미 공군연구소 AFRL, 지향성 에너지 레이저 시스템 빔 디렉터 비행 테스트 완료

미 공군 연구소는 항공기에 통합된 지향성 에너지 레이저 시스템과 함께 사용할 수 있는 새로운 빔 디렉터 개념에 대한 비행 테스트를 성공적으로 완료했다.

뉴멕시코주 커틀랜드 공군기지의 AFRL 항공우주시스템국 및 지향성 에너지국 직원들로 구성된 하이브리드 항공 효과 감소 설계를 위한 현실적인 광학 부품(HARDROC) 팀은 주 계약업체인 MZA 어소시에이츠와 함께 저전력, 서브스케일 빔 디렉터를 개발 및 테스트하여 고속으로 이동하는 공중 플랫폼에서 레이저 빔에 부여되는 광학 및 기계적 왜곡을 완화하는 다양한 공기역학적 흐름 제어 기술의 능력을 평가했다.

"HARDROC 빔 디렉터는 공기역학적 성능 저하를 최소화하기 위한 기술의 도약입니다."라고 HARDROC 프로그램 매니저인 루디 존슨은 말했다. "이 일련의 비행 테스트는 빔 디렉터의 공기 역학적 영향을 줄이기 위한 흐름 제어의 효과를 입증했습니다."

HARDROC의 핵심인 유동 제어는 AFRL의 연구원들이 수년 동안 개발해 왔다.

"고급 전산 유체 역학(CFD) 시뮬레이션 기법을 사용하여 광범위한 속도와 시야각에서 공기 역학 효과를 크게 줄일 수 있었습니다."라고 HARDROC 프로그램 책임자인 스콧 셰러 박사는 말했다. "우리는 국방부 고성능 컴퓨팅 현대화 사무소에서 제공한 상당한 양의 계산 시간을 효과적으로 활용하여 어떤 흐름 제어 기술이 효과가 있는지, 어떤 기술을 추구할 가치가 있는지, 어떤 기술을 추구할 가치가 없는지를 확립했습니다."

항공우주시스템국 팀은 지향성 에너지국 팀원들과 긴밀히 협력하고 빔 디렉터 개발에 대한 이전의 노력을 바탕으로 HARDROC 프로그램에 사용된 기술을 발전시켰다.

뉴멕시코 커틀랜드 공군기지에 있는 AFRL의 지향성 에너지국 항공 효과 및 빔 제어 공동 책임자인 매튜 켐네츠 박사는 "비행 시험으로 나아가는 것은 HARDROC 팀의 큰 도전이자 성과였습니다."라고 말했다.  "이 비행 테스트의 데이터는 앞으로의 공중 빔 디렉터 개발 노력에 중요한 역할을 할 것입니다."

첨단 흐름 제어 기술이 HARDROC 프로그램의 핵심이었지만, 이러한 공기 역학적 수정 사항을 현실적인 광학 구성 요소와 결합하는 것은 전반적인 시스템 효과를 입증하는 데 매우 중요했다.

존슨은 "컴퓨터 시뮬레이션과 풍동 실험 결과를 바탕으로 흐름 제어가 잘 작동할 것이라는 확신이 들었습니다."라고 말했다. "하지만 가장 큰 의문은 이러한 유량 제어 기술을 고급 지향성 에너지 시스템에 필요한 민감한 광학 부품에 사용할 수 있는지 여부였습니다. HARDROC은 이 질문에 '그렇다'고 단호하게 답했습니다."

이러한 해답을 얻기 위해 AFRL은 고에너지 레이저(HEL) 및 첨단 광학 시스템의 모델링, 분석, 설계, 개발, 통합 및 테스트 분야의 세계적 선도업체인 MZA 어소시에이츠와 계약하여 풍동 또는 항공기에서 활용할 수 있는 서브스케일 시스템을 설계했다.

그 결과 설계는 환경 챔버와 풍동에서 지상 테스트를 거쳐 부하에 따른 기능과 성능을 확인한 후 2022년 여름과 가을에 비즈니스 제트기에서 비행 테스트를 완료했다. 비행 테스트 동안 항공기는 고속으로 순항했으며 다양한 센서를 사용하여 공기 역학적 교란을 측정했다. 이 데이터에 따르면 HARDROC 빔 디렉터는 공중 지향성 에너지 시스템이 작동할 수 있는 범위를 넓혀 다른 최신 터렛에 비해 크기, 무게, 전력(SWaP)을 줄이면서 확장된 속도 영역에서 360도 시야를 제공하는 것으로 입증되었다.

항공우주시스템국 통합시스템 분과의 기술 고문인 마이크 스타넥 박사는 "하록 터렛의 성공적인 비행 시연으로 다양한 공군 임무를 위해 고속 항공기에서 고출력 레이저를 운용하는 데 남은 주요 기술적 장애물 중 하나를 해결했습니다."라고 말했다. "낮은 SWaP HARDROC 터렛을 통합하면 항공 효과로 인한 레이저 출력 손실을 줄일 수 있으므로 다른 유형의 통합 전략에 비해 임무 수행이 가능합니다."