XF9는 일본의 방위장비청(ATLA)과 IHI 주식회사가 공동으로 개발한 저바이패스 애프터버닝 터보팬 엔진이다. 일본의 차세대 전투기(일본 F-X 또는 F-3 프로그램의 후속 전투기)에 탑재될 예정으로 개발된 군용 항공기 엔진이다.
개요
XF9는 일본 방위성 산하 방위장비청이 추진한 '전투기용 엔진 시스템에 관한 연구'(2015~2019) 프로젝트의 산물이다. 이 프로젝트는 그 이전에 진행된 '차세대 엔진 주요 구성품 연구'(2010~2015)와 '전투기 엔진 요소 연구'(2013~2017) 등 두 개의 예비 연구 프로젝트에 뒤이어 시작되었다. 이는 일본 미쓰비시 F-2 전투기의 후속 기종을 위한 예비 작업의 일환으로 추진되었다.
기본 설계 개념은 '슬림하고 고출력인 엔진'을 생산하여, 스텔스 전투기 동체 내부에 연료와 무장을 탑재할 더 많은 공간을 확보하고 레이더 반사 단면적을 줄이는 것이다. 이 개념은 '고출력 슬림 엔진(High-power Slim Engine)'이라 불리며, 일본 방위성이 발간한 미래 전투기 연구개발 비전 보고서(2010)에서도 언급되었다.
기술적 특징
XF9-1 프로토타입 엔진은 쌍축 축류식 애프터버닝 터보팬 구조로, 이중화 FADEC(Full Authority Digital Engine Control)을 갖추고 있다. 3단 팬, 6단 고압 압축기, 환형 연소기, 단단 고압 터빈, 단단 저압 터빈, 애프터버너, 수축-확산 노즐로 구성된다.
이 엔진의 가장 큰 특징은 동급 추력 엔진 중에서도 높은 추력 대 단면적 비율을 구현한 것이다. 터빈 입구 온도 약 2,073K(약 1,800°C)급을 견딜 수 있는 코어를 기반으로, 미쓰비시 F-2에 탑재된 GE F110 엔진 대비 단면적당 추력이 약 30% 높은 것으로 알려져 있다.
공식 공개된 성능 수치는 군용 추력(드라이) 기준 약 11톤(107kN), 애프터버너 가동 시 약 15톤(147kN) 이상이다. 엔진 길이는 약 4.8m, 직경은 1m 미만이다. 향후 최대 20톤급 추력을 목표로 추가 개발이 진행 중이다.
XF9-1은 발전기로도 기능하는 스타터 제너레이터를 탑재하여 180kW의 전력을 생산할 수 있으며, 쌍발 전투기 기준 약 360kW의 전력을 엔진만으로 공급할 수 있다. 이는 기존 4세대·5세대 전투기(F-15E 76kW, F-22 130kW, F-35 160kW)에 비해 큰 용량으로, 차세대 항전장비 등 고전력 소비 장비를 위한 설계다.
또한 추력 편향 노즐(XVN3-1) 연구가 병행 진행되었으며, 3차원 추력 편향 노즐로 전 방향 20도까지 추력 방향을 편향시킬 수 있다.
개발 일정
- 1995~2008년: 전작 XF5 엔진 연구개발
- 2010년: 차세대 엔진 주요 구성품 연구 시작(2015년까지)
- 2013년: 전투기 엔진 요소 연구 시작(2017년까지)
- 2017년 7월: 코어 엔진 납품
- 2018년 6월: 프로토타입 엔진(XF9-1) 납품
평가와 전망
XF9-1은 미국 GE F110과 유사한 크기이면서도 추력 등급은 프랫앤휘트니 F119에 준하는 것으로 평가된다. 다만 XF9-1은 실제 양산 전투기에 탑재되기 전의 시험용 프로토타입 엔진으로, 이후 실전 배치까지는 추가 개발과 시험 단계가 필요하다. 일본은 이 엔진 기술을 바탕으로 차세대 전투기 엔진의 최대 추력을 20톤급까지 끌어올리는 것을 목표로 하고 있다.
한편, XF9이라는 명칭은 전기 부품 분야에서도 사용된다. 중국의 저압 전기기기 제조사 친트(CHINT)의 XF9 보조 접점(auxiliary contact)은 차단기 상태 표시 및 신호 피드백 기능을 제공하는 산업용 전기 부품으로, NB1, NBH8, NB1L, NBH8LE 등의 소형 차단기와 함께 사용된다. 따라서 'XF9'이라는 표기는 맥락에 따라 항공기 엔진 또는 전기 부품을 지칭할 수 있다.
