F-15 Eagle은 맥도널 더글라스(McDonnell Douglas Corporation, 현재의 보잉)사가 개발한 制空전투기이다. 

디스커버리 채널에 따르면 <<더 빠르게, 더 높게>>라는 과제에만 몰두하던 미공군이 역사상 처음으로 기동성에 가중치를 부여해 설계한 기체라고 한다.
 

- 개발略史 -

1956년 미공군이 야심차게 개발중이던 Sidewinder 열추적 미사일이 실전에 배치되었다.

2년후 대만 해협에서 벌어진 대규모 공중전에서 Sidewinder 미사일을 장비한 대만의 F-86이 중공군의 MiG-17을 격추한 사건이 발생했다. 이에 고무된 미 공군은 향후 전투기간의 공중전은 "원거리에서 사정거리가 긴 미사일을 발사하여 적을 격추한다."는 방식으로 이루어진다고 선언한다.

이른바 미사일 만능 주의이다.

이 사상에 의거하여 새롭게 개발된 F-105, F-111, F-106 등은 일종의 미사일 운반용 기체였으며, 기동성이 뛰어나 Dog Fighting을 잘할 수 있는 전투기는 아니었다.

그러나 예상과 달리 베트남전에서는, 여전히 많은 Dog Fighting이 펼쳐졌으며 미사일에 올인했던 미공군은 고전을 면치 못하게 된다.

다행히 미해군이 신규 도입한 F-4 Phantom 전투기는 기동성이 매우 뛰어났기 때문에 공군에서도 같은 기종을 도입하여 그럭저럭 전쟁을 치룰 수 있게 되었다. 그러나 F-4 또한 원래는 기관포조차 탑재되지 않은, 순수한 미사일 캐리어로서 개발되었던 기체였다.

이 난국을 타개하기 위하여 1965년 미공군은 자국의 항공기 개발사들에 차기 주력 전투기(FX) 의 기초 설계 제안을 요구했다.

비슷한 시기, 해군에서도 신형 함재기의 개발이 진행되었다.(미래의 F-14 Tomcat)

MiG-25

1967년 7월에 치뤄진 모스크바 에어쇼에서 예정에 없던 MiG-25가 깜짝 등장하여 상공을 초고속으로 가로질러 비행했다.  MiG-25의 출현에 서방의 항공기 전문가들은 큰 충격을 받게 된다. MiG-25는 무려 마하 3의 속도로 비행이 가능하며 운동성도 매우 높을 것으로 평가되었고, 미국이 개발중이던 폭격기 XB-70 발키리 요격용으로 간주되었다.  

결과적으로 봤을때 MiG-25의 성능은 서방 관계자들의 지레 짐작만큼 먼치킨은 아니었으나, 당시의 미공군에게는 큰 위협을 안겨주었다. (Mig-25쇼크는 예산을 타내기 위한 미공군의 엄살이었다는 설도 있다.)

모스크바 에어쇼 다음 해인 1968년에는 FX의 후보로 이름을 올린 메이커 대부분이 탈락하고 McDonnell Douglas, Fairchild Semiconductor, North American Rockwell 등 3개 사로 후보군이 좁혀졌다. 페어차일드와 록웰사에서 제출된 설계안은 수직 꼬리 날개가 하나이며 대체적으로 해군 함재기인 A-5와 비슷한 형상이었다. 반면 맥도널 더글라스사의 안은 수직 꼬리 날개가 두개이고 주날개의 후퇴각이 크지 않으며 면적도 넓었다.

이것은 당시 초음속 전투기에는 채용된 적이 없는 설계였다.

해군에서는 F-4의 경우처럼 새롭게 개발중인 F-14를 공군에서도 함께 채용하여 프로그램 비용을 절감하길 바라는 의향이 있었지만, MiG-25에 대항할 고성능 전투기가 필요하다는 이유로 공군은 이 요구에 응하지 않았다.

1969년 12월 미공군은 맥도널 더글러스사의 안을 최종적으로 채용하였다.

미공군은 아래와 같은 12개 항목의 요구사항을 제시하고 20대의 ProtoType을 발주하였다.

요구사항
1. 익면하중이 낮아야하며, 마하 0.9의 속도에서 진동을 일으키지 않을 것.
2. 높은 추력대 중량비를 달성해야 함.
3. 미국 본토에서 유럽까지 공중 급유 없이 이동 가능한 항속 거리를 갖출 것.
3. 조종사 한명이 조정할 수 있는 칵핏과 병기 시스템을 갖출 것.
4. 통상 작전시 4,000시간의 비행을 보장할 것.
5. 용이한 정비성을 보장할 것.
6. 조정석으로부터의 360도의 시야가 확보되어야 한다.
7. 내장 엔진 Starter의 장비가 필요함.
8. 제공 임무시 40,000파운드(18,150kg)의 최대 이륙 중량을 갖출 것.
9. 최고 속도는 마하 2.7(이후 마하2.5로 낮춰짐)을 낼 수 있어야 함.
10. look down(하방탐색), shioot down(하방공격) 능력을 가지는 레이더를 장비할 것.
11. 개발 리스크의 최소화.
12. 완성된 20기의 ProtoType에는 아래와 같은 테스트가 할당될 것임.

ProtoType의 목록
 - F1 (1 호기)： 성능 테스트, 운용 특성 테스트, 외부 장착 테스트
 - F2 (2 호기)： 엔진 테스트
 - F3 (3 호기)： 애비오닉스 개발, 기류 속도계측(이후 기체는 APG-63을 장착)
 - F4 (4 호기)： 구조 테스트
 - F5 (5 호기)： 기관포 공격, 사출 테스트(이 이후의 기체는M61A1 기관포를 탑재)
 - F6 (6 호기)： 애비오닉스 테스트, 비행 제어와 미사일 발사 평가
 - F7 (7 호기)： 공격 테스트, 연료 테스트
 - F8 (8 호기)： 스핀 테스트
 - F9 (9 호기)： 기체, 엔진 적합 평가
 - F10 (10 호기)：레이더, 애비오닉스 테스트
 - T1 (11 호기)：복좌형. 이후 F-15S/MTD가 됨.
 - T2 (12 호기)：복좌형. 맥도널 더글러스사의 시연. 이후 F-15E의 프로토 타입이 됨.
 - F11 (13 호기)：실용 테스트
 - F12 (14 호기)：컨포멀 연료 탱크 장비 기체
 - F13 (15 호기)：실용 테스트
 - F14 (16 호기)：기상 환경 테스트. 이후 이스라엘 에 매각됨.
 - F15 (17 호기)：사용되지 않고 이스라엘에 매각됨.
 - F16 (18 호기)：실용 테스트와 시연 후 이스라엘에 매각
 - F17 (19 호기)：최대 상승 속도 테스트
 - F18 (20 호기)：사용되지 않고 이스라엘에 매각
 
1972년 6월 26일 ProtoType 1호기가 맥도널 더글러스 세인트루이스 공장에서 완성되었다.
기념식이 행해진 후 이 기체는 분해되어 C-5 수송기편으로 캘리포니아 에드워드 공군 기지로 이동되었다. 재조립된 1호기는 7월 27일 모하비 사막 상공에서 50분간의 최초 시험 비행을 실시하였다.

F1은 1973년 7월까지 1,000회의 비행 횟수를 달성하였고, 최대 속도 마하2.5, 최대 고도18,290m를 기록한다.

1호기의 테스트는 2년 가량 진행되었으며 소소한 부분에서 약간의 수정이 있었으나, 설계의 근본은 변경은 이루어지지 않았다.



양산기에서 변경된 점은 아래와 같다.

- 주 날개 형상의 변경
- 수평 안정 날개에 노치 추가
- 에어 브레이크의 대형화

양산에 앞서 미국을 상징하는 독수리라는 자랑스러운 이름이 주어졌고, 1972년부터 모두 1,223 기의 생산이 이루어진다.

 
- 최고속도 - 

F-15는 대형의 에어 브레이크를 장착하고 있기 때문에 긴급 정지용 낙하산 장비하지 않았다. 기체 경량화를 위해서 티타늄 합금이 기체의 1/3가량 사용되었다.

조정석은 기체의 최상단에 거품형태로 위치하여 파일럿에게 360도의 탁 트인 시야를 제공하고 있다. 그러나 지나친 고속에서는 이 콕핏이 공기 저항을 견딜 수 없기 때문에, 최고속도는 마하2.3으로 제한되었다.


F-15의 비행 항적

취역 당시는 마하 2.5의 속도를 2분간 내는 것이 가능하였지만, 이것은 요구 성능이 마하 2.5로 제시된 탓에 어쩔수 없이 성능 제한에 꿰어 맞추기 위한 고육지책이었다. 2분간 낼 수 있는 최고 속도는 실용적 의미가 없다고 봐야한다.

F-15에 뒤이어 등장한 F-16(최고속도 마하2 )과 F/A-18(최고속도 마하1.8)의 경우처럼 전투기에 무의미한 최고속도를 요구하는 일은 없어졌고, 따라서 현재는 마하 2.3이 F-15의 최고속도로 여겨지고 있다.

한편 냉전 당시 미국과 소련은 전투기의 상승 속도를 놓고 경쟁을 벌였다. 

1962년 F-4는 3,000 ,6,000 ,9,000 ,12,000 ,15,000 ,20,000 ,25,000 ,30,000m의 고도까지 도달 시간 기록을 달성한다. 이에 도전하여 소련은 1973년 MiG-25로 20,000 에서 30,000m까지 3개의 신기록을 달성하였으며, 미국은 최신형 F-15를 동원하여 다시 MiG-25의 기록을 깨는 것을 계획하였다.

이 계획을 위해서 ProtoType 19호기가 동원되었고, 기체 무게를 최대한 줄이기 위하여 레이더와 기관총은 물론 외부 도장까지 벗기는 개조가 이루어졌다.

1975년 1월 26일부터 2월 1일에 걸쳐 19 호기는 F-4와 MiG-25가 가지고 있던 8개의 상승 기록을 모두 갱신했다.

그러나 유감스럽게도 1975년 5월에는 소련이 MiG-25를 개조한 E266M으로 기록 탈환에 나서 25,000m와 30,000m에서의 기록을 또다시 갱신했다.

여담으로 F-15나 Mig25의 상승속도는 보통의 인공위성 발사용 로켓보다도 빠르다.
새턴 5형 로켓의 경우 1,5000m까지 상승하는데 필요한 시간은 87초 정도로, F-15보다 10초 가량 느리다.

F-15D


- 형상 -

F-15의 기체 형상은 극히 평범하다. 외관은 MiG-25나 A-5와 같은 과거 기체의 특징을 거의 답습하고 있다.

가변익의 F-111이나 F-14, 혁신적 FBW(Fly-by-wire)를 채택한 F-16, 카나드 날개를 채용한 Saab 37 Viggen 등.. 동시대의 많은 전투기들이 최첨단의 신기술을 채용한데 반하여 F-15는 신기술은 가능한한 피하고, 견실한 설계에 주력하였다.

특히 디지털 FBW의 경우 여러 장점이 있는 것은 사실이지만, F-15의 경우 컴퓨터에 의한 전자적 제어를 기계적 링크의 보조로 사용하고 있다.(기계 계통이 파손하면 전자 제어만으로 비행할 수 있게 되어 있음)

맥도널 더글라스의 전신인 맥도널사는 최초의 함상 제트 전투기인 FH 팬텀으로부터 공군, 해군, 해병대의 공통 주력 전투기인  F-4 팬텀II까지 혁신적 설계로 동시대의 전투기 메이커에 비해 빼어난 존재였다.


ATF - McDonnell Douglas

이것은 맥도널사가 덩치가 작은 기업이기 때문에 가능한 모험이었다. 하지만 더글라스와 합병해 대기업이 된 맥도널 더글라스는 평범한 설계로 일관하였다.

결과적으로 평범한 설계의 F-15는 큰 성공작이 되었으나, F-15의 후계기인 ATF 계획에서는 서류 심사 단계에서 탈락하는 참담한 결과를 빚게 된다.

- 엔진 성능 -
 

F100-PW-100

F-15는 F100-PW-100 터보 팬 엔진을 2기 장비하고 있고, 동체의 좌우에 있는 인테이크로부터 공기를 흡입하고 있다.

이 엔진은 10,810kg의 강력한 추진력을 가져, F-15의 경우 아무런 장비도 지니지 않은 채로는 추력대 중량비가 1을 넘는다. 

이것은 날개의 양력을 전혀 사용하지 않고 엔진의 추진력만으로 로케트처럼 수직 상승할 수 있다는 의미이다.


상승하는 F-15

또한 2 개의 쐐기형 에어 인테이크는 기체의 속도에 따라 수시로 각도를 바꾸어, 최적의 공기 유입량을 확보할 수 있게 한다.

- 공중전 능력 -

F-15는 높은 기동성과 고성능의 레이더(APG-70, 63)를 지니고 있어 공중전 능력은 세계 최고 수준이라고 할 수 있다.

현재까지 공식적으로는 실전에서 격추된 사례는 없다.

다만 몇몇 교전 상대국들은 F-15를 격추했다고 주장하지만, 정확한 근거는 없는 실정이다.


AN/ APG-70

중동전 당시 소련은 교전 당사국이 아니었지만, 옵저버를 보내어 자국 병기의 운용 상황을 관찰하고 있었다. 이 옵저버들은 MiG-23 등의 자국 전투기가 몇번에 걸쳐 F-15를 격추하였다고 기록했다. 지금까지도 러시아와 몇몇 국가에서는 이것이 사실로 여겨지고 있다.

일반적으로 볼때 교전 당사자인 이스라엘이나 아랍측의 보고와 비교하여, 관찰자인 소련의 의한 보고가 신빙성이 부족하다고 볼 근거는 없다. 다만 그 기록의 정확성에 대해서는 미국과의 균형 문제도 있고, 냉전이 끝난 후에도 엄밀히 검증되지 않아 현재까지도 F-15의 격추 기록은 상식으로 받아들여지지 않고 있다.

F-15는 이미 30년전에 가능한 신기술을 피하고 견실히 설계된 기체임에도 불구하고, 장래의 발전성을 고려하여 기체를 여유롭게 설계하였기 때문에 각종 근대화 개수(신형 미사일 장착, 레이더와 엔진의 개량, 데이터 링크 등)에 의하여 러시아의 Su-27, 유럽의 유로 파이터 타이푼, 프랑스의 라팔 등의 최신 기체와 비교해도 호각 또는 우위의 성능을 자랑하며 현재까지 세계 여러 나라에서 주력 기체의 위치에서 군림할 수 있었다.

- 공격력 -
 
F-15는 AIM-7F/M 스패로, AIM-120 암람미사일을 동체 하부에 4발 장착할수 있으며, 주날개에는 사이드와인더와 암람 미사일을 2곳에 장착할 수 있다.

또한 20mm 개틀링건이 기본 무장으로 오른쪽 동체에 장착되어 있다. 20mm 탄환은 940발이 장착된다.

F-15의 기관포

공대공 미사일 8발 외에도 지상 공격용 정밀 유도 폭탄이나  집속 폭탄 등도 탑재 가능하다. 대지 공격 때는 전용 레이저 조준 장치를 탑재한다. 그러나 기본 베이스가 제공 전투기인 만큼 F-15E보다는 대지 공격력은 떨어진다.

- 기타 -

F-15C/D형에 사용된 콘포멀 연료 탱크는 각 주날개 아래의 에어 인테이크 옆에 장착되도록 설계되었다. 이는 기존의 보조 연료 탱크와 달리 항공기의 주날개에 별도의 부하를 주지 않으며 공기저항 또한 유발되지 않도록 설계되어 F-15의 기동성을 저하시키지 않으며 더 긴 항속거리를 가능하게 하였다.

하나의 콘포멀 탱크는 각기 114입방피트의 실용적을 가지고 있다. 이 연료탱크는 파일론에 장착되지않음으로써 무장 장착면에서도 많은 선택을 가능케 해주고, 연료 탱크 자체에 AIM-7F/M 스패로미사일이나 AIM-120 암람미사일을 장착하기위한 파일론의 부착이 가능하다.

- Satellite killer(스타워즈) -
 
1983년 로널드 레이건 미대통령이 추진한 SDI 계획(스타워즈)에 따라 F-15가 인공 위성 공격 미사일의 발사 플랫폼으로 선정되었다.

비슷한 사례로 1962년에 F-4를 플랫폼으로 하여 4단식 로켓 발사 실험을 실시한 전례가 있었다.


ASM을 발사하는 F-15

팬텀이 사용하였던 로켓이 발전된 것이 ASM-135 anti-satellite(ASAT)로써 F-15의 뛰어난 상승력을 이용하여 대기권 밖으로 날려보내게 된다.

첫 테스트는 1984년 1월 12일에 이루어졌고, 실제 궤도상의 목표물에 대한 발사 테스트는 1985년 9월 13일에 이루어졌다.

결국 이 계획은 진행되지 못하고 중단되었지만, 이후 MD 체계로 발전하게 되었다.


- 단계적 성능 향상 -

F-15의 단계적 성능향상(MSIP : Multi-Stage Improvement Program)이 1983년 부터 시작되어 APG-70 레이더로 FCS를 교체되고, AIM-120 암람 운용 능력을 부여받았으며 기타 전자장비드을 강화했다.

MSIP-1(추가)
F-15A/B에 해당되는 개량. 레이더를APG-63(V)1으로 변경하고, 엔진을 F100-PW-220으로 교체하였다. 전자전 기기도 교체되었다.

MSIP-2(추가)
F-15C/D 에 대하여 1989년부터 이루어진 개량. 레이더를 APG-70 혹은 APG-63(V)1, APG-63(V)2, APG-63(V)3 )으로 변경하고, 계기를 디지털화하였다. AIM-9X 운용 능력을 갖추었고, Link16 데이터링크 시스템을 장착하였다.

- F-15E -

F-15를 60% 가량 재설계하여 대지, 대함 공격 능력을 부여한 전폭기이다. ProtoType 12호기가 원형으로 사용되었다.

- F-15S/MTD -

ProtoType 11호기를 이용하여 만들어진 프로젝트이다. F-15S/MTD라는 명칭에서 S는 (Short take-off and landing, 단거리 이착륙)을 의미하고, MTD는 (Maneuvering Technology Demonstrator)를 줄인말이다.
즉 단거리 이착륙기의 개발 테스트이다.
이 기체는 에어 인테이크 부분에 F/A-18의 수평 꼬리 날개를 본뜬 카너드 날개를 장착하고 있다.
또한 F-22와 같이 이차원 배기 노즐을 채용하고 있다. 이 배기 노즐은 큰 노즐판과 작은 노즐판이 각각 달려 있어, 분사 방향을 상하로 바꿀 수 있다. 특히 작은 노즐판은 전방으로 기울일 경우 비행중 급감속이 가능하다.
이 노즐 기술은 F-22로 이어지게 된다.

1993년에는 테스트 주체가 공군에서 NASA로 바뀌었고, 명칭 또한 F-15ACTIVE로 변경되었다. ACTIVE는 Advanced Control Technology for Integrated Vehicles(진보된 제어 기술 통합 항공기)의 약어이다.


F-15 IFCS

이 테스트에서 기체는 엔진을 F100-PW-229로 교체하였고, Su-27과 같은 삼차원 노즐을 장착하였으며 항전 소프트웨어 등도 새롭게 교체하였다.

1996년 4월 24일부터 테스트 비행이 시작되었으며, 1999년에는 새로운 지능형 비행 제어 시스템을 개발하여 Neural network Project로 이름을 바꾸었다. 이에 따라 기체 명칭도 F-15 IFCS로 변경되었다. IFCS란 Intelligent Flight Control System의 약어이다.
이 시스템은 기체에 어떠한 이상이 발생하여도, 시스템이 그 상황을 실시간으로 학습하여 변화를 자동 처리하도록 되어 있다. 즉, 항공기가 피탄되거나 날개가 부러져도 계속 비행할 수 있다는 의미이다.

F-15는 스텔스를 제외한 나머지 신기술에 대해서는 대체로 훌륭히 적응하였다.


- 후계기 -

1981년부터 F-15의 후계기 개발을 목적으로 한 선진 전술 전투기(Advanced Tactical Fighter)계획이 시작되어 YF-22 과 YF-23의 경쟁이 벌어졌고, 1991년에 YF-22가 선정되었다.


F-22와 F-15

F-22는 상상을 초월하는 고성능을 가졌지만, 냉전의 종식에 따라 양산수량이 대폭 감소되어 1기당 코스트가 엄청나게 상승해버렸다.

따라서 미 공군도 F-22와 함께 F-15C/D를 당분간 사용할 수밖에 없는 실정이다.


- 제원 -

승무원: 1인 (A/C형), 2인 (B/D형)
길이: 63.8 ft (19.44 m)
너비: 42.8 ft (13 m)
높이: 18.5 ft (5.6 m)
면적: 608 ft² (56.5 m²)
중량: 28,000 lb (12,700 kg) 
무장 탑재 중량 (C형): 44,500 lb (20,200 kg)
최대 이륙 중량: C/D: 68,000 lb (30,844 kg)
엔진: F-15C/E: 2x Pratt & Whitney F100-229 터보 팬, 각각 29,000 lbf (129 kN)추진력을 갖고 있음
레이더: Raytheon AN/APG-63, E형:AN/APG-70
AN/APX-76 IFF 호출기, AN/ALQ-128 레이더 경고 장비, AN/ALR-56 레이더 경고 수신기, ALQ-135 내부 레이더 대항 시스템, AN/ALE-45 chaff/flare 디스펜서 장비.
단가(FY$98): 4천 3백만 달러 (F-15C/D), 약 5천 5백만 달러 (F-15E/F)

최고속도: 1,875 mph (3000 km/h) (Mach 2.5)
항속거리: 3,500 miles ferry range
실용상승고도: A/B/C/D: 65,000 ft (19,812 m)
상승률: 50,000 ft/min (15,240 m/min)