밑에 다른글들 중 KF-21의 아쉬운점 시리즈중에 랜딩기어 관련 이야기가 나와서 한 번 옛날 설계 책들을 찾아봤음.

일단 KF-21의 현재 랜딩기어 위치는 이렇게 되어 있음.

공개되었던 KF-21N의 모형은 이렇게 되어있음.

잘보면 KF-21N은 랜딩기어가 좀 더 좌우 간격이 넓어졌고 그탓에 동체 내부로 접혀들어갈 수 없어서 랜딩기어를 수납하기 위한 별도로 유선형의 덮개(페어링) 구조가 추가되었음.

일던 현재의 KF-21은 랜딩기어가 동체 내부로 직접 접혀들어가는 방식을 택했음.

반면 KF-21N은 모형상으로 보았을때 동체 내부로 접혀들어갈 수 없었기에 페어링 구조를 추가한 것으로 보임.

그럼 왜 랜딩기어 위치가 변경되었는가? 갤에 내부공간을 이유로 추정하는 글이 있었는데, 개인적인 의견으로는 좁은 갑판위에서 안정성이 중요한 함재기 특성상 넘어지는 사고를 방지하기 위해 랜딩기어를 넓힌 것으로 보임.

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학교 다닐때 보던 책인데, 마침 관련 설명이 있음.

오버턴 앵글은 항공기가 지상에서 급 코너를 돌때 넘어질 수 있는 정도를 측정하기 위한 값임. 그림 11.4에 보면 위에서 본 모습에서, 노즈 랜딩기어(전방 랜딩기어)와 메인 랜딩기어를 잇는 선을 긋고, 그 선과 평행하게 다시 항공기 무게중심에서 선을 그은 다음, 무게중심에서 지면까지의 높이 거리(H) 지점과 각도를 잰 것이 오버턴 각도임.

쉽게 말해 항공기가 옆으로 넘어갈 위험을 줄이기 위한 값임.

이 각도가 크면 클수록 결과적으로 좌우 랜딩기어 폭이 무게중심에 높이에 비해 좁기 때문에 옆으로 넘어갈 가능성이 커진단 소리임. 보면 일반 항공기라면 63도 이하 값으로 설계하고, 항모운용 항공기라면 54도 이하 값이 되도록 설계하라 되어있음.

즉 항모운용 항공기라면 무게중심을 더 낮추건, 좌우 랜딩기어 폭을 더 넓히건 해서 지상용 항공기에 비해 더 안정적으로 설계하란 소리임.

KF-21N의 랜딩기어가 좌우로 위치가 옮겨진 것도 내부공간 문제보다는 이런 측면이라고 여겨짐. 사실 KF-21N 방식으로 랜딩기어 공간을 넓히는건 별도 페어링이 필요하기 때문에 당연히 항력이 증가해서 공기역학 측면에서 불리한 설계임. 내부공간이 부득이 모자란게 아니라면 저런식의 설계는 잘 안하는 편임.

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그럼 무게중심을 더 낮추면 굳이 랜딩기어 위치를 안바꿔도 되겠네....? 싶겠지만.....

랜딩기어 높이 낮추기도 쉽지 않음.

위 11.4 그림에서 'Tip Back Angle'이란게 있고 'Static Tail Down Angle' 이란게 있음. 전자는 항공기가 착륙하여 타이어가 땅에 닿는 순간(터치다운) 꼬리가 땅에 끌리지 않는 한도내에서 최대한 기수를 들 수 있는 각도이고, 후자는 랜딩기어에 무게가 실려서 충격흡수장치(자동차로 치면 쇼바)가 접혀들어간 상태에서 최대한 기수를 들 수 있을 때의 각도임.

항모운용 항공기는 급격한 경사로 착함하기 위해서 기수를 최대한 높인채로(=받음각을 높인채로) 착함하기 때문에 안전 요소까지 감안해서 저 각도가 25도 이상 나와야 함. 즉 땅에 엉덩이가 끌리지 않는 한도내에서 최대한 기수를 들 수 있어야 하는데, 만약 무게중심을 낮추겠다로 랜딩기어를 짧게 만들면 엉덩이가 땅에 닿아버림.

그래서 KF-21N은 무게중심 높이를 낮추는 것도 쉽지 않고 결국 부득이 공기역학적으로 손해를 보더라도 랜딩기어를 좌우 바깥으로 빼고 대신 덮개를 씌운듯 함.

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사실 KF-21의 랜딩기어와 위치상 제일 비슷한 항공기는 F-22이긴 함.

겉보기엔 둘 다 랜딩기어가 동체 하단에 있는것 같아보임.

다만 실제로 보면 좀 다른데...

KF-21의 랜딩기어 다리는 내측 깊숙히 있어서 주익과 뿌리 연결부에 있음. 이는 전통적으로 항공기들이 랜딩기어 부착점으로 많이 쓰는 부분인데, 저 부분은 주날개에 걸리는 모든 힘을 최대한 버티는 곳이라 항공기 구조중에서도 제일 튼튼한 부분임. 이를테면 전투기가 9G 기동을 한다는 것은 선회시 원심력이 자기 몸무게의 9배에 걸린단 소리인데, 그 원심력을 이기고 원을 그릴 수 있게 해주는게 양력임. 즉 날개가 항공기 무게의 9배의 양력을 만든단 소리임(뭐 실제로는 온전히 날개만 만드는건 아니지만). 그래서 저 부분이 제일 튼튼하기 때문에 여러 전투기들이 저기에 랜딩기어를 달아 놨음.

반면 F-22는 랜딩기어가 동체-날개 뿌리부분까지 기둥(strut)이 뻗어있지 않고 랜딩기어 수납공간 내측의 별도 구조물에 바로 붙어 있음. 이는 일장일단이 있는 방식인데, 랜딩기어 길이를 짧게 만들 수 있고 접는 구조도 간단하게 만들 수 있으며 접힌 뒤애 내부 공간도 덜 차지하지만, 대신 앞서 말한대로 랜딩기어를 항공기에서 제일 튼튼한 곳에 붙일 수 없기 때문에 랜딩기어가 연결되는 주변 구조물들을 추가 보강해야 하기 때문에 결과적으로 항공기가 무거워지기 쉬움.

참고로 F-22는 이때문에 KF-21이랑 랜딩기어를 펼친 상태에선 비슷해도 막상 접히는 방향도 전혀 다름.

위 영상 1분 30초부근부터 보면 이륙하면서 랜딩기어 접는 장면이 나오는데, KF-21의 영상과 비교해보면 다른 것을 확인할 수 있음.

사실 KF-21이 사용한 랜딩기어 부착 위치나, 90도 회전하면서 앞으로 접는 방식은 도리어 F-35랑 비슷함(물론 F-35 전매특허라거나 그런건 아니고, 이런 방식을 택한 다른 전투기들도 여럿있음).