로켓 추진 항공기

Rocket-powered aircraft
우주비행기와 혼동하지 말자.
"로켓플레인"은 여기서 리디렉션된다.이 회사는 Rocketplane Global Inc.를 참조하십시오.
메서슈미트 메 163 Komet, 유일한 운용 로켓 추진 전투기
다음에 대한 시리즈 일부
항공기 추진
샤프트 엔진:
구동 프로펠러, 로터, 덕트형 팬 또는 프로판
반응 엔진

로켓추진 항공기나 로켓비행기는 추진용 로켓엔진을 사용하는 항공기로, 때로는 공기호흡 제트엔진 외에 로켓엔진을 사용하는 항공기도 있다.로켓 비행기는 비슷한 크기의 제트 항공기보다 훨씬 더 높은 속도를 낼 수 있지만, 보통 최대 몇 분 동안 전력으로 운항하고, 이어서 글라이딩 비행을 한다.대기 중의 산소의 필요성에 구애받지 않고 매우 높은 고도 비행에 적합하다.그들은 또한 훨씬 더 높은 가속도와 짧은 이륙을 제공할 수 있다.많은 로켓 항공기가 수송기에서 발사될 수 있다. 지상에서 이륙하면 높은 고도에 도달할 수 있는 시간이 부족할 수 있기 때문이다.

로켓은 단순히 로켓 보조 이륙(RATO 또는 RATOG)이라고도 알려진 제트 보조 이륙(JATO)의 형태로 주 추진력을 보조하기 위해 사용되어 왔다.모든 로켓 비행기가 "정상" 비행기처럼 전통적인 이륙은 아니다.어떤 종류는 다른 비행기에서 공중으로 발사된 반면, 다른 종류는 수직으로 이륙한 것이다. – 공중에서 코와 지상으로 꼬리 부분("테일-시터")이다.

로켓의 운용에 있어 중장비 추진체의 사용과 기타 실제적인 어려움 때문에, 대다수의 로켓 비행기는 요격 전투기와 우주 비행기로서, 실험 또는 연구용으로 제작되었다.

역사

배경

페드로 파울렛의 아비온 어뢰 1902년, 수평 또는 수직 비행을 위한 투하물에 고정된 캐노피가 특징이다.

페루의 다산술사 페드로 파울렛은 1902년 아비온 어뢰를 개념화했는데, 이 항공기는 델타 기울기(delta tiltwing)에 고정된 캐노피(canopy)를 특징으로 하는 액체 프로펠러식 로켓 추진 항공기로 유럽과 중남미에서 외교관으로 근무하면서 수십 년 동안 항공기 기증자를 구했다.[1]파우렛의 액체 프로펠란트 개념은 흑색 가루를 추진체로 사용한 당시 로켓 기술자보다 수십 년 앞서 있었다.[1]포울렛의 로켓 항공기 개념에 대한 보도는 찰스 린드버그가 최초로 대서양을 횡단하는 항공기를 성공적으로 비행한 이후인 1927년에 처음 나타났다.[2]포울렛은 30년 전 자신의 액체 프로펠러 로켓 항공기가 더 나은 선택이 될 것이라고 주장하며 검은 가루를 이용해 더 빨리 비행을 완료하는 로켓 추진 항공기에 대한 오스트리아의 로켓 선구자 막스 발레리의 제안을 공개적으로 비판했다.[2]

파울렛은 계속해서 독일 로켓 협회 베레인 퓌르 라움슈파흐르트(VfR)를 방문했고, 1928년 3월 15일 VfR 출판물 디 라케테에서 발레르는 파울렛의 액체 추진 로켓 디자인에 대해 "놀라운 파워"[3]를 가지고 있다고 말하며 박수를 보냈다.1928년 5월, 파울렛은 프리츠 폰 오펠과 막스 발레리의 오펠 RAC 프로그램의 로켓차 시연회를 참관하기 위해 참석했고, 독일 로켓 애호가들과 만난 후였다.[3]VfR 회원들은 검은 가루를 로켓 추진의 장애물로 보기 시작했는데, 발레르 자신은 향후 로켓 개발을 위해 파울렛의 엔진이 필요하다고 믿고 있었다.[3]파울렛은 도움을 거절하고 추진체에 대한 공식을 공유하지 않았지만 곧 나치 독일에 의해 로켓 기술 개발을 돕기 위해 접근하게 될 것이다.[4]그리고 나서 나치 정부는 VfR에 있는 소련 스파이 알렉산더 보리스 쉐르체프스키가 소련과 계획을 공유했을 때 포울렛의 작업에 적합하게 될 것이다.[5]

Opel RAK.1 - 1929년 9월 30일 로켓 비행기의 세계 최초 공개 유인 비행.

1928년 6월 11일 프리츠 폰 오펠과 막스 발레리의 오펠 RAC 프로그램의 일환으로 리피쉬 엔테는 로켓의 힘으로 비행한 최초의 항공기가 되었다.[6][7][8]이듬해 오펠 RAC.1은 프리츠 폰 오펠을 조종사로 삼아 비행한 최초의 특수 제작된 로켓 비행기가 되었다.[9]오펠 RAC.1 비행은 또한 많은 군중들 앞에서 그리고 세계 언론들이 참석한 가운데 열린 이래로 세계 최초의 유인 로켓 비행기로 여겨진다.

1931년 6월 28일, 이탈리아의 비행사 겸 발명가 에토레 캣타네오가 또 다른 민간 로켓 비행기를 만들었다.그것은 특별한 문제 없이 날아서 착륙했다.이 비행에 이어 이탈리아의 왕 빅터 에마누엘 3세는 탈리에도의 캣타네오 백작(Cattaeno Count of Taliedo)을 임명했다. 그의 로켓 비행에 대한 선구적인 역할 때문에 그의 닮은 점이 상트페테르부르크의 우주 박물관은 물론 밀라노의 과학 기술 박물관에 전시되어 있다.[10][11]

제2차 세계 대전

헤이클 헤 176은 액체 프로펠러 로켓 엔진만으로 추진된 세계 최초의 항공기였다.1939년 6월 20일 에리히 와비츠가 조종하는 가운데 첫 동력 비행을 했다.[12][page needed]헤 176호는 제국항공부에 시범을 보였지만 그다지 공식적인 지지를 얻지 못하여 하이켈호가 로켓 추진 노력을 포기하게 되었다. 유일한 항공기는 베를린 항공 박물관에 잠시 전시되었고 1943년 연합군의 폭격으로 파괴되었다.[13]

사상 처음으로 대량 생산된 로켓 비행기는 효과적인 로켓 추진 항공기를 개발하기 위한 여러 노력의 하나로 분쟁의 마지막 해를 향해 독일이 도입한 메서슈미트 메 163 코메트 요격기였다.[14]루프트와페의 첫 번째 전용 전투기 날개인 Jagdgeschwader 400 (JG 400)은 1944년에 설립되었고, 주로 연합군의 공습의 현저한 목표물이었던 합성 휘발유를 생산하는 제조 공장에 대한 추가적인 보호를 제공하는 임무를 맡았다.그것은 베를린, 루르, 독일 베이츠 주변에 더 많은 방어 부대를 주둔시킬 계획이었다.[15]

전형적인 Me 163 전술은 9,000m(30,000ft)에서 폭격기를 통해 수직으로 위쪽으로 날아올라 10,700–12,000m(35,100–39,400ft)까지 올라간 다음 다시 포메이션을 뚫고 잠수해 가면서 발사하는 것이었다.이 접근방식은 조종사가 비행장으로 미끄러져 돌아오기 전에 그의 대포에서 몇 발을 발사할 수 있는 짧은 두 번의 기회를 제공했다.[16]로켓 모터를 작동시키는 데 필요한 연료를 공급하는 것은 종종 어려웠다.제3제국의 마지막 날, 메서슈미트 메 262호 대신 제트 추진력을 사용한 보다 성공적인 메서슈미트 메 262호를 위해 메서슈미트 163호가 철회되었다.[16]

시제품 형태로 비행한 수직이착륙 유인 로켓 요격기인 바첼 바 349 '나터' 등 다른 독일 로켓 추진 항공기들도 추격했다.[17][18]제플린 람머, 플리에겐데 기갑파우스트, 포케-울프 폴크스예거와 같은 추가 프로젝트들은 프로토타입 단계에도 도달하지 못했다.[19]충돌에 대한 다른 로켓 추진 노력보다 훨씬 더 큰 규모를 가진 실버보겔 대폭격기 우주비행기는 독일군에 의해 계획되었지만, 나중에 계산한 결과, 재진입 중에 파괴되는 대신 디자인이 작동하지 않았을 것이라는 것을 보여주었다.[20][page needed]Me 163 Komet은 역사상 유일하게 전투를 본 로켓 추진 전투기로, 어떤 전투도 볼 수 있는 두 종류의 로켓 추진 항공기 중 하나이다.

야스쿠니 신사의 요코스카 MXY-7 오카 복제품유슈칸 전쟁 박물관

나치 독일과 동맹을 맺은 일본은 메 163 코메트의 설계도를 확보했다.[21]상당한 노력 끝에 자체 제작 능력을 확립하는데 성공했는데, 1945년 7월 7일에 첫 동력 비행을 한 미쓰비시 J8M으로 알려진 한정된 수의 자체 제작에 사용되었다.[22]게다가 일본은 J8M이나 신류 모두 전투를 본 적이 없는, 국내 설계의 로켓 추진 요격 미사일인 미즈노 신류 개발을 시도했다.[23]일본도 2차 세계대전 당시 요코스카 MXY-7 오카 로켓 추진 자살공격기 약 850대를 생산해 오키나와 전투에 투입했다.전후 분석은 오카의 영향이 미미할 정도였고, 고용된 효과적인 방어 전술로 인해 공격 중에 미 해군 수도선이 타격을 받지 않았다는 결론을 내렸다.[24]

다른 실험 항공기로는 1942년에 비행한 소련 베레즈냐크-이사예프 BI-1이 있다. Northrop XP-79는 원래 로켓 엔진으로 계획되었지만 1945년에 처음이자 유일한 비행을 위해 제트 엔진으로 전환되었다.P-51D 무스탕 로켓 보조는 북미 항공에 의해 개발되었으며 시속 515마일을 달성할 수 있었다.[25][26]엔진은 날개 낙하 탱크 아래 75갤런에 저장된 후마산과 아닐린으로 작동했다.[26]그 비행기는 1945년 4월에 비행 중에 시험되었다.로켓엔진은 1분 정도 달릴 수 있었다.[26]마찬가지로, 메서슈미트 Me 262 "Heimatschützer" 시리즈는 로켓과 제트 추진력을 결합하여 이륙을 단축하고 상승 속도를 더 빠르게 하며 심지어 더 큰 속도를 가능하게 했다.[27]

냉전시대

X-15의 XLR99 로켓 엔진은 암모니아와 액체 산소를 사용했다.
록히드 NF-104A는 로켓과 공기호흡식 터보제트 엔진을 가지고 있었는데, 여기에 로켓의 힘으로 상승하는 모습이 보인다.이 로켓은 과산화수소와 JP-4 제트 연료를 사용했다.

1946년 소련 미코얀-구레비치 I-270은 점방어 역할의 로켓 추진 요격 항공기에 대해 전년도 중에 발표된 소련 공군 요건에 대응하여 건설되었다.[28]I-270의 디자인은 1932년에서 1943년 사이에 세르게이 코롤레프가 개발한 여러 가지 기술을 통합했다.[29][30]

1947년 동안, 로켓 추진 벨 X-1에 의해 항공 역사의 중요한 이정표가 달성되었는데, 벨 X-1은 수평 비행에서 음속을 초월한 최초의 항공기가 되었으며, NACA/NASA 로켓 추진 항공기 시리즈 중 첫 번째가 될 것이다.[31]이러한 실험 항공기들 중에는 북미 X-15와 X-15A2 설계가 있었는데, 이 설계는 약 10년 동안 운용되었고, 결국 최대 속도 마하 6.7은 물론 100km를 초과하는 피크 고도에 도달하여 이 과정에서 새로운 기록을 세웠다.[32]

1950년대에 영국은 당시 터보제트 설계에 존재했던 성능 격차를 메우기 위해 여러 가지 혼합 전력 설계를 개발했다.이 로켓은 고준위 폭격기의 고속 요격에 필요한 속도와 높이를 전달하는 주요 엔진이었고, 터보제트는 비행의 다른 부분에서 연비를 증가시켰는데, 가장 두드러진 것은 항공기가 예측 불가능한 활공 회항 위험을 감수하지 않고 동력 착륙을 할 수 있도록 하기 위함이었다.[33][34]한 가지 설계는 Avro 720으로, 8,000파운드힘(36kN) 암스트롱 시들리 스크리머 로켓 엔진이 주로 산화제로 액체 산소와 혼합된 등유 연료로 작동했다.[35]아브로 720호 작업은 항공부의 스크리머 로켓 엔진 개발 종료 결정 직후 중단됐는데, 이는 -183℃(90K)에서 끓고 화재 위험인 액체산소를 운용 환경 내에서 사용하는 실용성에 대한 공식 우려 때문인 것으로 알려졌다.[36][37][38]

아브로 720의 라이벌인 손더스 로 SR.53으로 작업은 더욱 진전된 단계에 도달했다.이 항공기의 추진체계는 과산화수소를 연료와 산화제로 결합해 사용했는데, 이는 아브로 720의 액체산소보다 문제가 덜하다고 봤다.[36]1957년 5월 16일, 두 번째 프로토타입 XD151의 처녀 비행에 이어, 첫 번째 시험 비행을 위해 비행대 대장 존 부스 DFC가 XD145의 통제하에 있었다.[39][40]후속 비행 시험 프로그램 동안, 이 두 프로토타입은 56개의 개별 시험 비행을 했고, 그 동안 최대 속도는 마하 1.33이었다.[41]더욱이, 1953년 후반부터 SR.177로 별도로 지정된 SR.53의 파생 모델을 개발했다. 주요 변경사항은 SR.53과 Avro 720에 탑재된 레이더의 존재였으며, 규격의 요건이 되지 않았기 때문에 SR.53과 Avro 720에는 부족했지만, 조종사는 무선 베이스를 제외한 자신의 비전에 의존하게 되었다.지상 레이더 제어에서 제공되는 방향.[42]

SR.53과 SR.177 사촌 모두 더 넓은 정치적 요인이 프로그램을 약화시켰을 때 생산지위를 획득하기 위해 상대적으로 가까웠다.1957년 동안 영국의 방공철학에 대한 대대적인 재사상이 일어나 1957년 국방백서에 구체화되었다.이 논문은 유인 전투기를 미사일로 대체할 것을 요구했고, 이에 따라 RAF의 명령 전망은 하룻밤 사이에 증발했다.[43]해군과 독일 모두 SR.177의 잠재 고객으로 남아 있었지만, 이러한 움직임에 의해 양측 모두의 신뢰는 흔들렸다.[44]록히드 뇌물 스캔들로 인해 해외 국가들이 록히드 F-104 스타파이터를 주문하도록 강요하는 것과 같은 추가 요인도 SR.177의 판매 전망을 약화시켜 독일과 일본 같은 잠재적 고객들을 희생시켰다.[45]

1940년대 후반과 1950년대 내내 프랑스 공군 참모부도 로켓 추진 항공기에 상당한 관심을 보였다.[46]저자인 Michelle van Pelt에 따르면, 프랑스 공군 관계자들은 순수한 로켓 추진 비행에 반대했지만 로켓과 터보제트 엔진을 결합한 혼합 추진 방식을 선호했다.소시에테 드이투데스가 프랑스 자체 국산 로켓엔진 개발에 착수하는 동안 프랑스 항공기 제조업체 SNCASE는 프랑스 공군의 유능한 점 방어 요격항공기에 대한 예리함을 알고 SNCASE SE.212 듀란달에 대한 작업을 시작했다.[46]경쟁사인 SNCASO 트라이던트 시제품 요격기 등 다른 프랑스 혼합전력 실험용 항공기와 비교하면 로켓모터가 아닌 제트엔진을 주로 타고 날기 위한 고중량 항공기였다.[47]한 쌍의 프로토타입 항공기가 제작되었다; 1956년 4월 20일, 첫 번째 비행은 제트 전력만을 사용하여 처음 비행했다.[48]1957년 4월 로켓 모터를 처음 사용한 두 번째 시제품이다.[48]비행 시험 동안, 최대 속도는 로켓 모터의 추가 동력을 사용하지 않고도 12,300미터 (40,400피트)의 고도에서 1,444킬로미터(897mph)가 도달했다; 이것은 로켓이 작동하는 동안 11,800미터에서 1667km/h까지 올라갔다.프로그램을 종료하기 전에 총 45회의 시험 비행이 수행되었다.[48]

정적 디스플레이의 SNCASO 트라이던트

프랑스 항공 스탭의 요청에 따라 프랑스 항공기 회사인 SNCASO도 자체 방어 요격기인 SNCASO 트라이던트를 개발했다.[46]이 엔진은 주로 SEPR이 구축한 단일 로켓 엔진에 의해 구동되었고 날개끝에 장착된 터보제트 엔진 세트로 증강되었다. 운용상 로켓과 터보제트 엔진은 높은 고도에서 빠른 상승과 요격을 수행하는 데 사용되는 반면 제트 엔진은 기지로 복귀하는 데만 사용된다.[46]1953년 3월 2일, 최초의 프로토타입인 트라이던트 1세는 이 타입의 처녀 비행을 수행했다; 시험 파일럿 자크 기그나드가 비행한 이 항공기는 터보제트 엔진만으로 동력을 공급받으면서 활주로의 전체 길이를 공중으로 비행했다.[49]1953년 9월 1일, 두 번째 트라이던트 1호 프로토타입이 이륙 후 전기 주탑과 충돌한 후 고도를 얻기 위해 고군분투하다가 첫 비행 중에 추락했다.[50]프랑스 공군은 패배에도 불구하고 트라이던트의 활약에 감명을 받아 개선된 모델이 서비스되기를 열망했다.[51]1957년 5월 21일, 최초의 트라이던트 II, 001은 중앙 데사이스 엔 볼(Flight Test Center)을 벗어나 시험 비행 중에 파괴되었는데, 이는 휘발성이 높은 로켓 연료와 산화제인 푸랄린(CHNO13122)과 질산(HNitric3 acid)이 각각 실수로 섞이고 폭발하여 시험 조종사 찰스 구존이 사망하는 원인이 되었다.[52][53]두 달 후, 그 프로그램에 대한 모든 작업이 중단되었다.[49]

터보제트 엔진 출력의 고도화, 미사일의 출현, 레이더의 발전은 혼합 전력으로의 복귀를 불필요하게 만들었다.

1963년에서 1975년 사이의 실험적인 미군 프로그램의 일환으로 제작된 마틴 항공기 회사 X-24 리프팅 본체

소련의 로켓과 인공위성의 개발은 NASA의 우주 프로그램 개발의 원동력이었다.1960년대 초, 미국의 보잉 X-20 다이나-소아 우주 비행기에 대한 연구는 목적의 부족으로 취소되었다. 후에 그 연구는 우주왕복선에 기여했고, 이는 결국 소비에트 부란의 동기부여가 되었다.또 다른 유사한 프로그램은 보잉 B-52 스트라토포르트레스 수송기에서 발사되는 로켓 비행기로 마하 22를 달성하려고 계획되었지만, 이것은 결코 자금 지원을 받지 못했다.Isinglass는 구소련 상공에서 비행할 계획이었다.차량 구성의 이미지가 릴리스되지 않았다.[54]

달 착륙 연구 차량은 혼합 동력 차량이었다. 제트 엔진은 중력에 의해 5/6의 힘을 취소했고, 로켓 동력은 아폴로 달 착륙선을 시뮬레이션 할 수 있었다.[55]

Various versions of the Reaction Motors XLR11 rocket engine powered the X-1 and X-15, but also the Martin Marietta X-24A, Martin Marietta X-24B, Northrop HL-10, Northrop M2-F2, Northrop M2-F3, and the Republic XF-91 Thunderceptor, either as a primary or auxiliary engine.

Northrop HL-10, Northrop M2-F2 및 Northrop M2-F3는 리프팅 차체의 예로서, 날개가 있으면 거의 없고 단순히 차량 차체의 양력을 얻는 항공기였다.또 다른 예는 아마추어 로켓의 백슬라이더 로켓이다.[citation needed]

포스트 냉전 시대

EZ-로켓 연구 항공기

EZ-Rocket 연구와 시험 비행기는 2001년에 처음 비행되었다.[56]로켓 레이싱 리그는 EZ-로켓에 대한 평가를 한 후, 이후 10년 동안 3대의 로켓 레이서 항공기를 별도로 개발했다.[57][58]

2003년 동안 민간에서 개발한 또 다른 로켓 추진 항공기가 첫 비행을 했다.SpaceShipOne은 우주 진공에서 제어하기 위한 RCS 추력기와 함께 날개와 공기역학적 제어 표면이 있는 로켓 추진 항공기 및 우주 비행기의 역할을 한다.그들의 업적으로 SpaceShipOne 팀은 우주 공로상을 받았다.[59]

2019년 4월 중국 우주교통사는 3700kg급 기술시범기인 지아궁-1호의 시험운행을 실시했다.길이 8.7m의 이 비행기는 날개폭이 2.5m로, 더 큰 미래의 톈싱-I-1 수직이착륙, 수평 착륙 재사용 발사체를 개발하기 위한 일환이다.[60]

계획 로켓 추진 항공기

참고 항목

참조

인용구

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