J7W 신덴

일본 제국 해군이 만든 엔테식[2] 항공기이다.

지금까지 단 두 대만 만들어졌으며, 한 대는 폐기되고 다른 프로토타입은 미국의 스미스소니언 항공우주박물관에 보관되어 있다. 일본에 전시되어 있는 기체가 한 대 있긴 하나, 이는 2020년경에 영화 고지라 마이너스 원 촬영용으로 제작된 모조품이다.

B-29의 일본 본토 공습 이후로 만들어진 무기체계들이 거의 그렇듯이 신덴 역시 B-29를 의식하고 개발된 기종이다. B-29는 최고 12 km에 달하는 고도에서 날아다녔는데, 전반적으로 과급기 제작 기술력이 떨어졌던 일본의 항공기 중에서는 그러한 고고도에서 B-29를 요격할 수 있을 만한 기종이 몇 없었다. 특히 해군의 경우 요격기로 개발된 J1N 겟코와 J2M 라이덴 외에는 당장 B-29에 대응할 만한 기종을 가지고 있지 않았다. 라이덴의 고고도 비행 성능과 화력 역시 B-29를 요격하기에는 충분하지 않은 수준이었고 이는 겟코도 마찬가지인데다 야간전투기인 겟코는 제한적인 임무에만 나설 수 있었다.[3]

이에 일본 해군은 B-29를 요격하기 위한 신형 전투기를 개발한다. 새로 개발될 전투기는 해군에서 쓸 전투기이긴 했지만 항공모함에서 운용할 함재기는 아니었으며, 어디까지나 일본 본토에서 방공용으로 쓸 물건이었다. 따라서 항속거리는 짧아도 괜찮지만 속도가 빨라야 하며 무엇보다 화력이 강해야 했다. 이러한 독트린에 따라서 개발된 것이 미쓰비시의 J4M 센덴, 나카지마의 J5N 텐라이, 가와니시의 J6K 진푸, 그리고 규슈 항공기의 J7W 신덴이었다.[4]

사실 이 전투기가 처음 고안될 당시에는 아직 미국이 일본 본토에 쑥을 실컷 재배할 때는 아니었으며 이후 미군 폭격기에 대항하기 위한 요격기로서의 가능성이 발견되어 요격기로 완성된 것이다. 1943년 츠루노 마사요시(鶴野正敬) 해군 기술대좌는 카나드를 사용한 전투기의 개발에 관심이 많았다. 그가 생각하기에 카나드를 사용한 전투기는 기동성이 향상되고 실속 문제가 줄어들며 안정성도 늘어날 것이라 생각했던 것이다. 또한 그는 이러한 디자인이 터보제트 엔진을 사용하기에 적합하리라고 생각했다.[5]

이후 츠루노 대좌는 자신의 생각을 입증하기 위하여 MXY6이라는 글라이더를 개발하였다.[6] 이것은 주익은 동체 뒤쪽에 있고, 카나드가 앞쪽에 있었다. 수직미익은 동체가 아니라 주날개 중간쯤에 있었다. 한편 MXY6는 글라이더라고는 해도 좀 더 원활한 비행을 위하여 작은 엔진을 달고 있었는데[7], 그 위치는 기수 부분이 아닌 꼬리 부분이었다. 이렇게 프로펠러가 꼬리에 달려서 항공기를 앞으로 미는 것을 푸셔 타입이라 부른다. 인류 최초의 동력비행에 성공한 라이트 형제의 항공기, '플라이어 1호'도 앞에 카나드가 달려 있고 엔진이 푸셔 타입인 항공기였다.



카나드와 뒤에 달린 엔진이란 조합은 MXY6이 최초는 아니었다. 이미 3년도 더 전인 1940년에 미 육군 항공대는 비슷한 컨셉의 항공기를 개발하고자 하였고, 이후 커티스 항공에서 1943년에 XP-55(커티스 모델 249C)라는 항공기를 개발하여 첫 비행에 성공하였다.[8] 전투기로서의 성능은 좋았지만 비행 특성이 불안정했기에 양산되지는 않는다.

또한 그에 앞서 이미 1939년에 초도비행한 이탈리아의 실험적 전투기 암브로시니 SS.4 역시 카나드와 후퇴각을 지닌 주익을 지녔고, 후방추진 방식으로 신덴은 물론, 특히 XP-55와 외형상 매우 유사하다. 시속 571km로 1939년 당시로는 나쁘지 않은 성적을 보였지만, 2차 시험비행 중 추락사고 후 개발이 중단되었다. http://en.wikipedia.org/wiki/Ambrosini_SS.4 영국에서도 1941-42년 사이에 마일스 M.35 Libellula 라는 카나드+후방추진식 항공기를 시험제작한 바 있다. 즉 1930년대 후반에서 1940년대 초반 사이, 보다 고속의 항공기를 개발하기 위해 후방추진식, 혹은 후방추진+카나드라는 디자인에 관심을 보인 것은 다소 보편적인 추세였던 것 같다. 하지만 실용화된 사례는 극히 적다. 후방추진식 프로펠러기로 1940년대까지 전투기로서 실용화된 사례는 스웨덴의 사브 21 외에는 찾기 힘들다.[9] 비행 시의 불안정성과 엔진 냉각 문제가 공통적으로 나타났다. 그리고 뒤에서 다시 언급되겠지만, 그나마 실용화된 사브 21은 수랭식 엔진을 사용했다.

이후 MXY6은 1943년 말까지 여러 시험을 거쳤으며, MXY6이 생각보다 잘 나는 것이 입증되자 일본 해군은 1944년부터 설계 인력과 생산 시설에 상대적으로 여유가 있던 규슈 항공기에 MXY6과 비슷한 컨셉의 요격기를 설계할 것을 지시하였으며, 츠루노 대좌는 설계를 지휘한다. 설계가 완료되고 1944년 6월에 시제기 2기를 제작하기 시작하였으며 이듬해인 1945년 4월에 첫 번째 시제기가 완성되었다. 본래 터보제트 엔진을 사용할 것을 염두에 둔 디자인이지만 사용할 만한 엔진이 마땅치 않았기에 최대 2,130마력의 파워를 내는 미쓰비시 Ha-43 공랭식 성형엔진과 슈퍼차저를 6엽 프로펠러와 조합한다. 엔진 냉각은 동체 측면의 흡기구를 통해 이루어졌지만 지상에서 냉각 문제를 일으켰기에 비행은 연기되었다.

다른 항공기들도 보통 그러하듯, J7W1도 개발 도중 여러 가지 문제점이 발견되었다. 속도가 느린 이륙 시에는 공기흡입구로 들어오는 공기량이 생각보다 적어서 공랭식인 엔진을 냉각시키는 효율이 떨어졌다.[10] 또 신덴 자체의 문제라기보다는, 첫 비행을 하던 1945년 당시 일본 상황이 워낙 나쁘다보니 주요 부품의 수급에도 차질을 빚었다. 자원은 있었지만 일본 본토로 옮길 능력이 없었으며 공업 시설은 폭격으로 파괴되어 부품을 생산할 능력이 없었다. 이러한 과열 문제를 해결하기 위해 개발진은 강제 흡기/냉각 팬[11]을 장착하였으며, 지상에서의 엔진 가동 시험에서 만족스러운 성과가 나와 과열 문제는 해결되었다.

냉각 문제와 더불어 엔테식 항공기들이 실전 배치되지 못하게 만든 주요한 원인인 비행 안정성 문제는 끝까지 해결을 보지 못했다. 무게중심이 뒤쪽에 있어 지상에서 엔진을 가동시키기만 해도 기수가 조금씩 들썩거리며 프로펠러가 땅에 닿을락말락 하다가 엔진 출력을 높이면 기수가 들리고, 이에 수직미익이 땅에 닿게 되고 뒤이어 프로펠러가 땅에 닿게 되면서 와장창 갈려나갔다. 결국 이러한 사태의 재발을 막기위해 수직미익에 소형 바퀴를 달았으나, 근본적인 해결책은 되지 못했다. 이러한 연유와 아래의 토크 문제로 인해 이착륙도 매우 어려웠다고 한다.

신덴은 아직 비행하기도 전이었지만 해군은 이미 신덴의 생산 명령을 내린 상태였다. 규슈 항공기와 나카지마 비행기에서 한 달에 30대씩, 1946년 4월부터 1947년 3월까지 총 1,086기의 신덴을 생산할 수 있을 것으로 예상하였다. 신덴의 경쟁기(?)였던 센덴은 신덴보다 실용화 가능성과 확장성 등이 떨어지는 것으로 판단되어 개발이 중지되었다.


당시 일본 측의 기록 영상들.

마침내 1945년 8월 3일, 신덴은 첫 비행에 성공하였다. 이후 개발사업을 이끈 츠루노 대좌가 직접 45분간 비행을 해 보는 등, 2번의 시험비행을 더 실시하였다. 그리고 이 3차례의 시험비행 동안 몇 가지 문제가 더 발견되었다. 일단 이륙시 엔진의 토크(즉 반동) 때문에 기체가 오른쪽으로 심하게 쏠렸던 것이다. 또한 프로펠러와 샤프트에서 진동을 보였다. 물론 이것은 고출력 엔진을 쓰면서 겪는 어쩔 수 없는 숙명이기는 하다. 일본 해군과 큐슈 항공기는 그래도 어떻게든 이 문제를 해결해 보려고 노력하는 한편, 토크 문제를 해결한 2번째 J7W1 프로토타입을 만들었다.

며칠 후 일본이 항복하자 2기의 신덴 프로토타입은 연합군에게 접수되었다. 이후 1기는 폐기되었고 1기는 1945년 말 TAIU에 의해 해체되어 미국으로 운반되었다. 이후 유일하게 남은 신덴 프로토타입은 재조립되었지만 비행하지는 않았으며, 1960년 스미소니언 항공우주박물관으로 이관되었다. 현재는 별관인 우드바 헤이지 센터에 전방 동체만 전시되어 있으며 나머지 부품은 다른 별관에 보관되어 있다.[12]

이 J7W1의 주 임무는 일본 본토 공습의 최일선에 서 있던 미국의 폭격기 요격이다. 일단 폭격기 요격을 위해 높은고도 까지 빠른 시간 내에 올라가기 위해서는 강력한 엔진을 탑재해야 했기에 제트엔진을 탑재하려고 했으나, 아직 완성되지 않았음을 이유로 일본 전투기 중에는 드물게 2,100마력급 공랭식 성형엔진인 'Ha-43'을 탑재했다.[13] 물론 조종석 뒤쪽에. 다만 무거운 엔진이 너무 동체 뒤쪽에 있으면 무게중심이 지나치게 뒤로 쏠리므로 실제로 엔진은 조종석 바로 뒤쪽 부근(동체 중앙까진 아니지만 중앙에 꽤 가까운 후방)에 설치되었으며, 후에 제트엔진으로 교체할기에 용이하도록 엔진에서 프로펠러까지 긴 구동축으로 연결되었다. 또한 엔진 냉각을 위해서(또한 이후 제트엔진의 흡기구로도 사용하기 위해) 조종석 바로 옆에 공기흡입구가 설치되었다. 반면 J7W는 체급[14]에 비해 비행 가능 거리는 짧은 편이었다. 일본 본토에서만 운용할 것이고 멀리 날아갈 필요가 없었기 때문이다.[15]

B-29를 위시한 미국의 중폭격기를 확실히 격추하기 위해서 대구경 기관포인 5식 30mm 고정기총을 무려 4문이나 탑재하였다.[16] 일본군은 B-17을 노획하기도 했고 미군 폭격기와 교전하며 20mm급의 화력도 미군 폭격기를 상대로는 부족하다는 것을 느꼈기에 이러한 무장 탑재가 결정되었다. 단좌 전투기 중에서는 독보적인 무장 탑재량이다.[17] 기수에 엔진이 없어 공간이 넓다고는 하지만 30mm의 크기가 어디 가는 것은 아니기에 아래의 기관포 2문은 옆으로 퍼져 있으며 위와 아래 모두 왼쪽 기관포가 오른쪽 기관포에 비해 약간 안쪽으로 들어가 있다. 쌍발 중전투기들처럼 기수에 장애물이 없었기에 레이더를 장착해 야간전투기로 운용할 계획이 세워지기도 했다.

J7W1의 착륙장치는 여타의 전투기보다 꽤나 길었는데, 이착륙을 위해 기수를 들게 되면 꼬리쪽이 아래로 기울어지므로 잘못하면 프로펠러가 땅에 닿아서 말아먹기 좋기 때문이다.[18] 그래도 행여나 조종사가 실수로 조종간을 너무 당겨서 프로펠러가 땅에 닿을 까봐, 주날개에 붙어있는 아래쪽을 향한 수직미익 하단에는 작은 보조바퀴를 달았다. 즉 지상에서 기수를 크게 들어도 프로펠러보다는 이 보조바퀴가 먼저 닿았던 것이다.

푸셔 타입 항공기라는 점에 따르는 여러 단점들도 있었다. 적기에게 후방을 잡히면 엔진을 피격당할 위험이 높아 다른 기체보다 더욱 위험하며 후방을 잡히지 않더라도 기체에서 떨어져 나온 부품이 프로펠러에 맞을 경우 위험해질 수도 있다.[19] 또한 비상탈출시 조종사가 프로펠러에 분쇄될 위험도 있고, 불시착할 경우에는 무거운 엔진이 조종석으로 밀고들어올 위험이 있다.[20] 또 XP-55가 겪었던 것처럼, 좌우로 기체가 길쭉한데 비해 앞뒤로 짧은 형상 때문에 급기동 중에 기체가 조종사가 원치도 않았는데 덤블링을 하듯 공중에서 쉽게 뒤집어져 버리거나 하는 문제가 발생했을지도 알 수 없었다.[21]

사실 신덴이 실전에 투입되었으면 어찌되었을지는 알 수 없다. 신덴은 본격적인 실용 전투기라기보다는 실험기에 더 가까운 물건이였기 때문이다.

수치상으로 보면 750 km/h[22]의 고속 성능과 30 mm 기관포 4문의 강한 화력으로 폭격기 요격에는 좋은 성능을 발휘했겠지만 전투기를 상대로는 힘을 쓰지 못할 가능성이 높다. 당장에 익면하중이 240 kg/m²로 어지간한 폭격기와 비교해도 가벼운 수치가 아니다.[23] 주익 면적이 그리 넓은 것도 아닌데 중무장에 대형 엔진 탑재로 기체가 무거워져서 익면하중이 높은 것이다. 이오지마 전투에서의 패배 이후로는 미군 폭격기 편대에 신덴보다 겨우 40 km/h 느리고 상승 한도는 더 높은 P-51D가 호위기로 붙어다녔기 때문에 신덴이 수월하게 폭격기 사냥에 나설 수 있었을지는 의문이다.

비행 안정성도 문제이다. 피치의 경우는 무게중심 이동으로 어떻게 커버가 가능하다고 하더라도 요의 경우는 이후에 만들어진 비슷한 디자인 기종들과 비교하면 극명하게 드러나게 된다. 버드 루탄의 Long-Ez같은 리프트 카나드 푸쉬 프롭기의 경우는 무게중심과 수직미익과의 거리가 너무 가까워서 짧은 모멘트 암덕에 수직 효율이 나빠지기 때문에 요 안정성에 도움이 되도록 주익의 후퇴각을 거의 초음속 제트기수준으로 크게 만들어 길게 빼고 거기에 그 가장 뒷끝부분인 익단에 수직을 크게 세워서 모멘트 암을 최대한 확보하려고 들었다. XP-55의 경우도 당시 후퇴익 특성도 잘 모를 때 벌써 40도에 가까운 당시 기준으로는 Chord가 가늘고 긴 후퇴익에 거기에 익단 근처와 동체 뒤에도 수직미익 역할을 할 구조물들을 잔뜩 만들어뒀지만 신덴의 경우는 Chord도 긴데다 후퇴각도 없고 수직 위치도 너무 가깝다. 이건 플랫 스핀나기 딱 좋을 디자인이다.

이러한 문제들은 상당수가 J7W1이 땜빵에 가깝기 때문에 발생한 것들이기도 하다. 원래 엔테식 항공기로 설계한 이유 중 하나가 터보제트 엔진을 수월하게 탑재하기 위해서인데 제트엔진의 개발은 지연되고 당장 요격기가 필요한 상황이 되니 기존의 왕복엔진으로 어떻게든 완성한 것이다. 결국 '완성형 신덴'은 파생형 문단에 후술할 J7W2라고 할 수 있지만 J7W2는 완성되지 못했으니 별 의미 없는 이야기이다. 하술하겠지만 당시 사정으로는 완성할 수도 없었다.

겨우 3번의 시험 비행을 끝으로 사라진 기체지만, 제조국인 일본에서는 워낙 인기가 많다 보니 다수의 매체에서 등장한다. 다만 일본 외에서는 인기도 인지도도 낮으며, 강력한 제공전투기로 나오는 등 현실(?)과 동떨어진 모습으로 나오기도 한다.

해군이 주역인 게임에서 함재기로 나오기도 하는데, 엔테식 특성상 이함은 몰라도 착함시 어레스팅 기어를 사용하기 어려운 구조[30]임에도 기존 일본 해군이 보유한 전투기들에 비해 전쟁 후반기에 개발 중이던 고성능 기체이면서 특이한 형상 때문에 채용하는 것으로 보인다.

상술하였듯 일본에서는 인기가 많은 기체이나 그 인기가 일본 국내에 한정되기 때문에 거의 일본 모형 제조사에서만 내놓았다. 2차 대전기의 일본 항공기 중에서는 제로센과 하야테, 라이덴, 히엔 다음으로 모형화가 잘 된 편이다. 제작 목적상 B-29를 요격하는 모습을 그린 박스아트가 많다.