Kao pilot zrakoplovnog pukovnika, pukovnik Dawn Dunlop preletio je desetine različitih aviona, od okretnog borbenog aviona F-15E Strike Eagle do masivnog transportnog aviona C-17 do ruskog MIG-21. Smještena u zrakoplovnoj bazi Edwards, ona je dio elitne eskadrile koja svojim koracima provodi najmoderniji borbeni avion F / A-22 Raptor. Ali letjelica koju je Dunlop najteže kontrolirao bila je replika zmaja braće Wright iz 1902. godine. Više nego jednom srušila je obor s muslin kožom na vjetroviti pijesak Kitty Hawk, Sjeverna Karolina. "Bio je to pravi otvor za oči", sjeća se Dunlop iz prošlogodišnjeg iskustva (modrica), dijela prigodnog programa zrakoplovnih snaga. "Oni su danas tako jednostavno leteli da smo zaboravili koliko je tada bilo teško."
Ovog mjeseca velik dio svijeta doći će na pregled „tada“, jer brojne ceremonije, knjige i preuređenja obilježavaju izum leta na motorni pogon. Bilo je nešto iza 10:30 ujutro 17. prosinca 1903., kada je Orville Wright, izumitelj i trgovinica bicikala iz Ohija, krenuo u vjetar gotovo blizu smrzavanja za 12-sekundarno propelerovo vozilo s propelerom - 120- pješačka vožnja koja je možda pokrenula moderno doba. "Zrakoplovstvo je definitivna tehnologija 20. stoljeća", kaže Tom Crouch, stariji kustos zrakoplovstva Nacionalnog muzeja zraka i svemira Smithsonian (NASM) i autor knjige Wings: AHistory of Aviation, od zmajeva do svemirskog doba . "Let je simbolizirao naše najdublje težnje, poput slobode i kontrole naše sudbine."
Usred svih proslava dugo očekivane stogodišnjice, moglo bi biti lako izgubiti iz vida koliko su nevjerojatni bili ti značajni rani letovi. Kako je Dunlop otkrio, zrakoplovi Wright bili su opasni. Slabašni sklopovi žice, drva i tkanina koje pokreću domaći motori, bile su to okretne ptice, teško upravljaju i lako se ruše. Zapravo, avioni koji su se temeljili na letaču kojeg je Orville Wright spustio s tla u narednim godinama ubili bi desetine pilota. Ipak, brod je utjelovio ono što danas prepoznajemo kao osnove letenja, i iako je zrakoplovstvo napredovalo daleko više od svega što su braća možda zamislila - 2000. godine avioni su prevozili više od tri milijarde putnika - Wrightsi su predviđali iznenađujući niz presudnih događaja, "Letenje ovog jedrilice bilo je pravi izazov, " kaže Dunlop, "ali kad se uzmete natrag, shvatite kakav je zapravo bio sjajan dizajn."
Od starih Grka, čija se mitološka priča o Ikarovim voštanim krilima topila kad se toliko približila suncu, do rezbarija koje je civilizacija južnoameričkih Inka ostavila na zidovima svoje svete andske citadele Machu Picchu, čovječanstvo je već dugo fascinirano ideja letenja. Renesansne slike i freske Kristova uzašašća na nebo „imale su koncept zraka kao što treba raditi“, kaže Richard Hallion, bivši kustos NASM-a i povjesničar zrakoplovstva, te autor knjige „Uzmi let“: Izumiti zračno doba od antike do antike. Prvi svjetski rat . “Krist je prikazan kako se diže poput rakete, a apostoli svi imaju odjeću od vjetrova. Anđeli imaju mišićava krila razmjerno njihovoj veličini. "Među najneobičnijim ranim vizijama ljudskog leta, Leonardo da Vinci su skice mehaničkih krila iz 15. stoljeća i mehaničkih helikoptera iz 15. stoljeća. No Leonardove ideje nikada nisu izostale sa stranice.
Prva osoba koja je primijenila znanstvena načela na probleme leta bio je George Cayley, engleski baronet danas poznat kao otac zračne plovidbe. Rođen 1773. godine, sagradio je prvi jedrenjak koji je uzletio s osobom na brodu - njegov kočijaš 1853. godine - i ispravno je identificirao dizanje, povlačenje i guranje kao glavne snage koje treba ovladati za pogon na motoru. Cayley, koji je objavio svoje istraživanje u časopisu Nicholsonov časopis za prirodnu filozofiju, kemiju i umjetnost, bio je prvi zrakoplovni eksperiment koji je koristio istraživačke metode koje bi bile poznate današnjim znanstvenicima i inženjerima, Peter Jakab, predsjednik NASM-ovog odjela za zrakoplovstvo, piše u svojoj knjizi Vizije letećeg stroja .
Prvi balon s vrućim zrakom s putnicima pojavio se u zraku 1783. godine, kada su njegovi izumitelji, braća Montgolfier, poslali ovcu, pijetao i patku kako se osam minuta nebo nad Versaillesom vinuo na nebo. U sljedećem stoljeću baloni i zračni brodovi koji su lakši od zraka, neuljudivi ili nemogući za kontrolu, smatrani su jedinim realnim načinom prelaska. U međuvremenu, izumitelji su se borili s izazovom leta s težim i težim zrakom. Neki su izgradili jedrilice u obliku moljaca ili šišmiša; drugi su gradili masivne zrakoplove na paru koji su bili neupotrebljivi; jedna takva kontracepcija propala je pod vlastitom težinom. Nijedan "nije imao najmanji utjecaj na izum aviona", piše Crouch.
Neki su pioniri bili na pravom putu. Nijemac Otto Lilienthal izgradio je 16 različitih jedrilica između 1891. i 1896. godine, obavivši gotovo 2000 letova u niskim brdima izvan Berlina. U svojim je eksperimentima skupljao podatke o podizanju i nadahnuo braću Wright, ali njegova smrt 1896. godine na jednom od njegovih vlastitih jedrilica imala je prigušujući učinak na zrakoplovstvo. Uvjereni da je let pogonom opasan luđak, mnogi Europljani koji rade na tom problemu su prekinuli svoje napore.
Za razliku od svojih prethodnika, Wrightsi su shvatili da je kontrola zrakoplova barem jednako važna kao i dizanje i potisak. Njihovo ključno nadahnuće bilo je razumijevanje da će zrakoplovi letjeti u tri dimenzije: penjanje i silazak (nagib), lijevo i desno (zijev) i kotrljanje (kretanje, naginjanje koji u suradnji s kormilom šalje avion u dramatične, brze okrete), Naročito ih je Roll uglavnom ignorirao ili zamislio. Hallion piše da su Wrightsi, kao biciklisti, vizualizirali avion koji se toliko okreće kao što biciklista napravi težak zavoj - zalajući se u njega. John Anderson, kustos aerodinamike u Nacionalnom muzeju zraka i svemira i autor knjige „ The Airplane - A History of Its Technology“, kaže da je Wrightsov „dugotrajni tehnološki doprinos čisto i jednostavno upravljanje letom. Wilbur Wright bio je prvi koji je razumio kako se avion okreće. "
Jednostavna kormila, poput onih koja se koriste za upravljanje brodicama kroz vodu, i dizala (poput kormila, osim horizontalnih) bili su dovoljni za pomicanje aviona gore-dolje ili lijevo i desno. Ali treća dimenzija, stvaranje avionske banke i skretanja, zahtijeva potpuno novi pristup. Wrightsovi prvi proboj shvatio je da se zrak koji struji preko krila može upotrijebiti za potiskivanje jednog krila prema dolje dok je drugo podizalo - "prevrtanje" aviona kroz zakrivljeni okretni zavoj. Sljedeći je način bio pronalaženje načina da se oba krila kreću pravim putem u pravo vrijeme - prekrasno jednostavan koncept nazvan prekrivanje krila, koji je uključivao uvijanje cijelog krila kako bi se olakšalo okretanje.
Wrightsova kombinacija kreativnosti i inženjerske vještine i danas zadivljuje znanstvenike. "Imali su mogućnost vizualizacije strojeva koji još nisu izgrađeni", kaže Crouch. Od trenutka kada su se u proljeće 1899. udarili o krila kao rješenje za pomicanje zrakoplova u tri dimenzije, ostalo je svega četiri i pol godine do njihovog epskog, kratkog, brzog leta u Kitty Hawk. Kao što Hallion kaže, "Wrightsi su se, kada su spojili glumu, kretali nevjerojatnom brzinom."
Isprva je potencijal aviona započeo zamisli najprogresivnijih znanstvenika. Wrightsov stroj bio je nasmijan kao neozbiljan, ali za bogatare, ali i previše opasan za redovitu komercijalnu upotrebu. čak su i braća mislila da će samo nacionalne vlade imati resurse za izgradnju i upravljanje avionima. "Upitno je hoće li zrakoplovi ikada prijeći ocean", podsmjehivao se 1908, povijest povijesti Harvard William Pickering. „Javnost je precijenila mogućnosti aviona, zamišljajući da će u sljedećoj generaciji moći preletjeti u London za jedan dan. To je očito nemoguće. "
Takvo prezir ohladilo je američko ulaganje u zrakoplovstvo. Između 1908. i 1913., američka je vlada na zrakoplovstvo potrošila samo 435.000 dolara - manje od Njemačke, Francuske, Čilea, pa čak i Bugarske. Europski izumitelji i poduzetnici ubrzo su gradili bolje, brže i stabilnije avione od Wrightova. "Zrakoplov Wright je europskim dizajnom zamijenjen već 1910.", kaže Jakab. Njemački, ruski i posebno francuski avijatičari i izumitelji ubrzo su dominirali nebom, kao što potvrđuje naš vokabular; "Zrakoplovstvo", "aileron", "trupac" i "helikopter" imaju francusko podrijetlo.
Za sva postignuća Wrighta, njihova je letjelica još uvijek nedostajala. Polovina pilota ubijeno je leteći letačima Wrighta u jednogodišnjem razdoblju počevši od 1909. godine; ostali rani zrakoplovi također su bili opasni. "Europljani nisu naučili iz Wright iskustva kako letjeti, oni su učili kako letjeti bolje", piše Hallion. Dizajneri poput Louisa Blériota pomaknuli su propelere Wrightsa na prednji dio aviona, što je pojednostavilo dizajn (stražnji propeler zahtijeva složenije strukture za kormila i dizala). Izvorna konfiguracija biplana - koja je bila jaka, lagana i stvara mnogo podizanja - dominirala je dizajnom aviona sve do ranih 1930-ih, kada su preuzeli monoplani, koji su brži.
Na početku Prvog svjetskog rata, avion je postao svojstven kao vojna i komercijalna tehnologija. Otvoreni pilotski kabineti, uglavnom zrakoplovi od drveta i tkanine, koji su skakali na nebu Europe - avioni poput britanske Sopwith Camel i njemačkog Albatrosa - bili su brži i daleko brži od Wright Flyera, ali i dalje opasni. Heroji poput Manfreda von Richthofna ("Crveni barun") i američkog Eddieja Rickenbackera stvorili su mistiku borbenog asa, ali tisuće drugih su nestale u zraku. Godine 1917. životni vijek britanskog borbenog pilota u zoni borbe, piše Hallion, bio je tri tjedna.
No, rat je ubrzao razvoj zrakoplovne industrije. Prvi putnički let bio je 1908. godine, kada je Wilbur Wright prevezao jednog Charlesa Furnasa tijekom testova letača Wright. Planirani putnički letovi započeli su ozbiljno sve do 1. siječnja 1914. godine, kada je Tony Jannus, poduzetni pilot s Floride, počeo letjeti pet hmelja preko TampaBaya. Avione koji lete malim brzinama i malim visinama napali su vjetrovi, uzrokujući neravnu vožnju i često bolesnu. Kabine s slabo prozračivanjem ispunjene ispušnim plinovima motora i plinovima. I loše vrijeme zadržalo je zrakoplove na zemlji, čineći putovanje zrakom nepouzdanim. Ipak, javna potražnja se ubrzala.
U 1920-ima i 30-ima, ulaganja industrije i vlade potaknula su inovacije. Okviri od drva i platnene kože zamijenili su dizajn metala, što je zauzvrat omogućilo veće, jače plovilo, pojednostavljenje, zapečaćene kabine i let s velike visine. Također su bili važni pouzdani instrumenti za letenje poput umjetnog horizonta, visinomjera i usmjernog žiroskopa, ključni za letenje u lošem vremenu (i vođenje aviokompanije prema rasporedu). Do 1932. američke su aviokompanije letjele više od 475.000 putnika godišnje.
(Smithsonian Institution. Foto Eric Long / OIPP) 1935. zrakoplovstvo je dostiglo novi vrhunac - i što je začudo nešto na visoravni - s razvojem DC-3 tvrtke Douglas Aircraft Company. Sa 21 sjedala, potpuno metalnom konstrukcijom, modernim dizajnom, uvlačivim prizemnim mehanizmom, automatskim pilotom i krstarećom brzinom od gotovo 200 milja na sat, DC-3 mnogi stručnjaci smatraju vrhuncem ravnine pokretane propelerom i postavljenom obrazac za avione kakve danas poznajemo.
Kako su novi dizajne motora brže i brže vozile propelere - po savjetima su probili zvučnu barijeru - inženjeri su se suočili sa zbunjujućim aerodinamičkim svojstvima. Šok valovi i nepredviđene turbulencije potkopali su performanse. Propeleri su izgubili učinkovitost i potisak kada su se približili nadzvučnim brzinama.
Čovjek koji je prekoračio tu granicu nije bio profesionalni inženjer. Frank Whittle, sin mašinovođe i pilot ratnog zrakoplovstva, došao je na ideju za mlazni motor dok je služio kao instruktor letenja ranih 1930-ih. "Whittle je bio neobična patka koja je gurala ideju za koju su svi smatrali da je orašasti", kaže povjesničar Roger Bilstein, autor leta u Americi: Od kriva do astronauta . "Nitko nije mislio da će uspjeti."
Whittle je ustrajao i na kraju skupljao resurse da bi sam dizajnirao izvediv mlazni motor. Koncept je, u svakom slučaju, jednostavan: zrak koji ulazi u prednji dio motora komprimira se i kombinira s gorivom, a zatim se zapali; goruća smjesa izvija na stražnjem dijelu mlaza, stvarajući ogroman potisak prolazeći kroz turbine koje napajaju kompresore u prednjem dijelu motora.
Whittleov mlazni motor prvi je put testiran u laboratoriju 1937. godine, a četiri godine kasnije pokretao je posebno dizajnirani borac u zračnoj bazi blizu Gloucestera u Engleskoj. Piloti koji su promatrali nadtajno tajni testni let sa bočne strane vlažnog aerodroma bili su zbunjeni. "Bože moj, momci, moram ići iza zavoja", izjavio je kasnije jedan oficir. "Nije imao propeler!"
U međuvremenu, njemački inženjer Hans von Ohain razvijao je vlastiti mlazni motor. Godine 1944., u Luftwaffeu je u Luftwaffe -u vidjela pregršt mlaznih boraca i bombardera, uključujući Messerschmitt Me 262 - prvi operativni mlaz na svijetu. U Americi su vojni mesing stavili mlaznice na stražnji plamenik, uvjereni da će rat dobiti konvencionalnim avionima i puno njih. Preusmjeravanje resursa za rad na neprovjerenom mlazu, inzistirali su vlasti, bilo bi gubljenje vremena. Ali nakon što su Saveznici na kraju rata provalili kroz Njemačku, regrutuju na desetine njemačkih znanstvenika za mlazni avion i rakete, uključujući Wernhera von Brauna, a zatim su ih odveli u Sjedinjene Države u "Operacijsku knjižicu". Plan je postavio temelje desetljećima inovacija predvođenih SAD-om, od odmah korisne mlazne tehnologije do napretka u raketiranju, što bi u konačnici omogućilo svemirski program.
Tehnologija mlaznog pogona bila je najvažnija u zrakoplovstvu još od Wrightsa. "Mlaz nije bio rafiniranje ničega, bio je potpuni proboj", kaže Anderson iz NASM-a. "Cijelu drugu eri zrakoplovstva otvorili su Whittle i von Ohain." Ipak, izumitelji mlaza nikada nisu dobili priznanje u kojem su uživali Wrightsi. Whittletove patente britanska je vlada prisvojila za vrijeme rata, a von Ohain je tiho započeo novu karijeru 1947. godine - kao pogonski znanstvenik američkog ratnog zrakoplovstva.
Pa ipak bi bile potrebne godine napornog rada da se mlazni avion pretvori u pouzdan prijevoz. U ranim danima piloti borbenih aviona imali su jednu od četiri mogućnosti da umru u zrakoplovnoj nesreći. Nadzvučni brzine, barem oko 650 mph, zahtijevaju preispitivanje konvencionalnih predodžbi o aerodinamičnosti, kontroli i učinkovitosti. Dizajn X-1, koji je 1947. probio zvučnu barijeru nad kalifornijskim MurocDryLake, bio je zasnovan na metku kalibra .50, predmet za koji su inženjeri znali da je nadzvučan. Letio ga je lakonski zapadnovirginijski testni pilot Chuck Yeager, as veteran iz Drugog svjetskog rata koji je ubrojio dva Messerschmitta 262 u svoje ubojice.
Hrabrost tih pilota testiranja je ono čega se često sjećamo prvih dana jet-putovanja. Ali možda su još važniji bili golemi izdaci vlade za zrakoplovna i svemirska istraživanja 1950-ih i 60-ih. Do 1959. zrakoplovna industrija bila je jedan od najvećih poslodavaca u američkom proizvodnom sektoru, s više od 80 posto prodaje u desetljeću i pol nakon Drugog svjetskog rata vojsci. Američki zrakoplovni i svemirski uspjesi postali su snažni simboli u hladnom ratu, a procvat zrakoplovne industrije dobio je ono što je postalo blanko ček vlade. Uostalom, kao lik u filmskoj verziji Pravih stvari primijetio je: "Nema dolara, ne Buck Rogers."
"Vladino ulaganje u stvari povezane s letovima pokrenulo je čitav široki front tehnološkog razvoja", kaže Crouch. "Jedna stvar za drugom se razvila jer je nekako povezana s letom, a vlade su trošile novac na to." Računala su postala sveprisutna zrakoplovna oruđa, od pomaganja dizajniranja složenih zrakoplova do formiranja globalnih mreža karata. Mlazni je motor također doveo do novih visina i brzina civilnog zrakoplovstva. Boeing je 1954. predstavio prototip putničkog zrakoplova 707 koji je mogao letjeti više od 600 mph (tri puta brže od DC-3). Četiri godine kasnije, Pan American započeo je redovnu uslugu 707 od New Yorka do Pariza, uvodeći se u jet-age.
Kako su teško osvojene lekcije vojnih testnih pilota donijele sigurnije, stabilnije dizajne, sam oblik svijeta počeo se mijenjati. Od ogromnih nuklearnih bombardera B-52 koji su mogli letjeti non-stop iz Omahe do Moskve u 11 sati, do putničkih mlaznjaka koji su mogli preći Atlantik u 7 sati, mlaz je međunarodnim putovanjima učinio dostupnim gotovo svima. Veliki putnički zrakoplovi postali su uobičajeni - 452 putnički Boeing 747 predstavljen 1969. godine - a broj ljudi koji su letjeli stalno se povećava svake godine.
Nadzvučni putnički avioni bili su sljedeća očita granica. Ali s iznimkama sovjetskog Tupoljeva TU-144, koji je prvi put poletio u prosincu 1968., i Concordea, zajedničkog pothvata Francuske i Britanije koji je krenuo dva mjeseca kasnije, nadzvučni putnički promet ostat će uglavnom novost. Oba zrakoplova bila su propala financijski. U gotovo 30 godina leteći Atlantikom dvostruko brže od zvuka, Concorde koji se trepere plinovima nikada se nije razbio. Air France je prekinuo redovite redovne usluge Concorde ovog svibnja, a British Airways u listopadu. Unatoč tome, poduzetnici i političari nastavili su plutati futurističkim (i do sada nepraktičnim) idejama, poput Orient Expressa, ogromnim nadzvučnim prijevozom koji bi u dva sata prevozio do 200 putnika iz New Yorka do Pekinga, preskačući poput kamena preko zemlje atmosfera na Mach 5.
Ostvarivanje sve većih brzina nije nužno najveći prioritet za vojsku. Od 1970-ih, vojni planeri naglašavali su upravljivost i skrovitost. No, novi su zrakoplovi s manjim kutnim krilima i upravljačkim površinama obično bili nestabilni. To se promijenilo razvojem zrakoplovnih letjelica ili „fly-by-wire“ sustava u 1970-ima zrakoplovnog linga, sposobnih napraviti tisuće podešavanja na kormilo i druge upravljačke površine. Čvrsti bombarder Northrop B-2 i prikriveni lovac Lockheed F-117ANighthawk, bizarni mat-crni snopovi čudnih kutova i tvrdoglava krila dizajnirana da nestanu s neprijateljskog radara, izgleda da prkose zakonima aerodinamike uz pomoć sofisticiranog softvera. Vrhunska tehnologija "fly-by-wire", bespilotna letjelica ili UAV-ovi su bespilotne letjelice na daljinu, koje su službu vidjeli u nebu iznad Afganistana i Iraka.
Mnogim stručnjacima u zrakoplovstvu čini se da je tehnologija zrakoplova pogodila još jedno zatišje u stopi napretka. "To je veliko pitanje: Je li avion u svom obliku sada zrela tehnologija?", Kaže kustos NASM-a Jeremy Kinney. "Zrakoplovne kompanije rade vrlo dobro s turbofanskim avionima širokog karoserije koji prevoze stotine ljudi, a vojska u osnovi inovira poboljšanja. Postoji li još jedan visoravni? "
Inženjeri se tome nadaju. "Naravno, dostigli smo određenu razinu zrelosti u posljednjem dijelu 20. stoljeća koju neki vide kao visoravni, istu kao u 30-ima", kaže Smithsonian's Anderson, bivši predsjednik Sveučilišta Maryland's Aerospace Odjel za inženjerstvo "Vjerujem da je ovo platforma s koje ćemo iskočiti i vidjeti dramatičan napredak." Pored poboljšanja učinkovitosti i performansi postojećih zrakoplova, tehnološka poboljšanja uskoro mogu omogućiti nevjerojatna dostignuća: letjeti po žici, koji održavaju avion uzdignut s jednim pogotkom krila, smanjenje ili čak eliminiranje zvučnih granata i bespilotna letjelica sposobna dramatičnih manevara koji bi ubili pilota.
Zanimljivo je da neka od najnaprednijih istraživanja koja se upravo događaju trenutno imaju upečatljivu sličnost s inovacijama koje su Wrightsi napravili prije više od jednog stoljeća. U NASA-inoj istraživačkom centru Dryden Flight u Edwardsu u Kaliforniji, inženjeri u programu Active Aeroelastic Wing opremili su borbeni avion F / A-18 Hornet s fleksibilnijim krilima koji testiraju mogućnosti aeroelastičnog dizajna krila - u osnovi verziju Wrightsovog krila - naprezanje, premda onaj koji koristi vrlo napredne računalne sustave kako bi potaknuo krila za promjenu oblika pri nadzvučnim brzinama. Aeroelastična krila omogućuju se kotrljajući, što je moguće više okretanja krila, poboljšavajući performanse pri nadzvučnim brzinama. "Vrlo malo ptica leti avionima ili rubovima vodećih rubova", zaključuje Dick Ewers, NASA-in pilot pilot projekta. Umjesto toga, kaže, ptice mijenjaju oblik krila, ovisno o tome koliko brzo ili sporo idu i da li se okreću, penju, rone ili lete. "Zrakoplovi troše puno težine i novca čineći krilca ukočenima", nastavlja on. Aeroelastično krilo na kraju će ukloniti zakrilce i pomaknuti ravninu mijenjajući oblik samog krila, predviđa: "Umjesto da zakrči krilo, želimo da bude fleksibilna i da to iskoristimo. "
Logotip Stogodišnjice leta na prototipskom avionu s ponosom najavljuje izvanrednu povezanost projekta s tradicijom. Planovi budućnosti mogu dijeliti inspiraciju s Wrightsima, koji su uspješno usmjeravali svoj Flyer u tri dimenzije, mijenjajući oblik svojih krila. "Sto godina kasnije možemo otkriti da su odgovori braće Wright bili aerodinamičniji ispravni od onih s kojima živimo 80 godina", kaže Dave Voracek, glavni inženjer projekta. "Doista smo došli u punom krugu."
