Verdensrekord i lufthastighed i P-51 Mustang ‘Voodoo’
Den 2. september 2017 satte Steve Hinton, Jr. en ny rekord for absolutte propeldrevne stempelmotorfly (C-1e-klassen) på 3 km med en gennemsnitshastighed på 531,53 mph over fire på hinanden følgende overflyvninger i en stærkt modificeret P-51 Mustang Voodoo. Steve blev interviewet kort efter, at rekorden blev sat, og i dagene op til sin deltagelse i Reno Air Races 2017, og han giver The Vintage Aviation Echo en fascinerende beretning om sit rekordløb.
Rekorden, der skulle slås, var en konservativ 318 mph, som blev sat i 2012 af Will Whiteside i Yak-3 Steadfast. Selv om Steve skulle slå denne rekord for at gøre krav på den nuværende rekord, satte holdet sig ambitiøst for at slå den pensionerede udgave af samme rekord, der blev sat med 528 mph af Lyle Shelton med Rare Bear i 1989. Uanset at dette ikke ville blive formelt anerkendt, fortsatte Steve og Voodoo besætningen deres forsøg på at slå både de formelle og pensionerede hastighedsrekorder i konkurrencens ånd. Dette har været genstand for betydelig kontrovers i løbet af de seneste par uger, hvilket primært skyldes forvirring om, hvilken rekord der præcist er blevet sat.
For bedre at forstå scenariet er det værd at se på betingelserne for både de pensionerede og de nuværende hastighedsrekorder. En af hovedårsagerne til, at den gamle rekord blev trukket tilbage, og den, der ville have størst betydning for Steves forsøg, var en forøgelse af korridorbredden. Tidligere var banens bredde mellem fartfælderne på 100 m (330 fod), hvilket nu er øget til 500 m (1640 fod) i henhold til den nuværende rekord. For nøje at efterligne betingelserne for den tidligere rekord besluttede Steve at flyve på den ældre, smallere bane – hans flyvning var så præcis, at han passerede gennem en kun 30 m bred luftkorridor på hver af sine fire højhastighedskørsler. En yderligere ændring af rekorden var, at den blev opdelt i vægtklasser. Den gamle rekord var stagneret noget, idet rekorden var uændret, siden den blev sat af Rare Bear, og ved at give lettere flyklasser mulighed for at konkurrere om deres egne rekorder blev sporten tilgængelig for flere piloter. Den vægtklasse, som Steve skulle konkurrere i, var C-1e-klassen for fly med en startvægt på mellem 3000 og 6000 kg – den samme klasse, som Rare Bear ville være faldet ind under, hvis den var blevet vejet på tidspunktet for forsøget i 1989. Under disse nye betingelser havde Will Whiteside i 2012 sat den nuværende C-1e-rekord med 318 mph i Steadfast.
Voodoo, det fly, som Steve brugte til rekordforsøget, er en stærkt modificeret Mustang – de, der kender Reno Air Races, vil kende flyet som den (tidligere) farvestrålende lilla racer, der ejes af Bob Button. Alt på flyet er gearet til hastighed – selv malingen, idet den berømte lilla farve er forsvundet, og der er anvendt almindelig hvid maling som en vægtbesparende foranstaltning som forberedelse til rekordforsøget. Som en standard Mustang er Voodoo drevet af en Rolls-Royce Merlin – men det er ikke en almindelig Merlin. Steve forklarer, at der blev foretaget en række større ændringer af motoren for at forbedre ydeevnen, begyndende med monteringen af Allison-keglehjul. Dette er en almindelig modifikation til Merlin-motorer til racerløb, da de originale Merlin-keglehoveder ved de høje boost-indstillinger – også kaldet manifoldtryk og angivet i tommer (“) Mercury – der anvendes på racerløbsmotorer, er tilbøjelige til at bøje, hvilket ofte fører til detonation af motoren og til, at keglehovedet ender uden for huset. Hvis man sammenligner Allison- og Merlin-komponenterne direkte, vil man se, at Allison-keglehovederne har betydeligt mere materiale og struktur og derfor kan modstå de højere belastninger, der er forbundet med en racermotor, langt bedre. Da begge motorer har samme 6” slaglængde, er delene næsten lige til at bytte, idet Allison-keglehovederne passer til Merlin-krumtapakslen ved hjælp af adapterskaller.
En af de mange ændringer, der er foretaget for at opnå mere manifoldtryk, er montering af et andet kompressorhjul til kompressoren. I stedet for den originale er komponenten fra en V-1650-23 Packard Merlin, der oprindeligt blev monteret på P-82 Twin Mustang – der blev kun fremstillet en håndfuld af disse på grund af den begrænsede produktion af P-82’eren. Årsagen til monteringen af -23-impellerhjulene er, at der blev indarbejdet mere avanceret turbineteknologi i udformningen af de drejende skovle, som på grund af deres højere effektivitet normalt vil give en stigning på ca. 10″ i manifoldtrykket. I den anden ende af motoren er der monteret en langsomt drejelig transportnæsekuffert i stedet for den originale. Disse gearkasser har et lavere gearudvekslingsforhold end standardudgaven, 0,420/1, sammenlignet med standardudvekslingsforholdet på 0,479/1, hvilket giver et propelomdrejningstal på 1428 ved motorens maksimale omdrejningstal på 3400RPM – en reduktion på 200RPM for samme motorhastighed sammenlignet med den originale næsekuffert. Denne ændring ophæver den stigning i motorens omdrejningstal, der findes i en racermotor, hvilket er nødvendigt, da bladene bliver mindre effektive, når spidserne nærmer sig supersoniske hastigheder.
Et yderligere system, der er indbygget i Voodoo for at få endnu mere kraft ud af Merlin-motoren, er ADI (anti-detonant injection). Dette system er monteret i stedet for den efterkøler, der normalt findes i en Mustang, og hvis man mister den, vil man opnå yderligere 5″ manifoldtryk, fordi man udjævner indsugningsruten. ADI-systemet sørger for at køle den komprimerede indsugningsstrøm ved at injicere en 50/50-blanding af destilleret vand og methanol i brændstof/luft-blandingen, når den forlader kompressoren, inden den kommer ind i forbrændingskammeret. Som en interessant sidebemærkning bemærker Steve, at når man ser tilbage på rekordens historie, siden Me 209 vandt den i 1939, har alle de fly, der senere har slået den, haft en slagvolumen på 34 liter (slagvolumenet i DB601, der drev Me209) eller mere; Daryl Greenermayer i Bearcat, Conquest 1, drevet af en R-2800 på 46 liter, Steve Hinton Sr. i Red Baron, en Griffon-drevet Mustang på 36 liter, og Steve Hinton Sr. i Red Baron, en Griffon-drevet Mustang på 36 liter.7L, og endelig Lyle Shelton med den R-3350-drevne Bearcat, Rare Bear, på 55L. Steve tænker: “Og her er vi med Merlin på 1650 kubiktommer (27L), det er betydeligt mindre – hvilket jeg syntes var meget interessant, da det viser, hvor hårdt vi kører udstyret for at forsøge at opnå de hastigheder.”
Selvfølgelig, var mange af disse modifikationer til stede før forberedelserne til hastighedskørslen, idet Voodoo har været en konkurrencedygtig Reno-racer i over to årtier. En større ændring, der blev foretaget udelukkende med henblik på forsøget på at opnå hastighedsrekord, var imidlertid en større omprofilering af vingen. Ved hjælp af hovedsponsor Aviation Partners, Inc. og det, som Steve beskriver som “den mest revolutionerende teknologi, der nogensinde er blevet anvendt på en racer”, var holdet i stand til at bruge computerbaseret flydedynamik til at modellere den nye vingeprofil og CNC-bearbejde de nye komponenter. Den nye vingeprofil er umiddelbart genkendelig for alle, der kender til Mustangs, især når flapsene er nede, og det fulde omfang af arbejdet er tydeligt. Et andet stykke banebrydende teknologi, der blev monteret til løbet, var live-telemetri, der gjorde det muligt for et andet par øjne at overvåge Mustangens kritiske systemer – disse øjne var Bernie Vasquez, en meget erfaren warbird-pilot i sin egen ret og en af de nuværende Texas Flying Legends-flybesætninger.
Sidste år fik teamet Bernie til at kvalificere sig på Renos Pylon Racing School ved at flyve Voodoo for at få et indblik i, hvordan flyet opfører sig i løbsmiljøet, og for virkelig at få en forståelse af systemerne. Steve nævner, at selv om telemetrisystemet er meget nyttigt, er der en lille forsinkelse i telemetridataene, når de når tilbage til jorden. Det betyder, at Steve i de fleste tilfælde allerede har set et potentielt problem opstå i cockpittet og foretager korrektionen, efterhånden som Bernie beder om det. Alligevel er det nyttigt at have dette niveau af overvågning, og det forhindrede, at noget gik ubemærket hen under rekordforsøget.
Så sandelig var selve cockpitlayoutet nøglen til at sikre, at Steve havde styr på eventuelle problemer, der opstod under flyvningerne. Efter at have bygget et nyt instrumentpanel i løbet af sommeren forklarer han: “Det er indrettet specielt til racerløb med vigtige målere som f.eks. induktionstemperatur, olietryk og -temperatur samt kølevæsketemperatur foran og i midten. Alle flyveinstrumenterne – højdemåler, lufthastighed, omdrejningstal og manifoldtryk – er placeret nede i bunden”. På trods af ændringerne i panelet er selve cockpittet ikke en radikal afvigelse fra standarden, idet trim, gear og flaps findes til venstre og kill switche til højre. Selvfølgelig er der med de ekstra systemer på Voodoo et par ekstra knapper på hver side af instrumentpanelet for yderligere at adskille det fra en standard Mustang, men “man ville stige ind i det og tænke, ja, det er en P-51”. Holdet ventede på ideelle forhold til rekordforsøget, idet ønsket var at gennemføre kørslerne i så varm en temperatur som muligt for at øge tæthedshøjden. På dagen for forsøget nåede temperaturen op på 32 °C (91 °F), hvilket fik tæthedshøjden til at stige til 10.000 fod. “Ved 91°F på rampen kommer du ind i flyet uden luftventiler, med kølerør, der løber under dine ben, og motoren lige foran dig… Det er 54-60°C (130-140°F) i cockpittet, så det er anstrengende på den måde, og mentalt er du så fokuseret, at det er… interessant!”
Den modificerede Mustangs struktur gav sine egne unikke udfordringer i den forberedende fase i dagene op til selve rekordforsøget. Udsigten fra Voodoos skildpaddedækskappe er ret begrænset, så for virkelig at lære de linjer, der var nødvendige for at flyve banen, tog Steve en standard Mustang for at etablere referencepunkter, som han senere ville stole på under rekordforsøget – “du kan gå ud i en time, to timer, drønende rundt og ikke skade noget; du flyver selvfølgelig kun med 250 mph, men du får landemærkerne”. Ud over Mustang’en fløj Steve også (ret bemærkelsesværdigt nok) banen i en Tigercat – en ret usædvanlig typeombygning – med Stu Dawson bag i Joe Clarkes dobbeltstyret eksemplar. Da Voodoo skulle flyve rundt på banen, var udsigten fra skildpaddedækkets baldakin så forringet, at det var nødvendigt at flyve banen med en konservativ effektindstilling på 60″ for at få et billede af stedet, før man for alvor gik i gang med de øvelseskørsler med højere hastighed.
Den første øvelse ved hastighed skulle kun dække 40 % af den samlede distance for det fulde forsøg, der bestod af dyk ind, første passage og omvending, hvorefter man trak sig ud af banen efter den anden passage. Ud over at give Steve mulighed for at få noget øvelse i at flyve banen ved fuld hastighed ønskede holdet også at bruge det som et benchmark for at finde ud af præcis, hvor meget af hver væske der ville være nødvendig for det fulde løb. Da ADI-tanken kun kan rumme 42 gallon, måtte Steve være noget sparsom med den – hvis han brugte den samme opsætning som i Reno, ville han løbe tør. Sprøjtebarens vandtank har en kapacitet på 104 gallon, hvilket ville være rigeligt til forsøget. Det efterlod brændstoffet, som Steve forventede ville være det mindst bekymrende af trioen, med en kapacitet på 147 gallon.
Efter den første træning bemærkede teamet særligt mørke udstødningsudslip, men ved den første inspektion så motoren ud til at være i god behold. Det var først, da de tømte brændstoftanken den følgende morgen, at de fandt kun 55 gallon brændstof tilbage – den rigkørende Merlin havde forbrugt omkring 57 gallon brændstof, hvilket, som Steve nævner, er mere end en R4360 ville have været forventet at forbrænde til sammenligning. Ved at regne på tallene indså de, at hvis de havde fløjet hele banen, ville Steve kun have haft otte galloner tilbage efter landingen. Dette var ret alarmerende og gjorde det nødvendigt at montere en ny karburator. For at sætte dette yderligere i sammenhæng blev der med den nye (og korrekt fungerende karburator) brugt 54 galloner brændstof til forsøget på den fulde distance.
En anden af de vigtigste ting, som øvelseskørslerne var med til at bevise, var dykprofilen – et noget omstridt punkt, primært på grund af den tvetydige ordlyd i reglerne fra Federation Aeronautique Internationale (FAI), som siger, at når flyvepræstationen begynder, må man ikke overstige 500 m (1640 fod). “Det er i sig selv et meget gråt område – omfatter flyvepræstationen også start? Jeg ringede og stillede det spørgsmål”. Svaret var, at den begynder første gang, flyet krydser indgangsporten til banen, selv om Steve præciserer: “Den regel har ikke ændret sig. Folk diskuterer den, men gennem National Aeronautical Association’s Rulebook har den været konsekvent – ingen benyttede sig af det”. Ved træningsforsøget blev indløbet fra 3000 fod AGL (over jordoverfladen), hvilket gav en første passage på 540 mph. Senere forsøg ville bruge mere højde for at øge den indledende hastighed endnu mere.
Når man flyver rekordforsøg, er der en streng højdegrænse på 1500 ft pålagt under turnarounds, og selv her skabte de hastigheder, som flyet nåede, uforudsete problemer. Øvelseskørslerne afslørede, at instrumenterne på det statiske system (lufthastighedsmåler, højdemåler og vertikalhastighedsmåler) begyndte at vise uregelmæssigheder, når Steve steg i svingene. Når han passerede 1300 fod, begyndte højdemåleren at svinge 400-500 fod i begge retninger, hvilket med et hårdt loft på 1500 fod ikke var ideelt, især ikke for noget, der var så afgørende for forsøgets succes. Der blev fremsat en idé om at bruge spotterfly, der cirkulerede i 1500 fod, men på grund af de noget tågede forhold på forsøgsdagen (på grund af de lokale skovbrande var sigtbarheden mellem 5 og 6 miles) valgte Steve at være forsigtig. Når han forklarer beslutningen, er det klart, at den var sikkerhedsmæssigt begrundet – “Jeg ønskede ikke at komme ind i et scenario, hvor jeg ikke kunne finde dem, og være mere bekymret for at forsøge at finde trafikken end at fokusere på instrumenterne”. Dette ville naturligvis føre til, at man måtte ofre noget af ydelsen ved at begrænse højden i svingene til 1300 fod (eller deromkring!), hvilket gav et lidt mindre dybt dyk tilbage på banen end oprindeligt håbet.
Med rekognoscering og øvelseskørsler afsluttet, kunne holdet tænke på at gå efter rekorden for alvor. Ud over selve den definerede bane havde Steve en foreskrevet opstignings- og indgangsprocedure, som han skulle følge. Han skød en liste over effektindstillinger og waypoints og forklarede, at der ved start ville blive anvendt standard Mustang-effektindstillingerne på 60″/3000RPM, inden man satte sig ind i et højresving – udelukkende for at komme på linje med en nærliggende vej, som skulle bruges, hvis motoren skulle gå i stykker under udstigningen. Når Steve var tilfreds med motorens ydeevne og stigningshastighed, gik han ind i et fejende venstresving, der bragte ham i medvind fra flyvepladsen, inden han satte effekten op til 80″ / 3.400 RPM. Ved indgangen til svinget tilbage mod banen og i en maksimal højde på 6000 ft AGL blev effekten yderligere forøget til 100″, og da man var på linje med indgangsporten, blev der givet fuld gas, hvilket åbnede Merlin op til monstrøse 111″, som blev yderligere forøget til omkring 120″, efterhånden som højden aftog.
For at sætte disse tal lidt i perspektiv beskrev Steve også detaljeret de effektindstillinger, der normalt anvendes på standard Mustangs under et løb i Reno. På den første halve omgang eller deromkring efter frigivelsen fra tempoflyet anvendes starteffekten – dvs. 60″/3000 – før der trækkes tilbage til METO-effektindstillingen (Maximum except for takeoff), som på en standard Mustang er 46″/2700 omdrejninger pr. minut. Selv da vil flyet ikke køle særlig godt, så det er almindeligt at montere en vandsprøjtebøjle (til at køle køleren). En yderligere reduktion af effekten til 42″/2400RPM kan også være på tale, efterhånden som løbet udvikler sig, selv om Steve griner: “Nogle fyre kører 60 tommer i et helt løb, men det er lidt som, hvad skal man bruge det til?!” Selv ved 60″ er det usandsynligt, at en standard Mustang vil kunne indhente de kraftigere typer, der normalt indtager kløften mellem de langsommere typer som standard Mustangs og de højere klasser i Unlimited-klassen, såsom Sea Furies og Tigercats.
Luftskibet og rettet mod landingsbanen ca. 10 miles ude, med Voodoos Merlin skrigende på 111″ og 3400RPM, havde Steve derefter den lille opgave at ramme indgangsporten. “Du forsøger at ramme dette frimærke med din højeste hastighed … det er alt sammen geometri … du rammer indgangsporten i 100 fod AGL og holder den gennem tidtagningsklokkerne”. Som du måske har gættet, er der 3 km mellem tidtagningsurene, så ved maksimal hastighed vil den tidtagede del af banen passere forbi på lidt over 12 sekunder. Derfra ville Steve foretage et enormt sving for at komme tilbage til landingsbanen, men når man kun trækker 2,5G (for at undgå at miste fart ved højere G-belastninger) ved de hastigheder, som Voodoo nåede, stiger svingradiussen til ca. 12000 fod. Selve banen var enorm, idet svinget tog ham syv miles fra landingsbanen.
I første forsøg, da han var kommet op i højden og havde indgangsporten i sigte, begyndte Steve at skubbe strømmen op. Alt så ud til at køre godt. Der blev opnået 111″ manifoldtryk, og motorinstrumenterne var alle gode, men det gik snart meget galt, meget hurtigt. Steve husker: “Strømmen var på i omkring ti sekunder … alle Ts&P’er var OK”. Så, lige pludselig, “var der et VWOOOP….BOOM! Der kom en masse vragrester ud af udstødningsrørene, hvid røg og den slags ting, så meget hurtigt satte jeg flyet op for at få mere højde og endte på omkring 7000 fod”. Steve erklærede, at der var tale om en nødsituation og begyndte at trække strømmen tilbage og lukke de ekstra systemer ned. Heldigvis begyndte motoren at køre nogenlunde jævnt ved cruise power (36″/2300RPM). I denne situation, hvor han sammenligner Ranch med Reno Stead, bemærker Steve, at der er en åbenlys ulempe ved Ranch. “Landingsbanen er 75 fod bred – den er meget smal, og den går kun i én retning. Reno er rart, fordi landingsbanerne er så store, og der er tre af dem, så man kan lande hvor som helst på banen.”
Når man var sikkert tilbage på jorden, afslørede en kompressionskontrol, at B-banen var gået i stykker – eller mere præcist et ventilsæde – hvilket forårsagede en backfire. Den blev fløjet tilbage til motorfabrikanten Vintage V12s, hvor den blev repareret på halvanden dag, og der blev fundet fem bøjede ventiler i processen. Steve griner: “Det var bare forfærdeligt!” Efter at have monteret den nyreviderede bank igen fløj Steve et par timer i Voodoo udelukkende for at vænne sig til den, inden han steg op i højden og tog motoren op til 100″ udelukkende for at kontrollere, om den kunne klare kraften. Voodoo var tilbage i spillet, og Steve satte sig endnu en gang i cockpittet for at gøre forsøget.
Den første passage var 554.69 mph, en virkelig fænomenal hastighed. Steve griner, da han fortæller tallet – hvordan kunne man undgå det? “Jeg ryger bare – ikke bogstaveligt talt ryger, i hvert fald ikke endnu – jeg ryger bare røvfuld!”. Den anden passage kom ind på 527,34 mph, og med det kom en rapport om olieblødning fra flyet, hvis Merlin allerede var begyndt at svigte. Ved tredje passage gennem urene var der en lille stigning i hastigheden til 528,48 mph. Det var godt – måske kunne motoren holde alligevel? Måske ikke. Steve husker: “På vej ind i den fjerde passage, lige ud af portene, og olietrykket faldt fra 120lbs/sq in til 70lbs/sq in. Hvis man så sådan noget på Reno, ville man udråbe et mayday”. Dette stillede Steve over for en meget vanskelig beslutning, som han skulle tage, og det skulle ske hurtigt. Da han kun havde fløjet tre pas, ville det diskvalificere hele forsøget, hvis han opgav at flyve nu. Han havde brug for det sidste pas.
“I stedet for at flyve syv miles ud og gå væk fra lufthavnen – som er et fristed, den eneste gode ting – besluttede jeg, at jeg ville vende den om på tre miles. Jeg trak 4,5 g i et venstresving for at komme tilbage til lufthavnen, og den levede længe nok til at komme igennem og i det mindste få en tid.” Den sidste passage var 515,62 mph, og den skrantende motor viste tydeligt, at den var på vej ud. “Jeg trak straks ud i medvind og kom tilbage på strømmen, og motoren begyndte bare at miste livsviljen – den rystede, rumlede og kørte virkelig hårdt. Jeg begyndte at bevæge gashåndtaget for at se, om der var nogen kraft, og når man gik halvt op på magten, steg omdrejningstallet til 3.000 – det var bare helt vildt!”. Endnu en gang købte Steve Voodoo ind til en nødlanding, og den besværlige B-bank var årsagen – næsten al olien var blevet smidt over bord, så der kun var fire galloner tilbage i tanken ud af de oprindelige 11 galloner. Flyvningen havde varet 17 minutter og 18 sekunder, og den nu udgåede Merlin havde været på fuld gas i otte minutter og 52 sekunder; men havde det været nok til at slå rekorden?
De fire overflyvninger havde et gennemsnit på 531,53 mph, hvilket slog den eksisterende rekord på 318 mph med langt over 200 mph. Der var dog en hage. Holdets mål havde været at slå den tilsvarende rekord, som Shelton, der var gået på pension, havde holdt. For officielt at slå en rekord skal den slås med mindst 1 % – derfor var målet en hastighed på 534 mph, 1 % over Sheltons 528 mph. Det er et vanskeligt emne at tage op, men Steve, der altid er sportsmand, tager det oprigtigt op. “Det er en skam, at rekorden blev trukket tilbage. Rekorder er beregnet til at blive slået. Når rekorder bliver trukket tilbage, er de stort set uopnåelige, og vores mål var at slå hans rekord. Det er en catch 22 – hvis vi havde slået hans rekord, ville alle have sagt, at det ikke tæller, da hans rekord er trukket tilbage, og vi slog ikke hans rekord med den foreskrevne 1 %, hvilket er ligegyldigt, da den alligevel ikke kan opnås… Det er et taber-taber-scenarie”. Det er dog ikke for at kritisere det, som holdet har opnået. Det er en enorm hastighed, og det er helt sikkert nok til at holde ejeren Bob Button og Joe Clarke fra Aviation Partners, Inc. begejstrede, så der er håb om at få et nyt forsøg næste år og sætte barren endnu højere.
I forbindelse med at reflektere over de prøvelser og trængsler, der har været forbundet med rekordforsøget, og drage en så fast konklusion som muligt på holdets bestræbelser på at skrive sig ind i historiebøgerne, påpeger Steve med rette, at situationen er reel. “Faktum er, at det er det hurtigste stempeldrevne fly nogensinde med en hastighed på 531 mph. Det kan man ikke argumentere imod. 531 er større end 528.”
Med stor tak til Steve Hinton og hele Voodoo teamet for at facilitere dette interview i løbet af en meget travl Reno-uge, også til både Scott Germain og Jarrod Ulrich for deres omfattende dækning af stillbilleder. Hæder til Pursuit Aviation for deres fantastiske luftfotografering, der blev leveret af deres topmoderne kamerasystem, der blev udviklet i samarbejde med SHOTOVER, og som monterede det banebrydende 6-akse gyro-stabiliserede F1-kamerasystem på en T-33, hvilket gjorde det muligt at optage fuldt stabiliseret billedmateriale ved over 350 knob og under stor G-belastning.