로켓 추진 항공기

섬네일|유일한 실전 전투기인 메서슈미트 Me 163 코메트
로켓 추진 항공기(rocket-powered aircraft) 또는 로켓 비행기(rocket plane)는 추진을 위해 로켓 엔진을 사용하며, 때로는 공기흡입식 제트 엔진과 함께 사용하는 항공기이다. 로켓 비행기는 비슷한 크기의 제트 항공기보다 훨씬 더 빠른 속도를 낼 수 있지만, 일반적으로 몇 분 정도의 추진 작동 후에 활공 비행을 한다. 대기 중 산소가 필요 없기 때문에 매우 높은 고도 비행에 적합하다. 또한 훨씬 더 높은 가속도와 짧은 이륙이 가능하다. 많은 로켓 항공기는 지상에서 이륙하면 고고도에 도달할 시간이 충분하지 않을 수 있으므로 수송기에서 투하 발사될 수 있다.

로켓은 제트 보조 이륙 (JATO) 또는 로켓 보조 이륙 (RATO 또는 RATOG) 형태로 주 추진을 돕는 데 사용되어 왔다. 모든 로켓 비행기가 "일반적인" 항공기처럼 재래식 이륙을 하는 것은 아니다. 일부 유형은 다른 항공기에서 공중 발사되었고, 다른 유형은 수직으로 이륙했다. 즉, 코가 위로 향하고 꼬리가 지면으로 향한("tail-sitter") 형태이다.

무거운 추진제 사용과 로켓 작동의 다른 실제적인 어려움 때문에 대부분의 로켓 비행기는 실험 또는 연구용으로, 요격기 및 스페이스플레인으로 제작되었다.

역사
배경
왼쪽|섬네일|페드로 파울레트의 1902년 아비옹 토르페도는 델타 날개에 고정된 항공기 캐노피를 특징으로 하며 수평 또는 수직 비행이 가능했다.
페루의 박식가 페드로 파울레트는 1902년에 아비옹 토르페도를 구상했다. 이는 액체 로켓 추진 항공기로, 델타 날개에 고정된 항공기 캐노피를 특징으로 했으며, 유럽과 라틴 아메리카에서 외교관으로 일하면서 수십 년 동안 항공기 기부자를 찾았다. 파울레트의 액체 추진제 사용 개념은 당시 흑색 화약을 추진제로 사용하던 로켓 엔지니어들보다 수십 년 앞선 것이었다. 파울레트의 로켓 항공기 개념에 대한 보고서는 찰스 린드버그가 항공기로 대서양을 횡단한 후 1927년에 처음 나타났다. 파울레트는 오스트리아의 로켓 개척자인 막스 발리에가 로켓 추진 항공기로 흑색 화약을 사용하여 더 빠르게 비행할 수 있다는 제안을 공개적으로 비판하며, 30년 전 자신의 액체 추진 로켓 항공기가 더 나은 선택이 될 것이라고 주장했다.

파울레트는 독일 로켓 협회인 페어라인 퓌어 라움시파르트 (VfR)를 방문했고, 1928년 3월 15일 발리에는 VfR 출판물인 디 라케테에서 파울레트의 액체 추진 로켓 설계를 칭찬하며 엔진이 "놀라운 힘"을 가지고 있다고 말했다. 1928년 5월, 파울레트는 프리츠 폰 오펠과 막스 발리에의 오펠 RAK 프로그램의 로켓 자동차 시연을 관찰하기 위해 참석했으며, 독일 로켓 애호가들과 만났다. VfR 회원들은 흑색 화약이 로켓 추진에 방해가 된다고 보기 시작했으며, 발리에 자신도 파울레트의 엔진이 미래 로켓 개발에 필요하다고 믿었다. 파울레트는 곧 나치 독일로부터 로켓 기술 개발을 돕기 위해 접근했지만, 그는 지원을 거부하고 자신의 추진제 공식을 공유하지 않았다. 나치 정부는 파울레트의 작업을 강탈했고, VfR의 소련 스파이인 알렉산더 보리스 셰르체프스키는 소련과 계획을 공유했을 가능성이 있다.

섬네일|250px|오펠 RAK.1 - 1929년 9월 30일 세계 최초의 로켓 비행기 공개 유인 비행.
1928년 6월 11일, 프리츠 폰 오펠과 막스 발리에의 오펠 RAK 프로그램의 일환으로, 리피쉬 엔테는 로켓 동력으로 비행한 최초의 항공기가 되었다. 그 이듬해, 오펠 RAK.1은 프리츠 폰 오펠 자신이 조종사로 탑승하여 비행한 최초의 목적에 맞게 제작된 로켓 비행기가 되었다. 오펠 RAK.1 비행은 또한 많은 관중과 세계 언론이 참석한 가운데 이루어졌기 때문에 세계 최초의 유인 로켓 비행기 공개 비행으로 간주된다.

1931년 6월 28일, 이탈리아의 비행사이자 발명가인 에토레 카타네오는 또 다른 개인 제작 로켓 비행기를 만들어 획기적인 로켓 비행을 수행했다. 이 비행기는 특별한 문제 없이 비행하고 착륙했다. 이 비행 이후 비토리오 에마누엘레 3세 이탈리아 국왕은 카타네오에게 탈리에도 백작 작위를 수여했다. 로켓 비행에서의 선구적인 역할 때문에 그의 초상은 상트페테르부르크 우주 박물관과 밀라노 과학기술 박물관에 전시되어 있다.

제2차 세계 대전
하인켈 He 176은 액체 로켓 엔진만으로 추진된 세계 최초의 항공기였다. 1939년 6월 20일 에리히 바르지츠가 조종하여 첫 동력 비행을 수행했다. He 176은 독일 항공성에 시연되었지만 공식적인 지지를 많이 받지 못하여 하인켈이 로켓 추진 노력을 포기하게 되었다. 유일한 항공기는 베를린 항공 박물관에 잠시 전시되었고 1943년 연합국의 폭격으로 파괴되었다.

최초로 대량 생산된 로켓 비행기는 메서슈미트 Me 163 코메트 요격기로, 독일이 전쟁 말기에 효과적인 로켓 추진 항공기를 개발하려는 여러 노력 중 하나로 도입했다. 루프트바페의 첫 Me 163 전용 전투 비행단인 야크트게슈바더 400 (JG 400)은 1944년에 창설되었으며, 주로 합성 가솔린을 생산하는 공장을 추가적으로 보호하는 임무를 맡았다. 이 공장들은 연합군 공습의 주요 목표였다. 로켓 전투기의 추가 방어 부대를 베를린, 루르 및 독일만 주변에 배치할 계획이었다.

전형적인 Me 163 전술은 폭격기를 통해 수직으로 상공으로 비행하고, 까지 상승한 다음, 다시 대형을 뚫고 하강하며 발포하는 것이었다. 이 접근 방식은 조종사에게 활공하여 비행장으로 돌아가기 전에 몇 발의 기관총을 발사할 두 번의 짧은 기회를 제공했다. 로켓 엔진 작동에 필요한 연료를 공급하는 것이 종종 어려웠다. 제3제국 말기에는 Me 163이 대신 제트추진을 사용하는 더 성공적인 메서슈미트 Me 262에 밀려 퇴역했다.

바헴 Ba 349 "나터"와 같은 다른 독일 로켓 추진 항공기도 개발되었는데, 이는 시제품 형태로 비행한 수직 이륙 유인 로켓 요격기였다. 체펠린 라머, 플리겐데 판저파우스트, 포케불프 폭스예거와 같은 추가 프로젝트는 시제품 단계에도 도달하지 못했다. 전쟁 중 다른 로켓 추진 노력보다 훨씬 더 큰 규모를 가진 질버포겔 대척점 폭격기 스페이스플레인은 독일인들에 의해 계획되었지만, 나중에 계산에 따르면 이 설계는 작동하지 않고 재진입 중에 파괴될 것으로 나타났다. Me 163 코메트는 역사상 유일하게 전투에 참가한 로켓 추진 전투기이며, 전투에 참가한 두 종류의 로켓 추진 항공기 중 하나이다.

섬네일|왼쪽|야스쿠니 신사 유취관 전쟁 박물관에 있는 MXY-7 오카 복제품
나치 독일에 동맹을 맺었던 일본은 Me 163 코메트의 설계 도면을 확보했다. 상당한 노력 끝에 자체 생산 능력을 성공적으로 구축하여 제한된 수의 복제품인 미쓰비시 J8M을 생산했으며, 1945년 7월 7일에 첫 동력 비행을 수행했다. 또한 일본은 자체적으로 설계한 로켓 추진 요격기인 미즈노 신류를 개발하려고 시도했지만, J8M과 신류 모두 전투에 참가하지 못했다. 일본은 제2차 세계 대전 동안 약 850대의 MXY-7 오카 로켓 추진 자살 공격기를 생산했으며, 일부는 오키나와 전투에 배치되었다. 전후 분석에 따르면 오카의 영향은 미미했으며, 효과적인 방어 전술로 인해 공격 중 미국 해군 주력함이 피격되지 않았다.

다른 실험 항공기로는 1942년에 비행한 소련의 베레즈냐크-이사예프 BI-1이 있었고, 노스롭 XP-79는 원래 로켓 엔진을 장착할 계획이었으나 1945년 첫이자 유일한 비행을 위해 제트 엔진으로 전환했다. 로켓 보조 P-51D 머스탱은 노스아메리칸에서 개발되었는데, 를 달성할 수 있었다. 엔진은 두 개의 날개 밑 외부 연료 탱크에 저장된 푸마르산과 아닐린으로 작동했다. 이 비행기는 1945년 4월에 시험 비행을 했다. 로켓 엔진은 약 1분 동안 작동할 수 있었다. 유사하게, 메서슈미트 Me 262 "하이마츠슈츠어" 시리즈는 로켓과 제트 추진의 조합을 사용하여 이륙 거리를 단축하고, 상승률을 높이며, 더 빠른 속도를 낼 수 있었다.

냉전 시대
섬네일|X-15의 XLR99 로켓 엔진은 암모니아와 액체 산소를 사용했다.
섬네일|위쪽|록히드 NF-104A는 로켓 엔진과 공기흡입식 터보제트 엔진을 갖추고 있었으며, 여기에서는 로켓 동력으로 상승하는 모습이 보인다. 로켓은 과산화 수소와 JP-4 제트 연료를 사용했다.
1946년에 소련의 미코얀-구레비치 I-270은 전년도 소련 공군이 점 방어 역할의 로켓 추진 요격기에 대한 요구 사항에 따라 제작되었다. I-270의 설계는 1932년에서 1943년 사이에 세르게이 코롤료프가 개발한 여러 기술을 통합했다.

1947년에 로켓 추진 벨 X-1에 의해 항공 역사에서 중요한 이정표가 세워졌는데, 이 항공기는 수평 비행에서 음속을 돌파한 최초의 항공기가 되었으며, NACA/NASA 로켓 추진 항공기 시리즈의 첫 번째가 될 것이었다. 이 실험 항공기 중에는 노스아메리칸 X-15 및 X-15A2 설계가 있었는데, 약 10년 동안 운용되었으며 결국 마하 6.7의 최고 속도와 100km 이상의 최고 고도에 도달하여 새로운 기록을 세웠다.

1950년대에 영국은 당시 터보제트 설계에 존재하던 성능 격차를 메우기 위해 여러 혼합 동력 설계를 개발했다. 로켓은 고고도 폭격기의 고속 요격을 위해 필요한 속도와 고도를 제공하는 주 엔진이었고, 터보제트는 비행의 다른 부분에서 연료 효율을 높여 주었으며, 특히 예측 불가능한 활공 복귀의 위험을 감수하기보다는 동력 착륙을 할 수 있도록 보장했다. 한 가지 설계는 아브로 720으로, 주로 8,000 lbf (36 kN) 암스트롱 시들리 스크리머 로켓 엔진으로 추진되었는데, 이 엔진은 등유 연료와 산화제로 액체 산소를 혼합하여 사용했다. 아브로 720 작업은 독일 항공성이 스크리머 로켓 엔진 개발을 중단하기로 결정한 직후 중단되었는데, 이는 -183°C (90 K)에서 끓고 화재 위험이 있는 액체 산소를 운용 환경에서 사용하는 것의 실용성에 대한 공식적인 우려 때문인 것으로 알려졌다.

아브로 720의 경쟁기인 손더스-로 SR.53은 더 진보된 단계에 도달했다. 이 항공기의 추진 시스템은 과산화 수소를 결합된 연료 및 산화제로 사용했는데, 이는 아브로 720의 액체 산소보다 덜 문제가 있는 것으로 간주되었다. 1957년 5월 16일, 비행대장 존 부스 DFC는 첫 시험 비행을 위해 XD145를 조종했으며, 이어서 1957년 12월 6일 두 번째 시제품 XD151의 처녀 비행을 수행했다. 이후의 비행 시험 프로그램 동안 이 두 시제품은 56번의 별도 시험 비행을 수행했으며, 그 동안 최고 속도 마하 1.33을 기록했다. 또한, 1953년 말부터 손더스-로는 SR.53의 파생형인 SR.177을 개발했는데, 주요 변경 사항은 SR.53과 아브로 720에는 없었던 레이더의 탑재였다. SR.53과 아브로 720은 사양 요구 사항이 아니었기 때문에 조종사는 지상 레이더 제어에서 제공되는 무선 기반 지시 외에는 자신의 시야에 의존해야 했다.

SR.53과 그 파생형인 SR.177은 광범위한 정치적 요인이 프로그램에 영향을 미치면서 생산 단계에 거의 도달했다. 1957년에 영국에서는 1957년 국방 백서에 명시된 바와 같이 방공 철학에 대한 대대적인 재검토가 이루어졌다. 이 백서는 유인 전투기를 미사일로 대체할 것을 요구했으며, 따라서 RAF로부터의 주문 전망은 하룻밤 사이에 사라졌다. 왕립 해군과 독일 모두 SR.177의 잠재적 고객으로 남아 있었지만, 양측의 신뢰는 이러한 움직임으로 흔들렸다. 록히드 사건과 같은 추가 요인들, 즉 해외 국가들에게 록히드 F-104 스타파이터를 주문하도록 강요한 록히드 뇌물 스캔들 또한 SR.177의 판매 전망을 약화시켜 독일과 일본과 같은 잠재적 고객을 잃게 만들었다.

1940년대 후반과 1950년대 내내 프랑스 항공우주군 또한 로켓 추진 항공기에 상당한 관심을 보였다. 작가 미셸 반 펠트(Michel van Pelt)에 따르면, 프랑스 공군 관리들은 순수 로켓 추진 비행에는 반대했지만, 로켓과 터보제트 엔진의 조합을 사용하는 혼합 추진 방식에 찬성했다. Société d'Etudes pour la Propulsion par Réaction (SEPR)이 프랑스 자체 로켓 엔진 개발에 착수하는 동안, 프랑스 항공기 제조업체인 SNCASE는 프랑스 항공우주군이 유능한 점 방어 요격기에 대한 열망을 알고 있었고, 따라서 SNCASE SE.212 듀란달 개발에 착수했다. 경쟁작인 SNCASO 트라이던트 시제품 요격기와 같은 다른 프랑스 혼합 동력 실험 항공기에 비해, 이 항공기는 더 무거웠으며, 로켓 모터보다는 제트 엔진으로 주로 비행하도록 설계되었다. 두 대의 시제품 항공기가 제작되었다. 1956년 4월 20일, 첫 번째 항공기는 제트 동력만을 사용하여 처음으로 처녀 비행을 수행했다. 두 번째 시제품이 1957년 4월에 처음으로 로켓 모터를 사용했다. 비행 시험 중에 로켓 모터의 추가 동력을 사용하지 않고도 고도 에서 최대 속도 에 도달했다. 로켓이 작동 중일 때는 11,800m에서 1667km/h로 증가했다. 프로그램 작업이 중단되기 전에 총 45회의 시험 비행이 수행되었다.

섬네일|왼쪽|정적 전시된 SNCASO 트라이던트
프랑스 항공우주군의 요청에 따라 프랑스 항공기 회사인 SNCASO 또한 자체 점 방어 요격기인 SNCASO 트라이던트를 개발했다. 이 항공기는 주로 SEPR이 제작한 단일 로켓 엔진으로 추진되었고, 날개 끝에 장착된 터보제트 엔진 세트로 보강되었다. 운용상으로는 로켓과 터보제트 엔진 모두 고고도에서 빠른 상승과 요격을 수행하는 데 사용되었고, 제트 엔진만으로 기지로 돌아가는 데 사용되었다. 1953년 3월 2일, 첫 번째 트라이던트 I 시제품이 첫 처녀 비행을 수행했다. 시험 비행사 자크 기나르가 조종한 이 항공기는 터보제트 엔진만으로 활주로 전체를 사용하여 이륙했다. 1953년 9월 1일, 두 번째 트라이던트 I 시제품은 이륙 후 고도 상승에 어려움을 겪다가 전기 철탑과 충돌하여 첫 비행 중에 추락했다. 손실에도 불구하고 프랑스 공군은 트라이던트의 성능에 감명받아 개선된 모델을 운용하기를 열망했다. 1957년 5월 21일, 첫 번째 트라이던트 II, 001이 비행 시험 센터(Centre d'Essais en Vol)에서의 시험 비행 중 파괴되었다. 이는 고휘발성 로켓 연료와 산화제인 푸랄린 (C13H12N2O)과 질산 (HNO3)이 각각 실수로 혼합되어 폭발한 결과였으며, 시험 비행사 샤를 구종이 사망했다. 두 달 후, 프로그램에 대한 모든 작업이 중단되었다.

터보제트 엔진 출력의 발전, 미사일의 출현, 레이더의 발전은 혼합 동력으로의 복귀를 불필요하게 만들었다.

섬네일|오른쪽|1963년부터 1975년까지의 미국 군사 실험 프로그램의 일부로 제작된 마틴 에어크래프트 컴퍼니 X-24 리프팅 바디.
소련의 로켓과 위성 개발은 NASA의 우주 프로그램 개발의 원동력이었다. 1960년대 초반, 보잉 X-20 다이나소어 스페이스플레인에 대한 미국의 연구는 목적 부족으로 취소되었다. 나중에 이 연구는 우주왕복선에 기여했고, 이는 다시 소련의 부란을 자극했다. 또 다른 유사한 프로그램은 ISINGLASS였는데, 이는 보잉 B-52 스트래토포트리스 수송기에서 발사되는 로켓 비행기로 마하 22를 달성할 예정이었으나 자금 지원을 받지 못했다. ISINGLASS는 소련 상공을 비행할 예정이었다. 차량 구성에 대한 이미지는 공개되지 않았다.

달 착륙 연구용 비행체는 중력으로 인한 힘의 5/6를 상쇄하는 제트 엔진과 로켓 동력으로 아폴로 달 착륙선을 시뮬레이션할 수 있는 혼합 동력 비행체였다.

리액션 모터스 XLR11 로켓 엔진의 다양한 버전은 X-1과 X-15뿐만 아니라 마틴 마리에타 X-24A, 마틴 마리에타 X-24B, 노스롭 HL-10, 노스롭 M2-F2, 노스롭 M2-F3 및 리퍼블릭 XF-91 썬더셉터에도 주 엔진 또는 보조 엔진으로 사용되었다.

탈냉전 시대
섬네일|오른쪽|EZ-로켓 연구 항공기
EZ-로켓 연구 및 시험 비행기는 2001년에 첫 비행을 했다. EZ-로켓을 평가한 후, 로켓 레이싱 리그는 다음 10년 동안 세 가지 별도의 로켓 레이서 항공기를 개발했다.

2003년, 또 다른 민간 개발 로켓 추진 항공기가 첫 비행을 했다. 스페이스십원은 익형과 공기역학적 제어 표면을 갖춘 로켓 추진 항공기이자, 우주 진공에서의 제어를 위한 RCS 스러스터를 갖춘 스페이스플레인으로 기능한다. 그들의 노력으로 스페이스십원 팀은 우주 성취상을 수상했다.

2019년 4월, 중국 회사 스페이스 트랜스포테이션은 자이아겡-1이라는 3,700kg 기술 실증기의 시험을 수행했다. 8.7미터 길이의 이 비행기는 날개 폭이 2.5미터이며, 더 크고 미래 지향적인 톈싱-I-1 수직 이착륙 재사용 가능 발사체 개발의 일부이다.

계획된 로켓 추진 항공기
 제로 배출 초음속 운송

 같이 보기 

 로켓 항공기 목록
 차량 속도 기록 목록
 로켓 레이싱 리그 (RRL)
 무장 이륙, 로켓으로 공기흡입식 항공기 발사

 각주 
인용

참고 자료

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 외부 링크 

 세계 최초의 액체 연료 로켓 항공기, 전설적인 하인켈 He 176에 대한 공식 에리히 바르지츠 웹사이트 (세계 최초의 제트 조종사)

 
분류:항공기 형태
분류:1928년 도입된 탈것
분류:독일의 발명품