세계에서 가장 큰 헬리콥터 드론-무인 블랙호크

세계에서 가장 큰 헬리콥터 드론-무인 블랙호크

 

드론은 전장에서 거의 무한한 잠재력을 가지고 있으며, 비교적 저렴한 소비자용 드론조차 정찰 임무에 상당히 유용할 수 있다. 그러나 모든 드론에는

심각한 한계가 있으며 보편적으로 적용할 수 있다고 볼 수 없다. 많은 경우, 드론 사용은 단순히 실현 불가능하다. 그러나 엔지니어들은 가만히 있지

않고 군을 위해 헬리콥터형 드론을 제안했다. Sikorsky 또한 이러한 개발에 기여했으며, 최근 잘 알려진 무인 헬리콥터의 버전인 S-70UAS U-Hawk를 공개했다.

*Sikorsky 항공은 미국의 항공기 제조회사이다. 우크라이나 키에프에서 태어난 러시아계 미국인인 이고리 시코르스키(Igor Ivanovich Sikorsky)가 1925년에 설립했다.

 

항공기 UAV의 특별한 특징은 항속거리가 증가했다는 것이다.

1. Helicopter drone

드론은 대개 비교적 저렴한 quadcopters나 고정익 UAV로 생각되는 경우가 많다. 반면, 헬리콥터형 드론은 훨씬 덜 일반적이다. 이들은 제작이 훨씬

복잡하고 사용자 친화적이지 않다는 것이 증명되었지만, 기술은 점점 발전하고 있다. 무인 헬리콥터는 점차 자신만의 틈새 시장을 개척하고 있으며,

특히 군사 분야에서도 다른 UAV와는 확연히 다른 유용한 특성 덕분에 일반적으로 사용할 수 없는 응용 분야에서 활용되고 있다.

헬리콥터 UAV - 향상된 적재 용량을 가진 수직 이착륙(VTOL)기

첫째, 고정익 드론과 달리 헬리콥터형 드론은 수직으로 이착륙이 가능하여 전방 기지, 도시 지역, 심지어 숲과 같은 제한된 공간에서 운용할 때 비교할 수 없는 유연성을 제공한다. 이들은 화물을 배송하거나 부상자를 대피시키는 데 사용할 수 있다.

둘째, 쿼드콥터와 비교했을 때 헬리콥터형 드론은 훨씬 높은 페이로드 용량과 비행 범위를 가질 수 있다. 쿼드콥터는 배터리에 의해 제한되며, 배터리가 빨리 소모되어 큰 화물이나 무거운 짐을 운송하기에 적합하지 않다.

반면 헬리콥터형 드론은 내연기관 또는 하이브리드 동력 장치를 장착할 수 있다. 다행히도, 이러한 설계는 엔진, 연료 및 화물을 지지할 수 있도록 되어 있다.

게다가, 헬리콥터와 유사한 설계 덕분에 이 드론은 상당한 시간 동안 한 장소에서 정지 비행할 수 있어, 군사 작전에서 추가적인 이점과 정찰 및 통신에서 새로운 기능을 제공한다. 또한, 현재의 기술 발전 덕분에 이 드론들은 지능형 조종 시스템을 장착하고 완전히 자율적으로 운영될 수 있다. 

Russian development

헬리콥터 기반 UAV는 음식 및 의약품, 탄약과 장비의 운송, 정찰, 전투 작전, 긴급 구조 임무, 특수 작전 지원 등 다양한 용도로 활용될 수 있다.

이러한 드론은 기동성이 우수하고 적정한 페이로드를 운반할 수 있으며 높은 자유도를 갖추고 있어 단거리 작전에서는 중견 일꾼 역할을 할 수 있다.

바로 이러한 이유 때문에 Sikorsky는 기존 설계와 근본적으로 다른 새로운 S-70UAS UAV 개발에 착수했다. 이 드론은 단일 로터와 헬리콥터와

유사한 설계를 가지고 있으며, 검증된 플랫폼 위에 제작되었다.

 

UH-60 helicopter

2. UH-60 Black Hawk platform

새로운 개발을 처음부터 시작하기보다는 Sikorsky는 기존 헬리콥터인 다재다능한 UH-60을 기반으로 사용하는 것을 결정했다. 수년간의 운용을 통해 블랙호크는 뛰어난 성능을 입증했으며 최근 몇십 년간 사실상 모든 군사 분쟁에 참가했다. 처음에 이 헬리콥터는 기술적으로 구식이 된 UH-1 휴이를

대체하기 위해 제작되었으며, Sikorsky는 S-70 설계로 경쟁에서 승리했다. 비행 시험은 1974년에 시작되었고, 양산은 1978년에 시작되었다.

그 당시에도 이 헬리콥터는 우수한 군용 항공기에 요구되는 생존력과 적재 능력을 자랑했다.

신뢰할 수 있고 다재다능한 헬리콥터

블랙호크는 최대 11명의 완전 무장 병력 또는 내부와 외부를 합쳐 1톤이 넘는 거의 4톤화물을 운반할 수 있었으며, 최고 속도는 약 280km/h(175mph)에 도달했고, 항속거리는 최대 600킬로미터(375마일)에 달했다. 미 육군은 가능한 곳마다 이 헬리콥터를 사용했으며, 헬리콥터는 소말리아와 파나마에서 이라크와 아프가니스탄에 이르기까지 전 세계의 작전에 참여했다. 헬리콥터는 가혹한 조건에서도 뛰어난 성능을 보였으며, 조종사들의 거친 취급과 전투 중 발생한 수많은 손상에도 견뎠다. 또한 헬리콥터는 장갑 캡슐, 자가 밀폐 연료탱크, 이중 유압 시스템 등 강력한 방어 기능을 자랑했다.

이는 심각한 손상 후에도 헬리콥터가 공중에 떠 있을 수 있고, 문제없이 기지로 돌아가 수리할 수 있도록 했다.

전투 관련을 포함하여 여러 가지 수정 사항이 공개되었다.

수년 동안 블랙호크는 하나의 완전한 계열로 발전했다. 기본 모델은 수송, 지휘, 의료, 해상, 수색 및 구조, 무장 버전으로 개발되었다. 

5,000대 이상의 항공기가 제작되어 30개국 이상에서 운용되고 있다. 물론 이것이 끝이 아니었으며, 첫 헬리콥터가 도입된 지 수년이 지난 지금도 

추가 개선 작업이 계속되고 있다. 그 이후로 이 헬리콥터는 뛰어난 명성을 얻었으며, 이를 바탕으로 전혀 새로운 프로젝트인 S-70UAS 무인 항공기가 개발되었다.

 

S-70UAS 중형 헬리콥터형 무인 항공기

3. High-tech Black Hawk

S-70UAS 헬리콥터형 무인 항공기(UAV) 개발에는 오랜 역사가 있다. 2010년대 초반부터 록히드 마틴의 자회사인 Sikorsky는 본질적으로 항공기가

조종사 없이 비행, 이륙, 착륙 및 임무 수행을 가능하게 하는 알고리즘과 센서 세트인 MATRIX 기술 시스템을 적극적으로 개발해 왔다.

초기 실험은 가벼운 S-76 헬리콥터에서 진행되었지만, 진정한 본격적인 작업은 이러한 기술이 전장 UH-60A를 현대화하는 데 사용되면서 시작되었다. 많은 부분을 재설계해야 했으며, 이러한 모든 작업의 결과가 S-70UAS 실증기다. 이 항공기는 본질적으로 원래 헬리콥터가 할 수 있는 모든 것을 수행할 수 있지만, 조종사는 탑승하지 않는다.

안쪽에는 큰 화물 공간이 있다.

2022년 2월, Sikorsky는 DARPA 및 미 육군과 협력하여 이 헬리콥터의 실험 비행을 처음으로 시연했다. 시연 동안 헬리콥터는 자율적으로 페이로드를 목적지까지 운반했으며, 이 과정에서 사람의 개입 없이 이륙하고, 경로를 비행하며, 모든 장애물을 피하고, 착륙까지 수행했다. MATRIX 시스템은 라이다, 레이더, 여러 대의 카메라를 사용하여 주변 환경의 3D 지도를 실시간으로 생성한다. 이 알고리즘은 지형, 기상 조건, 경로상의 물체를 분석하여 숙련된 조종사처럼 최적의 경로를 선택한다.

*LiDAR는 Light Detection And Ranging의 약자로, 레이저 광선을 쏘아 물체에서 반사되어 돌아오는 시간을 측정해 거리와 위치를 파악하는 원격 

감지 기술이다. 이 기술을 통해 주변 환경의 3D 맵을 생성할 수 있으며, 정확한 거리와 속도를 측정하여 자율주행, 건축, 로봇 등 다양한 분야에서 활용된다. 

이는 UAV를 발사하는 플랫폼이 될 수 있다.

S-70UAS는 블랙호크와 동일한 기체를 유지하며, 각각 1,940마력을 생산하는 두 개의 제너럴 일렉트릭 T700 터보샤프트 엔진으로 구동된다. 

최대 3.5톤 이상의 화물을 운반할 수 있으며, 최대 5,800미터의 고도에서 작동할 수 있다. 현재 조종석이 존재하지만, 내부 조종사들은 모니터링과 유지보수 업무에만 제한되어 있으며, 헬리콥터는 완전히 자율적으로 운행된다. 조종사는 비상 상황에서 제어를 인계받기 위한 백업 용도로만 필요하며,

최종형에서는 더 이상 탑승하지 않을 예정이다.

Sikorsky S-70UAS

이 거대한 드론을 만드는 목표 중 하나는 조종사의 필요성을 없애는 것이다. 또한 헬리콥터의 운항은 조종사의 여부에 의존하지 않을 것이다. 

유지보수를 위해 잠시 쉬는 시간을 제외하고 사실상 하루 종일 운항할 수 있으며, 위험이 줄어들어 소중한 인력이 최전선의 위험 지역에서 더 이상 희생되지 않게 된다. 물론, 이것이 드론의 유일한 사용 분야는 아니다. 소방관, 구조대원, 의료진, 응급 서비스에 의해 사용될 계획이다. 전투 지역 비행, 부상자 구출, 재해 지역에서의 피해자 수색, 정찰 작전, 높은 기동성과 적재량을 요구하는 다양한 임무 수행 등에도 사용할 계획이다.