În calitate de pilot de testare al Forțelor Aeriene, Lt. Col. Dawn Dunlop a zburat zeci de avioane diferite, de la luptătorul F-15E Strike Eagle până la masivul avion de transport C-17 până la MIG-21 rus. Staționată la Baza Forțelor Aeriene Edwards, ea face parte din escadrila de elită care pune în vârf Raptor F / A-22 Raptor, un luptător cu jet. Dar aeronava pe care Dunlop a controlat-o a fost cea mai grea timp a fost o replică a planorului din 1902 al fraților Wright. De mai multe ori, a prăbușit ambarcațiunea cu piele de muselină pe nisipurile vărsate de Kitty Hawk, Carolina de Nord. „A fost un adevărat deschizător de ochi”, își amintește Dunlop despre experiența (vânătăi) de anul trecut, parte a unui program comemorativ al Forței Aeriene. „Au făcut atât de simplu să zboare astăzi, încât am uitat cât de dificil era atunci.”
În această lună, o mare parte a lumii va revizui „atunci”, deoarece numeroase ceremonii, cărți și reconstituiri marchează invenția zborului cu motor. Abia după ora 10:30 dimineața de pe 17 decembrie 1903, când Orville Wright, un inventator și proprietar al magazinelor de biciclete din Ohio, a pornit într-un vânt cu cap de îngheț aproape pentru o călătorie condusă de elice de 12 secunde - un 120 - călătorie pe jos care poate a lansat epoca modernă. „Aviația este tehnologia definitivă a secolului XX”, spune Tom Crouch, curator principal de aeronautică la Muzeul Național al Aerului și Spațiului Smithsonian (NASM) și autor al Wings: AHistory of Aviation, de la Zmee până la Epoca Spațială . „Zborul simboliza aspirațiile noastre cele mai profunde, precum libertatea și controlul destinului nostru.”
Pe fondul tuturor sărbătorilor centenarului mult așteptat, ar putea fi ușor să pierdeți din vedere cât de uimitoare au fost acele zboruri timpurii de reper. După cum a descoperit Dunlop, aeronavele Wright erau periculoase. Asamblările de sârmă, lemn și pânză alimentate de motoarele de casă, erau păsări reticente, greu de direcționat și ușor de prăbușit. De fapt, avioanele bazate pe Flyer-ul pe care Orville Wright s-a coaxat de pe pământ ar ucide zeci de piloți în următorii ani. Cu toate acestea, ambarcațiunea a întruchipat ceea ce recunoaștem astăzi drept elementele de bază ale zborului și, deși aviația a avansat cu mult peste orice ar fi putut imagina frații pentru prima dată - în 2000, avioanele transportau peste trei miliarde de pasageri - Wrights a anticipat o serie surprinzătoare de evoluții cruciale. . „Să zbori cu planorul a fost o adevărată provocare”, spune Dunlop, „dar când te iei înapoi, îți dai seama ce design a fost genial.”
De la grecii antici, a căror poveste mitologică despre aripile de ceară ale lui Icarus se topește când s-a ridicat prea aproape de soare, până la sculpturile lăsate de civilizația incană sud-americană pe pereții sfintei sale cetății andine a lui Machu Picchu, umanitatea a fost fascinată de multă vreme ideea de a zbura. Picturile renascentiste și frescele ascensiunii lui Hristos în ceruri „aveau un concept al aerului ca lucru care trebuie lucrat”, spune Richard Hallion, fost curator al NASM și istoric al Forțelor Aeriene și autor al luării zborului: Inventarea epocii aeriene din Antichitate prin Primul Război Mondial . „Hristos este arătat ridicându-se ca o rachetă, iar Apostolii au toate veșminte pline de vânt. Îngerii au aripi musculare în proporție de dimensiunea lor. ”Printre cele mai uimitoare viziuni timpurii ale zborului uman alimentat se numără schițele lui Leonardo da Vinci din secolul al XV-lea cu aripi mecanice cu clapete și elicoptere brute. Cu toate acestea, ideile lui Leonardo nu au coborât niciodată din pagină.
Prima persoană care a aplicat principii științifice la problemele zborului a fost George Cayley, un baronet englez cunoscut astăzi drept tatăl navigației aeriene. Născut în 1773, a construit primul planor care s-a ridicat cu o persoană la bord - antrenorul său, în 1853 - și a identificat corect ascensorul, tragerea și tracțiunea ca principalele forțe care trebuie stăpânite pentru zborul cu motor. Cayley, care și-a publicat cercetările, precum Jurnalul de filozofie naturală, chimie și arte, al lui Nicholson, a fost primul experimentator în aviație care a folosit metode de cercetare care ar fi cunoscute oamenilor de știință și inginerilor de astăzi, Peter Jakab, președintele diviziei aeronautice NASM, scrie în cartea sa Visions of a Flying Machine .
Primul balon cu aer cald, cu pasageri, a fost luat în aer în 1783, când inventatorii săi, frații Montgolfier, au trimis o oaie, un cocoș și o rață care se ridicau timp de opt minute pe cer peste Versailles. Pentru secolul următor, baloanele și aeronavele mai ușoare, aeriene sau imposibil de controlat, au fost considerate singura cale realistă de a se ridica. Între timp, inventatorii continuau să se lupte cu provocarea zborului cu motor, mai greu decât aerul. Unii au construit ochelari în formă de molii sau lilieci; alții au construit aeronave masive, cu abur, care erau nefondabile; o astfel de contracție s-a prăbușit sub propria greutate. Niciunul „nu a avut cea mai mică influență asupra invenției avionului”, scrie Crouch.
Unii pionieri erau pe drumul cel bun. Germanul Otto Lilienthal a construit 16 planuri diferite între 1891 și 1896, realizând aproape 2.000 de zboruri pe dealurile joase din afara Berlinului. În experimentele sale, a acumulat date despre ascensiune și i-ar inspira pe frații Wright, dar moartea sa în 1896 într-unul din propriile sale planor a avut un efect de amortizare asupra aviației. S-au convins că zborul cu motor este o nebunie periculoasă, mulți europeni care lucrează la problemă au abandonat eforturile.
Spre deosebire de predecesorii lor, Wrights și-au dat seama că controlul unei aeronave era cel puțin la fel de important ca ridicarea și tracțiunea. Inspirația lor crucială a fost înțelegerea faptului că aeronavele vor zbura în trei dimensiuni: urcarea și coborârea (pas), stânga și dreapta (yaw) și rulare (mișcarea bancară, înclinată care, împreună cu cârma, trimite un avion în viraje dramatice, mătuitoare) . Roll, mai ales, a fost în mare parte ignorat sau neimaginat de predecesorii lor. Hallion scrie că Wrights, în timp ce bicicliștii, vizualizau un avion care se întoarce la fel cum un călăreț de biciclete face un viraj greu - aplecându-se în el. John Anderson, curator de aerodinamică la National Air and SpaceMuseum și autor al Avionului - O istorie a tehnologiei sale, spune că „Wrights” contribuția tehnologică cea mai îndelungată este pur și simplu controlul zborului. Wilbur Wright a fost prima persoană care a înțeles cum s-a transformat un avion. ”
Timpurile simple, precum cele folosite pentru a conduce bărcile prin apă, și ascensoarele (cum ar fi cârligele, cu excepția orizontale) au fost suficiente pentru a muta un avion în sus și în jos sau la stânga și la dreapta. Dar a treia dimensiune, crearea unei bănci de avion și întoarcerea, a necesitat o abordare cu totul nouă. Prima descoperire a The Wrights a fost că realizând că aerul care curge prin aripi poate fi folosit pentru a împinge o aripă în jos în timp ce ridica cealaltă - „rostogolind” avionul printr-un viraj înclinat. Următoarea lor a fost să descopere cum să facă ca ambele aripi să se deplaseze pe calea cea bună la momentul potrivit - un concept foarte simplu numit „aripa”, care presupunea răsucirea întregii aripi pentru a facilita rotirea.
Combinația Wrights de creativitate și abilități de inginerie continuă să uimească savanții astăzi. „Au avut capacitatea de a vizualiza mașini care nu au fost încă construite”, spune Crouch. Din momentul în care au dat lovitura cu aripi ca soluție pentru mutarea unei aeronave în trei dimensiuni în primăvara anului 1899, au trecut doar patru ani și jumătate până la zborul lor epic, dacă este scurt, alimentat la Kitty Hawk. După cum spune Hallion, „Vrăjitorii, când și-au luat actul împreună, s-au mișcat cu o viteză incredibilă.”
La început, potențialul avionului a început imaginațiile celor mai progresi oameni de știință. Prea scump pentru oricine, dar îndrăzneți bogați și prea periculos pentru o utilizare comercială obișnuită, mașina Wrights a fost râsă ca frivolă; chiar și frații au crezut că numai guvernele naționale vor avea resurse pentru a construi și a zbura avioane. „Este îndoielnic dacă avioanele vor traversa vreodată oceanul”, a aruncat în 1908 eminentul astronom Harvard William Pickering, conform istoriei lui Hallion. „Publicul a supraestimat foarte mult posibilitățile avionului, imaginându-și că într-o altă generație vor putea trece peste Londra într-o zi. Acest lucru este vădit imposibil. "
O astfel de dispreț a răcit investițiile americane în aviație. Între 1908 și 1913, guvernul SUA a cheltuit doar 435.000 USD pentru aviație - mai puțin decât Germania, Franța, Chile și chiar Bulgaria. Inventatorii și antreprenorii europeni au construit în curând avioane mai bune, mai rapide și mai stabile decât au fost Wrights. „Avionul Wright a fost înlocuit de proiectele europene încă din 1910”, spune Jakab. Aviatorii și inventatorii germani, ruși și mai ales francezi au dominat curând cerul, așa cum atestă vocabularul nostru; „Aviația”, „aileron”, „fuselajul” și „elicopterul” au toate origini franceze.
Pentru toate realizările Wrights, aeronavele lor erau încă în formă. O jumătate de duzină de piloți au fost uciși zburând fluturași Wright într-o perioadă de un an începând din 1909; alte avioane timpurii erau și ele periculoase. „Europenii nu învățau de la experiența Wright cum zburau, învățau cum să zboare mai bine”, scrie Hallion. Designeri precum Louis Blériot au mutat elicele „împingătoare” ale Wrights în fața avionului, ceea ce a simplificat designul (o elică montată în spate necesită structuri mai elaborate pentru cârme și ascensoare). Configurația originală a biplanului - puternică, ușoară și generată o mulțime de ascensoare - a dominat proiectul avionului până la începutul anilor 1930, când monoplanurile, care sunt mai rapide, au preluat controlul.
La începutul Primului Război Mondial, avionul își venise singur ca tehnologie militară și comercială. Avioanele deschise, în mare parte avioane din lemn și țesătură care se plimbau pe cerul Europei - avioane precum Britanicul Sopwith Camel și Albatrosul German - erau mai rapide și mult mai inteligibile decât Fluturașul Wright, dar încă periculoase. Eroi ca Manfred von Richthofen („Baronul Roșu”) și Eddie Rickenbacker din America au creat mistica asului de luptător, dar mii de alții au pierit în aer. În 1917, speranța de viață a unui pilot de luptă britanic într-o zonă de luptă, scrie Hallion, a fost de trei săptămâni.
Dar războiul a accelerat dezvoltarea industriei aviatice în vigoare. Primul zbor de pasageri a fost în 1908, când Wilbur Wright a transportat un Charles Furnas în timpul testelor cu Flyerul Wright. Zborurile programate de pasageri nu au început în serios până la 1 ianuarie 1914, când Tony Jannus, un pilot antreprenor din Florida, a început să zboare hamei de 5 dolari pe TampaBay. Avioanele care zburau la viteze mici și altitudini joase erau pline de vânturi, provocând o călătorie înfundată - și adesea bolnavă -. Cabine slab ventilate umplute cu evacuare a motorului și vapori de gaz. Iar vremea rea a menținut avioanele pe pământ, făcând călătoriile aeriene nesigure. Cu toate acestea, cererea publică a accelerat.
În anii 1920 și 30, investițiile industriei și guvernului au alimentat inovația. Cadrele de lemn și piei de stofă au dat loc unor modele almetale, care, la rândul lor, au făcut posibilă ambarcațiuni mai mari, mai puternice, eficientizarea, cabine sigilate și zboruri de mare altitudine. De asemenea, au fost importante instrumentele de zbor fiabile, cum ar fi orizontul artificial, altimetrul și giroscopul direcțional, esențiale pentru zborul în condiții de vreme slabă (și menținerea liniilor aeriene la termen). Până în 1932, companiile aeriene americane zburau mai mult de 475.000 de pasageri pe an.
(Smithsonian Institution. Foto de Eric Long / OIPP) În 1935, aviația a atins un nou vârf - și, ciudat, probabil, un platou - odată cu dezvoltarea DC-3 a companiei aeriene Douglas. Cu 21 de locuri, construcție integrală din metal, un design simplificat, un tren de aterizare retractabil, un pilot automat și o viteză de croazieră de aproape 200 de mile pe oră, DC-3 este considerat de mulți experți culmea avionului propulsat de elice și set modelul pentru avioane pe care le cunoaștem astăzi.
Pe măsură ce noile proiecte ale motorului conduceau elicele din ce în ce mai repede - la sfaturile lor, au rupt bariera sonoră - inginerii s-au ridicat împotriva proprietăților aerodinamice decongelante. Valurile de șoc și turbulențele neprevăzute au subminat performanța. Elicele și-au pierdut eficiența și tracțiunea atunci când s-au apropiat de viteze supersonice.
Omul care a depășit această limită nu a fost un inginer profesionist. Frank Whittle, fiul unui mașinist și pilot al Forțelor Aeriene Regale, a venit cu ideea pentru un motor cu jet în timp ce servea ca instructor de zbor la începutul anilor '30. „Whittle a fost o rață ciudată care împinge o idee pe care toată lumea a crezut că este un fel de nuci”, spune istoricul Roger Bilstein, autorul Zborului în America: De la Wrights to the Astronauts . „Nimeni nu a crezut că va funcționa.”
Whittle a persistat și, în cele din urmă, a strâns laolaltă resursele pentru a proiecta un motor cu jet funcțional de unul singur. Conceptul, oricum, este simplu: aerul care vine în partea din față a motorului este comprimat și combinat cu combustibil, apoi aprins; amestecul arzător se răstoarne în spatele jetului, generând o tracțiune extraordinară în timp ce trece prin turbine care alimentează compresoarele din fața motorului.
Motorul cu jet de Whittle a fost testat pentru prima dată în laborator în 1937 și, patru ani mai târziu, a alimentat un luptător special conceput la o bază aeriană din apropiere de Gloucester, Anglia. Piloții care urmăreau zborul testelor de top din partea aerodromului umed au fost declanșați. „Doamne, scumpe, trebuie să mă îndrept”, a spus un ofițer mai târziu. - Nu avea elice!
Între timp, un inginer german pe nume Hans von Ohain își dezvoltase propriul motor cu jet. În 1944, o mână de avioane de luptă și bombardiere, inclusiv Messerschmitt Me 262 - primul avion operațional din lume - a văzut serviciul în Luftwaffe . În America, arama militară a pus jeturi pe un arzător din spate, a convins că războiul va fi câștigat cu avioane convenționale și multe dintre ele. Distribuirea resurselor pentru a lucra la jetul neprobat, au insistat autoritățile, ar fi o pierdere de timp. Însă, după ce Aliații au trecut prin Germania la sfârșitul războiului, au recrutat zeci de oameni de știință germani cu rachete și rachete, inclusiv Wernher von Braun, și apoi i-au dus în Statele Unite în „Operațiunea de hârtie”. Planul a pus bazele. timp de zeci de ani de inovație condusă de SUA, de la tehnologia jetului imediat util la progresele în rachetă care ar face posibil programul spațial posibil.
Tehnologia de propulsie cu jet a fost cel mai important lucru în aviație încă de la Wrights. "Jet-ul nu a fost un rafinament al nimicului, a fost o descoperire completă", spune Anderson de la NASM. "Whittle și von Ohain au deschis o a doua epocă a aviației". Cu toate acestea, inventatorii jetului nu au primit niciodată recunoașterea de care se bucurau Wrights. Patentele lui Whittle au fost însușite de guvernul britanic în timpul războiului, iar von Ohain a început liniștit o nouă carieră în 1947 - ca om de știință de propulsie al Forțelor Aeriene din SUA.
Cu toate acestea, ar fi nevoie de ani de muncă dureroasă pentru a transforma avionul într-un transport fiabil. În primele zile, piloții cu avioane de vânătoare aveau șansa unuia din patru să moară într-un accident de avion. Vitezele supersonice, cel puțin aproximativ 650 km / h, au necesitat regândirea noțiunilor convenționale despre aerodinamică, control și eficiență. Designul X-1, care a rupt bariera sonoră asupra MurocDryLake din California, în 1947, s-a bazat pe glonțul cu calibrul .50, obiect pe care inginerii îl știau a fost supersonic. Acesta a fost zburat de laconic, pilotul de teste Virginian Vest, Chuck Yeager, un veteran as al II-lea Război Mondial care a numărat doi Messerschmitt 262 în rândul uciderilor sale.
Curajul acestor piloți de testare este ceea ce tindem să ne amintim despre primele zile ale călătoriei cu jet. Dar poate mai importantă a fost cheltuielile masive ale guvernului în domeniul aviației și al cercetării spațiale din anii '50 -'60. Până în 1959, industria aviației a fost unul dintre cei mai mari angajatori din sectorul de fabricație din America, cu peste 80 la sută din vânzările sale în deceniul și jumătate după cel de-al doilea război mondial către armată. Succesele aeronautice și spațiale din America au devenit simboluri puternice în războiul rece, iar industria aerospațială în plină expansiune a obținut ceea ce a reprezentat un cec necompletat de la guvern. La urma urmei, ca un personaj din versiunea de film a The Right Stuff a observat, „Fără dolari, nu Buck Rogers.”
„Investițiile guvernamentale în lucruri legate de zbor au condus la un front cu totul larg al dezvoltării tehnologice”, spune Crouch. „Un lucru după altul s-a dezvoltat pentru că a fost oarecum legat de zbor, iar guvernele cheltuiau bani pentru el.” Calculatoarele au devenit instrumente de aviație omniprezente, de la proiectarea aeronavelor complexe la formarea rețelelor globale de ticketing. Motorul cu jet a luat, de asemenea, aviația civilă la noi înălțimi - și viteze. Boeing a introdus în 1954 un prototip al jetului de pasageri 707, care ar putea zbura cu peste 600 km / h (de trei ori mai rapid decât DC-3). Patru ani mai târziu, Pan American a început serviciul obișnuit de 707 de la New York la Paris, începând cu epoca jetului.
Pe măsură ce lecțiile greu câștigate ale piloților de teste militare produceau proiecte de jet mai sigure și mai stabile, însăși forma lumii a început să se schimbe. De la masivele bombardiere nucleare B-52 capabile să zboare non-stop de la Omaha la Moscova în 11 ore, la avioane de pasageri care ar putea traversa Atlanticul în 7 ore, jetul a făcut ca călătoriile internaționale să fie accesibile tuturor. Avioanele mari de pasageri au devenit comune - 457 de pasageri Boeing 747 au debutat în 1969 - iar numărul de persoane care zburau urcau constant în fiecare an.
Avioanele de pasageri supersonice au fost următoarea frontieră evidentă. Dar cu excepțiile Tupolev sovietic TU-144, care a zburat pentru prima dată în decembrie 1968, și Concorde, o asociere comună dintre Franța și Marea Britanie care a decolat două luni mai târziu, călătoria supersonică de călători va rămâne în mare parte o noutate. Ambele avioane erau un bust financiar. În aproape 30 de ani care a zburat peste Atlantic cu o dublă viteză a sunetului, Concorde-ul care produce gaze naturale nu a rupt niciodată. Air France a încetat în mod regulat serviciul Concorde în luna mai trecut și British Airways în octombrie. Cu toate acestea, antreprenorii și politicienii au continuat să plutească idei futuriste (și până acum nepractic), precum Orient Express, un transport supersonic masiv, care ar transporta până la 200 de pasageri de la New York la Beijing în două ore, sărind ca o piatră peste pământ atmosfera la Mach 5.
Atingerea unor viteze tot mai mari nu a fost neapărat cea mai mare prioritate pentru militari. Începând cu anii 70, planificatorii militari au accentuat manevrabilitatea și furtul. Dar noile planuri, cu aripi mai mici, în unghi și suprafețe de control, tindeau să fie instabile. Acest lucru s-a schimbat odată cu dezvoltarea în anii ’70 a calculatoarelor de bord sau a sistemelor „fly-by-wire”, în linii de aviație, capabile să facă mii de ajustări pe secundă la cârme și alte suprafețe de control. Bomberul nordic Northrop B-2 și luptătorul furtiv Lockheed F-117ANighthawk, pachete bizare de negru mat de unghiuri ciudate și aripi încăpățânate concepute să dispară din radarul inamic, par să sfideze legile aerodinamicii cu ajutorul unor programe sofisticate. Tehnologia finală zburătoare cu fir, vehiculele aeriene fără pilot sau UAV-urile sunt drone cu telecomandă, care au văzut deja serviciul în cerul de peste Afganistan și Irak.
Pentru mulți experți în aviație, tehnologia avionului pare să fi atins o altă acalmie în ritmul progresului. „Aceasta este marea întrebare: Avionul este în forma sa acum o tehnologie matură?”, Spune curatorul NASM, Jeremy Kinney. „Companiile aeriene se descurcă foarte bine cu avioane cu turbofan cu corp larg, care transportă sute de oameni, iar armata inovează în mod esențial rafinările. Există chiar și un următor platou? ”
Inginerii speră. "Sigur, am atins un anumit nivel de maturitate în ultima parte a secolului XX, pe care unii o văd ca un platou, la fel ca în anii '30", spune Anderson Smith, un fost președinte al Aerospației Universității din Maryland Departamentul de Inginerie. „Cred că aceasta este o platformă de pe care vom sări și vom observa progrese dramatice.” Pe lângă îmbunătățirile eficienței și performanței aeronavelor existente, rafinările tehnologice pot permite în curând realizări uimitoare: sisteme fly-by-wire care păstrează un avion în vârf cu o aripă împușcată, reducerea sau chiar eliminarea brațelor sonice și aeronave fără pilot capabile de manevre dramatice care ar ucide un pilot.
Curios, unele dintre cele mai avansate cercetări care se desfășoară acum au o asemănare izbitoare cu inovațiile pe care Wrights le-a făcut în urmă cu mai bine de un secol. La Centrul de Cercetare a Zborului Dryden de la NASA din Edwards, California, inginerii din programul activ Aeroelastic Wing au echipat un avion de vânătoare F / A-18 Hornet cu aripi mai flexibile, care testează posibilitățile de proiectare a aripelor aeroelastice - în esență o versiune a aripii Wrights. -lipire, deși una care folosește sisteme informatice foarte avansate pentru a induce aripi să-și schimbe forma la viteze supersonice. Aripile aeroelastice fac rularea, transformarea bancară prin răsucirea aripii în sine, îmbunătățind performanța la viteze supersonice. „Foarte puține păsări zboară cu avioane sau clapete de margine”, spune Dick Ewers, un pilot de testare NASA în cadrul proiectului. În schimb, spune el, păsările își schimbă forma aripilor, în funcție de cât de repede sau încet merg și dacă se întorc, urcă, scufundă sau se urcă. "Avioanele cheltuiesc multă greutate și bani pentru a face aripile înțepenite", continuă el. Aripile aeroelastice se vor îndepărta de clapete și vor muta avionul schimbând forma aripii în sine, spune el: "În loc să înțeapă aripa, vrem să o lăsăm să fie flexibilă și să profităm de ea. ”
Logo-ul Centennial of Flight pe avionul prototipului anunță cu mândrie conexiunea remarcabilă a proiectului cu tradiția. Avioanele viitorului pot împărtăși inspirația cu Wrights, care și-au ghidat cu succes Flyerul în trei dimensiuni, schimbând forma aripilor sale. „O sută de ani mai târziu, putem descoperi că răspunsurile fraților Wright au fost mai corecte din punct de vedere aerodinamic decât cele cu care trăim de 80 de ani”, spune Dave Voracek, inginerul principal al proiectului. „Am într-adevăr cercul complet.”
