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러시아 연방 특허청이 공개한 PAK-FA 특허 번역 ─ 추가

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사진이 많은지라 사진게시판에 넣어놓았는데.. 리뷰나 토론게시판이 더 나을까요?



2014-10-1: 남아있던 미번역 부분을 번역하였습니다.





러시아 연방 특허 제 2502643 번 ─ 《감소된 전파탐지신호의 다기능(다목적) 항공기》

특허권자 : 개방형 주식 회사 (OAO) 〈항공 홀딩 회사 《수호이》〉

특허 신청일 : 2011년 12월 30일
특허 효력일 : 2011년 12월 30일
특허 공개일 : 2013년 12월 27일


1.jpg

2.jpg3.jpg4.jpg5.jpg 



발명은 항공 분야와 관계있다. 다기능 항공기는 동체(1), 주익(2), 수평미익(3), 수직미익(4), 캐노피(5), 수평날 엔진 흡입구(6), 정밀 격자형 그물, 스크리닝 펜스 및 공기 방출구(7), 측면 경사 엔진 흡입구(8),  유효반사면적(EPR) 이 감소된 엔진(9), 급유 프로브(10) 로 구성되어 있다. 광학 센서는 유휴 상태시 전파흡수코팅이 적용된 후면으로 회전한다. 안테나 격실은 격벽으로 방호된다. 안테나-피드 시스템은 전파탐지파장에 대한 저반사 안테나를 기반으로 한다. 발명은 전파탐지 가시성을 감소하는데 주안을 두고 있다.



특허 발명 설명

발명은 항공 분야, 특히 공중, 수상 및 지상 목표물을 발견하고 파괴하는 전술 항공기와 관련이 있다. 알려진 다기능 항공기 (생략..) 는 기체ㅡ 출력기관, 통상적 항공 장비, 디스플레이 및 기관 통제 시스템, 파괴, 능동 및 수동 대응 수단 복합체, 탐지-조준 수단 (전파탐지 조준 시스템, 광전자 조준 시스템), 파라미터 제어 및 기록 시스템, 통제소와 항공기 간의 통신 시스템, 비행-항법 시스템, 대응장비 시스템, 수동 대응책 및 파괴 수단 통제 시스템, 항법/조종의 수동 및 자동 제어 모드 제공, 내장 제어 시스템, 집단 내에서 항공기간 항법 및 전술 정보 교환, 지휘 센터로부터의 통제로 유도, 지상, 항공 및 지상의 전파탐지 조망, 지상 및 항공 표적에 대한 탐지 및 추적, 파괴 수단 목표지정, 능동 전파탐지방해 설정, 수동 대응수단을 사용하는 지상, 수상, 공중 목표에 대해 수동 열탐지, 수동 및 능동 레이더 호밍 탄두를 사용하는 항공 파괴 수단 (ASP) 을 포함하는 역수정 파괴수단의 사용을 포함한다.

알려진 기술적 솔루션의 문제는 항공기가 적에게 탐지될 수 있는 특성을 정의하는 유효반사면적(EPR) 이 높다는 것이다. 항공기의 알려진 EPR 수치는 약 10-15㎡ 이다. (이는 특정 각도에서의 평균 수치이다.(기수기준 0도를 말하는듯 합니다-역자 주)

기술적 결과로, 발명의 주안점은 항공기의 전파탐지강도를 평균 0.1-1㎡ 의 수치로 감소시키는 것이다.

그림은 발명의 개괄적인 삽화를 포함한다. 그림 1 은 통합 항공역학적 항공기의 윤곽을 탑-뷰 모습을 보여준다; 그림 2 는 바텀-뷰, 그림 3 은 프론트-뷰, 그림 4는 그림 2의 A-A 단면도를, 그림 5는 그림 2의 Б-Б 단면도를 보여준다.

제출된 도면의 번호에 대한 설명:

1 - 동체
2 - 주익
3 - 수평미익
4 - 수직미익
5 - 캐노피
6 - 수평날 엔진 흡입구
7 - 공기 방출 정밀격자그물
8 - 측면 경사 엔진 흡입구
9 - 유효반사면적이 감소한 엔진
10 - 급유 프로브

항공 장비 복합체는 다음을 포함한다: 일반적인 주익 장비; 디스플레이 및 기관 통제 시스템; 파괴, 능동 및 수동 대응 수단 복합체, 탐지-조준 수단 (전파탐지 조준 시스템, 광전자 조준 시스템); 파라미터 제어 및 기록 시스템, 항공기-통제소 간 통신 시스템; 조종-항법 시스템; 대응 수단 시스템; 항법/조종 자동-수동 제어 모드를 지원하는 파괴 및 수동 대응수단 통제 시스템; 내장형 제어 시스템, 집단 내에서 항공기간 항법 및 전술 정보 교환, <하락>.. (앞서 언급된 것의 반복입니다 -역자 주)

항공기의 EPR은 다음과 같은 부분으로 구성된다 : 기체; 엔진; 온보드 광학 및 안테나 시스템 장비; 항공장비의 부유 및 외부? 장비;

기체와 추진 시스템의 EPR 강도는 3가지 요소로 결정된다:

- 에어 인테이크와 에어 덕트를 포함하는 동체의 형상

- 접합 케이싱, 덮개, 해치 및 동체 구동-고정부의 접합부분의 기술적 및 운영적 동체 디자인?

- 라디오 흡수, 방호 물질 및 코팅의 사용

동체의 이론적 형상은 최소 방향 수와 최소 위험 부분에서 최대 후방 산란 수치의 재분배를 통해 특정 각도에서의 EM 파 반사 에너지의 양을 감소시키는데 도움을 준다.


제작 활동?

ASP의 동체 내부 수납으로 ASP 및 그 발사기에서 반사되는 EM파의 반사 제거로 전체적인 EPR 감소를 달성하였다.

라디오 흡수 코팅이 적용된 S-형상의 에어 덕트는 축 방향의 EPR의 감소를 제공한다. 다른 전면 반구 (PPS) 부분에선, 엔진 압축기의 IGV (VNA) 는 기체 전면 반구 (PPS) 에서 기체-엔진의 최대 60% 비율의 EPR을 발생시킨다. 에어 덕트 (VZ) 벽면에 대한 RPP (라디오 흡수 코팅) 적용은 VNA와 덕트에서의 다중반사 EM 신호의 감소를 제공한다. 그러므로 PPS 에서 VZ의 전체적인 EPR 은 감소하였다.

인테이크 채널 내의 장치 9 는 VNA 앞에 있는 어느 채널에서든지 설치될 수 있지만, 가급적 "바로 앞" 채널에 세팅된다. 장치 9 는 스크린처럼 작동하며, 부분적으로 입사하는 EM파를 VNA 축 방향으로 중첩시킨다. 스크리닝에 더하여 장치 9 는 실린더형 (혹은 동심원 혹은 비동심원형) 혹은 평행 혹은 교차하는 평면 형상으로 형성된 독립된 다공동에서, VNA 앞에 있는 VZ 채널을 분할한다. 각 공동은 그 영역에서 VZ 채널보다 작은 단면적을 갖는다. 동시에 세그먼트 벽의 RPP 코팅은 VNA 와 장치 9의 공동의 벽에 다중통로에서 반사된 EM 신호의 양을 줄여주고, 그리하여 PPS 의 VZ EPR 의 총체적 수준은 감소한다.

양력면의 전 및 후면 가장자리, 에어 인테이크, 날개 해치의 후퇴각을 2차원 혹은 3차원으로, 축에서 다르게 이끌어 내는 것은 그 영역에서의 최대 산란 수치 (DOR) 를 감소시킨다. 이러한 DOR 은 PPS 에서의 총체적 EPR 수준을 감소시킬 수 있다.


측면 동체 단면에 있어 수직 항공역학적 표면 (수직미익 4, VZ 8 의 측날) 의 한쪽 방향으로의 정렬은 레이더의 EM파의 다중 반사로 진행방향을 다른 방향으로 떨어트리려는 경향을 통해 측면 반구(BPS) 의 EPR을 감소시킨다.


에어 인테이크 및 아웃테이크 스크리닝 장치의 설계 요소는, 기체 (개구, 유격, 공간) 의 "불균일" 한 EPR 요소를 감소 혹은 제거하기 위해 격자 모양을 띄고 있다. 불균일성을 덮는 격자 셀의 한 변의 길이는 EM 파 길이의 1/4 이하가 된다. 이 경우, 미세 격자는 EPR 이 불균일한 요소들의 EPR 을 감소시키는 EM 파 스크린처럼 작동한다.

외부 노출이 없는 공중급유 프로브 요소 10 의 내부 밀폐는 돌출부와 봉 요소의 EPR 총량을 제거한다.


전회전수직날개 4 의 사용은 VO의 면적을 감소시키고, 결과적으로 반사된 VO 신호의 강도를 감소시키며, BPS의 EPR 강도를 감소시킨다.

전도성 밀봉재의 전기전도체와 기체의 개별 구조 및 기술적 요소간의 사용으로 전기적 불균일이 없어지고 EM파의 표면 산란이 없어지며 이로 인해 항공기 "요철" 의 EPR 요소가 제거된다.

RPP 의 사용은 EM파의 에너지를 RPP 재료가 흡수함으로서 반사된 전파탐지신호의 강도 감소를 보장하여 전체적인 최대 EPR을 상당히 감소시켜준다.

금속증착 랜턴 유리 사용은 EM 비투과성을 제공하며, 그리하여 유리는 본질적으로 비투과성이 되고 기울어진 벽으로 인해 입사하는 EM 파가 방출 RLS 의 방향으로 반사하지 않도록 한다.

온보드 장비의 EPR 감소를 위한 발명의 주요 요소는 다음과 같다 :

1. 자체의 안테나 주파수 범위만을 통과시키고 반사된 전파탐지신호와 같은 다른 주파수 밴드에 대해선 불침투성인 레이돔의 주파수 선택 구조 사용. 그러므로, 레이돔으로 떨어진 (상대)레이더로부터 조사된 EM파는 재반사 (레이돔의 모양으로 인해 수직에 가깝게 기울여졌기 때문에) 되어 조사 방향에서 멀어진다.

2. 뒷면에 RPP를 적용한 광학 센서 부분의 유휴 상태에서의 회전. <중략>.. EM파 조사의 부분적 흡수를 보장함으로써 EPR이 감소한다.

3. 근처 칸에서 증폭된 다중반사된 유주성 파의 외부 공간으로의 방출 효과를 제거하기 위해 안테나 칸에 RPP를 바른 차단 격벽의 적용. <하략>..

4. 경사진 안테나 배치. 레이더에서 조사된 EM파의 반사 방향을 바꿈으로써 안테나 EPR이 감소한다.

5. 총 안테나 숫자의 감소와 기체 설계 자체를 안테나로 사용. (ex-수직미익을 통신 안테나로 사용 등) 각각의 안테나는 특정 EPR 의 요소를 가져오기 때문에, 총 안테나 숫자의 감소는 전체적인 EPR의 감소를 가져온다. 기존 기체의 안테나로의 사용 (VO) 은 개별적 안테나를 사용하지 않으므로 독립된 안테나 사용에 비해 자연적으로 EPR 이 감소한다.

6. 저반사 전파탐지파장을 기반으로 하는 안테나의 안테나-피더 시스템 적용. <하략>..





번역이 많이 시원찮지만 넓은 아량으로 이해해주시면 감사하겠습니다. - 생략 부분은 차후 보충하겠습니다. 대부분 형상과 장비배치에 관한 이야기입니다. 전파흡수코팅이라던가 저RCS 캐노피 등은 수호이가 개발하는게 아니니 그러려니 합니다만..



아래는 조사해본 전파흡수코팅/재료 자료들의 일부입니다.


 ITAE Radio Absorbing Coating by 2005.png

ITAE 의 전파흡수코팅 (2005)



Radio-Absorbing Material 1-37.5 GHz.jpg

NII 《페르리트-도멘》? 의 전파흡수코팅 (2010)





PZVfXQX.jpg

TsKB RM의 TZMK-10 (1986~) : 《부란》 에 적용된 8-30GHz 범위에서 최소 -15dB 반사계수를 가지는 라디오흡수코팅




x6R1GANl.gif

ZAO 《항공 기술, 엔지니어링 및 컨설팅》 의 전파흡수재료 (2011), 러시아 연방 특허 제 2470425 번




9734801.gif

러시아 연방 산업통상부의 전파흡수재료 (2011), 러시아 연방 특허 제 2456722 번 : 2-12GHz 범위에서 최저 -10dB 의 반사계수를 가지는 전파흡수재료




72QHNcVl.png

V.B 소콜로프의 전파탐지도 감소를 위한 전파흡수재료의 성질 연구 (2007) : TiO2-실리카겔-탄소 전파흡수코팅 (1; 1mm, 2; 2.5mm, 3; 3-5mm)




추후 보충하도록 하겠습니다

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minki 2014.01.14. 06:43
감사 합니다...^^
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minki 2014.01.14. 06:47
ㅎㅎㅎ 우연히 시간이 맞아서...^^
Ya백곰 2014.01.14. 07:11

그런데 RCS 0.1~1.0m2 급이라는 내용을 그대로 받아들인다면 스텔스성은 좀 심하게 불량하지 않은가 싶기는 합니다만...

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Кузнецов 글쓴이 2014.01.14. 07:23
Ya백곰
러시아(정확히는 수호이)는 랩터의 rcs조차도 0.3-0.4 로 보고 있는 놈들이라서.. 저도 뭐가 뭔지는 모르겠습니다.
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폴라리스 2014.01.14. 07:47
Ya백곰
RCS 라는 것이 국제적인 기준이 없기에 러시아 기준과 미국 기준을 동일하게 보기는 어려울 것으로 보입니다.
동일한 물체라도 레이더 주파수 대역별로도 달라진다고 알고 있습니다.
Ya백곰 2014.01.15. 01:02
폴라리스
RCS가 주파수에 따른 변수인 것은 맞는데(저주파수에서는 반사성분 대비 회절성분이 더 커지면서 스텔스 형상에서 RCS가 늘어나는 경향이 있죠.) 그거 빼고는 '전파 반사율 100%인 구체의 투영 면적에 대한 등가치' 입니다. 애초에 저 EPR이 RCS와는 다른 것일 수도 있겠지만요...
이제는 고전이 된 스컹크웤스에서 나오는 내용 중에 RCS를 측정한다고 볼베어링 세트를 들고 온 교수 이야기도 있죠.
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Кузнецов 글쓴이 2014.01.15. 03:07
Ya백곰
러시아 연방 군사백과사전의 EPR의 정의에 의하면 물체, 그 공간, 주파수, 편파 등에 따라서도 달라진다고 명기해 놓았습니다
Ya펭귄 2014.01.17. 10:10
Кузнецов
아, 편파도 분명히 요인이겠네요... 물체는 형상을 지칭하는 것이겠고 공간은 방향?
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Кузнецов 글쓴이 2014.01.17. 23:12
Ya펭귄
거리가 아닐까요? 이쪽으론 문외한이라..
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Mi_Dork 2014.01.14. 08:01
토론방으로 이동조치하였습니다
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minki 2014.01.14. 09:41
반대로 다른 기종들의 RCS가 과장되었다고 할 수도 있을지도...실제로 각 측면이나 방향에 따른 편차가 상당히 + 매우 크다고 알고 있습니다. 저기 본문에 노출 안테나 등에 대한 이야기가 있는데 피토관 하나이 RCS가 기체 보다도 더 크다는 이야기가 이 사이트에도 올라왔던 걸로 기억 합니다(페북이었나?) 여하튼 이런 자료를 보면 제대로 뭐하나 만든다는게 참.. 쉬운일이 아니죠.

여하튼 좋은 참고 자료 감사 합니다.
Ya백곰 2014.01.15. 00:56
minki
사실 스텔스 형상 설계라는 것이 통상 항공기(들과 기타등등...)들에서는 각도에 따라 중구난방으로 튀어대는 RCS를 형상조정을 통해 한정적인 각도 몇 군데로 조정하는 것이니까요.
TRENT 2014.01.14. 16:42
PAK-FA 가 이렇다면, 중국의 J-20 은 과연 어떠할지 궁금하군요...
Ya펭귄 2014.01.24. 08:13
TRENT
차라리 중국넘들이 좀 더 근접한 듯도 싶습니다.
붉은별통신 2014.10.11. 21:55
기본적으로 각국 군용기들의 RCS는 기밀입니다. 흔히 우리가 알고 있는 RCS 값은 제작사에서 성능을 홍보하기 위해 최소값으로 발표하는 것이지 그 신빙성은 맹신할만한 수치가 아닙니다. 항공기의 가장 큰 적이 레이더인데 RCS 값을 떠벌리고 다니는 것은 자살행위나 다름없습니다. 그저 미 국방부 혹은 미국의 주특기인 부정도, 시인도 하지 않는 것일 뿐이죠. 또한 위 회원분이 말씀하신 것처럼 RCS값은 레이더 전파가 기체의 하면으로 조사되느냐 정면으로 조사되느냐, 후방으로 조사되느냐에 따라 그 편차가 매우 심하기 때문에 'oo기종의 RCS값은 oo다"라고 얘기하는 것 자체가 의미없는 일입니다.
PAK FA는 낮은 RCS를 추구한 기체이긴 하지만 기본적으로는 F-22와 같은 VLO(초저시인성) 항공기가 러시아 영토나 작전지역에 적대적 행위를 했을 때 대응하기 위한 카운터 스텔스 개념으로 개발된 기체이지 F-22와 같이 VLO(초저시인성) 개념으로 만들어지는 기체가 아닙니다. PAK FA의 기본 개념은 VLO 항공기들에 대한 공세적 방어이지 공격이 아니니까요.

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