S-72

Rotor System Research Aircraft의 약자. 시콜스키, NASA, 미 육군이 함께 연구하였다. 미 육군과 NASA는 다양한 헬리콥터의 로터 시스템에 대해 연구할 일종의 테스트베드를 만들기로 하였는데 경쟁을 통해 시콜스키가 이것의 제작을 맡게 되었다. 시콜스키는 자사의 S-61, S-67[1]의 동체와 각종 구성품을 유용하는 한편, 동체 좌우에 TF34 터보팬 엔진을 단 항공기를 제작하였다(물론 로터를 돌리기 위한 터보샤프트 엔진은 또 다로 있다.). 이것이 바로 S-72. 1970년대부터 연구를 시작하였으며 1976년 첫 비행에 성공하였다.

S-72는 마치 Ka-50처럼 바상탈출용 사출좌석도 갖추고 있다. 사출좌석 작동전 로터를 분리해버리고 조종석 지붕을 날려버린 다음 탈출.



밑의 X-wing 프로젝트와 비교하면 메인로터 블레이드가 5개다. S-61의 것을 가져온 것. 일단 헬리콥터처럼 이륙이 가능하며, 고속에서는 로터의 회전을 줄이고 터보팬 엔진만으로 비행한다. 사실 활주로만 있으면 아예 로터가 없어도 일반 고정익 항공기처럼 비행도 가능.

이름이 X-wing인 이유는 모양에서 잘 드러난다. 머리 위에 X자 모양의 큰 회전/고정이 가능한 날개가 달려 있기 때문.

머리위의 독특한 로터는 본래 DARPA가 록히드 마틴과 1976년부터 별도로 연구하던 물건이다. 이를 실제 기체에 적용하고자 하였는데, 마침 S-72가 적당하여서 1980년대에 이를 개조하는 사업을 시작한다.

헬리콥터는 머리 위에서 회전하는 로터덕에 수직으로 뜨고 내리거나 매우 느린 속도로 비행이 가능하다. 문제는 대략 300km/h에서는 이 회전하는 로터에서 각종 문제가 생기기 시작하며, 시속 400km/h 즈음 되면 거의 로터만으로는 한계속도에 다다른다.[2] 그 이상의 속도에서는 로터가 추진력, 양력을 만들어내기 보다는 각종 소음, 진동, 큰 항력, 한쪽에서만 양력(뜨는 힘)이 생겨서 기체를 전복시키려는 힘을 일으키는 등의 문제를 일으키는 짐 덩어리로 전락한다.

그래서 개발자들이 낸 아이디어는 일정 속도 이하에서는 헬리콥터처럼 날다가, 고속비행시에는 회전하던 로터를 멈춰버리고 이를 날개 처럼 사용하는 것이다.

제일 먼저 해결해야 할 부분은 헬리콥터 로터의 각각의 깃(블레이드)은 한쪽 방향으로 되어 있다는 점이다. 항공기의 날개에서 양력(뜨는 힘)을 잘 만들기 위해서는 단면형상이 둥근 부분에서 바람을 받아서 단면이 뾰족한 부분으로 바람이 나가야 한다. 고정익 항공기라면 바람은 항공기 앞에서 불어오므로 양쪽 날개 모두 둥근 부분이 앞쪽이다. 문제는 헬리콥터의 로터는 둥근쪽이 회전방향쪽에 와야 하는 것이다. 예를 들면 위에서 보았을 때 반시계 방향으로 회전하는 로터가 있다고 가정할 경우, 헬리콥터 오른쪽에 있는 로터깃은 둥근부분이 앞쪽이 와야 하지만 왼쪽에 있는 로터깃은 둥근 부분이 오른쪽에 와야 한다.

X-Wing 프로젝트에서는 이 문제를 '타원형 날개단면'으로 해결했다. 즉 날개 앞쪽도, 뒤쪽도 전부 둥글게 만드는 것. 물론 이렇게 하면 원래의 날개에 비하여 양력을 만들어내는 효율이 매우 나뻐진다. 그래서 개발진은 '순환제어'라는 방식을 썼다. 이는 날개 앞뒤쪽에 각각 고압공기가 빠져나오는 틈을 설치해 둔 것. 이 부분에서 뿜어져 나오는 고압공기를 조절하여 타원형 날개 단면 주변을 흐르는 공기의 흐름에 변화를 주어 마치 날개단면처럼 양력을 만들어내게 하였다.

이 순환제어 방식은 뿜어져나오는 고압공기의 양을 조절하여 양력이 발생하는 방향이나 크기를 조절 할 수 있었으므로 X-wing은 로터를 굳이 각도를 조절해가며 양력 크기등을 조절할 필요도 없었다. 덕분에 로터의 뿌리부분에 일반 헬리콥터에는 반드시 필요한 관절등의 요소도 필요 없어졌다.

이 X-wing은 개념상 일정 속도가 되면 로터를 멈춰버리고 위에 언급한 순환제어를 통하여 추가적인 양력을 만든다. 로터가 서서히 멈추어가는 동안에는 양력을 만들어내기 어려우므로, 개발자들은 이 때를 위하여 X-wing의 동체에 별도의 날개를 달았다.

또한 이 X-wing은 일반 헬리콥터와 마찬가지로 엔진에 연결된 구동축으로 로터를 돌리기에 헬리콥터 모드에서는 동체가 반대로 돌아가려는 반동이 생긴다. 그렇기에 일반 헬리콥터와 마찬가지로 꼬리에도 로터가 달려있다.

이 항공기는 개발과정에서 우선 머리 위의 로터를 땐 채로 비행시험을 하였다. 어차피 동체에도 날개가 있으므로 이렇게 일반 고정익기 처럼도 비행이 가능. 고정익 모드에서는 동체 좌우에 달린 대형 제트엔진에서 추진력을 얻는다.

하지만 이론은 좋아도 현실은 시궁창... 비행중 로터의 회전을 안정적으로 고정시키는 문제와 로터가 서서히 멈추는 중간 과정에서의 비행특성이 갑자기 바뀌는 등의 어려움을 기술적으로 극복하지 못하여서 사업은 1988년에 종료되었다. 이때까지 개발진은 한 번도 X-wing에 진짜 X윙을 단 비행시험은 시도하지 못했다. 결국 이 항공기는 원래의 의도한 '헬리콥터 모드로 이륙 → 공중에서 로터 멈춤 → 고정익기 모드'를 실험하지 못하고 끝나 버렸다.

하지만 X-wing의 실패에도 불구하고 이러한 헬리콥터 모드 → 공중에서 멈춤 → 고정익기(프로펠러기가 아닌 제트기)를 위한 연구는 계속 진행되었다. 바로 X-50 드래곤 플라이가 그것이다.