-2가 격추된 후, 이에 대한 대안으로 여러 다른 개념들이 제안되었다. 스컹크 웍스의 책임자인 켈리 존슨은 A-12 기술의 상당 부분을 활용한 장거리 무인기 개념을 개발했다. 1962년 10월, CIA와 미국 공군(USAF)은 록히드에 고속 고고도 무인기 개념을 연구하도록 지시했다. 존슨은 마하 3.3–3.5의 속도, 87,000–95,000ft의 작전 고도, 3,000nmi의 항속 거리를 명시했다. 이는 편도 비행을 수행하고 임무가 끝나면 회수를 위해 카메라 페이로드를 사출한 뒤 자폭하도록 의도되었다. 이 기체는 A-12의 날개 설계와 유사한 이중 델타익을 가졌다. Q-12는 A-12의 등에서 공중 발사될 예정이었으며, 티타늄 구조와 레이더 반사 면적 감소 설계 기능을 포함하여 A-12 프로젝트의 핵심 기술을 사용했다.

섬네일|left|초기 비행에 사용된 배기 덮개를 보여주는 지상의 D-21과 M-21 결합체의 후면 모습
존슨은 보잉 CIM-10 보마르크 장거리 지대공 미사일용으로 마쿼트 사가 제작한 램제트 엔진으로 Q-12의 동력을 공급하고자 했다. 마쿼트와 록히드는 이미 여러 프로그램에서 협력해 왔으며 긴밀한 업무 관계를 맺고 있었다. RJ43-MA-11 엔진은 미사일이 목표물을 타격하는 데 필요한 시간 동안만 연소하도록 설계되었지만, Q-12의 엔진은 고고도에서 최소 1시간 30분 동안 고온에서 작동해야 했기 때문에 개조가 필요했다. 개조된 엔진은 RJ43-MA20S-4로 지정되었다.

Q-12의 실물 크기 목업은 1962년 12월 7일까지 준비되었으며, 이미 레이더 반사 면적을 측정하기 위한 예비 테스트를 거쳤다. 그동안 마쿼트 역시 풍동에서 개조된 RJ-43을 성공적으로 테스트했다. CIA는 Q-12에 대해 열정적이지 않았는데, 주된 이유는 당시 U-2 임무, A-12의 속도 향상 작업, 동남아시아에서의 비밀 작전 등으로 인해 CIA의 역량이 한계에 달해 있었기 때문이다. 미 공군은 Q-12를 정찰 플랫폼이자 순항 미사일로서 관심을 가졌고, 결국 CIA는 미 공군과 협력하여 새로운 무인기를 개발하기로 결정했다. 록히드는 1963년 3월 Q-12의 전면적 개발 계약을 체결했다.

카메라와 관성 항법 장치가 있는 필름 매거진은 무인기 공기 흡입구 아래의 비좁은 Q-베이에 탑재되었다. 이 구성 요소들은 베이에 맞는 해치라고 알려진 모듈에 내장되었다. 해치는 임무 종료 시 사출된 후 JC-130 허큘리스에 의해 공중에서 낚아채질 예정이었는데, 이는 미 공군이 풍선과 위성에서 필름 통을 회수하기 위해 개발한 기술이었다. C-130이 놓칠 경우를 대비해 해치에는 부양 장치가 장착되어 있어 해상에 떨어지더라도 선박으로 회수할 수 있었다. 하니웰은 항공전자 시스템을 제작했다. 시스템이 D-21의 고온, 극심한 진동, 공간 부족을 견딜 수 있도록 새로운 제작 기술과 재료를 개발해야 했다.

섬네일|비행 중 D-21을 싣고 있는 M-21
1963년 말 프로젝트 이름은 태그보드(Tagboard)로 명명되었다. Q-12는 D-21로 재지정되었고, A-12 버전 발사기는 M-21이 되었다(D-는 "Daughter", M-은 "Mother"를 의미). 원래 18대의 A-12 항공기 중 두 대가 일련번호 60-6940 및 60-6941의 M-21로 지정되었다. M-21은 A-12의 2인승 버전으로, 수직 꼬리날개 사이의 동체 중앙선에 파일런을 설치하여 무인기를 기수 부분이 들린 자세로 탑재했다.

 시험 및 모기 변경 
M-21에 장착된 D-21은 1964년 12월 22일 캡티브(Captive, 장착 상태) 비행 시험을 시작했다. 초기에는 항력을 줄이기 위해 D-21의 흡입구와 배기구에 공기 역학적 덮개를 씌웠으나, 마하 3의 속도에서 무인기나 모기에 손상을 주지 않고 덮개를 제거할 방법을 고안할 수 없어 몇 번의 테스트 후 제거해야 했다.

D-21은 1966년 3월 5일 M-21에서 처음으로 발사되었다. 무인기는 분리되었으나 몇 초 동안 M-21의 등 가까이에 머물렀고, 이는 M-21 승무원에게 마치 2시간처럼 느껴졌다고 한다. 두 번째 발사는 1966년 4월 27일에 이루어졌다. D-21은 작전 고도인 90,000ft와 마하 3.3 이상의 속도에 도달했으나, 1,200nmi 이상 비행 후 유압 펌프 고장으로 손실되었다. 미 공군은 이 프로그램에 계속 관심을 보였고 두 번째 발사 후 더 많은 D-21이 주문되었다. 세 번째 비행은 6월 16일에 이루어졌으며, D-21은 전체 비행 프로파일을 통해 1,550nmi을 비행했으나 전자 장비 고장으로 카메라 해치가 방출되지 않았다.

7월 30일 M-21에서의 네 번째이자 마지막 발사는 재앙으로 끝났다. 이전 세 번의 발사와 달리 이번 발사는 무인기가 항공기에서 분리되는 것을 돕기 위한 아웃사이드 루프 기동 없이 수평 비행 상태에서 수행되었다. D-21은 엔진이 시작되지 않는 문제를 겪었고 분리 후 M-21의 꼬리 부분을 들이받아 두 항공기 모두 파괴되었다. 두 승무원은 비상 탈출하여 바다에 착수했다. 조종사 빌 파크는 생존했지만, 발사 통제 장교 레이 토릭은 익사했다.

섬네일|B-52의 날개에 장착된 개조된 D-21
사고 후 존슨은 보잉 B-52 스트래토포트리스 폭격기에서 D-21을 발사하고 속도를 높이기 위해 고체 로켓 부스터를 추가할 것을 제안했다. 무인기는 B-52의 운반 파일런과 결합하기 위해 등 부분에 부착 지점을 추가하고, 속도를 높이고 램제트가 작동할 수 있도록 하는 데 필요한 로켓 부스터를 수용하기 위해 배 부분의 부착 지점을 개조했다. 수직 꼬리날개 크기는 약 20% 증가했다. 개조된 무인기 버전은 D-21B로 지정되었다(D-21A는 없었다). 두 대의 B-52H가 AGM-28 하운드 독 순항 미사일에 사용되던 작은 파일런을 대체한 두 개의 대형 날개 하부 파일런을 통해 각각 두 대의 무인기를 탑재할 수 있도록 개조되었다. 후방 사수 및 전자전 장교의 위치는 두 개의 발사 통제소로 교체되었다. 지휘 및 원격 측정 시스템이 추가되었고, 파일런에서 분리되는 무인기를 추적하기 위해 고속 카메라가 설치되었다. B-52H의 발사 통제 장교는 D-21B와 통신할 수 있었으며 자폭시킬 수도 있었다.

섬네일|left|발사되는 D-21B, 무인기에 비해 부스터의 크기를 보여준다.
고체 추진제 로켓 부스터는 무인기보다 더 크고 무거웠다. 로켓이 점화되는 동안 안정시키기 위해 바닥에 접이식 꼬리 날개가 있었다. 부스터의 연소 시간은 87초였고 추력은 27,300lbf였다. 지상 취급 중에는 부스터를 점화시킬 수 있는 정전기 방전을 방지하기 위해 25ft 이내의 모든 사람이 정전기 방지 스트랩을 착용해야 했다.

D-21B의 첫 발사 시도는 1967년 9월 28일에 있었으나, 항공기가 의도한 발사 지점에 도달하기 전에 파일런의 너트가 풀려 무인기가 B-52의 발사 파일런에서 떨어져 나갔다. 존슨은 이 사건이 "매우 당혹스럽다"고 인정했다. 1967년 11월부터 1968년 1월까지 세 번의 추가 발사가 수행되었다. 어느 것도 완전히 성공하지 못했고, 존슨은 팀에게 발사 시도를 재개하기 전에 철저한 검토를 수행하도록 명령했다. 다음 발사는 1968년 4월 10일이었다. 이 역시 엔진이 점화되지 않아 실패했다. 6월 16일 D-21B는 마침내 완전히 성공적인 비행을 했다. 지정된 고도와 경로에서 전체 사거리를 비행했고 해치가 회수되었다. 다음 두 번의 발사는 실패했고, 12월에 또 다른 성공적인 비행이 이어졌다. 1969년 2월 실제 임무 프로파일을 사용하여 관성 항법 장치를 점검하기 위한 테스트는 실패했다. 5월과 7월의 다음 두 번의 비행은 성공했다.

 운용 역사 
섬네일|두 대의 D-21B 무인기를 보여주는 위의 B-52와 동일한 기체의 전체 모습

최소 4회의 D-21B 작전 임무가 시니어 볼(Senior Bowl)이라는 코드명으로 수행되었다. 이 임무들은 1969년 11월 9일부터 1971년 3월 20일까지 중국 상공에서 롭 누르 핵무기 실험 기지를 정찰하기 위해 수행되었다. 캘리포니아 빌 공군기지에 주둔한 미 공군 제4200지원비행대대가 임무를 수행했으며, 주로 괌의 앤더슨 공군기지에서 출격했다.

중국 정부는 비행 중인 D-21B를 발견했다고 보고한 적이 없다. 첫 번째 기체는 방향 전환에 실패하여 곧바로 비행을 계속하다가 소련에 추락했다. 문제를 해결하기 위해 1970년 2월 20일 또 다른 시험 비행이 성공적으로 수행되었다. 두 번째 작전 임무는 1970년 12월 16일이었다. D-21B는 롭 누르에 도달한 후 회수 지점으로 돌아왔으나, 해치의 낙하산이 부분적으로 펼쳐지지 않아 사진과 함께 바다에서 유실되었다.

1971년 3월 4일 세 번째 작전 임무 중 D-21B는 롭 누르로 비행하여 돌아와 해치를 방출했다. 해치는 낙하산을 펼쳤으나 공중 회수에 실패하여 물속으로 떨어졌다. 해치를 회수하려던 구축함이 이를 들이받아 침몰했다. 네 번째이자 마지막 시니어 볼 비행은 1971년 3월 20일이었다. 중국 윈난성 상공의 마지막 경로 구간에서 실종되었으며, 잔해는 현지 당국에 의해 발견되었다. 2010년, 중국 항공 박물관의 고철 처리장에 수년간 방치되어 있던 잔해가 전시 구역으로 옮겨졌다.

작가 로이드 스팬버거에 따르면, 최소 두 번의 추가적인 D-21B 작전 비행이 있었을 가능성이 있다. 스팬버거는 냉전 기간 동안 기밀 정찰 위성과 무인기 작업을 했던 알프레드 크레인 중령과의 인터뷰를 인용했는데, 크레인은 중국 상공을 비행한 두 개의 D-21B 필름 캡슐을 처리했다고 설명했다. 두 경우 모두 해치는 성공적으로 회수되었지만(공중 회수인지 해상 회수인지는 불명), 사용 가능한 사진을 제공한 것은 하나뿐이었다. 부적절한 필름 처리 장비 사용으로 인해 첫 번째 무인기 필름의 감광유제가 베이스에서 분리되어 사진이 파괴되었다. 스팬버거에 따르면 다른 임무에서는 필름 현상 과정이 더 이상의 장애 없이 완료되었다.

1971년 7월 23일, 낮은 성공률, 새로운 세대의 사진 정찰 위성 도입, 그리고 리처드 닉슨 대통령의 중국과의 화해로 인해 D-21B 프로그램은 취소되었다. 총 38대의 D-21 및 D-21B 무인기가 제작되었으며, 그중 21대가 발사에 사용되었다. 나머지 17대는 처음에 캘리포니아 노턴 공군기지에 보관되었다가 1976년과 1977년에 애리조나주 투손 근처의 데이비스-몬산 공군기지 보관소로 옮겨졌다. 기지가 대중에 공개되면서 D-21 무인기는 빠르게 발견되어 사진으로 찍혔다. 공군은 이를 GTD-21B라고 불렀는데, GT는 지상 훈련(Ground Training)을 의미했다.

첫 번째 작전 비행에서 사라졌던 D-21의 운명은 1986년 2월, CIA 관리가 소련 KGB 요원에게 받은 패널을 벤 리치에게 돌려주면서 밝혀졌다. 무인기는 시베리아 상공에서 자폭했고 소련이 잔해를 회수했었다. 투폴레프 설계국은 잔해를 리버스 엔지니어링하여 보론(Voron, 까마귀)이라는 이름의 소련 사본 설계를 만들었으나 실제 제작되지는 않았다.

1990년대 후반 NASA는 비행 체제에 따라 램제트나 로켓으로 작동하는 하이브리드 로켓 기반 복합 사이클 엔진을 테스트하기 위해 D-21을 사용하는 것을 고려했다. 결국 NASA는 실험을 위해 X-43A 극초음속 시험기의 파생형을 사용했다.

 전시된 항공기 
섬네일|캘리포니아주 팜데일의 공군 플랜트 42 블랙버드 에어파크에 전시된 D-21
섬네일|시애틀 항공 박물관에 있는 M-21 위의 D-21 근접 후면 모습
섬네일|애리조나주 투손 피마 항공 우주 박물관의 SR-71과 D-21
섬네일|중국 항공 박물관의 D-21 잔해

 D-21B #510 – 워싱턴주 시애틀 항공 박물관 (남은 M-21 #60-6940에 장착됨)
 D-21B #522 – 캘리포니아주 소노마 카운티 퍼시픽 코스트 항공 박물관
 D-21B #524 – 오하이오주 라이트-패터슨 공군기지 미국 국립공군박물관
 D-21B #525 – 캘리포니아주 팜데일 블랙버드 에어파크
 D-21B #527 – 중국 베이징 중국 항공 박물관, 1971년 3월 20일 중국 상공에서 손실된 기체의 잔해
 D-21B #528 – 인디애나주 페루 근처 그리섬 항공 박물관
 D-21B #530 – 애리조나주 투손 데이비스-몬산 공군기지의 제309항공우주정비재생전대(AMARG))
 D-21B #533 – 애리조나주 투손 피마 항공 우주 박물관 (데이비스-몬산 AFB 인근)
 D-21B #534 – 오리건주 맥민빌 에버그린 항공 박물관
 D-21B #537 – 캘리포니아주 리버사이드 마치 공군 예비군 기지 마치 필드 항공 박물관
 D-21B #538 – 앨라배마주 버밍햄 서던 비행 박물관
 D-21B #539 – 캘리포니아주 메리스빌 근처 빌 공군기지

 각주 

 인용 

 참고문헌 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 외부 링크 

 M-21과 D-21의 손실, 성공적인 발사와 공중 충돌 영상 포함
 미국 군용 로켓 및 미사일 디렉토리
 정밀 파괴 무기
 베이징 중국 항공 박물관에 있는 록히드 D-21B 527호 사진

분류:록히드 마틴 항공기
분류:록히드 마틴
분류:항공기
분류:군용 항공기