Orenda PS.13 Iroquois

Pour le projet du CF-105 Arrow, la compagnie Avro Canada avait à l'origine décidé de choisir un parmi trois moteurs, tous d'origine et de conception britanniques : le Rolls-Royce RB.106, le Bristol B0l.4 Olympus, ou une version produite sous licence de ce dernier, le Curtiss-Wright J67. Le RB.106 et le J67 furent respectivement choisis comme moteur principal et de secours pour le projet d'avion alors sur les planches à dessin. Toutefois, les deux moteurs virent leur développement abandonné pendant que celui de l'Arrow était toujours en cours. Le stade de développement de l'avion était déjà trop avancé pour se rabattre sur le moteur Olympus. Orenda Engines apporta alors une réponse rapide et bienvenue, avec son concept désigné « PS.13 Iroquois ».

De manière générale, la conception du PS.13 était globalement similaire à celle du RB.106, utilisant une architecture à double corps (« Two-spool ») avec des sections de compresseur à haute et basse pression différenciées, pour une plus grande efficacité. Le nouveau moteur était cependant légèrement différent de son concurrent par le fait qu'il était plus puissant, en particulier lorsque sa postcombustion était allumée. En parallèle, sa conception était en fait très novatrice pour l'époque, le moteur incorporant de nombreuses nouvelles solutions techniques visant à simplifier sa construction et limiter son poids. Ce fut ainsi qu'Orenda inaugura l'apparition du titane dans les turboréacteurs, ce dernier représentant 20 % du poids de l'Iroquois[2], présent essentiellement dans les pales du compresseur. Le titane offre l'avantage d'un poids réduit, d'une grande solidité et d'une haute résistance aux fortes températures et à la corrosion. Il fut estimé que le moteur était environ 386 kg plus léger que s'il avait été intégralement conçu avec les matériaux usuels de son époque (essentiellement à base d'aciers). Malheureusement, au début des années 1950, ce métal n'était que peu disponible, et le manque de connaissances au sujet de ses propriétés physiques et de son processus de fabrication posèrent certains problèmes qui restaient à surmonter. Il était également très cher, en comparaison d'autres matériaux plus communs, comme l'aluminium ou l'acier.

Il fut constaté que si les différentes pièces du moteur pouvaient être conçues avec du titane, la structure de support du moteur pouvait également être allégée, en raison de contraintes diminuées à l'intérieur de celui-ci, ce qui mènerait à un gain de poids encore plus important en général. D'autres éléments, comme les carénages de réducteurs furent conçus avec un alliage de magnésium. De l'Inconel fut utilisé pour fabriquer les aubes de la turbine basse pression du moteur et dans la plaque d'isolation thermique située à l'arrière du moteur. Cet alliage de nickel et de chrome résistant à la chaleur conserve sa solidité aux hautes températures et résiste à l'oxydation et à la corrosion. La raison principale de l'emploi de ces matériaux évolués fut de réduire le poids et d'améliorer la performance, permettant ainsi de créer un moteur avec un ratio poussée/poids de 5 : 1 qui pourrait produire une poussée à sec de 85,63 kN au niveau de la mer (115,63 kN avec la postcombustion).

La conception, le développement et la fabrication d'un moteur aussi avancé furent réalisés en un temps incroyablement court par l'équipe d'Orenda. La conception commença en septembre 1953, et les premiers dessins furent esquissés en janvier 1954[1] Le concept final fut achevé en mai 1954[1], et la première mise en route eut lieu le 15 décembre 1954[1]. Le test de puissance de 50 heures fut effectué le 24 juin 1956 et le premier allumage de la postcombustion fut effectué le 3 juin 1956. Le 19 septembre 1956 le moteur avait déjà accumulé 1 000 heures de fonctionnement sur banc d'essais et il fut envoyé subir des tests de grand froid dès le 15 février 1957[1]. Le 22 avril 1957 le moteur fut envoyé au N.A.C.A. (NASA) pour des tests à haute altitude, et le 27 juillet de la même année le moteur avait déjà accumulé 100 heures de tests dans ces conditions[1]. Un test de démonstration à plus de 10 tonnes de poussée fut effectué le 1^er novembre 1957, les essais suivants ayant eu lieu avec l'aide d'un bombardier B-47 spécifiquement préparé[1].

Le moteur précédent, l’Orenda 9, avait plus de pièces et produisait moins de poussée. Pour exemple, il avait une masse de 1 160 kg et produisait 28,27 kN de poussée statique, alors que l’Iroquois avait une masse de 2 675 kg mais avait déjà réussi à produire une poussée statique au décollage avec postcombustion de 133,45 kN (l’Orenda 9 n'avait pas de postcombustion).

L'Iroquois fut l'un des moteurs les plus puissants au monde à son époque d'apparition[3], taré à une poussée de 85,6 kN à sec et de 111 kN avec la postcombustion. Il avait été aérodynamiquement étudié pour atteindre le maximum de ses performances à 15 200 m d'altitude et à une vitesse de Mach 2,0[3].

Un Orenda PS.13 sur son chariot de manutention.

Les tests en soufflerie démontrèrent le bon fonctionnement du moteur sous des températures d'admission d'air élevées et pendant de longues périodes. Il fut également parfaitement capable de redémarrer plusieurs fois jusqu'à des altitudes de 18 290 m, la limite maximale que pouvait recréer le tunnel[4].

En 1958, L'iroquois avait déjà effectué plus de 5 000 heures de fonctionnement au sol[4], et plusieurs autres milliers d'heures avaient été également passées à tester les composants principaux du moteur aux centres d'essais d'Orenda à Nobel, près de Parry Sound, en Ontario.

En 1956, un Boeing B-47 Stratojet américain fut prêté à la Royal Canadian Air Force[4] Afin d'effectuer des essais en vol de l’Iroquois avant de l'installer dans le CF-105. Canadair, le sous-contractant, attacha un Iroquois au côté droit de l'arrière du fuselage du bombardier, près de la dérive[2], simplement parce-qu'il n'y avait aucune autre place disponible pour le fixer. Le premier vol eut lieu le 13 novembre 1957[1]. Désigné « CL-52 » par Canadair, cet avion fut un cauchemar à piloter, du fait de la poussée asymétrique ainsi créée, qui posait de gros problèmes de contrôle en vol[5]. Après l'abandon du projet de l'Arrow, le B-47B/CL-52, qui avait accumulé environ 352 heures de vols de tests, fut renvoyé aux États-Unis puis démoli. Le CL-52 fut l'unique B-47 à avoir été utilisé par une force étrangère à celle des États-Unis[6].

Après quelque 7 000 heures de tests de développement, incluant des tests jusqu'à une altitude simulée de 21 300 m et une vitesse de Mach 2,3, le programme fut abandonné, en même temps que l'Arrow, le 20 février 1959[4].

• Avro Canada TR.4 Chinook
• Avro Canada TR.5 Orenda
• Bristol Olympus
• de Havilland Gyron
• Rolls-Royce RB.106
• Pratt & Whitney J58

• (en) Sean Rossiter, The Chosen Ones : Canada's Test Pilots in Action, Vancouver (CAN), Douglas & McIntyre, 1^er avril 2002, 271 p. (ISBN 1-55054-930-8 et 978-1550549300, présentation en ligne)
• (en) Peter Zuuring, Iroquois Rollout, Kingston, Ontario, Arrow Alliance Press, 2002 (ISBN 978-1-55056-906-3 et 1-55056-906-6, présentation en ligne)