Братья Райт спроектировали, построили и осуществили полеты на серии из трех пилотируемых планеров в 1900–1902 годах, работая над достижением возможности полета с двигателем . Они также провели предварительные испытания с воздушным змеем в 1899 году. В 1911 году Орвилл провел испытания с гораздо более сложным планером. Ни воздушный змей, ни какой-либо из планеров не сохранились, но были построены копии всех.
Воздушный змей 1899 года, который Уилбур запустил около своего дома в Дейтоне , штат Огайо, имел размах крыльев всего 5 футов (1,5 м). Этот аппарат из соснового дерева и шеллака, хотя и слишком маленький, чтобы нести пилота, проверял концепцию деформации крыла для управления креном , которая оказалась необходимой для решения братьями проблемы управляемого полета. Райт сожгли аппарат вместе с другим мусором в 1905 году. [1]
Планер братьев Райт 1900 года был первым, способным перевозить человека. Его общая структура была основана на двухплоскостном планере Октава Шанюта 1896 года. Его аэродинамический профиль крыла был получен из опубликованных таблиц аэродинамической подъемной силы Отто Лилиенталя . Планер был разработан с возможностью перекоса крыла для полноразмерного испытания концепции, впервые опробованной на воздушном змее Райт 1899 года.
23 сентября 1900 года Уилбур написал из Китти Хок: «Моя идея — просто экспериментировать и практиковаться с целью решения проблемы равновесия. Когда машина будет находиться под надлежащим контролем при всех условиях, проблема с двигателем будет быстро решена. Я конструирую свою машину, которая выдержит вес, примерно в пять раз превышающий мой... скрепленный как мост». Весом 52 фунта (24 кг), планер имел размах крыльев 17,5 футов (5,3 м), площадь крыла 155 квадратных футов (14,4 м 2 ), при этом крылья были изогнуты с соотношением 1 к 22. В 1924 году Орвилл писал: «...мы сохраняли руль высоты спереди в течение многих лет, потому что он абсолютно предотвращал пикирование носом, подобное тому, в котором Лилиенталь и многие другие с тех пор встретили свою смерть». Гарри Б. Комбс отметил: «... поскольку руль высоты был впереди, а не сзади, самолет, когда он срывался, вместо того, чтобы выходить из штопора и убивать их, как это сделал бы обычный самолет, просто парашютировал на землю в плоском положении. Передний руль высоты также служил визуальным индикатором положения самолета в полете». Летчик управлял самолетом из положения лежа на нижнем крыле, чтобы уменьшить сопротивление воздуха. [2]
Планер впервые поднялся в воздух как беспилотный воздушный змей 5 октября 1900 года недалеко от Китти-Хок , Северная Каролина. Затем Уилбур полетел в качестве пилота, в то время как люди на земле держали тросы, прикрепленные к воздушному судну. Впоследствии Уилбур совершил около дюжины свободных полетов за один день, завершив испытательные сезонные работы. Братья бросили планер, когда они снялись с лагеря 23 октября, и в конечном итоге он исчез во время сильных штормов в регионе. Тканевое покрытие компонентов крыла было передано жене помощника Билла Тейта, в семье которого Уилбур впервые остановился в Китти-Хок в 1900 году. Миссис Тейт предположительно использовала материал для пошива платьев для своих дочерей.
Впоследствии Уилбур писал: «Продольная балансировка и управление осуществлялись с помощью горизонтального руля, выступающего перед плоскостями. Поперечная балансировка и правое и левое управление достигались путем увеличения наклона крыльев на одном конце и уменьшения их наклона на другом». Братья продемонстрировали две трети окончательной трехмерной системы управления (планер не имел вертикального руля). [2] : 116–122
Планер Райт 1901 года был вторым из экспериментальных планеров братьев. Они испытали его над холмами Килл-Девил , в четырех милях к югу от Китти-Хок. Планер был похож на версию 1900 года, но имел большие крылья. Он впервые поднялся в воздух 27 июля 1901 года и был снят с эксплуатации 17 августа. За это время он совершил от 50 до 100 свободных полетов, в дополнение к полетам на привязи в качестве воздушного змея.
Снова взлетев с холма Биг-Килл-Девил, новый планер теперь имел размах крыльев 22 фута (6,7 м), хорду 7 футов (2,1 м), площадь крыла 290 квадратных футов (27 м 2 ) и весил 98 фунтов (44 кг). Однако изгиб был увеличен до соотношения 1 к 12 с тупым краем. Эта новая конструкция крыла потребовала от Уилбура полного отклонения руля высоты, чтобы планер взлетел, и Уилбур впервые столкнулся со сваливанием. Однако переднее расположение руля высоты позволило планеру снижаться в парящем режиме, а не срываться в штопор. Уилбур отметил, что при слабом ветре «центр давления находился перед центром тяжести», в то время как при увеличении скорости ветра центр давления смещался назад, пока при сильном ветре «центр давления не достигал точки даже позади центра тяжести». Это открытие заставило братьев уменьшить глубину кривизны крыла. Уилбур отметил, что с модификацией «...мы делали план за планом, иногда следуя близко к земле, а иногда плывя в воздухе». Они также измерили давление под разными углами падения и отметили, что давление не было под прямым углом к хорде, как ожидалось, а было наклонено вперед, преодолевая структурное сопротивление, а также создавая подъемную силу. Тем не менее, измеренная подъемная сила составила всего одну треть от того, что они рассчитали. Это заставило их усомниться в коэффициенте Смитона , используемом для вычисления этой подъемной силы, и усомниться в расчетах, сделанных Отто Лилиенталем и Сэмюэлем Лэнгли . Планер также использовался для инициирования поворота с помощью перекоса крыла, что привело к сюрпризу. Уилбур отметил, что «перевернутое крыло, кажется, отстает, но сначала поднимается». Это потребовало бы третьего средства управления планером, помимо перекоса крыла и отклонения руля высоты. [2] : 131–147
Нервюры крыльев прогибались под весом пилота, искажая аэродинамические формы крыльев. Братья устранили неполадку, но крылья все еще производили гораздо меньше подъемной силы, чем ожидалось, и деформация крыла иногда заставляла планер поворачивать в противоположном предполагаемому направлении: это было открытие и первое описание неблагоприятного рыскания . [3] После завершения испытаний братья хранили планер в своем сарае для лагеря. Сарай и планер были впоследствии сильно повреждены ураганами. Стойки крыла были спасены для планера 1902 года, но остальное было заброшено.
По словам Комбса, «Когда Райты впервые испытали свой планер 1900 года на горе Биг-Килл-Девил, они обнаружили, что их расчеты были ошибочными. На самом деле, планер, к их горькому разочарованию, выдал около половины расчетной подъемной силы. Они заметили, что сопротивление или лобовое сопротивление всей рамы, когда она не несла никакого веса и, следовательно, летела под очень плоским углом атаки, было намного меньше, чем они ожидали, возможно, больше чем на половину меньше». Расхождение было связано с тем, что Райты использовали опубликованное значение 0,005 для коэффициента давления воздуха (коэффициент Смитона). Убежденные, что это значение коэффициента было ошибочным, они вывели меньшее значение 0,0033 из своих экспериментов, объясняя, почему они столкнулись с меньшей подъемной силой и лобовым сопротивлением, чем первоначально вычислялось и ожидалось. [2] : 367–375
Планер Райт 1902 года был третьим свободнолетающим планером, построенным братьями. Это был их первый планер, в котором использовалось управление рысканием с помощью заднего руля, и его конструкция напрямую привела к созданию моторного планера Райт 1903 года .
Братья в аэродинамической трубе испытали около 200 конфигураций крыла, варьируя соотношения сторон, кривизны, изгибы, двугранные и ксеноморфные в монопланных и многокрылых комбинациях. Каждый аэродинамический профиль был изготовлен из листового металла со сварными передними кромками. Уилбур описал использование «выпрямителя ветра... ряда узких вертикальных поверхностей», чтобы получить «ток почти постоянного направления. Сам прибор был установлен в длинной квадратной трубе или желобе со стеклянным колпаком...» Имея размеры 6 футов (1,8 м) в длину и 16 дюймов (41 см) в квадрате, ветер создавался вентилятором, соединенным шестернями с небольшим двигателем внутреннего сгорания, все это было разработано и построено братьями. Получившийся новый планер, по словам Уилбура, был «...32 фута (9,8 м) x 5 футов (1,5 м), занимая площадь в 305 квадратных футов (28,3 м 2 ) в целом. Кривизна составляет около 1 к 25. Есть признаки того, что он будет скользить под углом около 7° - 7½° вместо 9½° - 10°, как в прошлом году». Примечательно, что пик изгиба теперь составлял около трети хорды от передней кромки. Передний руль высоты теперь был меньше - 15 квадратных футов (1,4 м 2 ) и имел форму небольшого крыла. Планер включал в себя бедренную раму для управления деформацией крыла и два фиксированных вертикальных руля, каждый размером около 1 фута (0,30 м) на 6 футов (1,8 м). [2] : 152–161
Братья спроектировали планер 1902 года зимой 1901/02 года. Конструкция крыла была основана на данных обширных испытаний миниатюрных аэродинамических профилей в их самодельной аэродинамической трубе. Они построили компоненты планера в Дейтоне и завершили сборку в своем лагере Kill Devil Hills в сентябре 1902 года. Полеты проходили с 19 сентября по 24 октября. Чтобы справиться с обнаруженным в 1901 году неблагоприятным рысканием в планере, Райт испытали двойной фиксированный задний руль, надеясь улучшить управление поворотом, но несколько раз [4] пилот не мог прекратить поворот и сталкивался с землей. «Добавление фиксированного вертикального лопасти сзади увеличило проблемы и сделало машину абсолютно опасной». Братья решили снять один руль, а затем сделать оставшийся руль управляемым, чтобы добиться лучшего управления. [5]
Новый руль был готов к 6 октября, имел высоту 5 футов (1,5 м), ширину 14 дюймов (36 см) и имел левое или правое движение на 30 градусов. Повороты координировались путем прикрепления руля к тем же проводам, которые управляли деформацией крыла. По словам Комбса, «в последние недели октября в Китти Хок они совершили более тысячи планирующих полетов. Они пролетали более 600 футов в ряде случаев и до 26 секунд за один полет. Они летали при ветре более 30 миль в час». Что самое важное, оба брата летали, а первый полет Орвилла состоялся 23 сентября. Уилбур отметил: «Теперь мы держим все рекорды! Самая большая машина, с которой мы управляли в любую погоду, совершила самое большое планирование (американское), самое долгое время в воздухе, самый маленький угол снижения и самый сильный ветер!!!» [2] : 165, 170–173
В сентябре 1903 года они обнаружили, что их планер 1902 года пережил зиму, хотя его корпус был снесен с фундамента на 2 фута (0,61 м). Они использовали планер 1902 года для практики полетов, одновременно готовя моторизованный Wright Flyer . Они построили новое здание размером 44 фута (13 м) на 16 футов (4,9 м) на 9 футов (2,7 м) и построили печь, чтобы согреться, пока они совершали несколько полетов на планере. 3 октября они установили мировой рекорд выносливости планера в 43 секунды, затем в ноябре они пролетели новый рекорд в 1 минуту и 12 секунд. [2] : 189–199
На одной из их фотографий видно, что они установили второй вертикальный киль как часть управляемого заднего руля направления, что соответствует оригинальному дизайну, а также дизайну двойного заднего руля направления моторизованного Flyer. Последний раз планер летал в ноябре 1903 года. После успешных полетов с мотором они вернули планер на хранение в лагерь, прежде чем вернуться домой на Рождество. Когда они в следующий раз посетили Kitty Hawk в 1908 году, чтобы испытать свой улучшенный Wright Flyer III , погода Outer Banks взяла свое: склад и планер внутри были разрушены. Сегодня спасенный кусок законцовки крыла планера 1902 года хранится в Национальном музее авиации и космонавтики в нескольких футах от Wright Flyer 1903 года .
Общая характеристика
В 1911 году Орвилл Райт вернулся в Килл-Девил-Хиллз с новым планером в сопровождении своего английского друга Алека Огилви . Орвилл намеревался испытать на планере систему автоматического управления, но не сделал этого из-за присутствия репортеров (в конечном итоге он усовершенствовал систему на самолете с двигателем в 1913 году). Планер имел то, что тогда становилось обычным хвостовым оперением, а не установленным спереди элеватором или уткой . Пилот также сидел с ручным управлением, а не лежал ничком в люльке, как в оригинальных планерах. 24 октября Орвилл парил на планере над Килл-Девил-Хиллз при ветре 40 миль в час (64 км/ч) в течение 9 минут 45 секунд, что намного превысило предыдущие показатели братьев по продолжительности планирования. Рекорд держался десять лет, пока не был побит в Германии в 1921 году Вольфгангом Клемперером . [6] [7]
Общая характеристика
Существует ряд копий планеров. Историк братьев Райт Рик Янг из Ричмонда, штат Вирджиния, построил 9 точных рабочих копий всех планеров Райт и Flyer 1903 года . Планеры Янга 1902 года появлялись в многочисленных фильмах и телевизионных документальных фильмах, включая фильм IMAX 1986 года «На крыле» . Одна из его копий 1902 года экспонируется в галерее братьев Райт Смитсоновского национального музея авиации и космонавтики . В Музее авиации Вирджинии [8] в международном аэропорту Ричмонда хранятся Wright 1899 Kite, планеры 1900, 1901 и 1902 годов и Flyer 1903 года , все построенные Янгом. В 2011 году Янг исследовал и построил копию планера Wright 1911, которая была представлена во время мероприятия Soaring 100 у Национального памятника братьям Райт в ознаменование 100-летия рекордного полета Орвилла Райта.
Копия планера 1902 года выставлена в Национальном историческом парке «Авиационное наследие Дейтона» в Дейтоне, штат Огайо.
Еще одна копия планера 1902 года также экспонируется в Национальном музее полетов США в Элмайре, штат Нью-Йорк . [9]
Была построена полномасштабная копия планера 1902 года, которая экспонируется в Музее авиации и космонавтики в Сан-Диего, Калифорния . [10]
Еще одна копия, уменьшенная вдвое модель, экспонируется в Музее авиации и космонавтики «Крылья над Скалистыми горами» в Денвере, штат Колорадо . [11]
Команда под руководством Ника Энглера из компании Wright Brothers Aeroplane Company также построила копии всех трех планеров.
Копия планера 1911 года была построена Эрнестом Швейцером к 75-летию полета Орвилла. С 1986 года она висит в Национальном музее полетов в Элмайре, штат Нью-Йорк.
Некоторые копии летают и в наше время. [12]
{{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )Включает отрывки из дневников и переписки, касающиеся братьев Райт и их экспериментов.
Медиа, связанные с планером Райта на Wikimedia Commons