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노스롭 YF-23

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YF-23
Northrop/McDonnell Douglas YF-23
파일:Ray Wagner Collection Image YF-23.jpg
에드워즈 공군 기지 상공을 비행하는 YF-23
종류 스텔스 전투기 시제기 / 기술 실증기
국가 섬네일을 만드는 중 오류 발생: 미국
역사
사용국가 미국 공군
개발 노스롭 / 맥도넬 더글러스
생산 1989년 ~ 1990년
생산개수 2대
제원(YF-23A)
중량 29,000 lb (13,100 kg) (공허 중량)
길이 67 ft 5 in (20.60 m)
높이 13 ft 11 in (4.25 m)
승무원 1명
작전반경 700–800 nmi (1,300–1,480 km)
최고속도 마하 2.2 이상 (고고도)
비행고도 65,000 ft (19,800 m)
날개폭 43 ft 7 in (13.30 m)
날개면적 950 sq ft (88 m²)
날개하중 54 lb/sq ft (260 kg/m²)
엔진 2 × 프랫 & 휘트니 YF119-PW-100N 또는
2 × 제너럴 일렉트릭 YF120-GE-100N 애프터버너 터보팬
무장 (계획) 1 × 20 mm M61 벌컨 기관포

노스롭/맥도넬 더글러스 YF-23(영어: Northrop/McDonnell Douglas YF-23)은 미국 공군(USAF)을 위해 설계된 미국의 1인승, 쌍발 엔진, 스텔스 전투기 프로토타입 기술 실증기이다. 노스롭을 주 계약자로 하는 설계팀은 미 공군의 고등 전술 전투기(ATF) 시범 및 검증 경쟁에서 최종 후보에 올랐으며, YF-22 팀과 전면 개발 및 생산을 놓고 경쟁했다. "블랙 위도우 II"라는 별명이 붙은 두 대의 YF-23 시제기가 제작되었다.

1980년대에 미 공군은 소비에트 연방의 첨단 Su-27 및 MiG-29 전투기와 같은 새로운 위협에 더 효과적으로 대응하기 위해 F-15 이글 전투기를 대체할 기종을 찾기 시작했다. 여러 회사가 설계 제안서를 제출했으며, 미 공군은 시범 및 검증을 위해 노스롭과 록히드의 제안서를 선정했다. 노스롭은 맥도넬 더글러스와 팀을 이루어 YF-23을 개발했고, 록히드는 보잉, 제너럴 다이내믹스와 함께 YF-22를 개발했다. YF-23은 경쟁 기종보다 더 뛰어난 스텔스 성능과 속도를 가졌으나 기동성은 떨어졌다. 4년 간의 개발 및 평가 과정 끝에 1991년 YF-22 팀이 승자로 발표되어 F-22 랩터를 개발하게 되었고, 이는 1997년에 첫 비행을 하고 2005년에 취역했다. 미 해군은 F-14 톰캣의 대체기로 ATF의 해군 버전을 고려했으나 비용 문제로 인해 나중에 계획이 취소되었다.

비행 시험 후, 두 대의 YF-23은 보관 상태에 들어갔으며 여러 기관에서 추가 연구용으로 사용할 계획을 고려했으나 진행되지 않았다. 2004년에 노스롭 그루먼은 두 번째 YF-23을 제안된 지역 폭격기의 전시 모형으로 사용했으나, 더 긴 항속 거리를 가진 폭격기가 요구되면서 이 프로젝트는 중단되었다. 두 대의 YF-23 시제기는 현재 미국 국립공군박물관과 웨스턴 비행 박물관에 전시되어 있다.

개발

개념 정의

미국의 정찰 위성은 1977년과 1979년 사이에 소련의 첨단 Su-27 및 MiG-29 전투기 프로토타입을 처음 포착했으며, 이는 미국에 우려를 불러일으켰다. 두 소련 모델은 새로 도입된 F-15 이글과 F-16 파이팅 팰컨을 포함한 당시 미국 전투기의 전투 및 기동성 우위를 감소시킬 것으로 예상되었다. 미국의 전술 공군력은 1978년에 공개된 A-50 조기경보통제기(AWACS)와 더 발전된 지대공 미사일 시스템과 같은 새로운 소련 시스템에 의해 더욱 위협받았다. 1981년, 미 공군은 공대공 및 공대지 임무를 모두 고려한 고등 전술 전투기(ATF)의 개념에 대해 항공우주 산업계와 논의하고 요구 사항을 개발하기 시작했다. ATF는 복합 재료, 경량 합금, 첨단 비행 제어 시스템, 더 강력한 엔진 및 스텔스 기술을 포함한 신기술을 활용할 예정이었다.

미 공군은 1981년 5월 항공 우주 방위 산업계에 새로운 전투기의 가능한 기능에 대한 ATF 정보 요청서를 발표했다. 나중에 "시니어 스카이(Senior Sky)"라는 코드명이 붙은 ATF는 이 당시 요구 사항 정의 단계에 있었으므로 항공우주 기업들의 응답에는 상당한 다양성이 있었다. 노스롭은 초저비용부터 고기동성, 저피탐 미사일 기체에 이르기까지 세 가지 설계를 RFI에 제출했다. 1983년, 초기 개념 개발 팀(CDT)에서 ATF 시스템 프로그램 사무소(SPO)가 라이트-패터슨 공군 기지에 구성되었다. 항공우주 기업 및 전술공군사령부(TAC)와의 논의 끝에 CDT/SPO는 ATF의 주 임무를 공대공 전투로 정했으며, 이는 F-15를 대체하고 초음속 순항 및 기동성을 갖춘 뛰어난 운동 성능을 강조했다. 노스롭의 응답은 델타익, 단일 수직 꼬리 날개, 추력 편향 노즐 및 역추력 장치가 있는 쌍발 엔진을 갖춘 마하 2급 이상의 전투기 설계인 N-360이었다. 이 무렵 SPO는 해브 블루/F-117, 태싯 블루, 그리고 고등 기술 폭격기(ATB) 프로그램과 같은 공군의 기술 혁신에서 나온 매우 낮은 레이더 반사 면적(RCS) 결과를 알게 되었다. 결과적으로 SPO는 생존성과 전투 효율성을 위해 스텔스성을 점점 더 강조하면서도 여전히 전투기와 같은 속도와 기동성을 요구했다.

노스롭은 스텔스에 대한 ATF의 강조 증가에 빠르게 적응할 수 있었다. 1981년 10월부터 ATB/B-2 부서 내 로버트 샌더스키 산하의 소규모 엔지니어 팀이 스텔스 전투기 설계를 작업해 왔다. 샌더스키는 나중에 노스롭 ATF의 수석 엔지니어가 되었고, 동료 B-2 스텔스 엔지니어인 유핑 류가 1985년 수석 과학자로 영입되었다. 세 가지 설계 개념이 연구되었다. N-360과 유사하지만 두 개의 경사 수직 꼬리 날개를 가지고 셋 중 공기역학적 성능이 가장 좋지만 스텔스 성능은 최소화된 고기동 전투기(AMF), 4개의 RCS 로브(lobe)만 있는 가장자리 정렬을 통해 스텔스 성능을 극대화하고 평면 형상 때문에 "크리스마스 트리"라는 별명이 붙은 초스텔스 전투기(USF), 그리고 다이아몬드 날개, 전유동 V-꼬리, 엔진 배기구 홈, 정렬된 가장자리를 통해 스텔스와 기동성의 균형을 맞춘 고스텔스 전투기(HSF)였다. 1983년에 처음 등장한 HSF는 레이더 및 적외선 탐지에 대한 취약성을 줄이기 위해 B-2에서 많은 설계 단서를 가져왔으며, 레이더 신호와 공기 역학에 대한 류의 이해는 초기 형상과 뚜렷한 차인 가장자리 때문에 "오리너구리"라는 별명이 붙은 기수와 연속적으로 구부러진 가우스 표면을 가진 캐노피와 같은 주요 설계 특징에 기여했다. 1985년까지 HSF는 최종적인 YF-23과 유사하게 발전했으며 스텔스와 공기역학적 성능의 최적 균형으로 부상했다.

시범 및 검증

1984년 11월까지 개념 탐구를 통해 SPO는 요구 사항을 좁히고 작전 요구 사항 성명서를 발표했다. 여기에는 애프터버너를 사용하지 않는 장시간 초음속 비행, 즉 초음속 순항(슈퍼크루즈)을 포함하여 스텔스 및 우수한 운동 성능을 갖춘 이륙 중량 50,000 lb (22,700 kg)의 전투기가 요구되었다. 임무 반경은 혼합 아음속/초음속 500 nmi (930 km) 또는 아음속 700 ~ 800 nmi (1,300 ~ 1,480 km)로 예상되었다. 1985년 9월, 미 공군은 여러 항공기 제조업체에 시범 및 검증(Dem/Val)을 위한 제안 요청서(RFP)를 발행했으며, 상위 4개 제안서는 나중에 프로그램 비용을 줄이기 위해 2개로 축소되어 다음 단계로 진행되었다. ATF의 까다로운 기술 요구 사항 외에도 RFP는 시스템 엔지니어링, 기술 개발 계획 및 위험 완화를 강조했다. RFP는 초기 발표 후 몇 가지 변경이 있었다. F-117과 B-2에 대한 경험과 관련하여 SPO가 록히드 및 노스롭과 논의한 후 1985년 말에 전방위 스텔스 요구 사항이 크게 증가했다. 처음에는 프로토타입 항공기에 대한 평가 요구 사항이 없었으나, 로널드 레이건 대통령이 국방부 조달 관행을 연구하기 위해 구성한 연방 위원회인 패카드 위원회의 권고에 따라 1986년 5월에 추가되었다. 당시 미 공군은 1985 회계연도 달러 기준으로 대당 3,500만 달러의 비용으로 750대의 ATF를 조달할 계획이었다. 해군 고등 전술 전투기(NATF) 프로그램에 따른 미 해군은 1988년에 F-14 톰캣을 대체하기 위해 ATF 승자 기종의 파생형을 사용할 것이라고 발표하고 546대의 조달을 요청했다.

HSF에 대한 노스롭의 초기 작업은 Dem/Val RFP에서 결실을 맺었다. 1986년 1월까지 HSF는 광범위한 전산 유체 역학 시뮬레이션, 풍동 실험 및 RCS 폴 테스트를 통해 정교하고 잘 이해된 개념인 설계 제안 86E(DP86E)로 발전했으며 ATF 제출을 위한 노스롭의 선호 설계가 되었다. 태싯 블루와 ATB/B-2에 대한 작업에서 비롯된 스텔스 곡면을 설계하고 분석하는 노스롭의 능력은 설계자들에게 스텔스와 공기 역학을 결합하는 데 있어 초기 이점을 제공했다. 특히 광범위한 스텔스 경험을 가진 유일한 다른 회사인 록히드는 이전에 F-117과 같이 각진면에 의존하다가 결과적으로 ATB를 노스롭에 빼앗겼기 때문이다. 그 손실과 초기 각진 ATF 개념의 열악한 공기 역학적 성능으로 인해 록히드 역시 곡면 스텔스 표면을 가진 설계 및 분석 방법을 개발해야 했다. 노스롭의 HSF 설계는 DP110으로 정제되어 Dem/Val RFP에 제출되었다.

1986년 7월, 록히드, 보잉, 제너럴 다이내믹스, 맥도넬 더글러스, 노스롭, 그루먼, 노스 아메리칸 록웰이 Dem/Val 제안서를 제출했다. 후자의 두 회사는 직후 경쟁에서 탈락했다. 계약자들은 기술 개발에 상당한 투자를 할 것으로 예상되었으므로 SPO는 회사들이 팀을 구성하도록 장려했다. 제안서 제출 후 노스롭과 맥도넬 더글러스는 제안된 설계 중 하나가 선정될 경우 이를 개발하기 위한 팀을 구성했다. 록히드, 보잉, 제너럴 다이내믹스도 유사한 계약으로 팀을 구성했다.

스텔스 항공기 분야의 두 업계 리더인 록히드와 노스롭은 1986년 10월 31일 Dem/Val의 최종 후보로 각각 1위와 2위로 선정되었지만, 제안서에 대한 접근 방식은 현저히 달랐다. 노스롭의 정교하고 잘 이해된 설계 제안은 특히 록히드의 미성숙한 설계와 대조적으로 상당한 이점이었지만, 록히드 제안서가 특정 항공기 설계보다는 시스템 엔지니어링에 초점을 맞춘 것이 실제로는 앞서 나가게 했다. 두 팀 모두 1985 회계연도 기준으로 6억 9,100만 달러를 받았으며 시범 및 검증을 위해 50개월의 기간이 주어졌고, 이는 프로토타입의 비행 시험으로 정점에 달했다. 프랫 & 휘트니와 제너럴 일렉트릭도 ATF 엔진 경쟁을 위해 각각 YF119와 YF120으로 지정된 엔진을 개발하기로 계약했다. 정치적 압력으로 인해 프로토타이핑 요구 사항이 뒤늦게 추가되었기 때문에 프로토타입 항공기는 경쟁적인 비행 대결을 수행하거나 모든 요구 사항을 충족하는 양산기를 대표하기 위한 것이 아니라, 개념의 실행 가능성을 입증하고 위험을 완화하기 위한 "최선의 노력" 기체가 될 예정이었다.

설계 정제

Dem/Val 제안서의 승자 기업 중 하나인 노스롭은 맥도넬 더글러스와 함께 YF-23 팀의 프로그램 리드였으며, 두 회사는 이전에 F/A-18 호넷에서 협력한 적이 있었다. 정부 계약 수주 외에도 팀은 ATF 노력에 총 6억 5,000만 달러를 투자했다. 두 엔진 회사인 제너럴 일렉트릭과 프랫 & 휘트니도 각각 1억 달러를 투자했다. 기체 제작은 대략 균등하게 분할되어 노스롭이 캘리포니아주 호손에서 후방 동체와 미익을 제작하고 에드워즈 공군 기지에서 최종 조립을 수행했으며, 맥도넬 더글러스는 미주리주 세인트루이스에서 날개와 전방 동체를 제작했다. 제조는 컴퓨터 지원 설계(CAD) 소프트웨어의 사용으로 큰 도움을 받았다. YF-23 설계는 주로 노스롭의 DP110 HSF를 지속적으로 개선한 것으로, 후퇴각이 있는 사다리꼴 날개, 4개의 미익 표면, 턱에 장착된 분할 쐐기형 흡입구를 가졌으나 스텔스 성능이 좋지 않았던 맥도넬 더글러스의 설계로부터는 거의 영향을 받지 않았다. YF-23 설계는 1988년 1월 프로토타입 구성으로 동결되었을 때 DP117K로 발전했으며, 여기에는 레이더 성능 향상을 위해 이전의 "오리너구리" 모양보다 더 날카롭고 부피가 큰 기수와 항력을 낮춘 형상의 강화된 후방 데크가 포함되었다. 복잡한 표면 곡률로 인해 항공기는 바깥쪽에서 안쪽으로 제작되었으며, 내부 부재보다 먼저 대형 복합재 스킨 구조가 제작되었다. 정밀하고 반응성 있는 조종 특성을 보장하기 위해 노스롭은 대규모 시뮬레이터와 TIFS라는 이름의 개조된 C-131 사마리탄을 사용하여 비행 제어 법칙을 개발하고 테스트했다.

Dem/Val 전체 기간 동안 SPO는 시스템 요구 사항 검토(SRR)를 수행하여 록히드 및 노스롭 팀과 함께 성능 및 비용 상충 분석 결과를 검토하여 ATF 시스템 사양을 개발하고, 필요한 경우 요구 사항을 조정하고 한계 가치에 비해 상당한 무게나 비용을 추가하는 요구 사항을 삭제했다. ATF는 처음에 2,000 ft (610 m) 이내에 착륙하고 정지해야 했으며, 이는 엔진에 역추력 장치를 사용해야 함을 의미했다. 1987년 미 공군은 활주로 길이 요구 사항을 3,000 ft (910 m)로 변경했고 1988년에는 역추력 장치 요구 사항이 더 이상 필요하지 않게 되었다. 이를 통해 노스롭은 더 작은 엔진 나셀 하우징을 가질 수 있었고, F-23 전체 시스템 설계 또는 선호 시스템 개념(PSC)을 위한 후속 설계 정제에서 면적 법칙을 보존하기 위해 그 사이의 공간을 채울 수 있었다. YF-23 설계(DP117K)는 그때까지 이미 동결되었으므로 평평한 윗면 때문에 "식빵(bread loafs)"이라는 별명이 붙은 나셀은 프로토타입에서 크기가 축소되지 않았다. 내부 미사일 수(AIM-120A 암람 기준)는 8발에서 6발로 줄었다. 이러한 조정에도 불구하고 두 팀 모두 50,000-lb 이륙 총중량 목표를 달성하는 데 어려움을 겪었고, 이는 이후 60,000 lb (27,200 kg)로 증가했으며 엔진 추력은 30,000 lbf (133 kN) 급에서 35,000 lbf (156 kN) 급으로 증가했다.

기체 및 엔진 설계의 발전 외에도 ATF는 상황 인식 향상과 조종사 업무량 감소를 목표로 센서 융합을 달성하기 위해 항공전자 및 센서 시스템의 혁신을 요구했다. YF-23은 기체 및 추진 시스템 설계를 위한 실증기였으므로 PSC F-23의 임무 시스템 항공전자는 탑재하지 않았다. 대신 노스롭과 맥도넬 더글러스는 지상 및 공중 실험실에서 이러한 시스템을 테스트했다. 노스롭은 개조된 BAC 1-11을 비행 항공전자 실험실로 사용했고 맥도넬 더글러스는 소프트웨어 및 하드웨어 성능과 신뢰성을 평가하기 위해 항공전자 지상 프로토타입(AGP)을 구축했다. 평가된 센서에는 웨스팅하우스/텍사스 인스트루먼트 위상 배열 레이더와 마틴 마리에타 적외선 탐색 추적(IRST)이 포함된다. 항공전자 요구 사항도 계약자와의 SPO SRR 주제였으며 Dem/Val 중에 조정되었다. 예를 들어, IRST 센서는 1989년에 기본 요구 사항에서 삭제되어 향후 추가를 위한 조항으로 변경되었다.

공식적으로 YF-23A로 명명된 첫 번째 항공기(일련번호 87-0800), 프로토타입 항공기 1(PAV-1)은 1990년 6월 22일에 출고되었다. PAV-1은 8월 27일 수석 시험 조종사 알프레드 폴 메츠의 조종으로 50분간의 처녀비행을 했다. 두 번째 YF-23(일련번호 87-0801, PAV-2)은 짐 샌드버그가 조종하여 10월 26일에 첫 비행을 했다. 첫 번째 YF-23은 짙은 회색으로 도색되어 "그레이 고스트(Gray Ghost)"라는 별명이 붙었다. 두 번째 프로토타입은 두 가지 톤의 회색으로 도색되어 "스파이더(Spider)"라는 별명이 붙었다. PAV-1은 지상 요원의 부상을 방지하기 위해 램 에어 스쿠프에 빨간색 모래시계가 잠시 그려져 있었다. 빨간색 모래시계는 검은 과부 거미의 아랫면에 있는 표시와 닮았으며, 거미를 닮은 8-로브 레이더 반사 면적 형상과 제2차 세계 대전의 P-61 블랙 위도우에 대한 오마주로 YF-23에 부여된 비공식 별명인 "블랙 위도우 II"를 더욱 강화했다. 노스롭 경영진은 그 표시를 알게 되자마자 지우게 했다.

해군 파생형

F-23의 제안된 해군 파생형은 비공식적으로 NATF-23으로 알려져 있으며(제안된 해군 파생형은 공식적으로 지정된 적이 없음), 미 해군의 F-14 톰캣 대체기로 고려되었다. F-23의 원래 HSF 구성은 초기 DP500 설계와 함께 처음 고려되었으나 비행 갑판 공간, 취급, 보관, 착륙 및 캐터펄트 발사에 문제가 있어 다른 설계가 필요했다. 1989년까지 설계는 두 가지 가능한 구성으로 좁혀졌다. 4개의 꼬리가 있는 DP533과 2개의 V-꼬리 및 카나드가 있는 DP527이었다. DP527이 최적의 솔루션으로 결정되었다. NATF-23 설계는 1990년 12월 전면 개발 또는 엔지니어링 및 제조 개발(EMD)을 위한 F-23 제안서와 함께 제출되었다. 그러나 1990년 말까지 해군은 이미 NATF 프로그램에서 물러나기 시작했고 비용 상승으로 인해 1992 회계연도까지 완전히 포기했다. 14,000시간 동안 테스트된 DP527의 풍동 테스트 모델은 2001년 보잉 세인트루이스(구 맥도넬 더글러스)에 의해 벨폰테인 네이버스 클라인 공원 참전용사 기념관에 기증되었다.

설계

파일:YF-23 front.jpg
곡선형 외관을 보여주는 PAV-1 87–0800의 정면 모습

YF-23A는 노스롭의 ATF 제안의 실행 가능성을 입증하기 위한 프로토타입으로, 미 공군의 생존성, 초음속 순항, 스텔스 및 유지 보수 용이성 요구 사항을 충족하도록 설계되었다. 초기 HSF 개념에서 지속적으로 성숙했기 때문에 여전히 그것과 매우 유사했으며, YF-23의 형상은 고도로 정제되었다. 대칭적으로 테이퍼진 다이아몬드 모양의 날개(40° 후퇴각), 조파 항력을 줄이기 위한 상당한 면적 법칙이 적용된 프로파일, 그리고 전유동 V-꼬리 또는 러더베이터를 갖춘 파격적인 모습의 항공기였다. 조종석은 조종사의 시야 확보를 위해 항공기 기수 근처 높은 곳에 배치되었다. 날카로운 차인 가장자리가 있는 기수의 깎아지른 듯한 모양은 와류를 생성하여 높은 받음각(AoA) 특성을 개선했다. 항공기는 노즈 랜딩 기어 다리와 두 개의 메인 랜딩 기어 다리가 있는 삼륜식 랜딩 기어 구성을 특징으로 했다. 공중 급유 수구는 전방 동체의 척추 중앙에 위치했다. 하나의 대형 무장창이 기수와 메인 랜딩 기어 사이의 동체 밑면에 배치되었다. 조종석에는 센터 스틱과 사이드 스로틀이 있었다.

두 개의 터보팬 엔진으로 구동되며, 각 엔진은 항공기 척추 양쪽에 있는 별도의 엔진 나셀에 위치하고 레이더 전파로부터 엔진 압축기를 차단하기 위한 S-덕트가 있었다. 고정 형상 흡입구는 넓게 간격을 두고 정면 프로파일이 사다리꼴 모양이었으며, 흡입구 전면에 다공성 흡입 패널을 사용하여 난류 경계층을 흡수하는 블리드 시스템이 있었다. 경계층 공기는 동체와 날개 위의 통풍구와 문으로 배출되었다. 제작된 두 대의 항공기 중 첫 번째 YF-23(PAV-1)은 프랫 & 휘트니 YF119 엔진을 장착했고, 두 번째(PAV-2)는 제너럴 일렉트릭 YF120 엔진으로 구동되었다. 항공기는 단일 팽창 램프 노즐(SERN)을 가지고 있었는데, B-2와 마찬가지로 엔진의 배기 가스가 후방 데크의 홈을 통해 흐르며, 아래쪽에서의 적외선 유도(IR) 미사일 탐지로부터 배기 가스를 차단하기 위해 내열 타일이 늘어서 있었다. 디트로이트 디젤 앨리슨이 만든 타일은 "라밀로이(Lamilloy)"라는 다공성 재료로 제작되었으며 열을 발산하기 위해 엔진 블리드 공기로 발산 냉각되었다. YF-22와 달리 YF-23은 추력 편향을 사용하지 않았다. 천음속 및 초음속 속도에서 항력을 최소화하도록 설계된 YF-23의 추진 및 공기 역학은 애프터버너 없이 마하 1.5 이상으로 효율적으로 순항할 수 있게 해주었다.

YF-23은 정적으로 불안정했으며, 중앙 관리 컴퓨터 시스템에 의해 제어되는 비행 조종면으로 인공적인 안정성을 제공하는 플라이 바이 와이어를 통해 비행했다. 한쪽의 날개 플랩과 에일러론을 올리고 다른 쪽을 내리면 롤이 제공되었다. V-꼬리 날개는 수직에서 50도 기울어져 있었다. 피치는 주로 이러한 V-꼬리 날개를 반대 방향으로 회전시켜 앞쪽 가장자리가 함께 움직이거나 멀어지게 함으로써 제공되었다. 요는 주로 꼬리 날개를 같은 방향으로 회전시켜 얻었다. 시험 조종사 폴 메츠는 YF-23이 기존 항공기보다 우수한 고받음각 성능을 가지고 있으며, 최대 60°의 트림 받음각을 가졌다고 밝혔다. 양쪽의 날개 플랩을 아래로, 에일러론을 위로 동시에 편향시키면 에어 브레이크 역할을 했다. 새로운 설계에도 불구하고 프로토타이핑 비용을 낮게 유지하기 위해 F-15 노즈 휠, F/A-18 메인 랜딩 기어 부품, F-15E 스트라이크 이글의 전방 조종석 부품을 포함한 일부 상용 기성품 부품이 사용되었다.

양산형 F-23

전면 개발 또는 엔지니어링 및 제조 개발을 위해 제안된 양산형 F-23 구성은 HSF 개념의 최종 개선을 나타내며 여러 면에서 YF-23 프로토타입과 달랐을 것이다. 단일 무장창 대신 EMD 설계는 길어진 전방 동체에 두 개의 직렬 무장창을 갖추었을 것이며, 전방 무장창은 단거리 AIM-9 사이드와인더 미사일용으로, 후방 무장창은 AIM-120 미사일 및 폭탄용으로 설계되었다. M61 벌컨 회전식 기관포가 전방 동체 왼쪽에 설치될 예정이었다. F-23의 전체 길이와 높이는 각각 70 ft 5 in (21.46 m)와 14 ft 8 in (4.47 m)로 약간 증가했다. 날개폭은 43 ft 7 in (13.28 m)로 거의 동일하게 유지되었으며 날개 면적은 950 sq ft (88 m²)로 동일했다. 항공전자 장비와 더 많은 연료를 위해 동체 부피가 확장되었으며, 기수와 레이돔은 능동 위상배열 레이더(AESA)를 포함한 센서 및 임무 시스템을 수용하기 위해 확대되었다. 전방 동체 단면은 더 사각형에 가까워졌으며 전방 동체 차인은 덜 두드러지고 날개의 앞전과 동일한 수선 높이로 올라갔다. 역추력 장치의 삭제로 엔진 나셀은 더 작고 둥근 단면을 가질 수 있었고, 그 사이의 홈은 면적 법칙을 보존하기 위해 채워졌다. 후방 데크의 배기 홈 내열 라이닝 가장자리는 스텔스를 위해 평면 후퇴각과 정렬되었다. 흡입구 설계는 흡입 패널이 있는 사다리꼴 프로파일에서 고정 충격 콘 역할을 하는 원뿔형 압축 범프가 있는 톱니 모양의 반원형 카울로 변경되었으며 경계층 제어 통풍구가 단순화되었다. 동체와 미익 뒷전 패턴도 톱니 모양이 더 적어졌을 것이며 엔진 추력선은 중심에서 1.5° 안쪽으로 향하게 되었다. EMD 제안에는 단좌 F-23A와 복좌 F-23B 파생형이 모두 있었다.

NATF-23

2010년대에 도면이 표면화된 해군 NATF-23 파생형(내부 지정 DP527)은 항공모함 운용 요구 사항과 함대 방공을 위한 장거리 센서, 무기 및 체공 시간에 대한 해군의 더 큰 강조로 인해 YF-23과 크게 달랐다. 다이아몬드 날개는 가능한 한 뒤쪽으로 배치되었으며, 항공기는 전체 길이를 줄이기 위해 더 수직으로 기울어지고 톱니 모양인 러더베이터, 비행 갑판 보관을 위한 날개 접기 기능, 강화된 랜딩 기어, 테일후크, 항공모함에 착륙하기 위해 저속에서 기동성을 높이기 위한 상반각 카나드, SERN 대신 2차원 추력 편향 노즐을 가졌다. 흡입구 설계도 달랐는데, 4분의 1 원형 톱니 모양 카울과 원뿔형 압축 표면이었으며 전방 동체에 인접한 중심선에 더 가까웠다. 흡입구는 경계층을 우회하기 위해 간격을 두고 동체에서 떨어져 있었다. 내부 무장창은 용골을 강화하기 위해 전방 동체의 중심선을 따라 격벽으로 두 개의 구획으로 나뉘었으며 해군의 계획된 AIM-152 AAAM 장거리 공대공 미사일과 잠재적으로 AGM-88 HARM 및 AGM-84 하푼을 수용했을 것이다. 무장창 도어는 AIM-9 미사일을 운반하고 M61 회전식 기관포는 오른쪽 날개의 페어링에 설치될 예정이었다. NATF-23은 날개폭 48 ft (14.6 m), 높이 17 ft 5 in (5.3 m)로 증가했고 날개 면적은 1,050 sq ft (98 m²)로 더 커졌다. 전체 길이는 F-14와 동일한 62 ft 8.5 in (19.1 m)로 줄었다. 접은 날개폭은 23 ft 4 in (7.1 m)였다. 공군 버전과 마찬가지로 NATF-23에도 단좌 및 복좌 파생형이 있었다.

부활 제안

2004년에 노스롭 그루먼은 록히드 마틴 FB-22 및 보잉 B-1R과 경쟁하여 중거리 폭격기에 대한 미 공군의 요청을 충족시키기 위해 FB-23 "신속 전구 타격"(RTA)이라는 F-23 기반 폭격기를 제안했다. FB-23은 2인승 조종석과 F-23과 유사한 평면 형상을 가지지만, 모든 치수가 상당히 커져 전체 길이가 약 100 ft (30.5 m)에 달하며 1,600 nmi (3,000 km) 이상의 전투 반경과 10,000 lb (4,500 kg)의 내부 탑재량을 갖추어 폭격기 임무를 수행할 수 있었다. 엔진 또한 각각 단일 쐐기 모양 플랩을 갖는 대신 후방 데크 위에 원형 축대칭 노즐을 가졌을 것이다. EMD F-23의 원뿔형 압축 범프가 있는 반원형 흡입구 설계는 유지되었다. 노스롭 그루먼은 YF-23 PAV-2를 제안된 중거리 폭격기의 전시 모델로 사용하기 위해 개조했다. FB-23 중거리 폭격기의 가능성은 2006년 4개년 국방 검토에서 훨씬 더 긴 사거리를 가진 장거리 전략 폭격기를 선호하면서 끝났다. 미 공군은 이후 차세대 폭격기 및 장거리 타격 폭격기 프로그램으로 이동했다.

2018년 노스롭 그루먼은 5세대 전투기/6세대 전투기 개발을 지원할 산업 파트너를 찾는 항공자위대(JASDF)의 요청에 응답했다. 회사가 F-23의 현대화 버전을 JASDF에 제안할 수 있다는 추측이 있었다. 록히드 마틴은 F-22에서 파생된 기체를 제안했지만 일본은 비용 및 산업 분담 우려로 인해 이러한 제안을 선택하지 않았다.

운용 이력

평가

프랫 & 휘트니 엔진을 장착한 첫 번째 YF-23은 1990년 9월 18일에 마하 1.43으로 초음속 순항했고, 제너럴 일렉트릭 엔진을 장착한 두 번째는 1990년 11월 29일에 마하 1.6 이상에 도달하여 최고 마하 1.72를 기록했다. 이에 비해 YF-22는 초음속 순항에서 마하 1.58을 달성했다. YF-23은 애프터버너를 사용하여 마하 1.8의 최고 속도까지 테스트되었으며 최대 받음각 25°를 달성했다. 최고 속도는 기밀이지만 소식통에 따르면 고도에서 완전 애프터버너 사용 시 마하 2 이상의 속도를 낸다. 항공기의 무장창은 무기 발사 구성으로 되어 있었고 무장창 음향 테스트에 사용되었지만 미사일은 발사되지 않았다. 록히드는 YF-22 시범기에서 AIM-9 및 AIM-120 미사일을 성공적으로 발사했다. PAV-1은 1990년 11월 30일 10시간 동안 6번의 비행으로 빠른 속도의 전투 시범을 수행했다. 비행 테스트는 12월까지 계속되었다. 두 대의 YF-23은 총 65.2시간 동안 50회 비행했다. 테스트는 YF-23에 대한 노스롭의 예상 성능 값을 입증했다. 두 설계 모두 모든 성능 요구 사항을 충족하거나 초과했다. YF-23은 더 은밀하고 빨랐지만 YF-22는 더 민첩했다.

두 계약 팀은 1990년 12월 평가 결과와 전면 개발을 위한 PSC 제안서를 제출했으며, 1991년 4월 23일 도널드 라이스 공군부 장관은 YF-22 팀이 승자라고 발표했다. 공군은 또한 F-22 양산 버전에 동력을 공급하기 위해 프랫 & 휘트니 F119 엔진을 선정했다. 록히드와 프랫 & 휘트니 설계는 기술적인 측면에서 더 높은 평가를 받았고, 위험이 더 낮다고 간주되었으며(YF-23은 상대 기종보다 출격 횟수와 시간이 상당히 적었음), 프로그램 관리가 더 효과적이라고 간주되었다. 항공 언론에서는 록히드 설계가 해군의 NATF를 위한 기반으로서 더 적응력이 뛰어난 것으로 간주되었다고 추측했지만, 1992 회계연도까지 미 해군은 NATF를 포기했다.

경쟁 후, 두 대의 YF-23은 엔진 없이 캘리포니아 에드워즈 공군 기지에 있는 NASA의 드라이든 비행 연구 센터로 옮겨졌다. NASA는 예상 하중을 측정된 비행 결과로 보정하는 기술을 연구하기 위해 항공기 중 하나를 사용할 계획이었으나, 이는 일어나지 않았다. 두 YF-23 기체는 1996년 중반 박물관으로 옮겨질 때까지 보관 상태로 유지되었으며, PAV-2는 2004년에 제안된 FB-23 지역 폭격기의 전시 모델로 잠시 사용되었다.

전시 중인 항공기

  • YF-23A PAV-1, 공군 일련번호 87-0800, "그레이 고스트(Gray Ghost)", 등록 번호 N231YF는 오하이오주 데이턴 근처 미국 국립공군박물관의 연구 개발 격납고에 전시되어 있다.
  • YF-23A PAV-2, 공군 일련번호 87-0801, "스파이더(Spider)", 등록 번호 N232YF는 2004년까지 웨스턴 비행 박물관에 전시되어 있었다가 노스롭 그루먼이 회수하여 F-23 기반 지역 폭격기의 전시 모델로 사용했다. PAV-2는 2010년 웨스턴 비행 박물관으로 반환되었으며 캘리포니아주 토런스의 잠페리니 필드로 박물관이 이전한 후 전시되어 있다.

제원 (YF-23A)

파일:YF-23 front right view.jpg
비행 중인 YF-23 PAV-1 "그레이 고스트"
  • 승무원: 1명
  • 길이: 20.60 m
  • 날개폭: 13.30 m
  • 높이: 4.25 m
  • 날개 면적: 88 m²
  • 공허 중량: 13,154 kg
  • 이륙 중량: 29,000 kg (전투 중량 23,280 kg)
  • 엔진: 2 × 프랫 & 휘트니 YF119-PW-100N 또는 2 × 제너럴 일렉트릭 YF120-GE-100N 애프터버너 터보팬, 추력 각각 23,500 lbf (105 kN) (YF120), 애프터버너 사용 시 30,000 ~ 35,000 lbf (133 ~ 156 kN)
  • 최고 속도: 마하 2.2 (고고도)
  • 순항 속도: 마하 1.6 이상 (초음속 순항)
  • 항속 거리: 2,428 nmi (4,500 km)
  • 전투 반경: 750 ~ 800 nmi (1,300 ~ 1,480 km)
  • 실용 상승 한도: 65,000 ft (19,800 m)
  • 날개 하중: 54 lb/sq ft (260 kg/m²) (전투 중량 시)
  • 추력 대 중량비: 1.36 (전투 중량 시)

무장

같이 보기

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