братья райт что сделали
Братья Райт
Из Википедии — свободной энциклопедии
Братья Уи́лбер и О́рвилл Райт [1] (англ. Wilbur Wright (1867—1912) и англ. Orville Wright (1871—1948)) — американцы, за которыми в большинстве стран мира признаётся приоритет конструирования и постройки первого в мире самолёта, способного к полёту, а также совершение первого управляемого полёта человека на аппарате тяжелее воздуха с двигателем. [2] [3] [4] Возможно братья не стали первыми, кто совершил полёт на экспериментальном самолёте, но они первыми смогли управлять полётом самолёта. Их работы прямо повлияли на все последующие попытки создания самолёта в мире, авиастроение всех ведущих стран.
Фундаментальное достижение братьев Райт — практичные системы управления и устойчивости по трём осям вращения самолёта, чтобы эффективно управлять самолётом и поддерживать его равновесие во время полёта. [5] Их подход стал основой для самолётов. [6] [7] Братья Райт сосредоточились на изучении вопросов управления летящим аппаратом, вместо того, чтобы находить возможность устанавливать более мощные двигатели, как это делали другие экспериментаторы. Их эксперименты в аэродинамической трубе оказались плодотворнее, чем эксперименты других пионеров авиации, для создания эффективного крыла и пропеллеров. [8] [9] 22 мая 1906 года они получили патент США № 821393 на изобретение системы аэродинамического управления, осуществляемого с помощью поверхностей самолёта. [10]
Технические знания братья Райт приобрели, работая многие годы в своём магазине, где продавали печатные прессы, велосипеды, двигатели и другие механизмы. [11]
Братья Райт: первые патентные тролли
Фотографические пластинки 1905 года донесли до нас портреты Орвилла Райта (34 лет) и Уилбура Райта (38 лет).
17 декабря 1903 года братья Орвилл и Уилбур Райт совершили первый удачный полёт на аппарате тяжелее воздуха. Они смогли влететь на своей машине, «Флайер», прямо в исторические книжки. Но кроме того, в последующее десятилетие их машина носила их по залам суда по всей Европе и Северной Америке.
В судах братья Райт вели длительную, неприглядную и по большей части безуспешную битву против других пионеров авиации по вопросу принадлежности принципов аэронавтики, делающих полёты возможными. Братья Райт цитировали патент 1906 года на свою машину и утверждали, что эти принципы принадлежат им, обвиняя конкурентов в краже интеллектуальной собственности. Давая отпор в суде, конкуренты Райтов утверждали, что теория, лежащая в основе машин, является общественным достоянием человечества, и доказывали, что патент Райтов относится только к конструкции их аэроплана.
В ходе этой битвы Райты показали себя не только пионерами авиации. Они также показали себя пионерами той деятельности, что иногда называют патентным троллингом: противоречивой современной практики судебных разбирательств с конкурентами по поводу нарушений, выходящих за пределы патента. Их наследием, таким образом, служат не только гениальность и инновации, но и сутяжничество и препятствие прогрессу. Ни шатко ни валко продвигая аэронавтику в начале XX века, Орвилл и Уилбур Райт тратили свои таланты и энергию – а также таланты и энергию самых одарённых своих конкурентов – на юридические битвы, происходившие с 1909 по 1917 годы. В результате американская авиация неизмеримо пострадала, а Райты установили опасные прецеденты для последующих поколений будущих патентных троллей.
Требования, связанные с патентом братьев Райт работали примерно так же, как и у сегодняшних патентных троллей. Рассмотрим часто цитируемый пример патентных неприятностей прошлого десятилетия: дело компании Personal Audio. Компании принадлежал патент 2001 года на «систему распространения аудиопередач и сообщений, в которой центральная система организует и передаёт сегменты программ подписчикам в разных местах», который она использовала в связи с предполагаемым выходом MP3-плеера (который так и не был выпущен). После того, как её иски о нарушении патента были отклонены в апреле 2015 года, компания использовала этот патент для доказательства того, что она изобрела идею подкастов, и что подкастеры, таким образом, занимаются кражей их интеллектуальной собственности. Эти судебные иски разделяет сто лет, однако общая схема требований Personal Audio и братьев Райт по сути идентичны.
Чтобы понять иски Райтов, сначала нужно изучить содержимое их патента. Патент, полученный ими через три года после первого полёта, описывал «летающую машину», с упором на наиболее революционный вклад братьев в исследования в области аэронавтики: их инновационный механизм управления самолётом в полёте.
По схеме Райтов – и почти во всех более поздних самолётах – управление осуществлялось при помощи того, что братья называли «поперечными кромками» крыльев самолёта. На практике это означало необходимость двигать задними внешними кончиками крыльев в разных направлениях, чего Райты добились при помощи тросов, искривляющих крылья «Флайера», сделанные из дерева и ткани. Для примера попробуйте скручивать в разных направлениях концы коробки со спагетти.
Искривление крыльев было ключевой инновацией, сделавшей пилотируемый полёт с мотором осмысленной реальностью. И хотя более ранние модели аэропланов могли отрываться от земли, все они были по сути своей нестабильными и невероятно опасными. Орвилл и Уилбур по праву гордились своей идеей и заслуживали любой защиты интеллектуальной собственности, которую мог обеспечить закон.
Однако Райтам захотелось запатентовать не только свой механизм искривления крыльев, но и все будущие устройства, способные двигать «поперечные кромки» крыльев самолёта – то есть, подать юридическую заявку на открытые ими принципы аэронавтики. Если бы патент интерпретировали так, как они хотели, это обеспечило бы им монополию на рынке авиации на многие годы.
К счастью для последовавшей истории авиации, многие из ранних конкурентов Райтов согласились рискнуть участием в юридической битве. Одним из таких конкурентов был Гленн Кёртисс, производитель мотоциклов, ставший разработчиком аэропланов, превратившийся в одного из самых яростных соперников Райтов. Оснастив свой самолёт подвижными закрылками, названными элеронами, вместо механизма искривления крыльев, Кёртисс надеялся избежать нарушения патента Райтов. Но поскольку управление его самолётом работало по тому же принципу, Райты посчитали, что это стоит разбирательства.
Кёртисс, однако, был не одинок в своей юридической беде. Между 1909 годом, когда Райты впервые подали в суд на Кёртисса, и 1917, когда патент Райтов был приостановлен, братья подали иск против одного из истинных героев ранней авиации.
Финансовые результаты исков были неоднозначными. Немецкий судья отклонил иск Райтов. Французский суд встал на их сторону. В США судьи дважды отказывали Кёртиссу – хотя, как и во Франции, юридические споры не давали братьям возможности собирать сколь-нибудь значительные роялти до момента разрешения патентной войны. Тем временем непрекращающаяся угроза получения от юристов Райтов письма с жёсткими формулировками убедила более робких конкурентов проглотить свою гордость и оплатить братьям значительные суммы за возможность выставить свои летательные аппараты.
Однако если финансовые результаты патентной войны оказались неоднозначными, её влияние на американскую авиацию было безусловно негативным. Ещё до смерти Уилбура в 1912 году, в разгар тяжбы, Райты пренебрегали исследованиями и разработками. К 1915 году, когда Орвилл продал компанию, основанную им со своим братом, их самолёт высмеяли, как опасный и устаревший. Вызывав когда-то зависть, самолёт Райтов стал посмешищем. Тем временем, хотя во время патентных войн другие американские разработчики продолжали разрабатывать впечатляющие инновации, индустрия авиации США в целом была заторможена тяжбами. Ко времени начала участия США в Первой Мировой войне в 1917 году состояние отечественной авиации было столь унылым, что правительство США не смогло найти ни единого самолёта, подходящего для военной службы. Таким образом страна, изобретшая летающие аппараты с мотором, бороздила разорванные войной небеса Европы в иностранных самолётах.
Расстроенный таким положением дел, активно рвущийся наверх политик Франклин Делано Рузвельт, тогда служивший помощником министра ВМФ, решил действовать. Надавив на ключевых игроков американской индустрии аэронавтики, Рузвельт убедил держателей интеллектуальной собственности сформировать патентный пул, который позволил бы производителям самолётов использовать технологии друг друга за скромный гонорар. Тем самым Рузвельт, по сути, привёл патентную войну к давно уже требовавшемуся финалу.
Нельзя сказать, чтобы Райты проиграли патентную войну. Орвилл и Уилбур получили огромные деньги от испуганных конкурентов, несмотря на отсутствие чёткого решения суда в их пользу. Но в долгосрочной перспективе многочисленные обстоятельства – среди которых важнейшим было историческое развитие – обернулись против Райтов, обеспечив, чтобы принципы аэронавтики, открытые ими, принадлежали всем.
Сегодня мы должны помнить не только первый исторический полёт Райтов, но и годы бесполезных и неприятных юридических конфликтов, в которые те впутали основанную ими же индустрию.
Как братья Райт сделали человеческий полет реальностью?
17 декабря 1903 года братья Райт вошли в историю на своем летательном аппарате, совершив первый полет с двигателем.
Мы знаем, что братья Райт были первыми, кто реализовал многовековые человеческие фантазии и желание человеческих полетов. Но кем были братья Райт? Как они влюбились в идею полета человека? И как они на самом деле сделали человеческий полет реальностью? Давай выясним.
Увлечение полетом на всю жизнь
Братья Райт выросли в Дейтоне, штат Огайо. Уилбур и его младший брат Орвилл вместе сформировали тесные партнерские отношения. Ни один из мужчин не был женат, но посвятил всю свою жизнь совместной работе. Как выразился Уилбур, в некотором смысле они даже «думали вместе».
Их отец, Милтон Райт, был епископом Церкви Объединенных братьев, и его обязанности в служении означали, что он часто бывал вдали от дома и своей семьи. Мать Райтов, Сьюзен, была немецкого происхождения из семьи каретных мастеров. Она была очень искусна в механических задачах и, похоже, передала эту черту своим сыновьям.
Однажды их отец, возможно, вернувшись из одного из своих частых путешествий, подарил мальчикам игрушку, которая положила начало делу всей их жизни. Это был игрушечный вертолет, хрупкая конструкция из пробки, бамбука и резиновых лент, которые крутили винты, прикрепленные к игрушке.
Войдя в дом, отец бросил его им, и он вместо того, чтобы упасть, полетел и гудел по комнате. Как потом вспоминали братья, в руках энергичных маленьких мальчиков игрушка продержалась недолго, но память об этой игрушке сохранилась.
Братья почти не учились в школе, но в юности были воспламенены любовью к науке, подобно юному Томасу Эдисону. Когда они стали старше, Райты открыли типографию, следуя изобретению Гутенберга. Кроме того, они также открыли магазин велосипедов, чтобы продавать и ремонтировать велосипеды, которые были в моде в 1890-х годах.
Братья Райт начали строительство с нуля
Известие о смерти немецкого изобретателя Отто Лилиенталя в результате авиакатастрофы взбудоражило братьев Райт. Они приступили к изучению всего, что было известно о полетах, изучая работы более ранних пионеров. При этом они обнаружили кое-что, что их шокировало.
Они обнаружили ошибки в расчетах сопротивления воздуха, и это побудило их больше не полагаться на полученные знания или предыдущие работы других людей, а начать собственные эксперименты.
Одна из немногих фотографий планера братьев Райт, летящего как воздушный змей.
Райты даже построили свою собственную аэродинамическую трубу для измерений. Ключевым нововведением, к которому они пришли, было так называемое искривление крыла, которое должно было стабилизировать полет. Эти изобретения появились не в университете или крупном исследовательском институте, а в их небольшой мастерской в Дейтоне, штат Огайо.
С 1900 года Райты проводили свои эксперименты на объекте недалеко от Китти-Хок в Северной Каролине. Там они поселились на холмах Килл-Девил в шаткой хижине. В этом районе были песчаные дюны для мягкой посадки (или, по крайней мере, более мягкие, чем в противном случае), а высота дюн сделала их идеальными для запуска самолетов. Но эта обстановка не была мягкой или приятной. Было холодно и очень ветрено, а летом комары были страшной осаждающей чумой.
Здесь, на череде планеров, Райты практически решали стоящие перед ними задачи. В конечном счете, они создали планерную конструкцию биплана, с рулем направления для рулевого управления и передними лифтами для подъема или спуска. Ко всему этому они добавили двигатель мощностью 12 лошадиных сил, который приводил в движение вращающиеся пропеллеры, которые, по сути, были крыльями, которые вращались и вращались, чтобы ускорить полет.
День первого полета
Братья были немногословны. Однако внутри, под этой спокойной внешностью, они колебались между уверенностью и сомнением. Они были уверены, что добились реального прогресса самостоятельно. Тем не менее в 1901 году, всего за два года до их триумфального момента, Уилбур сказал брату, что на самом деле не ожидал увидеть полет, совершенный при его жизни.
Но 17 декабря 1903 года они добились своего. Братья Райт пригласили местных жителей со всей округи посмотреть на этот эксперимент. Только пять человек приняли их приглашение, но эти люди были свидетелями мировой истории. Бросив монетку, чтобы решить, кто из братьев начнет, Орвилл выиграл и совершил первый полет.
Тот факт, что у Райт был спутник, чтобы сделать снимок камерой на штативе, который они установили заранее, означал, что братья Райт подозревали, что они собираются добиться успеха в тот день, и хотели, чтобы это было записано в историю.
В том первом полете, продолжавшемся 12 секунд, Орвилл осуществил свою мечту. Затем Уилбур сделал поворот и преодолел 35 метров. Орвилл снова полетел, на этот раз он пролетел 59 метров. Но самый большой успех в тот день пришелся на второй полет Уилбура. Уилбур преодолел 260 метра и оставался в воздухе 59 секунд.
17 декабря 1903 г. примерно в 10 часов 35 минут утра Орвилл Райт совершил первый продолжительный управляемый полет с работающими двигателями на машине тяжелее воздуха. В ходе полета, продлившегося 12 секунд, удалось преодолеть 37 метров. В тот день Орвилл и его брат Уилбур совершили еще три полета, самый дальний из них — на расстояние 260 метров в течение 59 секунд. Ближе к вечеру Орвилл сообщил отцу об этом достижении, направив ему телеграмму из г. Китти-Хок, штат Северная Каролина. В телеграмме говорилось: «Четыре успешных полета этим утром все против ветра двадцать одна миля стартовали с уровня только за счет мощности двигателя средняя скорость в воздухе тридцать одна миля самый продолжительный 57 секунд информируй прессу будем дома на Рождество».
Райты посвятили всю свою жизнь человеческому полету
Орвилл Райт (слева) и Уилбур Райт (справа) на Международном авиационном турнире, Белмонт-Парк, Лонг-Айленд, Нью-Йорк, октябрь 1910 г.
Вернувшись в Огайо, братья продолжали совершенствовать свою машину. В 1906 году они получили патент на конструкцию самолета, а позже успешно боролись с юридическими спорами со стороны конкурентов. В 1908 году Уилбур Райт вывел шоу на гастроли, так сказать. Он поехал во Францию, чтобы продемонстрировать изобретение, и в другие места в Европе.
Французы, гордившиеся пионерской ролью братьев Монтгольфье, были уверены, что их страна достигнет полета первой. По этой причине французы сначала часто насмехались над заявлениями Райтов, но потом, увидев демонстрацию, поверили.
В 1909 году братья Райт основали компанию по производству и продаже своих самолетов. Уилбур умер в 1912 году, но Орвилл Райт дожил до 1948 года. Представьте себе, к 1948 году, как много Орвилл увидел в том, как их изобретение улучшалось, революционизировалось и снова улучшалось.
Результатом этого изобретения стало настоящее повальное увлечение. Взглянуть на это удивительное зрелище собрались огромные толпы людей. Когда Уилбур Райт пролетел над Манхэттеном в 1909 году, миллион людей восхищенно смотрели на него.
Современники восхищались тем, что, по их мнению, действительно было началом новой эпохи в истории человечества. Некоторые из них назвали это «воздушной эрой».
17 декабря 1903 года в долине Китти Хок на Флайере (самолёт с двигателем внутреннего сгорания, сконструированный и построенный братьями Райт) был совершён первый в мире полёт, при котором летательный аппарат с человеком поднялся в воздух на тяге двигателя, пролетел вперёд, и совершил посадку на месте с высотой, равной высоте места взлёта.
Для своего первого самолёта братья Райт изготовили деревянные пропеллеры, бензиновый двигатель (совместно с Чарли Тэйлором) и каркас из ели. Стоимость постройки «Флайера-1» составила менее тысячи долларов, это значительно меньше, чем 50 000 долларов, полученных Самуэлем Лэнгли на строительство его Аэродрома. «Флайер-1» имел размах крыла 12 м, весил 283 кг, и был оснащён двигателем мощностью 9 кВт и весом 77 кг.
Братья Райт полагали, что модель пропеллера будет простым вопросом и планировали использовать расчёты для корабельных винтов. Однако их библиотечные исследования не привели к нахождению каких-либо базовых формул для морских или воздушных винтов, и они оказались без отправной точки в этом вопросе. Они обсуждали и долго спорили по этому поводу, пока не пришли к выводу, что пропеллер — по сути то же крыло, только вращающееся в вертикальной плоскости. На этом основании они для проектирования пропеллеров воспользовались данными большего количества испытаний в аэродинамической трубе. В окончательном варианте диаметр пропеллера составил 2,6 м, лопасти были сделаны из трёх склеенных кусков ели. Братья Райт выбрали двойной «толкающий» пропеллер (противовращающийся, чтобы гасить вращающий момент), который должен действовать на больший объём воздуха, чем одинарный относительно медленный пропеллер, и не будет влиять на поток воздуха по передней кромке крыльев.
Уилбер сделал в марте 1903 запись в своей записной книжке о том, что пропеллер опытного образца имел КПД 66 %. Современные испытания в аэродинамической трубе пропеллеров образца 1903 года показали, что они имели КПД более 75 % в условиях первых полётов, а фактически имели максимальный КПД 82 %. Это очень большое достижение, учитывая, что современные деревянные пропеллеры имеют максимальный КПД 85 %.
Братьям Райт для своего самолёта также требовался двигатель. Они написали нескольким изготовителям двигателей, но ни один из них не смог удовлетворить их требования к весу авиационного двигателя. Они обратились к механику их магазина, Чарли Тэйлору, который построил двигатель через шесть недель при постоянных консультациях с братьями. Чтобы вес двигателя был достаточно низким, его основные части были сделаны из алюминия, что было редкостью в то время. Двигатель Райт-Тэйлора был примитивным вариантом современных инжекторных систем, он не имел ни карбюратора, ни топливного насоса. Бензин стекал под своим весом в картер через резиновую трубку из топливного бака, установленного на распорке крыла.
Цепь цепной передачи напоминала аналогичную велосипедную, однако она была произведена предприятием, производящим сверхпрочные цепи для автомобильных двигателей.
Первую попытку взлёта на самолёте совершил Уилбер 14 декабря 1903 года, выиграв в орлянку право первым взлететь, однако самолёт упал сразу после взлёта, «Флайер-1» при этом незначительно пострадал. В письме к семье Уилбер писал, что испытание принесло «только частичный успех», констатируя, что «мощности вполне достаточно, и если бы не пустяковая ошибка и не недостаток опыта с этой машиной и этим методом старта, машина несомненно полетела бы красиво». После ремонта братья Райт наконец поднялись в воздух 17 декабря 1903, совершив два полёта, каждый от уровня земли при встречном ветре скоростью 43 км/час. Первый полёт совершил Орвилл, он пролетел 36.5 метров за 12 секунд, этот полёт был зарегистрирован на известной фотографии. Следующий полёт совершил Уилбер, пробыв в воздухе 13 секунд, и преодолев расстояние в 53 метра. Третий полёт имел продолжительность 15 секунд и дальность 60,5 метра. Высота этих полётов была около 3 метров над уровнем земли.
Свидетелями полётов были пять человек: Адам Этэридж, Джон Дэниелс и Уилл Дуг из береговой команды спасателей; бизнесмен области У. С. Бринкли; и Джонни Мур, деревенский мальчик, что позволяет считать эти полёты первыми публичными полётами. Оператор телеграфа, передававший телеграмму их отцу, стал источником утечки информации против желания братьев, и весьма неточные сообщения появились в нескольких газетах на следующий день.
После того, как мужчины отбуксировали Флайер обратно после его четвёртого рейса, мощный порыв ветра переворачивал его несколько раз, несмотря на попытки предотвратить это. Сильно повреждённый, самолёт больше не поднимался в воздух.
Чему поучиться у братьев Райт — как резать фичи и запускать MVP
Автор: Юрий Деточкин.
В конце 19 века уже всё было готово для изобретения самолёта. Вот тебе теория о подъёмной силе крыла, вот тебе компактный двигатель внутреннего сгорания. Но ни у кого не получалось — аппараты в полёте были неуправляемыми и падали.
В результате полноценно летающий самолёт собрали двое самоучек из американской глубинки. Про образование не шучу — Уилбер и Орвилл Райт даже школу не закончили.
Может, они были богатые сумасброды? Да нет, всего лишь средней руки предприниматели — владели магазином велосипедов и веломастерской.
Хотя может быть в этом и разгадка? Когда у тебя мало ресурсов, поневоле нужно отбросить всё лишнее и сфокусироваться на самом важном.
А самое важное было — решить проблему управления самолётом в полёте.
На дворе 1896 год. Братья сидят у себя в веломагазинчике в Огайо и читают выдержки из газет, посвящённые полётам энтузиастов. Идея о самолёте в то время витала в воздухе (каламбур#1).
Типичный способ изобретения самолёта был такой:
1) Построить планер поэкзотичнее. Побольше плоскостей, хвостов и свистелок.
2) Поставить движок помощнее.
3) Попробовать взлететь
4) Упасть и разбиться
Немецкий инженер Отто Лилиенталь готовится к полёту. Погиб в 1896 во время очередных испытаний.
Братья подумали — если падать и разбиваться, то до успешного прототипа можно и не дожить. Нужно иное решение. Три года им понадобилось на раскачку и обдумывание, а в 1900 году они начали строить модели планеров и испытывать разные способы управления.
Представим, что движок у нас уже есть.
Как заставить самолёт лететь туда, куда нам надо? Потренируемся на моделях и воздушных змеях.
А управление самолётом разложим по осям.
Крен (продольная ось). Что, если накренить самолёт? Например, на велосипеде мы же создаём крен всем телом, чтобы повернуть на скорости? Давай попробуем.
А как это сделать? Заметили, что птицы слегка сгибают крыло, чтобы повернуть.
И изобрели схему с перекашиванием крыла (до использования элеронов не додумались). Оказалось, работает. Планёр меняет траекторию, выравнивается, и дальше летит снова прямо.
Тангаж (поперечная ось). Чтобы набрать высоту или опуститься, нужно задрать или опустить нос. Поставим спереди маленькие крылышки, наклон будем регулировать ручкой. Так изобрели рули высоты (по схеме «утка»).
Рыскание (вертикальная ось). И последнее — как повернуть нос самолёта влево или вправо? Поставим вертикальное оперение сзади.
Во время испытаний обнаружили, что нос поворачивать влево-вправо можно, но направление полёта от этого не меняется.
Т.е. руль пригодится для борьбы с рысканием, но не для изменения траектории полёта. Крен рулит! (каламбур#2)
1902 год. Все органы управления уже есть, не хватает мотора.
Все эти открытия Уилбер и Орвилл Райт сделали за три года, пока тренировались с планёрами без мотора.
Тренировки проводили на пляжах в Китти-Хоук (Северная Каролина) — специально выбрали такое место, чтобы дул постоянный ветер. А песок пригодился для мягких посадок.
Сначала — таскали на тросе простой воздушный змей с балластом. В роли балласта выступал мешок с песком и даже соседский мальчик (true story).
Потом уже начали летать с пилотом на борту. Совершили 2000 (две тысячи) полётов в среднем по 30 секунд.
И наконец, в 1903 на планёр поставили двигатель и получился самолёт Flyer I.
Вот ещё несколько революционных фишек, которые внедрили братья Райт уже в первой модели.
Профиль крыла. Про подъёмную силу уже было многое известно, но оптимальный профиль ещё не был разработан.
Крыло в разрезе должно быть выпуклым наверх. Тогда поток воздуха сверху создаст разрежение, а снизу начнёт действовать подъёмная сила.
Вопрос в форме этой выпуклости.
Братья догадались, что «горбик» нужно расположить ближе к передней кромке крыла. Так подъёмная сила крыла будет больше, чем если оставить выпуклость по центру.
«Догадались» — это я конечно неточно выразился. Пляжные сезоны 1900-1901 разочаровали — нормальной подъёмной силы не получалось. После чего братья построили аэротрубу:
Протестировали в ней 200 вариантов формы крыла и только после этого выбрали оптимальный профиль.
Форма винта. Пропеллер тоже пришлось изобретать самим.
Сначала все авиаторы думали, что воздушные винты будут похожи на гребные винты судов — с широкими и короткими лопастями. Братья Райт изобрели свой вариант: с двумя длинными и узкими лопастями.
КПД у таких воздушных винтов больше.
А две лопасти сделать было проще и технологичнее, чем три — бери доску и выстругивай из неё винт целиком.
Разворачивающий эффект. У винтовых самолётов возникают проблемы с управлением: аппарат всё время разворачивает и кренит в одну сторону. Эффект особенно заметен при низких скоростях.
Решили проблему элегантным способом — установили ДВА толкающих винта, крутящихся в разные стороны:
Визуализация Флаера, вид сзади. Стрелками показано вращение винтов.
Лёгкий двигатель. С тяжёлым не поднимешь аппарат, не хватит подъёмной силы крыльев. Прикинули, что нужен ДВС, выдающий 8 лошадиных сил при весе не более 90 кг. Таких движков на рынке не было, пришлось сделать самим. Блок цилиндров отлили из сплава алюминия и меди в ближайшей литейной мастерской (для маскировки закрасили чёрной краской, чтобы конкуренты не прознали об алюминии).
Остальные детали приладил их веломеханик Чарли Тейлор. Собирали без чертежей. Получившийся двигатель весил 70 килограмм и выдавал 12 л.с.
Слева — блок без крышки. Справа — крупным планом камеры поджига топлива.
Управление задом. За подъём-спуск отвечает ручка. Как управлять креном? Приделать ещё одну ручку или изобрести джойстик? Это сложно, ограничимся простой схемой — нужно двигать бёдрами влево или вправо:
Заодно натренируешь себе косые мышцы живота!
Первые испытания чуть не привели к катастрофе — выяснилось, что планер начинает рыскать при крене. Тут и пригодился руль направления на хвосте — тросик руля синхронизировали с креном, получилась компенсация и самолёт стал поворачивать нормально.
Рельсы для взлёта. Ещё одна фича, которую обрезали — шасси. Во-первых, лишний вес. Во вторых — колёса бы увязли в песке при разбеге.
Вышка с грузиком в роли катапульты.
Для запусков использовали однопутный рельс длиной 18 метров, взлетали против ветра — этого хватало.
Расположение двигателя и пилота. Фюзеляж — роскошь и лишний вес, не будем даже проектировать. Движок поставим прямо на крыло. Расположить и двигатель и пилота на одной оси не получается, поэтому положим их рядом, соблюдая развесовку:
Да, пилот не лежит по центру, ну и что?
Всё готово. Братьям так не терпелось начать испытания, что поехали на пляжи в декабре! И получилось. Первый полёт с мотором продлился целых 12 секунд.
Морозное утро 17 декабря 1903. Полетать удалось 4 раза, потом самолёт развалился от порыва ветра. Движок сняли и использовали в следующей модели.
Через год — модель Flyer II, летали уже у себя в Огайо в среднем по 5 минут.
В 1905 — Flyer III. Установили более мощный двигатель, применили независимое управление рулем направления и перекашиванием крыла, заменили лежачее положение пилота на более удобное сидячее.
1905 год. Модель Flyer III, полёт длился уже 33 минуты.
А дальше — разобрали самолёт и не летали два года, пока не решили вопросы с патентом и не заключили контракты с правительством США и Франции.
В 1908 году Уилбер Райт с триумфом продемонстрировал усовершенствованный вариант «Флаера» во Франции. Взлетали с пассажиром, катали всех желающих.
Европейские авиаторы были в шоке — они до сих пор бьются над загадкой управления — а эта штука уже летает.
Братья проснулись знаменитыми на весь мир. Слава была заслужена.
А вот с доходами от идеи получалось не очень. По идее, патент защищал саму схему управления планером по трём осям. Все современные самолёты работают по этому принципу, так что братья должны были получать лицензионные отчисления от каждого произведённого с тех пор аппарата. Но не срослось.
Как только принцип управления был продемонстрирован — все авиаторы поняли, что это очень просто и как они раньше сами не догадались.
Прогресс было не остановить, все страны бросились клепать свои самолёты.
Идея с патентной защитой не взлетела (каламбур#3).
Патентные войны. Братья продали лицензию на постройку своих аппаратов в США и Европе. А также основали компанию в Огайо, чтобы самим строить самолёты и продавать всем желающим.
Двигатели заказывали у Гленна Кёртиса, мотогонщика и предпринимателя, он делал самые лёгкие и надёжные движки.
И он тоже заинтересовался самолётами и начал строить свои модели.
Первым сделал гидросамолёт, попробовал бомбометание и стрельбу из пулемёта с самолёта. Первым отработал взлёт и посадку на корабль.
А братья Райт ревниво наблюдали, как во всём мире растёт количество и качество самолётов. За всеми не уследишь!
В Америке они начали процесс против Кёртиса, который длился пять лет. Они выиграли, но платежей от компании Кёртиса так и не дождались.
И если американские суды вставали на сторону братьев, то в Европе судьи не спешили штрафовать свои компании в пользу американцев.
Немцы вовсе отказались признавать их приоритет и платить лицензионные отчисления.
Во Франции судебный процесс тянулся до 1917, а там и действие патента кончилось.
В 1912 неожиданно от тифа умер Уилбер Райт. Постоянные поездки по судам и нервотрёпка не лучшим образом сказались на его здоровье. Дело продолжил Орвилл. Но на разработку новых моделей и ведение бизнеса сил у него уже не было.
К этому времени самолёты Wright Company считались худшими по качеству, чем европейские.
Орвилл Райт продал компанию в 1915 году. Но продолжал судебные споры и в итоге перессорился со многими пионерами авиации.
Всё это негативно сказалось на авиапромышленности США.
К 1917 году, когда Америка вступила в войну, нормальных истребителей у американцев не было. Лётчики летали на французских Ньюпорах.
А американцы срочно развернули у себя лицензионное производство французских, британских и итальянских моделей.
И единственными серийными американскими самолётами в той войне были летающие лодки Кёртиса, вот ирония судьбы))
Конечно, списывать всё на патентные войны братьев Райт было бы натяжкой.
Основная причина — США поздно вступили в войну, у них просто не было необходимости развивать ВВС и специализированные виды самолётов.
Орвилл Райт после 1918 года не пилотировал самолёты. Работал авиационным чиновником, умер в 1948 году, успев застать зарождение сверхзвуковой авиации.
Выводы для начинающих изобретателей:
1) Возраст, образование, материальное положение — не помеха
2) Есть инвестор — хорошо, нет — начинайте без денег
3) Рискуйте своей шкурой тогда, когда уже потренировались на моделях и соседских ребятишках
4) Для запуска работающего прототипа нещадно урезайте фичи
5) Заранее думайте, как монетизировать идею.
Продуктивной вам работы и мирного неба над головой!
2. Райан Норт. Как изобрести всё (Эксмо, 2019)
3. Канал Learn Engineering на ютубе, ролик про Flyer I: https://youtu.be/LigpsX1KoQE
А ещё вы можете поддержать нас рублём, за что мы будем вам благодарны.
Юmoney (410016237363870) или Сбер: 4274 3200 5285 2137.
Подробный список пришедших нам донатов вот тут.
Журналистика
9 октября 1903 года
Человек не полетит еще миллион лет
Чтобы построить летательный аппарат, потребовалось бы «объединить усилия математиков и механиков в течение миллиона-десяти миллионов лет.»
Братья Райт 9 дней спустя
Что случилось в этот день? Братья Райт получили патент на свой летательный аппарат.
Заявка на патент 1903 года, которую братья составили собственноручно, была отклонена. В начале 1904 года они наняли неизвестного в Огайо юриста, специализировавшегося на патентах, Гарри Тоулмина, и 22 мая 1906 года получили патент США № 821393 на «Летающую машину». Патент основывался на полётах планёра 1902 года (без двигателя).
Важность патента заключалась в регистрации нового и весьма полезного метода управления летающей машиной, вне зависимости от наличия двигателя. В тексте описана техника перекашивания крыла, но притом отдельно подчёркивается возможность использования иных методов регулирования внешних частей крыльев машины к различным углам с левой и с правой стороны в целях контроля крена. Концепция изменения углов законцовок крыла любым подходящим для этого способом является центральной идеей патента. Патент позволил братьям Райт выиграть судебные процессы против Гленн Кёртисс и других пионеров авиации, которые для управления креном использовали элероны — способ, похожий на описанный в патенте и демонстрируемый братьями Райт в их показательных полётах в 1908 году. Американские суды решили, что элероны также подпадают под формулировки патента, но европейские решения суда были менее категоричными. Патент также описывает управляемый хвостовой вертикальный руль и его инновационное использование в комбинации с перекашиванием крыла, позволяющее самолёту делать скоординированный поворот, технику, которая препятствует неблагоприятному рысканию, обусловившему риск переворота планёра 1901 года при полётах Уилбура. Кроме того, патент описывает передний руль высоты, используемый для подъёма и снижения.