Słynne zdjęcie Johna T. Danielsa; 17 grudnia 1903 r., godzina 10:35. Aparat fotograficzny był ustawiony na końcu szyny startowej i zarejestrował moment oderwania się od ziemi samolotu pilotowanego przez Orvilla. Wilbur biegnie obok.
Marzenia o wzniesieniu się w powietrze, wzorem ptaków i zdobywanie przestworzy, towarzyszyły człowiekowi od początku jego dziejów. Dowodzą tego najstarsze mity i legendy, w których ludzie mają skrzydła i unoszą się w przestworzach. Pierwszym w historii człowiekiem, który uniósł się w powietrze był Francuz Pilatre de Rozier, który 15 października 1783 r. na królewskim dworze w Wersalu wykonał lot balonem wypełnionym ogrzanym powietrzem (lot na uwięzi). Po nim, w 1849 r., nieznany z imienia i nazwiska 10-letni chłopiec, wykonał kilka lotów na trójpłatowym szybowcu skonstruowanym przez Anglika George’a Cayley’a. Jednak pierwszym człowiekiem, który od 1891 r. odbywał regularne loty szybowcowe był Niemiec Otto Lilienthal. Był ich konstruktorem i pionierem prób w locie. Wykonał około 2000 lotów ślizgowych, najdłuższe na odległość 400 m. Zmarł w 1986 r. wskutek wypadku jakiemu uległ podczas jednego z nich.
Daleko w przeszłość sięgają też próby zbudowania latającej maszyny cięższej od powietrza, wyposażonej w zespół napędowy. Jednak dopiero pod koniec XIX wieku, wraz z pojawieniem się lekkich i sprawnych silników spalinowych, stały się one realne (powstałe wcześniej silniki parowe były zbyt duże i ciężkie). Powstało wiele projektów takich maszyn, w różnych układach aerodynamicznych, w tym:
» model samolotu w układzie tandemowego dwupłata zbudowany w 1874 r. przez Anglika Thomasa W. Moya, napędzany silnikiem parowym o mocy 3 KM;
» samolot Aerodrome zaprojektowany przez Amerykanina Samuela P. Langleya, napędzany silnikiem spalinowym o mocy 53 KM;
» maszyna latająca zbudowana w 1894 r. przez Amerykanina Hirama S. Maxima, o masie 3,5 t, napędzana dwoma silnikami parowymi o mocy 180 KM;
» ornitopter zbudowany w 1877 r. przez Anglika Edwarda P. Frosta, napędzany silnikiem o mocy 5 KM;
» modele maszyn latających budowane przez Anglika Horatio F. Philipsa, w tym z 1893 r., ze skrzydłem żaluzjowym składającym się z kilkudziesięciu płatów;
» model samolotu napędzanego silnikiem parowym zbudowany w 1884 r. przez rosyjskiego kontradmirała Aleksandra F. Możajskiego.
Należały do nich także eksperymentalne szybowce: zbudowane przez Otto Lilienthala, w układzie wielopłatów budowane przez Octave Chanute (Amerykanina pochodzenia francuskiego), zbudowane w układzie skrzynkowych dwupłatów przez Australijczyka Lawrence Hargrave oraz budowane w latach 1895-1899 przez Brytyjczyka Percy S. Pilchera.
Wymienione projekty maszyn latających nie zdołały wykonać lotu głównie z powodu niedoskonałości konstrukcji, niewystarczającej mocy zastosowanych napędów oraz wykorzystania tylko w niepełnym zakresie zasad aerodynamiki. Dopiero pod koniec XIX wieku poziom wiedzy w zakresie budowy płatowców, silników i śmigieł, a także faktyczne dokonania z zakresu awiacji pozwoliły na osiągnięcie celu jakim było zbudowanie maszyny latającej z napędem silnikowym. Jej realizacja stawała się tylko kwestią czasu.
Działalność braci Wright jest tak z sobą silnie powiązana, że tylko razem może być przedstawiana ich historia życia i droga do sukcesu. Wilbur urodził się w 1867 r. w Millville w stanie Indiana, a jego młodszy brat Orville w 1871 r. w Dayton w stanie Ohio. Byli synami wielebnego Miltona Wrighta, biskupa pewnej protestanckiej sekty i młodzieńcze lata spędzili w Dayton. Od najmłodszych lat przejawiali ogromne zainteresowanie i zdolności do majsterkowania, a w szkole interesowały ich tylko przedmioty techniczne i matematyka. Obaj otrzymali średnie wykształcenie, ale żaden nie uzyskał dyplomu ukończenia college’u. Nie było to jednak związane z brakiem zdolności, lecz z sytuacją życiową w jakiej się znaleźli. Ich przypadek jest więc kolejnym dowodem na to, że to nie formalne wykształcenie, ale zdolności, upór i pasja mogą zdecydować o sukcesie.
Przeprowadzane jesienią 1900 r. próby z szybowcem nr 1 miały głównie na celu zbadanie jego charakterystyk aerodynamicznych: oporu, nośności i sterowności. Na zdjęciu próby szybowca Wright Glider Nr 1.
We wszystkich biografiach Orville’a i Wilbura pojawia się wzmianka o wydarzeniu, które mogło przesądzić o ich późniejszym zainteresowaniu maszynami latającymi. Pewnego dnia ojciec ofiarował im jako prezent bożonarodzeniowy latającą zabawkę, tzw. chińskiego bączka. Były to wykonane z korka, bambusa i papieru latające dwuwirnikowe zabawki napędzane skręconymi włóknami gumowymi, którebyły zdolne do kilkusekundowych wzlotów do wysokości 5 m. Żadna inna zabawka nigdy ich tak nie zafascynowała. Zaczęli budować i puszczać podobne większe urządzenia, szybko przekonując się, że dobrze latają tylko miniaturki. Jednak pierwszym technicznym urządzeniem uzdolnionych braci była własnego projektu maszyna do pisania, którą wykorzystywali do sporządzania gazetki szkolnej. Kilka lat później zaczęli wydawać lokalną gazetę, ale ze względu na konkurencję na rynku prasy w rodzinnym Dayton nie osiągnęli sukcesu.
Od 1892 r. prowadzili wytwórnię i warsztaty rowerowe Wright Cycle Company – na punkcie tego środka lokomocji szalała wówczas Ameryka. Cały czas ciągle coś nowego konstruowali i ulepszali. Byli autorami wielu udoskonaleń zastosowanych w rowerach, w tym uszczelnionej samosmarującej się piasty rowerowej. Rowerowy biznes rozwijał się w szybkim tempie i był źródłem dużych przychodów finansowych. W 1895 r. w Dayton otworzyli dobrze prosperujący elegancki salon sprzedaży i wytwórnię rowerów własnej produkcji (średnia cena wynosiła 60 dolarów). W ich budowie szeroko wykorzystywali swój nowy wynalazek jakim były koła z balonowymi oponami.
Sukcesy finansowe w branży rowerowej pozwoliły braciom, pracującym zawsze w rodzinnym tandemie, spokojnie oddać się ich prawdziwej pasji: maszynom latającym. Bracia Wright wzorowali się głównie na „ojcu lotnictwa” Otto Lilienthalu, który stworzył naukowe podstawy teorii lotu. Jego doświadczenia zebrane przy projektowaniu i badaniu lekkich szybowców wykonanych z: drewna, rurek metalowych i drutu były wzorcem do podjęcia się budowy podobnych maszyn latających. Studiowanie opisów ślizgów szybowcowych było wsparte obserwacją i analizą lotu ptaków (zrozumienie zagadnień stateczności i zmiany kierunku lotu). Zaplanowali także pozyskać więcej informacji o fascynujących eksperymentach Otto Lilienthala. Niestety, kiedy podjęli próbę nawiązania z nim korespondencji, dotarła do nich tragiczna wiadomość, że w czasie jednej z prób poniósł śmierć. Ta informacja nie odwiodła braci od zainteresowań związanych z lataniem, lecz odwrotnie, całkowicie zaprzątnęła ich myśli awiacją.
Wiedząc, że zagadnienia lotu człowieka są przedmiotem zainteresowania Instytutu Smithsoniańskiego (Smithsonian Institution) w Waszyngtonie, w maju 1899 r. zwrócili się do tej instytucji z prośbą o przysłanie publikacji z zakresu awiacji. Po spełnieniu prośby przystąpili do studiowania całej dostępnej wiedzy, głównie opracowań największych ówczesnych autorytetów: Octave’a Chanute’a, Samuela P. Langleya i Jamesa Meansa, a także artykułów związanych z lataniem i praktycznymi doświadczeniami z wykonywania lotów ślizgowych. Zainteresowanie wykonywaniem takich lotów doprowadziło braci do kontaktu z Chanute, który wykonywał loty na samodzielnie zbudowanych szybowcach i jako pierwszy stosował w nich stery wysokości i kierunku. To on w krótkim czasie stał się ich głównym doradcą w pracach projektowo-konstrukcyjnych.
Efektem pierwszych kontaktów z Octave Chanute była współpraca przy projektowaniu latawca/szybowca nr 1. Był on budowany w zakładzie rowerowym w Dayton, od jesieni 1899 r. do lata 1900 roku. Jego montaż ostateczny był wykonany na miejscu prób. Masa latawca wynosiła 23,5 kg, rozpiętość skrzydeł 5,33 m, a powierzchnia nośna 15,4 m². Był dwupłatem z usztywnieniami pionowymi i drutowym naciągiem. Na wysięgniku przed skrzydłami był zabudowany ster poziomy (w dużym przybliżeniu był to układ konstrukcyjny canard, po polsku zwany „kaczką), ale nie było usterzenia ogonowego.
Miejscem prób w locie były wzgórza na wybrzeżu Atlantyku, koło małej rybackiej wioski Kitty Hawk (Północna Karolina). Znajdowały się tam szerokie plaże o 30-metrowych wydmach o nachyleniu 10 stopni. Nosiły one nieco złowieszczą nazwę Kill Devil Hills (Wzgórze Zabij Diabła). Od strony oceanu wiały silne wiatry, które ułatwiały start, a piaszczysta plaża pozwalała na łagodne lądowanie. Z danych statystycznych wynikało, że średnia miesięczna prędkość wiatru wynosiła 24 km/h, ale często występowały dni bezwietrzne jak i wiatry wiejące 100 km/h. Dlatego też Wrightowie musieli się przygotować na oczekiwanie na dogodne warunki wietrzne do prowadzenia prób.
Z uwagi na korzystną lokalizację do realizacji prób, corocznie zakładali tam obóz, a w specjalnie zbudowanej szopie były montowane i przechowywane statki latające. Miejsce to było oddalone od ludzkich siedzib, a największymi obiektami była stacja ratownictwa morskiego i posterunek meteorologiczny. Odległość od rodzinnej miejscowości Dayton wynosiła 1000 km, a jej pokonanie koleją a następnie łodzią zajmowało około trzech dni.
Wykonywane jesienią 1900 r. próby z latawcem nr 1 miały głównie na celu zbadanie jego charakterystyk aerodynamicznych (oporu, nośności i sterowności). Latawiec był obciążany balastem, którym były worki z piaskiem lub łańcuchy (przy prędkości wiatru 30 km/h maksymalne obciążenie do lotu wynosiło 25 kg). Podczas pierwszych prób latawiec był na uwięzi i ustawiany pod wiatr, a sterowano nim za pomocą linek, tak, aby utrzymywał się w napływających strugach powietrza. Ruchami steru wymuszano jego wznoszenie lub opadanie. Wielkości wytworzonych sił aerodynamicznych były określane przy użyciu sprężynowych wag zamontowanych do linek. Najdłuższe ślizgi miały po kilkadziesiąt metrów i trwały po kilkanaście sekund. Próby zakończyły się w listopadzie i wykazały, że do uniesienia człowieka koniecznym jest zbudowanie większego szybowca o nieznacznie zmienionym profilu aerodynamicznym.
Próby w locie szybowca nr 3 były prowadzone w Kitty Hawk od sierpnia do późnej jesieni 1902 r. Wykonanych zostało około 1000 różnych ślizgów; najdłuższe na odległość 200 m. Na zdjęciu Wright Glider Nr 3 podczas jednego z lotów.
Korzystając z doświadczeń z szybowcem nr 1 bracia Wright przystąpili do prac nad nowym dwa razy większym. Był budowany zimą 1900/1901 r. w takim samym układzie aerodynamicznym, posiadał przedni ster wysokości i dwa skrzydła. Szybowiec nr 2 posiadał skrzydła o rozpiętości 6,1 m i powierzchni nośnej 27,6 m² oraz ważył 45 kg. Przedni statecznik o powierzchni 1,7 m² był wysunięty przed krawędzie natarcia skrzydeł na odległość 0,76 m. Pilot zajmował pozycję leżącą na specjalnej ruchomej kołysce.
Do prób z udziałem pilota na wzgórzach w Kitty Hawk przystąpiono pod koniec lipca 1901 r. i prowadzono je do połowy sierpnia. Odbywały się w obecności Octave Chanute, który przyglądał się próbom i na bieżąco udzielał wskazówek. Największym problemem był start, gdyż dwóch ludzi trzymając za umieszczone na końcach skrzydeł uchwyty musiało biec z szybowcem pod wiatr co sił w nogach, aż do momentu wytworzenia przez płaty wystarczającej do lotu siły nośnej. Próby podejmowane przy wietrze wiejącym z prędkością 10 m/s pozwalały na loty ślizgowe o długości 100 m, a ich czas wynosił kilkanaście sekund.
Uzupełnieniem prób w locie były prowadzone w Dayton badania charakterystyk profili skrzydeł. Do tego celu był wykorzystywany zbudowany jesienią 1901 r. specjalny tunel aerodynamiczny. Była to drewniana skrzynia o długości 1,8 m i przekroju 40,6x40,6 cm, do której wentylator dmuchał powietrze, z prędkością 12 m/s. Przy wykorzystaniu wagi i własnej metody badań charakterystyk, Wrightowie ocenili 200 różnych kształtów i profili skrzydeł. Badania miały na celu określenie, które z nich wytwarzają największą siłę nośną i jak się zachowują przy różnych kątach natarcia. Profile skrzydeł miały powierzchnię około 40 cm², a zakres badanych kątów natarcia od 0° do 45°.
18 września 1901 r. Wilbur Wright na zaproszenie Octave Chanute wygłosił odczyt na zgromadzeniu Zachodniego Stowarzyszenia Inżynierów w Chicago pod tytułem „O pewnych doświadczeniach aeronautycznych”. Przedstawił w nim wszystkie dotychczas przeprowadzone eksperymenty w Kitty Hawk i Dayton, wykład został wysłuchany z wielkim zainteresowaniem i aplauzem zebranych.
Zobacz więcej materiałów w pełnym wydaniu artykułu w wersji elektronicznej >>
