Yak-1

소련에는 이미 최초의 단엽 전투기인 I-16이 있었으나, 이것은 1938년에 끝난 스페인 내전 당시부터 독일의 신형 전투기인 Bf109에 상대가 되지 않았다. 절치부심끝에 소련은 새로운 전투기를 개발하게 되는데, 그렇게 해서 알렉산드르 야코블레프가 설계해 만들어 진 것이 Yak-1이다. 땅딸보인 I-16에 비해 당시 전형적인 프로펠러 전투기의 디자인을 보이고 있으며 소련제답게 저가로 대량생산할수 있는 설계였으며 기체의 동체 후방은 금속 골조에 캔버스 천을 둘렀고 특징적인 삼각형 주익은 목재로 만들어졌다. 프로펠러는 3엽 2단 가변프롭 피치였고, 액랭식 V형 12기통 1,050마력의 M-105P엔진을 장착했으며 주익에는 익내 연료탱크가 설치되었고 특이하게도 연료 게이지가 날개에 붙어있다.

주 무장은 엔진 한 가운데에 20mm ShVAK 기관포를 장착하였으며 엔진 상단의 카울링에 7.62mm ShKAS 기관총 2정을 장착했다. ShVAK 기관포는 연사력, 포구초속에서 독일의 MG151/20 기관포보다 우위에 있었으며[1] ShKAS 기관총은 분당 1,800발(!)이라는 무시무시한 연사력을 자랑했다.[2]스탈린의 전기톱 다만 싱크로나이즈드 기어를 장착해 프로펠러와의 연동되므로 분당 1,100발로 연사력이 줄었으나 그럼에도 빨랐다.

여러가지로 Yak-1은 영국의 호커 허리케인과 비슷한 위치의 전투기이며 전반적으로 당시의 MiG-3, LaGG-3에 비해 고성능 기체로 취급됐는데, 특별한건 없고 익면하중이 이들 기체 중 가장 낮아 기동력이 뛰어났기 때문이다. 이는 2차 대전기 소련 전투기들이 가지는 전반적인 특징이기도 하다. 당시 소련은 고공에서 제대로 된 작동을 보장할 수 있는 고출력 엔진을 만들 수 없었기 때문에 최대한 작게, 그리고 저공에서만큼은 기동성과 선회력이 좋도록 만들었다. 특히 롤 성능과 순간적인 선회력이 매우 뛰어났는데, 낮은 익면하중과 더불어 삼각테이퍼익은 롤 기동을 하는데에 탁월했다. 다만 허리케인이 그렇듯이 독일공군의 Bf109보다는 성능이 떨어졌다. 허리케인에게는 스핏파이어가 있었지만 야크-1에게는 그런게 없었다 독소전쟁 발발시에 최신형 전투기가 Yak-1에 불과했기 때문에 소련공군은 이의 개량형 모델이나 좀 더 발전된 전투기의 배치를 서둘렀고, 그리하여 Yak-7, Yak-9나 혹은 LaGG-3, La-5의 투입을 서둘렀다.

문제점이 한두가지가 아니고 이 문제의 1차적인 원인은 클리모프 M-105 수냉식 엔진이었다. 우선 타국 엔진에 비해 저출력인 상황에 냉각성능이 좋지 않아 4000미터 이상의 고고도만 올라가면 엔진이 죽을락말락 하며 심각한 과열현상과 엔진 정지를 일으켰고, 심하면 폭발이 일어났다.[3] 초창기 모델에서는 M-105P 엔진을 썼는데, 영국군의 스핏파이어에 장착된 롤스로이스 멀린 엔진과 유사한 카뷰레터식이라 -G기동을 하면 엔진이 꺼져버려서 -G기동을 못했다. 전쟁 발발 이후 플로팅챔버를 없애고 출력을 1,100hp으로 끌어올린 M-105PA엔진을 쓰면서 -G기동 문제는 어느정도 해결되었으나, 과열문제와 고고도에서의 성능 감소 문제는 대전기간동안 끝내 해결되지 못했다. 이는 고출력 엔진과[4] 과급기에 대한 소련의 기술이 빈약했던 탓이고 이 분야에서 소련의 기술 수준은 일본과 비교해도 부족한 편이다.[5]. 물론 일본의 항공기술이 2차대전때 꽤 높은 수준이기는 했다.[6]

항공기 엔진이나 슈퍼차저에서 일본의 성능이 고고도에 가서도 더 높은 효율을 보여주는데다 기체 자체도 고속에서 움직일 만큼 충분하게 엘리베이터나 러더에 밸런스혼도 없는 소련기들은 공력중심을 제대로 이동시키지 못하여서 고속에서 제대로 움직이지도 못하게 설계되어있으며 대체적으로 짜리몽땅한 기체 형상들은 체적계수가 작아서 조종성이 좋을래야 좋을수가 없다. 기술 수준과 별개로 양산기의 성능만 따진다면 소련쪽이 그나마 양호하다고 볼 수 있기는 하지만 이는 항공 기술뿐 아니라 공업능력에도 영향을 받는점을 감안해야 한다.[7] 게다가 양산기의 성능을 비교해도 소련이 확실하게 우세하다고 보기는 어려운게 일본의 양산기중에 Ki-84 하야테같은 물건도 포함이 되어있고 이들의 성능이 소련기와 비교해서 밀리지 않는다.

이 와중에 신형 클리모프 M-105PF 엔진의 수명은 보장 수명 25시간으로서 너무나 짧은 수명을 가지고 있었는데 엔진 한가운데에 있는 ShVAK 기관포의 사격 반동으로 인해 수명은 더 줄어들었고 제때에 엔진 교체를 해주지 않는다면 언제 멈출지 모르는 시한폭탄 같은 엔진이었다. 이 엔진 문제는 독소전쟁 끝나고서 1948년까지 소련 공군을 괴롭혔는데, MiG-3나 La-9, La-11[8]같은 예외를 제외하면 고공에서 우수한 비행능력을 보여준 기체가 없었다. 물론 소련이라고 바보라서 MIG-3의 엔진을 다른 항공기에 적용하지 않은건 아니고 다른 문제가 있었기 때문이다. MiG-3는 AM-35A라는 유일하게 고공출력을 보장할 수 있는 엔진을 사용했는데 이 엔진은 너무 무거워서 결과적으로 고고도 속도를 제외한 모든 비행성능이 망했다.[9] La-9와 La-11은 터보슈퍼차져가 없이 2단 과급기가 달린 Ash-82FN엔진에 아예 재설계한 La-9 프레임으로 라보츠킨기중에는 고고도 성능을 가장 띄운 형태였다. MiG의 경우에는 I-210, I-211, I-225같은 다양한 고고도 요격기 프로토타입을 제작했지만 다양한 문제가 터진데다 동부전선이 거의 끝날때에나 완성되어 La-9나 고고도 성능은 더 뛰어난 La-11을 두고 굳이 대량생산을 할 필요가 없었다.

가스작동식 플랩[10]도 문제가 있었는데, 유압과 다르게 가스압은 힘이 딸려서 300kph쯤 넘으면 플랩이 펴지질 않았으며 초기형의 레이저백 형식의 캐노피는 후방 시야가 매우 형편없었다.

급강하 제한속도가 제로센과 비슷한 수준의 620~640km정도로 낮은것도 문제가 되었는데 기본적으로 목재 주익, 동체 금속 골조 위에 캔버스 천을 씌운 구조인 것이 문제가 되었기에 붐앤줌 기동을 원할하게 할수 없었다.[11] 이런 와중에 전황이 급해지면서 기체 한대라도 전선에 내보내야 했던 시기의 상황과 열악한 공업사정이 맞물려 공정 중 불량품도 다수 사용되어서 옼스놀러지(...)를 이용해 만든 기체들도 많아 안 그래도 기체의 허용 한계가 낮은데 기동 중 날개가 떨어져 나간다던가 하는 사고도 다발했으며 기체의 개개 성능이 제멋대로인 경우도 상당히 많았다.

더욱이 화력도 많이 부족한 편이었다. 주무장이었던 SHVAK 기관포는 가벼운 무게에 탄걸림이 적은 비교적 높은 신뢰성을 지니고 있었으며, 포구초속 및 발사율이 빠른 성능 자체는 우수한 기관포였으나 문제는 소련의 금속가공기술이 부족했던 덕분에 탄두에 고작 6g의 작약밖에 못 집어넣어 상대방의 기체에 타격을 많이 가할 수 없었다.[12][13] 동체가 얇은 두랄루민으로 되어 있어 고폭탄으로도 충분한 타격을 가할 수 있었던 공중전에서는 중대한 문제였다. 발사율 및 포구초속은 좋아 탄이라도 많이 쏘면 괜찮겠지만 문제는 소련기들은 저출력 엔진 덕분에 기체에 여유가 없어 탄을 많이 못 싣는 형국이었다. 많이 실어봤자 120여발밖에 안 되니 shvak의 높은 발사율로는 1분도 안 되어 소모해 버렸다. 이렇게 되면 부무장인 2정의(형식에 따라선 1정의)12.7mm UBS 기관총으로 싸워야 하는데 12.7밀리는 2차대전 당시에도 이미 화력이 떨어진다는 평가를 받고 있었다. [14] 따라서 기본방어력은 가지고 있지만 미군기들처럼 중장갑은 아니었던 독일기 상대로도 화력부족때문에 격추에 애를 먹어야 했다.[15]

기체 자체의 기동력에서도 문제가 없던 것은 아닌데, 소련기들의 상징과도 같은 삼각 테이퍼익은 순간적인 선회력과 뛰어난 롤 성능을 보장하나 제로센이나 스핏파이어 초기형 수준의 가벼운 익면하중을 가진 기체는 아니었던지라 1회 선회시에는 위협적인 선회력을 자랑했으나 2~3회 연속으로 기동을 할 경우 선회력이 급감하게 된다. 이는 주익형상의 문제도 있으나 근본적으로 출력이 다소 떨어지고 가속력이 좋지 않은 엔진과 더불어 에너지 보존률이 좋지 않았던 문제들이 복합적으로 작용하는것이 컸으며, 급강하 시에는 기수들림 현상이 일어났고 고속기동시 러더의 반응성이나 스틱 포스가 급격하게 무거워져서 고속에서의 반응성이 나빴다.

더욱이 자체적으로 비행가능한 연료 생산이 제대로 안됐던 만큼 기름이 없어 날지 못했던 경우도 적지 않았다. 당시 소련 공군은 옥탄가 70 정도의 저옥탄가유만 뽑아내고 있던 실정이었는데, 1940년 기준으로 약 3000만톤의 유류 중 약 88만톤의 유류가 이 저옥탄가의 항공유였던 실정.

1941년 6월 22일 독소전쟁 발발 전까지 400여대가 배치되었으나, 근본적인 기술적인 문제도 있고, 소련 공군의 조종사의 기량도 별볼일 없었던데다가 기습에 대비가 되어있지 않아서 별 활약을 못하고 소모되었다. 이 때 당시 Bf 109와의 교환비는 20:1, 다시 말해 독일 전투기 1대 떨어질 때 소련기는 20대가 넘게 격추당했다는 것으로 매우 처참했다. 이때문에 계속 개량되었고, Yak-1을 바탕으로 Yak-3, Yak-7, Yak-9까지 계속 개량형이 나왔다. 그러나 생산 자체는 1944년까지도 계속해서 이루어졌고 1950년에 가서야 퇴역했다.[16]

하지만 독소전 초반, I-15나 I-16같은 떨거지 전투기들이나 고고도 비행속력만 좋은 MiG-3, 이 바닥에서 성능 안좋기로 악명높은 LaGG-3에 비해 소련 공군이 기대할수 있는 사실상 유일한 전투기이자 저고도 한정으로[17] 독일의 Bf-109나 Fw-190에 맞설수 있는 전투기가 야코블레프 전투기들이었기에 Yak-1은 소련 공군에서 그나마 가장 믿을 만한 기체로 소련 공군 파일럿들의 사랑을 받았으며 2차 세계대전기 소련 공군 전투기의 상징으로 남았다. La-5의 실전배치 이후에도 제법 오랫동안 일선에서 활약했었는데, La-5보다 조금 더 나았던 고공성능 때문이었다.

어쨌든 야크기 덕분에 야코블레프는 이 공로로 레닌 훈장을 받고 공군 상급대장까지 진급하였다.[18]

사실 I-15와 I-16을 설계한 폴리카르포프도 30년대 말 I-16의 최종개량형이라 할 수 있는 I-180을 연구중이었고, 나중에는 Yak-1 부럽지 않은 현대식 기체인 I-185도 개발하는데 성공한다. 문제는 항공기술을 선전목적으로 쓰던 스탈린 정권의 스타 중 한명이었던 조종사 발레리 치칼로프가 허가없이 I-180을 타고 이륙했다가 추락해 사망하였고, 폴리카르포프는 지병으로 죽는 그날까지 스탈린의 신뢰를 회복하지 못했다.

유고슬라비아에서 1950년까지 운용했다.

현재 나무위키에 등재 된 2차대전기 Yak 전투기의 4개 파생형의 문서에 모두 "Yak1 → Yak-7 → Yak-9 → Yak-3" 라는 계보가 적혀있으나 이는 단순히 실전투입된 시간적 순서에 따른 것으로 엄밀히 말하면 잘못되었다고 할 수 있다. Yak-7 문서에서도 볼 수 있듯, 본래 Yak-7 은 Yak-1을 베이스로 만들어진 UTI-26 훈련기를 다시 전투기로 개조한 물건이다.

결론을 먼저 얘기하자면, 2차세계대전 시기 Yak 전투기는 통칭, '경형 Yak (light Yak)' 계보와 '중(重)형 Yak (heavy Yak)' 계보가 병행발전하였다.

이는 개전 초기 소련군의 참패 및 여러가지 제반 문제들로 인하여 전투기 물량이 크게 부족했던 상황에서 기인한다.

소련군은 2차세계대전 발발 이전에 예비전/대리전의 성격을 띈 스페인 내전에서 구식 기종인 폴리카르포프 I-153, I-16 등이 당시 독일군 최신기종이었던 Bf109 초기형과 맞붙었던 실전경험이 있었기에 구식기종에서 탈피하여 새로운 설계사상에 맞춘 (당시 기준으로) 현대적 기종들로 갈아타야 한다는 문제의식을 충분히 갖고 있었다.

따라서, 최신식 설계사상에 맞춘 전투기로서 Yak-1의 프로토타입이 1940년에 등장하게 되는데, 기존의 제식명명법에 따라 I-26으로 최초 명명된 이 프로토타입은 여러가지로 우수한 성능을 보였고, 차기 소련 항공대의 주력기종이 될 예정이었다. 따라서, I-26과 함께 2인승 훈련기 버전인 UTI-26이 함께 개발된 것이다.

이후 소련군은 I-26 프로토타입의 양산형을 내기 위하여 지속적인 개량과 부분재설계를 하였고, 그와 동시에 생산라인을 재정비하면서 1년을 보냈으니, 1941년 6월 독소전이 발발하던 시점에서는 대부분이 생산 중에 있었고 당장 출전이 가능한 대수는 92기에 불과했으며 이마저도 개전 첫 날 대부분 소실되었다.

그런데, 독소전이 발발한 그 1941년도에 이미 Yak-1M의 프로토타입이 나와 있었다. Yak-1M은 기존의 Yak-1의 설계를 보다 공기역학적으로 다듬고 경량화를 이루어낼 예정이었으므로, 소련군은 우선 I-26을 베이스로 한 Yak-1의 생산에 박차를 가하여 필요한 신식 전투기 물량을 확보한 후에 차차 I-30 프로토타입을 기반으로 한 Yak-1M 설계를 마무리지을 계획이었다. 그런데 Yak-1의 후계적 파생형으로 I-30 프로토타입에 기반한 Yak-1M의 개발은 독소전의 발발로 인하여 보류가 된다.

그런데, Yak-1의 훈련기로서 야코블레프측에서 함께 선보인 UTI-26은 야코블레프 설계진이 아니라 K. A. 시넬쉬치코프가 이끄는 N° 301 공장으로 관할이 넘어가 있었다. N° 301의 설계팀은 Yak-1을 베이스로 하고 있는 UTI-26을 나름대로 이리저리 개량 및 개조를 가했는데, 오히려 이렇게 개조된 훈련기의 비행특성 및 안정성이 원형인 Yak-1보다 우수하다는 평가를 받게 된다. 그리고 야코블레프는 N° 301에서 UTI-26을 그런 식으로 개조하고 있었다는 사실을 모르고 있었다. 소련군은 이러한 특성을 높이 평가하여 복좌식 UTI-26 훈련기를 단좌식 전투기로 개조한 것을 Yak-7으로 명명하고 전투기로서 본격 생산계획을 잡게 된다.

결국 야코블레프 설계진의 주도로 계획 된 Yak-1 → Yak-1M 원래계획과는 전혀 별개로, 의도되지 않은 Yak-7 파생형이 다른 설계진의 주도로 탄생해버렸는데, 1941년에 전쟁이 발발하고 Yak-1M 계획이 일시 보류 된 상황에서 한시라도 빨리 우수한 전투기 물량을 확보해야 했던 소련군은 당연히 Yak-1보다 우수하다는 평가를 받았다는 Yak-7의 생산에 집중하는 바, 결국 Yak-7은 Yak-1은 불쌍하게도 전쟁 중 6,000기나 생산되어 명실공히 소련의 주력 단좌식 전투기 중 하나로 자리잡게 되었다. Yak-1의 원래 개발계획에서 떨어져나와 독자적인 계보를 이루게 된 Yak-7은 이후 Yak-9 파생형이 나오고, 궁극의 개량판인 Yak-9U를 내게 된다.

한 편, Yak-7의 성공을 지켜본 야코블레프 설계진은 좌절하지 않고, 원래의 Yak-1M 계획에 재차 시동을 걸어 착실히 Yak-1을 개량하기 시작했다. 결국 Yak-1의 여러가지 단점을 손 보고 파일럿들이 곧장 하던 현장개조(field-mod) 등을 참고하여 1942년에는 매우 우수하다고 평가 받은 Yak-1b 개량형을 내놓았고, 이윽고 Yak-1b를 징검다리로 하여, 이제는 "Yak-3"로 재명명된 Yak-1M을 1943년에 비로서 완성했다.

결국 이러한 사정으로 인하여 Yak-1의 "경량화"를 골자로 한 "경형 Yak" 파생계보와, 복좌식 훈련기를 기반으로 했기에 초창기에는 "Yak-1보다 (핸들링이) 좀 무겁다"는 소리를 들은 "중형 Yak" 파생계보가 별개로, 동시에 존재한 것이다. 그리고, 경형 Yak 계보는 Yak-3 (1943년)로 최종목표에, 중형 Yak 계보는 Yak-9U (1944년)로 최종목표에 각각 도달하게 된다.

참고로, "왜 Yak-1 다음에 갑자기 Yak-3로 건너뛰냐", "어째서 Yak-1 훈련기를 개조한 게 갑자기 Yak-7이 되냐"와 같은 질문이 종종 나오는데, 간단히 말하자면 야코블레프 OKB에서 낸 전투용 항공기들이 요격기/제공전투기들인 Yak-1. Yak-3, Yak-7, Yak-9 뻬고는 죄다 고만고만한 성능의 것들이라 인지도가 안습할 정도로 낮기 때문이다(...). 달리 말해서, Yak-1이 개발되던 시점에 야코블레프 OKB에서는 동시에 Yak-2, Yak-4, Yak-5, Yak-6 등 여러 항공기들의 개발계획 또한 동시에 진행되고 있었다.

전간기에서 2차세계대전으로 넘어오는 시점에 소련의 전투기 제식화/코드부여 체계가 바뀌는데다가 아직 소련군도 설계 및 연구개발에 확실한 중점을 잡지 못하고 엉망진창으로 해나가던 관계로 꽤나 혼란스럽기에 이 애처로운(?) 상황을 굳이 (흥미를 위해) 설명을 하자면 진상은 이렇다.

Yak-1이 정식으로 체택되기 전에 야코블레프 OKB에서는 I-26, I-28, I-30 세개 프로토타입을 최고본부에 제시했다. 앞서 설명된 것처럼 I-26은 Yak-1의 기본형이었다. I-28은 I-26을 베이스로 한 고고도 전투기 버젼이었으며, I-30은 I-26을 베이스로 하되 목재를 전혀 쓰지않은 최신형 설계사상을 반영한 완전금속제 디자인이었다.

혼돈의 카오스가 따로 없다... 대중지어 설명을 마무리 한다면, Yak-짝수는 쌍발경폭격기 계통이고, Yak-홀수가 단좌식 전투기 계통이며, 그 중에서 1, 3이 원래 계획되었으나 여러가지 사정으로 지연된 '본가' Yak 전투기의 계보, 5는 양산에 도달하지 못하고 끝맘, 7, 9가 '본가보다 더 성공한 방계' Yak 전투기 계보... 쯤 될 듯.

Yak-1의 프로토타입 기체. GAZ-301 공장에서 설계되었다.

Yak-1의 복좌형 비행훈련용 기체. 이 기체는 차후 개량을 받아 Yak-7으로 재명명된다.

기존의 Yak-1은 소련공군의 요구에 충족하는 성능을 갖추었으나 레이저백 캐노피의 단점인 좁은 후방시야 문제가 제기되어 물방울형 캐노피를 도입하고 후방 동체의 높이를 낮춘 다음, 무장을 7.62mm ShKAS 기관총 2정에서 12.7mm 베레진 UB 기관총 1정으로 교체하고 후방 방탄유리를 장착했으며 신형 조준기를 설치하고 Bf-109와 유사한 조종간을 채택한 경량화 개량형이 등장하게 되는데 이것이 Yak-1B이다.

이 기체는 실전투입되고 난 이후 소련 공군 파일럿들이 상당히 좋아하는 기체로 등극하게 되었다. 가벼워진 자중과 더불어 신형 클리모프 M-105PF엔진에 힘입어 저고도에서 위협적인 기동력을 발휘했으며 우수한 시야로 소련 공군 파일럿들의 호평을 받았다. 이 기체의 디자인은 Yak-9, Yak-3까지 주욱 이어지게 되며 1942년 이후의 Yak-1 생산 모델은 전부 이 기종이다. 첫 비행은 1942년 7월경 3560번기에 의해 실시되었으며 총 4,188대가 생산되었다.

UTI-26 훈련기를 이용해 전투기로서 설계한 기종. 이 기종은 당초에는 전투기로서 설계된 기종이 아니다. Yak-1과 비교해서 길쭉해진 캐노피 형상에서 알 수 있듯이 이 기종은 원래 훈련기로서 설계된 기종이다. 당초에는 I-27, 후에는 UTI-26이라는 식별코드를 부여하고 2인승 훈련기로 설계되다 계획을 엎어버리고 전투기로 재설계했다.

본디 이 기체는 야코블레프 설계국에서 설계한 것은 아니며 시넬스치코프 설계팀에서 본 설계국에 통보도 없이 이것저것 개조를 해본 뒤 "이런 것을 만들어 보았다"라며 시제기를 공개한 것이다. 처음에는 야코블레프 설계국은 "뭐여 이게" 라는 반응이었으나 테스트 비행을 거친 후 기존 Yak-1보다 기골이 강화되며 항속거리가 대폭 증대되었고 쓸만한 범용성을 가진 이 기체의 성능에 감명받은 야코블레프는 이 기체를 제식 채용하기로 결정했다. 자세한 것은 Yak-7 문서 참조.

기존의 Yak-1B의 경량화 버전. 이 기체는 차후 훨씬 경량화를 시키면서 Yak-3로 재명명된다.

Yak-1B의 궁극의 경량화 버전. 1943년 전황이 어느정도 호전된 시기, 야코블레프는 Yak-1을 재설계해서 주익면적을 14.85m²로 줄이고 엔진을 1,300hp 출력의 M-105PF2로 바꾸고 냉각성능을 올리기 위해 흡기구를 키운 Yak-1의 다이어트 버전인 Yak-1M의 2번기에는 좀더 심혈을 기울여서 후방동체의 외피를 합판에서 캔버스 천으로 바꾸고, 후방동체의 안테나를 없애고 흡기구의 냉각성능을 높이고 엔진 하부의 흡기구를 제거하는 등 기체 자중을 약 400kg가량 감량하였더니 기동력이 훌륭한 꽤 좋은 기체가 튀어나왔다. 자세한 내용은 Yak-3 항목 참조.