2021년 미국의 방위고등연구계획국(DARPA)은 최근 레이시온과 노스롭 그루먼이 개발한 공기호흡식 극초음속 순항미사일이 자유 비행 시험에 성공했다고 발표했다. 이 발표는 극초음속 공기호흡식 무기 프로그램(HAWC)의 일환으로, 2020년 록히드 마틴의 경쟁 설계와 함께 이 무기의 최초 시험 이후 1년만의 결과이다.
DARPA는 지난 주에 미 공군과 협력하여 이 시험을 실시했습니다. 미 해군도 테스트에 참여했다. 다만, DARPA의 공식 성명에는 레이시온/노스롭 그루먼의 록히드 마틴 설계에 대한 진행 상황에 대한 업데이트는 포함되지 않았다.
DARPA 전술 기술 사무국의 HAWC 프로그램 관리자 앤드류 노들러의 성명에 따르면 "HAWC 자유 비행 테스트는 극초음속 순항 미사일을 우리 전투기를 위한 매우 효과적인 도구로 만들 수 있는 능력을 성공적으로 입증했습니다. 이로 인해 HAWC를 기록 프로그램으로 전환해 미군에 차세대 기능을 제공하는 데 한 걸음 더 가까워졌습니다." 라고 밝혔다.
DARPA는 보도자료에서 "임무의 목표는 차량 통합 및 분리 순서, 발사 항공기로부터 안전한 분리, 부스터 점화 및 부스트, 부스터 분리 및 엔진 점화, 순항이었으며, 모든 주요 테스트 목표가 충족되었습니다." 라고 밝혔다.
레이시온/노스롭 그루먼 설계에 대한 세부 사항은 제한적이며, 이 무기의 전반적인 성능에 대한 정보는 거의 공개되지 않았다. 극초음속은 단순히 마하 5 이상의 속도를 내는 것으로 정의된다.
우선, 이 미사일의 주요 동력원은 매우 빠른 속도에서만 효과적으로 작동하는 스크램제트 엔진이다. 따라서 DARPA가 테스트 목표에 대한 설명에서 언급했듯이, 미사일은 스크램제트 엔진이 작동하기 전에 초기 가속을 제공하기 위해 로켓 부스터가 필요하다.
스크램제트 엔진은 연소기를 통과하는 고속의 공기 흐름을 활용하여 많은 양의 추력을 생성한다. 기본 램제트 엔진에는 일반적으로 제트 엔진에서 볼 수 있는 회전식 압축기가 없으며, 대신 흡입구와 내부 형상을 사용하여 엔진을 통과하는 공기 흐름을 압축하고 가속한다. 스크램제트는 초음속으로 내부의 공기 흐름을 강제함으로써 램제트보다 더 높은 성능을 발휘합니다. 그런 다음 연료가 초음속 공기에 분사되어 점화된다.
레이시온과 노스롭그루먼은 이 미사일의 전반적인 설계를 위해 1990년대부터 2000년대 초반까지 진행된 미 항공우주국(NASA)의 X-43A 극초음속 시험비행체 프로젝트를 포함해 두 회사가 과거에 수행한 극초음속 항공우주체 관련 연구를 바탕으로 했다고 밝혔다. 또한 DARPA는 1980년대와 1990년대에 로크웰 X-30 국가 항공 우주 비행기(NASP) 프로젝트에서 수행한 과거 업적을 특별히 강조했다.
레이시온/노스롭 그루먼의 미사일에 탑재된 스크램제트 엔진은, 2000년대에 보잉이 DARPA를 위해 개발하고, 2010년대에 비행 테스트를 거친 X-51 웨이버라이더의 극초음속 시험 비행체에 사용된 엔진보다 무게가 절반에 불과하다고 알려졌다. 이번 시험 비행은 2013년 이후 미국 스크램제트 추진 항공기의 첫 번째 공개된 비행 성공으로 기록되었다. 당시 X-51A의 네 번째이자 유일한 완전한 성공 시험 비행이 2013년 5월 1일에 이루어졌었다.
록히드 마틴의 설계는 같은 기본 콘셉트를 따르고 있으며, Aerojet Rocketdyne이 개발한 스크램젯 엔진으로 구동되는 로켓 부스터를 사용하여 주 비행체를 가속한다. 당시 프랫 앤 휘트니는 X-51A를 위해 SJY61 스크램제트를 개발했다. 현재 록히드 마틴은 에어로젯 로켓다인 인수를 추진하고 있다.
DARPA의 현재 계획은 2022 회계 연도에 HAWC 프로그램을 마무리하고, 이 기술의 일부를 공군의 극초음속 공격 순항 미사일(HACM) 프로젝트에 적용하는 것이다.
HACM은 현재 공군과 해군에서 개발 중인 여러 공중 발사, 공기 호흡식 극초음속 무기 프로그램과 극초음속 항공기 프로젝트 중 하나입니다. 이 프로젝트에는 메이헴(Mayhem)이라는 공군 프로젝트와 스크리밍 애로우(Screaming Arrow)라는 해군 프로젝트가 포함되어 있으며, 극초음속 엔진 기술에 중점을 둔다. 해군은 지난 3월 극초음속 대함 미사일 개발에 초점을 맞춘 스크리밍 애로우 프로젝트를 잠시 취소했다가 지난달에 재시작했다.
DARPA는 원래 2020년말까지 HAWC 비행 테스트를 시작할 계획이었지만, 레이시온/노스롭 그루먼과 록히드 마틴의 설계가 얼마나 성숙했는지에 대한 정보는 아직 명확하지 않았다. DARPA는 이번 레이시온/노스롭 그루먼의 시연기 발사가 HAWC 항공기의 첫 비행 테스트인지, 성공 여부에 대해서는 밝히지 않았다.
지난주 공군은 자체 극초음속 무기 계획을 전반적으로 재평가하는 과정에 있다고 밝혔다. HAWC와 관련 없는 AGM-183A 공중 발사 신속대응무기(ARRW)의 문제도 이러한 재검토를 촉발한 요인 중 하나였다. 공군이 미군의 첫 번째 작전용 공중 발사 극초음속 무기가 될 것으로 기대하는 AGM-183A의 첫 두 번의 비행 테스트가 실패했기 때문이다.
공군 장관 프랭크 켄달은 2021년 연례 공군협회(AFA) 항공, 우주 및 사이버 컨퍼런스에서 "나는 이 속도에 만족하지 않습니다. 우리는 기술에서 약간의 진전을 이루고 있습니다. 더 나은 기술을 보고 싶습니다."라고 말했다.
동시에 일부 의원들은 미군 전체가 다양한 종류의 공중 발사 극초음속 능력, 특히 공기 호흡 플랫폼과 관련하여 더 많은 진전을 이루도록 촉구하고 있다. 지난 2021년 9월 셋째주에 공개된 상원 군사위원회의 연례 미국 국방 정책 법안 초안, 즉 국방수권법(NDAA) 마크업에 첨부된 보고서에 따르면 "위원회는 공중 발사 및 공중 호흡 극초음속 능력에 대한 초점이 부족하다는 점을 우려하고 있다"고 밝혔다.
미군과 많은 의원들은 극초음속 무기가 미래 분쟁, 특히 러시아나 중국과 같은 근접한 적과의 잠재적 첨단 전투에서 미국의 군사적 우위를 유지하는 데 필수적이라고 생각하고 있다. 러시아와 중국은 이미 다양한 유형의 극초음속 미사일을 자체적으로 개발하여 실전 배치하는 중에 있다.
HAWC에 대한 연구는 공군과 해군이 작전 가능한 공기 호흡 순항 미사일을 실전 배치하기 위한 하나의 디딤돌로 여겨져 왔다. 이번 비행 테스트가 공개됨에 따라 이제 DARPA가 이와 관련하여 이미 어느 정도 진전을 이루었는지 더 자세히 알 수 있다.
미국 군사 전문가들은 극초음속 무기 개발에서 미국이 경쟁력을 유지하기 위해서는 더욱 빠른 진전과 기술 혁신이 필요하다고 강조하고 있다. 미국은 러시아와 중국이 개발 중인 극초음속 무기의 실전 배치로 인한 위협에 대응하기 위해 이러한 기술을 빠르게 개발하고 통합할 필요가 있다.
앞으로 미국의 극초음속 무기 개발 프로그램은 지속적인 지원과 투자를 받을 것으로 예상되며, 이를 통해 미국은 국제 군사 균형을 유지하고 미래 전쟁에서 우위를 점할 수 있기를 희망하고 있다. HAWC 프로그램과 관련된 최근의 진전은 이러한 목표를 향한 한 걸음으로 볼 수 있으며, 미국이 극초음속 무기 개발에서 성공적인 결과를 이루기 위해 지속적으로 노력할 것으로 기대된다.
