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미 DARPA는 공격과 수비 양면에서 극초음속 기술 다루고 있어

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출처 https://breakingdefense.com/2022/11/darp...personics/

지난 2년간 DARPA와 Raytheon/Northrop Grumman 및 Lockheed Martin 팀은 스크램 제트 동력 극초음속 공기 호흡 무기 개념(HAWC)의 두 가지 비행 시험을 성공적으로 마쳤다. 극초음속 미사일은 이전의 극초음속 개념인 나사의 X-43과 공군 연구소의 X-51 스크램제트-웨이버보다 더 빠르고, 더 멀리 날아갔다.


동시에 DARPA는 Glide Breaker와 함께 방정식의 방어적 측면을 연구하고 있다. 그것의 목표는 활공 단계에서 극초음속 무기를 요격하기 위해 매우 기동성이 높은 킬 차량을 연구하는 것이다.


이번 Q&A의 위쪽 절반에서는 프로그램 매니저 Andrew "Tippy" Knoedler와 HawC에 대해 논의가 차지한다. 후반부에서는 프로그램 매니저 Maj와 함께 Glide Breaker에 대해 이야기합니다. 네이선 그리너. 두 프로그램 모두 DARPA의 전술 기술 사무소에서 다룬다.


브레이킹 디펜스: 극초음속과 관련된 오늘날 위협 시나리오는 무엇이며, 가까운 동료들이 하는 일에 대응하기 위해 공격적인 능력을 개발해야 하는 이유는 무엇입니까?


크누들러: 우리의 적들은 우리를 그들의 중요한 군사 자산으로부터 멀어지게 할 수 있다는 측면에서 그들의 능력을 발전시키고 있다. [동시에] 우리는 항상 무기의 취약성을 이용할 수 있는 무기를 만드는 길을 가고 있습니다.


극초음속은 현재의 순항 미사일보다 속도와 고도를 더합니다. 우리는 적들이 그들에게 무엇이 오고 있는지 항상 추측할 수 있도록 우리가 무기 체계를 적절하게 혼합하고 있는지 확인해야 합니다. 그리고 우리는 그들이 우리의 목표를 달성하기 위해 가지고 있는 체계에 대항할 필요가 있습니다.


브레이킹 디펜스: 공기 호흡 극초음속이 우리의 근거리 경쟁자들에게서 볼 수 있는 취약성을 이용할 수 있는 것은 무엇일까요?


크누들러: 우리는 지금 마하 5 이상으로 날아가는 무기를 가지고 있지 않습니다. 그래서 그들이 방공 시스템을 작동하는 방법을 바꾸게 됩니다. 만약 그들이 점점 더 느려지는 미사일을 찾고 있다면, 그들이 변화하고 더 높은 것들을 더 빨리 찾기 시작하는 것은 쉽지 않습니다. [즉,] 그들은 그들의 방어를 어떻게 설정할 것인지에 대해 매우 신중해야 합니다.


브레이킹 디펜스: 세 번의 HawC 비행 테스트[레이시온/노스롭 그루먼과 함께 두 번, 록히드 마틴과 함께 한 번]에서 무엇을 배웠습니까? 이러한 비행 시험은 다른 유형의 기술을 시험하도록 설계되었는가? HawC는 미래에 다운 셀렉트와 공군 생산 계약으로 이어지는 경쟁인가요?


크누들러: 공군 연구소와 DARPA가 이 프로그램을 설정했을 때, 우리는 주요 목표를 추구하기 위한 다양한 디자인을 제공하기 위해 소수점을 찾고 있었습니다. 마하 5보다 더 빠르고, 6만 피트보다 높고, 300해리보다 더 큰 범위에서 비행했습니다.


우리가 비행시험에서 배운 것은, 록히드 마틴과 노스롭 그루먼과 함께 팀을 이룬 레이시온에 의해, 우리가 그러한 주요한 목표를 달성했다는 것입니다.


일반적인 관찰자들에게는 그렇게 보이지만, 나는 그것 자체를 경쟁이라고 부르지 않을 것이다. 우리 DARPA는 DARPA 기술을 전투기로 전환하려고 할 때, 나중에 서비스에 선택권을 줄 것이라고 생각되는 모든 것을 연습하고, 테스트하고, 시연하려고 항상 노력합니다.


[HOWC와 함께] 우리의 핵심 기술 중 하나는 디자인의 경제성에 대한 관심이었습니다. 우리는 우리의 소수자들에게 처음에는 경제성을 보고 미래에 수천 개의 이것들을 만들 수 없도록 금도금하지 말 것을 요청했습니다. 그들은 그 목표를 바탕으로 선택을 했습니다. 그래서 그들은 이국적인 재료를 선택하지 않고 제조 가능성 내에서 왜곡을 하지 않았습니다. 다시 말해, 우리는 표준 공정을 통해 하청업체와 하위 공급업체가 주어진 도면을 제작할 수 있습니다.


시험 비행에서 얻은 가장 큰 교훈은 공기 호흡 무기 개념의 실현 가능성을 검증했다는 것이다. 과거로 돌아가서 비행한 다른 X-차량들을 보면, X-43과 X-51은 다음 단계로 넘어갔습니다. 완전한 무기 프로토타입이라고는 할 수 없지만, X-차량이 가지고 있는 기술을 발전시켰습니다. 우리는 저 사람들보다 조금 더 높고, 조금 더 빠르고, 조금 더 오래 갔습니다.


저는 속도, 범위, 고도와 같은 큰 목표에 대해 이야기했습니다. 우리는 또한 우리의 발사 항공기로부터 안전하게 분리할 수 있다는 것을 보여주었다. 우리는 그것을 무대에 올리고 스크램제트 엔진에 불을 붙일 수 있었는데, 이것은 이전의 노력으로부터 항상 도전이었다. 우리는 속도를 높여 우리가 목표로 했던 크루즈 포인트에 도달할 수 있었습니다.


브레이킹 디펜스: HawC 다음은 뭐죠? 이 프로그램과 대치 거리에서 경쟁이 치열한 환경에서 고부가가치 목표를 위해 설계된 공중 발사 스크램 제트 추진 극초음속 무기인 공군의 극초음속 공격 크루즈 미사일(HACM) 사이에 연관성이 있습니까?


크누들러: 우리는 각 연주자들에게 제작을 요청한 일정한 수의 차량을 가지고 있었고, 이 시점에서 우리는 각 연주자들을 위해 최종 조립을 하고 있다. 그리고 나서 우리는 그것들이 앞으로 몇 달 동안 비행할 수 있을 만큼 충분히 건강한지 볼 것이다.


HACM과 관련하여, 우리는 에글린의 공군 라이프 사이클 관리 센터 및 그들의 극초음속 공격 크루즈 미사일과 긴밀히 협력해 왔습니다. 물론 우리는 우리의 조언과 교훈을 제공하는 데 참여할 것입니다. 그 목적은 DARPA와 AFRL이 HawC 프로그램을 위해 한 일을 활용하여 공군이 운용하고자 하는 무언가를 만들 수 있도록 하는 것이었습니다.


브레이킹 디펜스: 공기 호흡기는 부스트 글라이드 극초음속 무기가 필요로 하는 초고급 재료가 필요하지 않기 때문에 비용이 덜 들고 대량으로 제조하기가 더 쉬울 것이라고 한다. HawC를 위해 해결한 기술 제조 과제는 무엇입니까?


크누들러: 약간의 얼버무리지만, 저는 극초음속을 기술이라고 표현하고 싶습니다. 그것은 뜨겁고, 고도의 체제로 들어가고, 고속이고, 어렵고, 모든 극초음속 프로그램에는 항상 약간의 과장된 표현이 있습니다.


우리에게, 뜨거운 것은 중요합니다. 우리는 우리가 사용하는 물질들에 대해 조심하고 있고 특정하지는 않을 것입니다. 하지만 저는 우주 왕복선에서 볼 수 있는 이국적인 물질들, 열 장벽 코팅들, 그리고 복잡한 제조 과정들을 선택하지 않을 것입니다. 왜냐하면 저는 대기권에 재진입하는 마하 25에 가지 않을 것이기 때문입니다.


저는 제가 극초음속인지 확인하고 있지만, 일반적으로 항공우주 분야에서 사용할 수 있는 재료를 선택할 것입니다. 우리는 강한 합금을 사용할 것입니다. 그리고 우리는 궤도와 프로파일을 선택합니다. 그래서 우리는 그 물질들이 우리가 비행하는 동안 살아남을 것이라는 것을 알 수 있습니다. 우리는 분명히 그 합금들에 도전할 것입니다. 하지만 우리는 그것들을 금으로 도금해서 우리가 이런 것들을 살 여유가 없거나 현재 존재하는 산업 기반을 그것들을 속도 있게 만들기 위해 사용하지는 않을 것입니다.

 

 

글라이드 브레이커는 극초음속 기동성에 관한 것이다.


브레이킹 디펜스: 오늘날 방어 극초음속과 관련된 위협 시나리오는 무엇입니까?


그리너: 방어 세계에서, 우리는 전략적인 방어와 지역적인 방어 사이의 것들을 분리하는 것을 좋아한다. 전략적 방어는 조국의 방어이고, 지역 방어는 전진 배치된 자산과 기지의 방어인 경향이 있다. 우리가 정책적 관점에서 전략적 방어를 이야기할 때, 우리의 가장 큰 억지력은 상호확증적 파괴정책이다. 그것은 극초음속에 의해 근본적으로 변화된 것이 아닙니다.


상호 보장된 파괴가 적용되지 않는 전방 배치 자산과 기지가 있는 경우 지역 방어에 문제가 있습니다. [우리의] 적들의 공격 능력으로서의 극초음속은 전방에 배치된 방어를 강조하는 경향이 있다. 현실적으로 극초음속 방어는 전방 배치된 지역 자산의 견고성을 보장할 수 있는 데 매우 중요하다.


브레이킹 디펜스: DARPA는 글라이드 브레이커에 대한 예술가의 개념과 매우 기동적인 극초음속 위협에 대한 적중률을 발표했는데, 우리는 이 Q&A와 함께 발표할 것이다. 우리가 보고 있는 것을 그래픽으로 설명해 주세요.


그리너: 저 이미지는 오른쪽에서 왼쪽으로 다가오는 두 개의 극초음속 위협을 묘사하고 있습니다. 그리고 왼쪽에서 오는 것은 우리가 이 방어 임무를 위해 의도적으로 목표로 삼고 있는 킬 차량의 예술가 버전입니다.


우리가 이 시스템을 보는 방식은 SM-3와 매우 유사합니다. SM-3는 킬 차량을 분사하는 다단계 시스템입니다. 이 시스템은 히트 투 킬 계약을 달성하고 완성하기 위해 최종 코스를 수정합니다. 그것이 우리가 극초음속 차량에 대항하여 대기권 밖에서 달성하고자 하는 것이다.


[그래픽]에서는 이 차량이 극초음속 활공 차량 앞에 위치하여 명중을 달성하는 이미지를 볼 수 있습니다. 당신은 전에 이것을 들어본 적이 있지만 그것은 본질적으로 총알이 총알에 명중하는 것이다.


브레이킹 디펜스: 글라이드 브레이커의 1단계는 킬 차량이 글라이드 단계에서 극초음속 무기 위협을 조종하고 요격할 수 있는 우회 및 자세 제어 시스템(DACS)을 개발하고 시연하는 데 초점을 맞췄다. 1단계의 마지막 부분에서 무엇을 발견했는지 설명하고 설명하십시오.


그리너: 우리가 방어와 요격에 대해 이야기할 때, 여러분이 정면 충돌로 무언가를 요격하려고 할 때, 이미지에 있는 것과 마찬가지로, 위협을 극복할 필요가 있습니다. 만약 위협이 XG를 끌어당길 수 있다면, 당신은 그것보다 더 많은 G를 끌어낼 수 있어야 합니다. 왜냐하면 그것이 움직임을 보이면 당신은 이제 따라잡아야 하기 때문입니다. 당신은 항상 오버매치를 해야 합니다.


실제로 교전할 때는 위협과 동일한 고도에 있다고 정의할 수 있습니다. [즉,] 여러분이 같은 속도로 간다면 여러분의 기동성은 본질적으로 그들과 같거나 동등합니다.


그것은 공격 각도를 당겨서 공격을 완료하는 것을 가능한 위협으로 불가능하지는 않더라도 매우 어렵게 만든다. 따라서, 우리는 이 위협의 추진적인 오버매치를 얻기 위해 추진적인 해결책으로 가야 한다. 그것이 우회와 태도 제어 시스템을 사용하는 방향으로 우리를 몰아간 것이다.


우리는 에어로젯 로켓다인과 노스럽 그루먼이라는 두 명의 연주자가 있다. 둘 다 설계 단계를 완료했으며 현재 테스트 단계에 있습니다. 그래서 우리가 그들과 함께 우리의 테스트 활동을 진행함에 따라 앞으로 더 많은 것들이 있을 것이라는 것 외에 제가 공유할 수 있는 것은 없습니다.


브레이킹 디펜스: 이제 2단계에서는 풍동과 비행 테스트를 통해 DACS 플룸과 극초음속 공기가 요격기를 파괴하는 차량 주위를 흐르는 공기역학적 제트 상호작용 효과를 정량화할 것입니다. 설명 좀 해주세요.


그리너: 1단계는 내부를 보고 2단계는 외부를 봅니다. DACS가 그 모든 영광 속에서 크고 뜨거운 가스 기둥을 생성하면, 그것은 본질적으로 이동 방향에 수직인 노즐을 빠져나간다.


이 킬 비히클이 극초음속으로 대기를 통과하여 극초음속 교차 흐름에 이 높은 운동량의 가스 제트를 도입한다고 상상해 보십시오. 그것은 탄도 미사일 방어 세계와 달리 우리가 이 요격을 교차 흐름 없이 대기권 밖에서 하는 것입니다. 왜냐하면 몸 주위에 흐름이 없기 때문입니다.


이 경우 우리는 몸을 가로질러 꽤 높은 운동량의 흐름을 가지고 있습니다. 그래서 제가 그 제트를 소개할 때 그것과 극초음속 교차 흐름 사이에 상호작용이 있을 것입니다.


문제는 우리가 그 효과를 이해하는 데 도움이 되는 데이터가 거의 없다는 것입니다. 왜냐하면 그것은 우리가 이전에 사용했던 애플리케이션이 아니기 때문입니다. 우리는 이것을 살펴보아야 했습니다.


2단계의 목적은 바람 터널 테스트에 필요한 데이터를 수집하여 제어 및 설계 관점에서 미래의 킬 차량 설계를 알려줄 뿐만 아니라 실제로 데이터를 수집하기 위해 로켓에 장착하는 시스템의 비행 테스트를 수행하는 것입니다.

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