Revisión de vuelo de KITPLANES: leyenda de la turbina

May 10, 2023

Por Doug Rozendaal

Fotos: Joe Copalman, Mariano Rosales, cortesía de Legend Aircraft

Esta historia apareció originalmente en KITPLANES.

"No es fanfarronear si es verdad". Esta conocida frase, atribuida a luminarias como Walt Whitman y Bear Bryant, se aplica aquí tan bien como en cualquier otro lugar donde la hayas visto. En las palabras que siguen puede haber afirmaciones jactanciosas de las que está seguro —absolutamente seguro— de que son falsas. Excepto que son de verdad.

Mi primer avistamiento de un Legend fue en 1998 en Oshkosh y durante más de 20 años he estado tratando de encontrar una manera de estafar un viaje en uno. Finalmente sucedió esta primavera en Tucson, Arizona. Y cuando sucedió, no fue cualquier Legend, sino el abuelo de todos ellos: el hot rod de 1000 hp, impulsado por turbina, de Marty Abbott.

Ese tipo de potencia debería hacerlo rápido, y esa era la palabra en la Leyenda de la turbina. La mayoría de los turbohélices navegan en el rango de 200-300 nudos. Los primeros King Air 90 y Cheyennes funcionan en el rango de 220 y el King Air 350 y MU-2 romperán 300 nudos, pero apenas. Las excepciones son el Piper 400LS y el Piaggio Avanti. Cuando escuché que había un avión construido en casa que alcanzaba los 400 nudos de velocidad real en vuelo nivelado, me mostré escéptico, para ser franco. Pero llegaremos al vuelo más tarde.

El proyecto Legend se inició en Olathe, Kansas, a principios de la década de 1990. El prototipo voló por primera vez en 1996 y apareció en Oshkosh en 1998. Parecía el hijo amoroso de un Mustang y un Glasair (no es una mala combinación) y estaba propulsado por un Chevy V-8 de aluminio mejorado. El prototipo se convirtió en una turbina Walter en 1999 y todavía vuela hoy.

Performance Aircraft dejó de operar a principios de la década de 2000 y Legend languideció durante varios años. La propiedad pasó a otra empresa, pero se reactivó en abril de 2018 cuando Gerry Barton, quien inició Legend Aircraft y comenzó a comercializar los kits nuevamente el año pasado, compró el proyecto.

Bill Koleno trabajaba para otro fabricante de kits y tenía un largo historial con unidades de reducción de velocidad de propulsión (PSRU) para aplicaciones de motores de automóviles. Barton contrató a ese fabricante para desarrollar una PSRU V-8 y, en ese proceso, Barton y Abbott se convirtieron en un equipo. Cuando Barton compró el proyecto Legend, le pidió a Koleno que se uniera a él. Fundamentalmente, la experiencia PSRU de Koleno aportó una opción de pistón al proyecto. Es cierto que la mayoría de los constructores probablemente optarán por la energía de la turbina, excepto aquellos que quieran competir en Reno, donde los pistones son imprescindibles. Pero a pesar del costo más bajo del combustible para aviones y la confiabilidad de la turbina, un V-8 rugiente suena y huele mucho mejor que una turbina.

Barton y Koleno no solo han reanudado la producción de Legend como la dejaron. Casi 20 años después, el diseño necesitaba algunas mejoras. Necesitaba más combustible para alimentar las turbinas sedientas. El tren de aterrizaje necesitaba una actualización, incluidos mejores frenos. Las turbinas eran más ligeras, lo que provocó que el ala tuviera que moverse hacia atrás. Finalmente, la mayor velocidad requirió un cambio en la incidencia del estabilizador horizontal. Muchos de estos cambios habían sido explorados y desarrollados por los constructores de Legend en el campo. Pero Barton y Koleno los adaptaron a su nuevo equipo.

Para acomodar más combustible y limpiar la estructura del avión, se incorporó un sistema interno de pista de aletas con cojinetes de rodillos, que dejó espacio para otros 25 galones en el ala. Al mover el enfriador de aceite de la toma de aire a la cubierta, se agregaron de 5 a 10 galones al tanque trasero. Esto significa que un constructor cuidadoso puede tener poco menos de 200 galones de combustible.

El tren de aterrizaje originalmente funcionaba con actuadores lineales eléctricos. La mayoría de los constructores en el campo optaron por un actuador hidráulico y los nuevos kits incluyen esa modificación. El kit original tiene frenos engorrosos que requerían un golpe en el ala y excluían puertas de engranajes completamente cerradas. Matco ahora tiene una rueda/freno que se puede cerrar completamente con un buen rendimiento de frenado, lo que aumenta la confiabilidad y reduce la resistencia.

Finalmente, mover el ala hacia atrás y cambiar la incidencia de la cola mostró una gran mejora en el manejo y el rendimiento en el campo, por lo que esos cambios también se agregaron al nuevo kit.

El fuselaje y las alas están construidos con un polímero reforzado con fibra de carbono por VX Aerospace en Morganton, Carolina del Norte. VX es un fabricante aeroespacial certificado AS9100. El control de calidad y la documentación son fundamentales cuando se construyen estructuras compuestas que estarán sujetas a las cargas encontradas a las altas velocidades de funcionamiento de un Legend. La fabricación compuesta tiene una gran ventaja cuando se construye un avión: permite que el avión se optimice para la aerodinámica en lugar de la fabricación. Construir las elegantes curvas compuestas que hacen que los aviones sean rápidos y resbaladizos es muy difícil cuando se usa aluminio, especialmente en la producción de bajo volumen.

La calidad no solo es importante en la construcción de las piezas del kit, sino también en el montaje del avión. Un avión de estas prestaciones requiere un alto nivel de disciplina a la hora de mezclar adhesivos y unir estructuras. El kit está disponible en forma de construcción rápida, lo que significa que la mayor parte de la unión estructural se completa en la fábrica. La mayoría de los constructores utilizarán empresas de asistencia al constructor que tengan el clima y el control de calidad necesarios para garantizar que las uniones restantes sean fuertes y que el fuselaje resultante sea estructuralmente sólido.

Si bien el avión es de muy alto rendimiento, los sistemas son relativamente simples. Las varillas de empuje/tracción accionan todas las superficies de control excepto el timón. El sistema de engranajes es hidráulico con una bomba de presión constante impulsada por el motor o un paquete de energía electrohidráulico, según la instalación del motor. El dosel tiene bisagras en la parte trasera, como un F-16, y se levanta manualmente, o hay una opción eléctrica. Sin embargo, a diferencia del F-16, hay un parabrisas fijo al que se acopla una capota sustancial cuando está cerrado.

Un parabrisas fijo es una gran ventaja en un avión a alta velocidad. Permite que la estructura sea mucho más robusta y resistente a la penetración de los impactos de aves. Claramente, esto se consideró en el diseño, porque el parabrisas es Lexan de ½ pulgada de espesor y la estructura de soporte es enorme. La salida de emergencia siempre es un problema en los aviones de dosel en caso de vuelco y esta no es una excepción. La sabiduría convencional en estos aviones es prepararse para todos los aterrizajes fuera del aeropuerto con la esperanza de mantener el avión en posición vertical. Más sobre eso más adelante.

Las piezas metálicas que incluyen el montaje del motor, el tren de aterrizaje y los sistemas de control se fabrican en las instalaciones de Koleno en Austinburg, Ohio. El tren de aterrizaje es simple con actuadores de bloqueo de collar interno. Los soportes del motor variarán según la opción de motor seleccionada.

Seleccionar un motor sería un gran paso en el proceso de toma de decisiones. Si bien la opción de pistón es obligatoria para aquellos que deseen hacer funcionar las torres de alta tensión en Reno, la mayoría de los constructores elegirán una turbina. ¿Pero cual? Los 28 Legends que vuelan hoy en día son turbohélices y la mayoría funcionan con el Walter 601. El 601 es el equivalente del Bloque del Este a un Pratt & Whitney PT-6A con algunas diferencias notables. Dos de los 28 tienen Honeywell/Garrett TPE-331. Cada uno de estos motores tiene ventajas específicas, pero eso va más allá del alcance de este artículo. El avión que volamos para este artículo tiene el -331.

Una de las ventajas de construir un avión en kit es que los constructores tienen la libertad de determinar qué números desean usar al certificar el avión. El fabricante del kit hace recomendaciones y, aunque puede ser prudente seguirlas, son solo eso: recomendaciones.

Los números recomendados por Legend para el avión son un peso bruto de 4000 libras. El VNE recomendado es de 435 nudos, que resulta ser una buena ronda de 500 mph. Cuando pregunté a qué altitud, la respuesta fue cualquier altitud que elija el constructor. El VNE generalmente se limita a una altitud en aeronaves de alto rendimiento y, a medida que aumenta la altitud, el VNE cae aproximadamente un 2% por cada 1000 pies. Esto se debe a que algunas formas de aleteo son una función de la velocidad aerodinámica real en lugar de la velocidad aerodinámica indicada. Una vez más, la FAA deja la configuración de VNE a discreción del constructor.

Para poner en perspectiva el VNE recomendado por Legend, un Lear 45 tiene un VNE de 445 nudos. Francamente, 435 nudos es una velocidad increíblemente alta para un avión de ala recta. A 400 mph (350 nudos) en un Mustang P-51, el aire se siente tan denso como el agua. Siendo realistas, un VNE de "velocidad aerodinámica real" de 350 nudos lograría todo lo necesario para operar el Legend y proporcionar un margen de seguridad mucho más alto, especialmente cuando se considera que es probable que haya variaciones de avión a avión que podrían influir en los márgenes reales de aleteo.

Los aviones que volamos para los informes de los pilotos normalmente son, bueno, "típicos" del tipo. Para esta historia, volamos el C-GUTT con motor TPE-331-10 de Marty Abbott. Y no solo su avión es único, Marty también lo es. Comenzó su carrera como piloto como piloto de la Real Fuerza Aérea Canadiense. Después de su entrenamiento inicial, en su primer vuelo en el Lockheed F-104 Starfighter mientras atravesaba la desolación del norte de Canadá a Mach 2.2, el motor explotó. Ambos pilotos se expulsaron y Marty se encontró gravemente herido en temperaturas casi heladas, con el agua hasta la cintura. Afortunadamente, un helicóptero en una misión de entrenamiento escuchó su llamada de emergencia y fue a investigar. Gracias a un espejo de señales, lo encontraron y lo rescataron antes de que sucumbiera a la hipotermia.

Abbott se recuperó de sus heridas y pasó 10 años en el F-104 durante la Guerra Fría en Alemania, pero en palabras de Abbott, "la Guerra Fría fue frustrante". Dejó la RCAF y se convirtió en abogado de fusiones y adquisiciones, y luego comenzó una empresa de exploración y producción de petróleo.

Un tipo acostumbrado a Mach 2+ en un F-104 no va a estar feliz en un RV-8 a 165 nudos; así que en 2001 se asoció con Innovative Wings, una empresa de asistencia para constructores en Calgary, y juntos construyeron C-GUTT y lo equiparon con un motor Walter 601. Voló por primera vez en 2003.

Abbott no estaba satisfecho con el Walter. "No era fiable y el rendimiento en altitud era pobre". Al final falló y aterrizó su equipo Legend en un prado lleno de nieve en Montana. Quería un motor diferente y, en sus palabras, "el PT6 era demasiado caro". Descubrió que los motores Honeywell TPE-331 eran más abundantes y compró un TPE-331-10, que es la variante de 1000 hp. Como si 1000 caballos de fuerza no fueran suficientes, hizo varias modificaciones al motor para aumentar aún más su potencia. Como lo haría un ex piloto de F-104.

Innovative Wings diseñó y completó la instalación del motor. También modificaron el Legend moviendo el ala hacia atrás para ajustar el centro de gravedad, y también cambiaron la incidencia del estabilizador horizontal. Los resultados fueron profundos. Abbott dice: "El Walter tenía 270 KTAS, y el Garrett tiene más de 370 con esencialmente el mismo flujo de combustible". Para ser franco, era escéptico.

Nos conocimos en Marana, Arizona, para un vuelo en el Legend. Abbott rodó con el grito inconfundible del TPE-331 ahogando todos los demás ruidos en la rampa. El -331 es un motor de un solo eje, lo que significa que el compresor y las secciones de potencia giran en un eje y el motor funciona en ralentí en el rango alto del 90 % de las rpm máximas. La hélice tiene un paso muy plano para mantener el empuje bajo. Es un rugido ensordecedor y, francamente, uno de los pocos inconvenientes del motor -331.

Abbott apagó el avión, abrió la capota, se quitó el casco y la máscara de O2 y salió usando un chaleco de supervivencia excedente de GI, tal como lo habría usado volando el F-104. Lo único que faltaba era un traje G.

C-GUTT es un avión de trabajo. Tiene un esquema de camuflaje gris plano y la pintura muestra los efectos de volar bajo la lluvia a altas velocidades indicadas. No solo son altas las velocidades aerodinámicas indicadas, sino que las gotas de lluvia impactan en un fuselaje a la velocidad aerodinámica real, no a la velocidad aerodinámica indicada. Entonces, para una velocidad aerodinámica indicada dada, cada 1000 pies de altitud aumenta la velocidad de impacto de la gota de lluvia, también conocida como velocidad aerodinámica real, en un 2 %. (Uno de los grandes misterios de la aviación es cómo las gotas de lluvia pueden quitar la pintura y no los bichos de los bordes de ataque…)

La cabina delantera se equipó recientemente con un sistema Garmin G3X Touch con un G5 como respaldo. Eso está acoplado a un Garmin 650 y un piloto automático TruTrak Digiflight II. Un monitor de motor Electronics International MVP-50 ayuda a mantener despejado el panel de instrumentos. La cabina trasera tiene un G3X Touch más pequeño y una palanca. Sin controles de motor ni pedales de timón en la parte trasera. Los reguladores de O2 de demanda de dilución en ambas cabinas suministran oxígeno a las modernas máscaras de presión de estilo militar. Aparte de la pintura blanca en el panel de instrumentos, el avión tiene exactamente el mismo aspecto que un avión de combate militar moderno.

El equipaje en C-GUTT está detrás y debajo del asiento trasero y es algo limitado. Hay disposiciones para instalar un área de equipaje detrás del mamparo de la cabina trasera, pero no se instaló. El recorrido es muy sencillo. El combustible se transporta en las alas (98 galones), en un tanque de panza del fuselaje de popa (48 galones) y en un tanque de cabecera (15 galones). El avión pesa 2600 libras vacío y Abbott optó por usar 4100 libras como peso bruto máximo, por lo que con los tanques llenos dejaría 405 libras para la tripulación y el equipaje.

Todo sobre el avión parece robusto. Las superficies de control están bien ajustadas. Las alas compuestas son perfectamente lisas, sin remaches ni costuras que interrumpan el flujo de aire laminar en el ala. El perfil aerodinámico es exclusivo de Legend y fue diseñado por el ingeniero de la NASA, Jeff Viken. Barton dice que el ala tiene un punto óptimo que se encuentra a una velocidad superior a la que podrían alcanzar los aviones propulsados ​​por Walter. Lo que esto significa es que a medida que el avión va más rápido, la resistencia no aumenta como se esperaba, y esto es lo que permite el aumento dramático en la velocidad cuando el avión está equipado con más potencia.

Los tubos de escape parecen familiares, ya que son pilas de King Air, pero están instalados en un embudo en la sección de popa de la cubierta que actúa como un venturi para sacar el calor del motor como los tubos de aumento en los primeros Cessna 310. Hay una batería muy grande montada en la parte superior del motor para mover el CG hacia adelante y arrancar la gran turbina. La hélice, como el motor, provenía de un Swearingen Merlin con un diámetro reducido a 96 pulgadas.

El tren de aterrizaje del C-GUTT es accionado hidráulicamente por una bomba accionada por motor y los bloqueos son electroimanes. Los neumáticos parecen pequeños y deben tener una presión muy alta para acomodar el peso bruto que Abbott seleccionó para el avión. El recorrido va rápido porque realmente no hay mucho que ver. Vale la pena repetir que es un avión bastante simple.

La tapicería verde OD, el arnés de cinco puntos, el casco HGU-55 y la máscara MBU-20 O2 hacen que subir al avión sea como entrar en el avión de combate que Abbott estaba volando sobre Alemania. El dosel se cierra manualmente y los pasadores de bloqueo sustanciales lo mantienen cerrado.

Arrancar un motor de un solo eje significa que el motor de arranque tiene que hacer girar todo el motor y la hélice. Se necesita una gran cantidad de energía eléctrica y bastante tiempo a medida que el combustible se enciende y comienza a ayudar al motor de arranque a acelerar el motor a la velocidad de ralentí.

La rueda de morro está girando sin dirección directa, pero los frenos de Matco parecían guiar el avión con facilidad, y la posición beta de la hélice eliminó cualquier empuje para controlar la velocidad de rodaje hacia la pista. La ventilación de la cabina es buena, sin rastro de queroseno en el interior.

Tomando la pista, el plan era un ascenso de rendimiento máximo a 17,500 pies. Abbott sube la potencia y suelta los frenos y nos fuimos. Tratar de describir los próximos 30 minutos sin una interminable serie de superlativos está más allá de la habilidad de este escriba. El único vuelo que he experimentado que está en el mismo ámbito fue en el F-16.

La aceleración es como un avión de combate. Abbott parece tener mucha autoridad sobre el timón para manejar el torque, pero como muchos aviones ligeros de alta potencia, apostaría a que las llantas del lado izquierdo del avión se cambian el doble de veces que las del lado derecho debido al roce de las llantas. tratando de mantener el par increíble.

Estamos rápidamente en el aire y, a unos 150 nudos, Abbott eleva el morro más de 45 grados, lo que hace que el Garmin G3X indique un ascenso de 7-8000 pies por minuto. A los 11,000 pies, la velocidad de ascenso se vuelve a establecer en 5000 pies por minuto. Se podría decir que el Lear 45 sube fácilmente a 4000 fpm, pero eso es a 250 nudos. Estamos indicando 130 nudos, por lo que el ángulo de la cubierta era el doble del que se encuentra incluso en el bizjet ligero de mayor rendimiento. Nos nivelamos a 17,500 pies después de solo tres minutos y medio. Piénsalo.

La nivelación de la aceleración horizontal fue notable, y en lo que parecen ser unos pocos momentos, estamos en vuelo nivelado a 17,500 pies, lo que indica 273 nudos con una velocidad verdadera de 360. Teniendo en cuenta que mientras haya energía disponible, la velocidad indicada permanecerá la velocidad aerodinámica casi constante y verdadera aumentará en un 2% de lo indicado por cada 1000 pies. Entonces, el 2% de 273 es 5,5 nudos por 1000 pies. Abbott dice que su Legend hará 275-285 nudos con un flujo de combustible de 40 gph a mediados de los 20 y, según el rendimiento de 17,500, esos números son creíbles.

Tomo la palanca un rato en altura y el manejo resulta muy aceptable. A menudo, los aviones con alas muy cargadas en altitudes más altas pueden volverse un poco deportivos para volar, pero a 17,500, el Legend es muy honesto. Con 101 pies cuadrados de área alar en un avión de 4000 libras, la carga alar es un poco menos de 40 libras por pie cuadrado. Para poner eso en perspectiva, un Mustang P-51 es lo mismo, pero está basado en el Mustang con un peso bruto de 12,000 libras, y nadie ha volado un Mustang con ese peso desde que terminó la guerra. En los pesos normales del Mustang volado hoy, la carga alar está a mediados de los 30.

Descendemos a los adolescentes bajos para hacer un poco de trabajo aéreo. Nuevamente, tomo el palo tanto para los puestos limpios como para los sucios. Hay un buffet adecuado antes del puesto seguido de un descanso limpio en ambas configuraciones. Abbott gira y gira la Leyenda, y ambas parecen sin esfuerzo. El fuselaje parece ser sólido como una roca, sin motor ni vibraciones aerodinámicas a ninguna velocidad. A riesgo de trabajar demasiado los superlativos, todo es increíblemente sencillo.

Demasiado pronto es hora de aterrizar. Al igual que cualquier buen luchador, venimos gritando la inicial para la aproximación por encima de la cabeza a 250 nudos. La energía regresa en un descanso nítido para que el avión se reduzca a 150 KIAS para la extensión del tren y la mitad de los flaps. Ladeándose en el giro base, el avión continúa desacelerando a 120 y el resto de los flaps bajan. Abbott nivela las alas en un corto final, reduciendo la velocidad a 85 KIAS, para una llegada firme con los neumáticos de alta presión en lo que parece ser un aterrizaje sin esfuerzo. Cuando vuelve la energía, la hélice grande se vuelve plana y el avión se desacelera rápidamente. Se terminó.

¡Treinta minutos de intensa euforia! ¡Increíble! Y veo de primera mano un turbopropulsor que es casi un avión de 400 nudos.

Con 28 aviones volando y una nueva compañía apoyando y vendiendo kits nuevamente, es bastante fácil ver que habrá más Leyendas volando pronto. Barton informa que ha vendido dos kits en el último año y hay un total de cinco aviones ensamblados actualmente. Las nuevas modificaciones hacen que un diseño básicamente bueno sea aún mejor, y tener una empresa que respalde el modelo también será un impulso.

Pero Barton y Koleno no han terminado. El plan es tener su Piston Legend compitiendo en Reno este septiembre. Y han diseñado y tienen un prototipo en montaje para una versión presurizada que tendrá una cabina de 8500 pies en FL280. Será una máquina viajera.