Revue de vol KITPLANES : Légende de la turbine

May 10, 2023

Par Doug Rozendael

Photos : Joe Copalman, Mariano Rosales, avec l'aimable autorisation de Legend Aircraft

Cette histoire est apparue à l'origine dans KITPLANES.

"Ce n'est pas de la vantardise si c'est vrai." Cette phrase bien connue, attribuée à des sommités telles que Walt Whitman et Bear Bryant, s'applique ici aussi bien que partout ailleurs où vous l'avez vue. Dans les mots qui suivent, il peut y avoir des affirmations fanfaronnades dont vous êtes sûr - absolument sûr - qu'elles sont fausses. Sauf qu'ils sont réels.

Ma première observation d'une légende remonte à 1998 à Oshkosh et depuis plus de 20 ans, j'essaie de trouver un moyen d'arnaquer un manège en un. C'est finalement arrivé ce printemps à Tucson, en Arizona. Et quand cela s'est produit, ce n'était pas n'importe quelle légende, mais le grand-père de tous - le hot rod de 1000 chevaux à turbine de Marty Abbott.

Ce genre de puissance devrait le rendre rapide, et c'était le mot sur la légende de la turbine. La plupart des turbopropulseurs naviguent entre 200 et 300 nœuds. Les premiers King Air 90 et Cheyenne tournent dans la gamme 220 et les King Air 350 et MU-2 vont craquer à 300 nœuds, mais à peine. Les exceptions sont le Piper 400LS et le Piaggio Avanti. Quand j'ai entendu dire qu'il y avait une vitesse vraie de 400 nœuds de fabrication artisanale en vol en palier, j'étais sceptique, pour être franc. Mais nous reviendrons au vol plus tard.

Le projet Legend a été lancé à Olathe, Kansas, au début des années 1990. Le prototype a volé pour la première fois en 1996 et est apparu à Oshkosh en 1998. Il ressemblait à l'enfant amoureux d'une Mustang et d'un Glasair, (pas un mauvais combo) et était propulsé par un Chevy V-8 en aluminium. Le prototype a été converti en turbine Walter en 1999 et vole toujours aujourd'hui.

Performance Aircraft a cessé ses activités au début des années 2000 et le Legend a langui pendant plusieurs années. La propriété est passée à une autre société, mais elle a été redynamisée en avril 2018 lorsque le projet a été acheté par Gerry Barton, qui a lancé Legend Aircraft et a recommencé à commercialiser les kits l'année dernière.

Bill Koleno travaillait pour un autre fabricant de kits et avait une longue histoire avec les unités de réduction de vitesse d'hélice (PSRU) pour les applications de moteurs automobiles. Barton a passé un contrat avec ce fabricant pour développer un V-8 PSRU et dans ce processus, Barton et Abbott sont devenus une équipe. Lorsque Barton a acheté le projet Legend, il a demandé à Koleno de le rejoindre. Fondamentalement, l'expérience PSRU de Koleno a apporté une option de piston au projet. Il est vrai que la plupart des constructeurs opteront probablement pour la puissance de la turbine, sauf pour ceux qui veulent courir à Reno, où les pistons sont indispensables. Mais malgré le coût inférieur du carburéacteur et la fiabilité de la turbine, un V-8 rugissant sonne et sent beaucoup mieux qu'une turbine.

Barton et Koleno n'ont pas seulement repris la production de la Legend comme elle s'était arrêtée. Près de 20 ans plus tard, la conception devait subir quelques améliorations. Il avait besoin de plus de carburant pour alimenter les turbines assoiffées. Le train d'atterrissage avait besoin d'une mise à niveau, y compris de meilleurs freins. Les turbines étaient plus légères, ce qui obligeait à déplacer l'aile vers l'arrière. Enfin, la vitesse plus élevée a nécessité une modification de l'incidence du stabilisateur horizontal. Bon nombre de ces changements avaient été explorés et développés par les constructeurs Legend sur le terrain. Mais Barton et Koleno les ont adaptés dans leur nouveau kit.

Pour accueillir plus de carburant et nettoyer la cellule, un système interne de rail de volet à roulement à rouleaux a été incorporé, ce qui a fait de la place pour 25 gallons supplémentaires dans l'aile. Le déplacement du refroidisseur d'huile de la pelle ventrale au capot a ajouté 5 à 10 gallons au réservoir arrière. Cela signifie qu'un constructeur prudent peut avoir un peu moins de 200 gallons de carburant.

Le train d'atterrissage était à l'origine alimenté par des actionneurs linéaires électriques. La plupart des constructeurs sur le terrain optaient pour un actionneur hydraulique et les nouveaux kits incluent cette modification. Le kit d'origine a des freins encombrants qui nécessitaient une bosse sur l'aile et empêchaient les portes de train entièrement fermées. Matco dispose désormais d'une roue/frein qui peut être entièrement fermé avec de bonnes performances de freinage, ce qui augmente la fiabilité et réduit la traînée.

Enfin, le déplacement de l'aile vers l'arrière et la modification de l'incidence de la queue ont montré une grande amélioration de la maniabilité et des performances sur le terrain, de sorte que ces modifications ont également été ajoutées au nouveau kit.

Le fuselage et les ailes sont construits à partir d'un polymère renforcé de fibres de carbone par VX Aerospace à Morganton, en Caroline du Nord. VX est un fabricant aérospatial certifié AS9100. Le contrôle de la qualité et la documentation sont essentiels lors de la construction de structures composites qui seront soumises aux charges rencontrées aux vitesses de fonctionnement élevées d'un Legend. La fabrication composite présente un avantage majeur lors de la construction d'avions: elle permet d'optimiser l'avion pour l'aérodynamique plutôt que pour la fabrication. Construire les courbes composées élégantes qui rendent les avions rapides et glissants est très difficile lors de l'utilisation de l'aluminium, en particulier dans la production à faible volume.

La qualité n'est pas seulement importante dans la construction des pièces du kit, mais aussi dans l'assemblage de l'avion. Un avion de cette performance nécessite un haut niveau de discipline lors du mélange des structures adhésives et de collage. Le kit est disponible sous forme de construction rapide, ce qui signifie que la majeure partie du collage structurel est réalisée en usine. La plupart des constructeurs utiliseront des sociétés d'assistance aux constructeurs qui ont le contrôle climatique et de qualité nécessaire pour s'assurer que les liens restants sont solides et que la cellule résultante est structurellement saine.

Si l'avion est très performant, les systèmes sont relativement simples. Des biellettes push/pull actionnent toutes les gouvernes sauf la gouverne de direction. Le système d'engrenage est hydraulique avec une pompe à pression constante entraînée par le moteur ou un bloc d'alimentation électro-hydraulique, selon l'installation du moteur. La verrière est articulée à l'arrière, comme un F-16, et se relève manuellement, ou il y a une option électrique. Contrairement au F-16, cependant, il y a un pare-brise fixe auquel la verrière substantielle s'accouple lorsqu'elle est fermée.

Un pare-brise fixe est un gros plus dans un avion à grande vitesse. Il permet à la structure d'être beaucoup plus robuste et résistante à la pénétration des impacts d'oiseaux. Il est clair que cela a été pris en compte dans la conception, car le pare-brise est en Lexan de ½ pouce d'épaisseur et la structure de support est massive. L'évacuation d'urgence est toujours un problème sur les avions à voile en cas de retournement et cela ne fait pas exception. La sagesse conventionnelle dans ces avions est de se préparer pour tous les atterrissages hors aéroport dans l'espoir de maintenir l'avion droit. Plus sur cela plus tard.

Les pièces métalliques qui comprennent le support moteur, le train d'atterrissage et les systèmes de contrôle sont construites dans les installations de Koleno à Austinburg, dans l'Ohio. Le train d'atterrissage est simple avec des actionneurs de verrouillage de collier interne. Les supports de moteur varient en fonction de l'option de moteur sélectionnée.

La sélection d'un moteur serait une étape importante dans le processus de prise de décision. Alors que l'option piston est obligatoire pour ceux qui souhaitent faire fonctionner les pylônes à Reno, la plupart des constructeurs vont choisir une turbine. Mais lequel? Tous les 28 Legends qui volent aujourd'hui sont des turbopropulseurs et la plupart sont propulsés par le Walter 601. Le 601 est l'équivalent Eastern Bloc d'un Pratt & Whitney PT-6A avec quelques différences notables. Deux des 28 ont des Honeywell/Garrett TPE-331. Chacun de ces moteurs présente des avantages spécifiques, mais cela dépasse le cadre de cet article. L'avion que nous avons piloté pour cet article a le -331.

L'un des avantages de la construction d'un avion en kit est que les constructeurs ont la liberté de déterminer les numéros qu'ils souhaitent utiliser lors de la certification de l'avion. Le fabricant du kit fait des recommandations et, bien qu'il soit prudent de les suivre, ce ne sont que des recommandations.

Les nombres recommandés par Legend pour l'avion sont un poids brut de 4000 livres. La VNE recommandée est de 435 nœuds, ce qui se trouve être un joli tour de 500 mph. Quand j'ai demandé à quelle altitude, la réponse était l'altitude choisie par le constructeur. La VNE est généralement limitée à une altitude dans les aéronefs à hautes performances et, à mesure que l'altitude augmente, la VNE chute d'environ 2% par 1000 pieds. En effet, certaines formes de flottement sont fonction de la vitesse vraie plutôt que de la vitesse indiquée. Encore une fois, la FAA laisse le réglage VNE à la discrétion du constructeur.

Pour mettre en perspective la VNE recommandée par Legend, un Lear 45 a une VNE de 445 nœuds. Franchement, 435 nœuds est une vitesse incroyablement élevée pour un avion à aile droite. À 400 mph (350 nœuds) dans un P-51 Mustang, l'air est aussi épais que l'eau. De manière réaliste, une VNE de « vitesse réelle » de 350 nœuds accomplirait tout ce qui est nécessaire pour faire fonctionner le Legend et fournirait une marge de sécurité beaucoup plus élevée, surtout si l'on considère qu'il est probable qu'il y ait des variations d'avion à avion qui pourraient influencer les marges de flottement réelles.

Les avions que nous pilotons pour les rapports de pilotes sont normalement, eh bien, "typiques" du type. Pour cette histoire, nous avons piloté le C-GUTT propulsé par le TPE-331-10 de Marty Abbott. Et non seulement son avion est unique, Marty l'est aussi. Il a commencé sa carrière de pilote en tant que pilote de l'Aviation royale du Canada. Après sa formation initiale, lors de son premier vol dans le Lockheed F-104 Starfighter alors qu'il traversait la désolation du Nord canadien à Mach 2,2, le moteur a explosé. Les deux pilotes se sont éjectés et Marty s'est retrouvé grièvement blessé par des températures presque glaciales, jusqu'à la taille dans l'eau. Heureusement, un hélicoptère en mission d'entraînement a entendu leur appel de détresse et est allé enquêter. Grâce à un miroir de signalisation, ils l'ont retrouvé et secouru avant qu'il ne succombe à l'hypothermie.

Abbott s'est remis de ses blessures et a passé 10 ans dans le F-104 pendant la guerre froide en Allemagne, mais selon les mots d'Abbott, "la guerre froide était frustrante". Il a quitté l'ARC et est devenu avocat spécialisé dans les fusions et acquisitions, puis a lancé une société d'exploration et de production pétrolières.

Un gars habitué à passer à Mach 2+ dans un F-104 ne sera pas heureux dans un RV-8 à 165 nœuds ; ainsi, en 2001, il s'est associé à Innovative Wings, une entreprise d'assistance aux constructeurs de Calgary, et ensemble ils ont construit C-GUTT et l'ont équipé d'un moteur Walter 601. Il a volé pour la première fois en 2003.

Abbott n'était pas satisfait du Walter. "Il n'était pas fiable et les performances d'altitude étaient médiocres." En fin de compte, cela a échoué et il a posé son équipement Legend dans un pâturage enneigé du Montana. Il voulait un moteur différent et, selon ses propres termes, "le PT6 était trop cher". Il a trouvé que les moteurs Honeywell TPE-331 étaient plus nombreux et a acheté un TPE-331-10, qui est la variante de 1000 ch. Comme si 1000 chevaux ne suffisaient pas, il a apporté plusieurs modifications au moteur pour augmenter encore plus sa puissance. Comme le ferait un ancien pilote de F-104.

Innovative Wings a conçu et réalisé l'installation du moteur. Ils ont également modifié le Legend en déplaçant l'aile vers l'arrière pour ajuster le centre de gravité, et ont également changé l'incidence du stabilisateur horizontal. Les résultats ont été profonds. Abbott dit: "Le Walter était de 270 KTAS, et le Garrett est de 370 plus avec essentiellement le même débit de carburant." Pour être franc, j'étais sceptique.

Nous nous sommes rencontrés à Marana, en Arizona, pour un vol en Legend. Abbott a roulé avec le cri indubitable du TPE-331 noyant tous les autres bruits sur la rampe. Le -331 est un moteur à arbre unique, ce qui signifie que le compresseur et les sections de puissance tournent sur un arbre et que le moteur tourne au ralenti dans la plage élevée de 90 % du régime maximal. L'hélice est à un pas très plat pour maintenir la poussée vers le bas. C'est un rugissement assourdissant et, franchement, l'un des rares inconvénients du moteur -331.

Abbott a arrêté l'avion, ouvert la verrière, enlevé son casque et son masque O2, et est sorti avec un gilet de survie excédentaire GI, tout comme il l'aurait porté en pilotant le F-104. La seule chose qui manquait était une combinaison anti-G.

C-GUTT est un avion de travail. Il a un schéma de camouflage gris plat et la peinture montre les effets du vol sous la pluie à des vitesses indiquées élevées. Non seulement les vitesses indiquées sont élevées, mais les gouttes de pluie frappent une cellule à la vitesse vraie, et non à la vitesse indiquée. Ainsi, pour une vitesse indiquée donnée, chaque 1000 pieds d'altitude augmente la vitesse d'impact des gouttes de pluie, alias True Airspeed, de 2%. (L'un des grands mystères de l'aviation est de savoir comment les gouttes de pluie peuvent enlever la peinture et non les insectes sur les bords d'attaque...)

Le cockpit avant a été récemment équipé d'un système Garmin G3X Touch avec un G5 en secours. Celui-ci est couplé à un Garmin 650 et un pilote automatique TruTrak Digiflight II. Un moniteur de moteur Electronics International MVP-50 aide à garder le tableau de bord épuré. Le cockpit arrière a un G3X Touch plus petit et un manche. Pas de commandes de moteur ni de pédales de gouvernail à l'arrière. Les régulateurs d'O2 à demande de dilution dans les deux cockpits fournissent de l'oxygène aux masques de pression de style militaire modernes. À part la peinture blanche sur le tableau de bord, l'avion a exactement le même aspect et la même sensation qu'un avion de chasse militaire moderne.

Les bagages dans C-GUTT sont derrière et sous le siège arrière et quelque peu limités. Il existe des dispositions pour installer une zone de bagages derrière la cloison arrière du cockpit, mais elle n'a pas été installée. La promenade est très simple. Le carburant est transporté dans les ailes (98 gallons), dans un réservoir ventral arrière du fuselage (48 gallons) et dans un réservoir supérieur (15 gallons). L'avion pèse 2600 livres à vide, et Abbott a choisi d'utiliser 4100 livres comme poids brut maximum, donc avec des réservoirs pleins qui laisseraient 405 livres pour l'équipage et les bagages.

Tout dans l'avion a l'air robuste. Les surfaces de contrôle sont étroitement ajustées. Les ailes composites sont parfaitement lisses, sans rivets ni coutures pour perturber le flux d'air laminaire sur l'aile. Le profil aérodynamique est unique au Legend et a été conçu par l'ingénieur de la NASA, Jeff Viken. Barton dit que l'aile a un sweet spot qui est à une vitesse supérieure à celle que les avions à moteur Walter pourraient atteindre. Cela signifie que lorsque l'avion va plus vite, la traînée n'augmente pas comme prévu, et c'est ce qui permet l'augmentation spectaculaire de la vitesse lorsque l'avion est équipé de plus de puissance.

Les tuyaux d'échappement semblent familiers car ce sont des piles King Air, mais ils sont montés sur un entonnoir dans la section arrière du capot qui agit comme un venturi pour extraire la chaleur du moteur comme les tubes d'augmentation sur les premiers Cessna 310. Il y a une très grande batterie montée sur le dessus du moteur pour faire avancer le CG et démarrer la grosse turbine. L'hélice, comme le moteur, provenait d'un Swearingen Merlin dont le diamètre était réduit à 96 pouces.

Le train d'atterrissage du C-GUTT est actionné hydrauliquement par une pompe entraînée par le moteur et les verrous sont des électroaimants. Les pneus semblent petits et doivent être à très haute pression pour s'adapter au poids brut qu'Abbott a sélectionné pour l'avion. Le walkaround va vite car il n'y a vraiment pas grand chose à voir. Il convient de répéter qu'il s'agit d'un avion assez simple.

Le rembourrage vert OD, le harnais à cinq points, le casque HGU-55 et le masque MBU-20 O2 donnent l'impression de monter dans l'avion comme d'entrer dans le chasseur à réaction qu'Abbott survolait l'Allemagne. La verrière est fermée manuellement et des goupilles de verrouillage substantielles la maintiennent fermée.

Le démarrage d'un moteur à arbre unique signifie que le démarreur doit faire tourner l'ensemble du moteur et de l'hélice. Il faut une énorme quantité d'énergie électrique et un peu de temps pour que le carburant s'enflamme et commence à aider le démarreur à accélérer le moteur au ralenti.

La roue avant tourne sans direction directe, mais les freins Matco semblaient guider l'avion facilement, et la position bêta sur l'hélice a tué toute poussée pour contrôler la vitesse de roulage vers la piste. La ventilation du cockpit est bonne, sans trace de kérosène à l'intérieur.

En prenant la piste, le plan était une montée de performance maximale à 17 500 pieds. Abbott augmente la puissance et relâche les freins et nous étions partis. Essayer de décrire les 30 prochaines minutes sans une suite interminable de superlatifs dépasse les compétences de ce scribe. Le seul vol que j'ai vécu dans le même domaine était dans le F-16.

L'accélération est comme un chasseur à réaction. Abbott semble avoir beaucoup d'autorité sur le gouvernail pour gérer le couple, mais comme beaucoup d'avions légers à haute puissance, je parierais que les pneus du côté gauche de l'avion sont changés deux fois plus souvent que le droit en raison du frottement du pneu essayant de maintenir le couple incroyable.

Nous sommes rapidement en vol et à environ 150 nœuds, Abbott lève le nez à plus de 45 degrés, ce qui fait que le Garmin G3X indique une montée de 7 à 8 000 pi/min. À 11 000 pieds, le taux de montée revient à 5 000 pi/min. On pourrait dire que le Lear 45 monte facilement à 4000 fpm, mais c'est à 250 nœuds. Nous indiquons 130 nœuds, donc l'angle de pont était le double de celui trouvé même dans le jet d'affaires léger le plus performant. Nous nous nivelons à 17 500 pieds après seulement trois minutes et demie. Pensez-y.

Le nivellement de l'accélération horizontale était perceptible, et dans ce qui semble être quelques instants, nous sommes en vol en palier à 17 500 pieds indiquant 273 nœuds avec une vitesse vraie de 360. Gardant à l'esprit que tant que la puissance est disponible, la vitesse indiquée restera presque constante et la vitesse vraie augmentera de 2 % de la vitesse indiquée par 1 000 pieds. Ainsi, 2% de 273 correspond à 5,5 nœuds par 1000 pieds. Abbott dit que sa légende fera 275-285 nœuds avec un débit de carburant de 40 gph au milieu des années 20 et, sur la base des performances à 17 500, ces chiffres sont crédibles.

Je prends le manche depuis un moment en altitude et la prise en main se révèle très acceptable. Souvent, les avions très chargés sur les ailes à des altitudes plus élevées peuvent devenir un peu sportifs à piloter, mais à 17 500, le Legend est très honnête. Avec 101 pieds carrés de surface alaire sur un avion de 4000 livres, la charge alaire est d'un peu moins de 40 livres par pied carré. Pour mettre cela en perspective, une Mustang P-51 est la même, mais elle est basée sur la Mustang à un poids brut de 12 000 livres, et personne n'a piloté une Mustang à ce poids depuis la fin de la guerre. Aux poids normaux des Mustangs volés aujourd'hui, la charge alaire se situe au milieu des années 30.

Nous descendons dans les bas ados pour faire un peu de travail aérien. Encore une fois, je prends le bâton pour les étals propres et sales. Il y a un buffet pré-stabulation adéquat suivi d'une pause nette dans les deux configurations. Abbott boucle et roule la légende, et les deux semblent sans effort. La cellule semble être solide comme le roc, sans moteur ni vibration aérodynamique à n'importe quelle vitesse. Au risque de trop travailler les superlatifs, tout est incroyablement facile.

Trop tôt, il est temps d'atterrir. Comme tout bon chasseur, nous venons crier l'initiale de l'approche aérienne à 250 nœuds. La puissance revient dans une pause nette pour ralentir l'avion à 150 KIAS pour l'extension du train et la moitié des volets. En s'appuyant sur le virage de base, l'avion continue de décélérer jusqu'à 120 et le reste des volets descend. Abbott roule les ailes à plat sur une courte finale, ralentissant à 85 KIAS, pour une arrivée ferme sur les pneus à haute pression dans ce qui semble être un atterrissage sans effort. Lorsque la puissance revient, la grosse hélice passe à pas plat et l'avion ralentit rapidement. C'était fini.

Trente minutes d'ivresse intense ! Incroyable! Et je vois de première main un turbopropulseur qui est presque un avion à 400 nœuds.

Avec 28 avions en vol et une nouvelle société qui soutient et vend à nouveau des kits, il est assez facile de voir qu'il y aura bientôt plus de légendes en vol. Barton rapporte qu'il a vendu deux kits au cours de la dernière année et qu'il y a actuellement cinq avions en cours d'assemblage. Les nouvelles modifications améliorent encore une conception fondamentalement bonne, et le fait d'avoir une entreprise prenant en charge le modèle sera également un coup de pouce.

Mais Barton et Koleno n'en ont pas fini. Le plan est de faire courir sa Piston Legend à Reno en septembre. Et ils ont conçu et ont un prototype en assemblage pour une version pressurisée qui aura une cabine de 8 500 pieds au FL280. Ce sera une machine ambulante.