전투기 전자전 시스템 분석 - JAS-39 Gripen (1)

이번에는 스웨덴 JAS-39 Gripen 항공기의 전자전 시스템에 대해 살펴보겠다. 개인적으로는 항공기 외형 디자인에 있어서 세 번째 손가락 안에 드는 비행기로 아주 좋아한다.

 

이 항공기에 대해 간단히 알아보면, Gripen 항공기는 스웨덴 공군이 JA-37 비겐의 후속기로 개발한 차세대 전투기이다. 1994년부터 스웨덴 공군에 인도되기 시작했으며, 소형의 전투기이고 이착륙 성능이나 기동성 향상을 위해 꼬리 날개가 없고 델타익 형 주익에 카나드 날개를 조합한 형태가 특징이다.

Gripen 항공기는 A형부터 F형에까지 있는데 A/B/C/D형까지는 전자전 시스템이 유사하고 E/F 형에서 좀 더 발전된 형태를 보인다. 인터넷상에서 cutaway는 C/D형 밖에 구할 수 없었고 이 cutaway에도 상세한 정보는 표현되어 있지 않다.

1부는 이 cutaway와 다른 자료를 바탕으로 Gripen C/D의 전자전 시스템에 대해 얘기하고 2부에서는 Gripen E/F 형의 전자전 시스템에 대해 알아보겠다.

 

아래의 그림은 JAS-39 Gripen C형 cutaway이며, 알아볼 RWR은 그림에서 65번 “Wing tip launcher and Radar Warning Receiver(RWR) antenna”와 77번 “Radar warning antenna”, 97번 “Rear quadrant radar warning antenna” 그리고 99번 “Port forward quadrant radar warning antenna”이다.

 

좀 특이한(?)..아니 이상한 것은 77번을 제외하고 주익 팁에 있는 것은 전방과 후방을 탐지하는 quadrant antenna임에도 각각 서로 다른 이름으로 표현하고 있다는 점과 starboard 후방을 탐지하는 안테나는 표현에 누락되었다는 것이다. 아마도 이 cutaway 그림을 그린 사람은 전자전 시스템에 대한 관심은 별로 없었던 것 같다.

 

Gripen C/D형 항공기에는 RWR(Radar Warning Receiver)이 장착되어 있고 이전에 알아본 Eurofighter와 동일하게 주익 끝에 안테나가 장착되어 있다. 전투기의 RWR 안테나 장착 위치로서 주익의 끝은 최적의 위치라는 것은 이전에 F-16과 Eurofighter를 알아보면서 얘기했다.

주익 팁의 위치가 RWR 안테나 위치로서 좋은 위치이나 많은 항공기가 주익 팁에 장착을 하지 못하는 이유 중 하나는 주익 팁에 공대공 미사일을 장착해야 하기 때문이다. 공대공 미사일 장착을 위해서는 Missile Launcher를 달아야 하며 이에 따른 공간적 제약과 공대공 미사일이 장착된 상태에서 RWR 안테나는 FOV(Field of View)의 제약을 받기 때문이다. F-16 계열은 주익 팁의 공대공 미사일이 있으며 RWR 안테나는 이를 피해 주익 LEF(Leading Edge Flap)에 위치한다. 그리고 F-15 계열은 주익 팁에 공대공 미사일이 없고 RWR 안테나가 주익 팁에 장착된다. Eurofighter의 주익 팁에는 전자전 Pod가 장착되고 공대공 미사일은 없다. Mig 기 계열도 유사한 경향을 보인다. (F-35와 F-22는 스텔스 항공기이므로 제외)

 

약간은 장황하게 RWR 안테나 위치와 주익 팁 공대공 미사일에 대한 얘기를 한 이유는 Gripen 항공기는 공대공 미사일 장착을 포기하지 않으면서 주익 팁에 RWR 안테나를 위치시켰기 때문이다. 아래의 그림에서 볼 수 있듯이 공대공 미사일 Launcher를 미사일 보다 길게 만들고 양 끝에 안테나를 장착하여 미사일 장착 시의 RWR 안테나 FOV 제약을 최소화하였다.

 

77번 RWR 안테나는 수직 미익에 장착되어 있는데 이 안테나에 대한 내용은 Gripen의 전자전 시스템을 소개하는 자료상에서 잘 나오지 않는다. 아마도 항공기 버전에 따라 적용을 하는 경우도 있고 그렇지 않은 경우도 있는 것으로 보인다. 이 안테나의 필요성을 추측해보면, 각 주익 팁에 전방을 탐지하는 2개의 RWR quadrant 안테나는 전방 동체의 영향으로 항공기의 boresight(정면 방향) 방향에서 오는 신호에 대한 방향 탐지 정확도가 떨어지게 되는데, 이를 보상하기 위해 정면을 탐지하는 안테나를 추가 배치한 것일 수 있다. 자세한 자료나 사진이 없기 때문에 단순 추측에 불가하며 사실과는 다를 수 있다.

 

Gripen 항공기 cutaway에서 자체 보호용 Jammer에 대한 내용은 표현되지 않았으나, 아래의 그림과 같이 수직 미익에 전방과 후방 재밍을 위한 Jammer 안테나가 장착되어 있는 것으로 보인다.

 

좀 더 Gripen C/D 항공기의 전자전 시스템 구성에 대해 알아보겠다.

아래의 그림은 전체적인 전자전 장비 구성을 나타낸다.

 

앞에서 얘기한 RWR과 Jammer를 제외하고 chaff/flare를 발사하는 dispenser 시스템은 탄을 전기적 신호로 발사하는 방식과 기계적으로 밀어내는 두 가지 dispenser를 모두 적용하고 있다. 또한, Gripen 항공기의 dispenser가 특이한 부분은 일반적으로 아래로 발사하는 방식 외에 위로 그리고 뒤로 발사하는 방식을 모두 적용하고 있다는 것이다.

 

항공기가 적의 센서에 노출되는 방향은 다양하다. 항공기 위쪽에서 추적당할 수 있고 하방, 그리고 뒤쪽에서 추적당할 수 있다. 각 추적되는 방향에 따라 Flare를 발사할 수 있다면 분명 효과는 높을 것이다. 게다가 최근 적외선 센서는 Flare에 기만당하지 않기 위한 counter-counter measure 기능을 포함하므로 Gripen 항공기와 같은 다양한 Flare 발사 방식(BOL 포함)은 일반적인 항공기에 비해 높은 효과를 볼 수 있을 것으로 생각된다.

여기에 Towed Decoy도 적용하고 있다. Gripen은 자체 보호를 위해 많이 신경 쓴 전투기란 생각이 든다.

BOL Dispenser에 대한 것은 지난 Eurofighter 에서 얘기했었으므로 다시 얘기하지 않겠다.

 

Gripen C/D의 RWR 시스템에 대해 조금 더 얘기하고 1부를 끝내겠다.

아래의 그림은 RWR 시스템 구조이다.

 

위 구조에 의하면 RWR의 방향 탐지는 amplitude comparison 방식을 적용하고 있다. CD 대역 탐지는 포함되지 않은 것으로 보이므로 방향 탐지 정확도는 E~J 대역 기준으로 10° RMS 수준으로 생각된다. Option으로 2개의 추가적인 monopulse 안테나를 적용한다고 되어 있는데, 이 두 개의 optional 안테나는 앞에서의 전자전 장비 구성을 나타내는 그림에서 FAU(Forward Antenna Unit)인 것으로 생각된다. Amplitude comparison 방식에서 이론적으로는 안테나 개수를 늘림으로써 방향 탐지 정확도를 높일 수 있다. 그러나 안테나 위치를 확인할 수 없어서 이 두 안테나를 통해 기존 탐지 범위에서 방향 탐지 정확도를 높이려 하는 것인지 아니면 elevation 영역의 탐지 범위 확장을 위한 것인지는 확실하지 않다. 일반적인 RWR 안테나 elevation 탐지범위가 ±45°도 정도이므로 추가적인 두 개의 안테나를 항공기 상방과 하방에 장착하여 elevation 탐지범위를 확장시킬 수도 있기 때문이다.

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수신기는 광대역 수신기(Wideband Receiver)와 협대역 수신기(Narrowband Receiver)의 듀얼 수신기 구조를 갖고 있다. 감도는 좀 낮추고 빠르게 탐지가 필요한 신호와 높은 감도와 세밀한 탐지가 필요한 신호를 구분하여 적용할 수 있는 수신기 구조로 생각된다. 듀얼 수신기 구조는 좋으나 아날로그 기반의 수신기는 업그레이드가 필요해 보인다.

 

이 외에 Interfarometer 방식의 안테나 장착과 digital receiver 적용이 option으로 되어 있는데 실제로 이 option이 Gripen C/D 버전 항공기에서 적용된 적인 있는지는 확실하지 않다.

 

앞에서 봤듯이 Gripen C/D 버전의 RWR과 Jammer 시스템은 업그레이드가 필요해 보이며 Gripen E/F 버전에서 이 전자전 시스템의 업그레이드가 되었다.

2부에서는 Gripen E/F 항공기의 전자전 시스템에 대해 알아보겠다.