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Als Ausgangspunkt der Entwicklung kann man die im November 1997 durchgeführten Versuche mit einer modifizierten PC-7 Mk.II ansehen, an der beispielsweise neue Tragflächen und eine 1190 kW starke PT6-Propellerturbine getestet wurden. Die eigentlichen Konstruktionsarbeiten an der praktisch komplett neu entwickelten PC-21 begannen dann Anfang 1999, wobei moderne CAD-Entwurfsverfahren zum Einsatz kamen. Der Bau des ersten Prototyps begann 2001 und am 1. Mai 2002 feierte Pilatus dessen Rollout; zwei Monate später erfolgte der Erstflug mit Bill Tyndall. Die Maschine wurde noch im selben Monat bei der RIAT und der Farnborough Air Show präsentiert. Ende 2004 erhielt Pilatus das Typzertifikat vom Bundesamt für Zivilluftfahrt (BAZL) für die PC-21, die somit bereit für die Serienproduktion war. Bis zu diesem Zeitpunkt wurden 200 Mio. Franken in die Entwicklung investiert.