Pierwsze machiny latające i ich twórcy

Pierwszy udany lot z silnikiem parowym.
Pierwszy udany, czyli taki, który zachowuje się zgodnie z przewidywaniami pilota model samolotu wykonany został dopiero w dwudziestym wieku. Dokonali tego bracia Wilbur i Orvill Wright, zaś inspiracją dla ich pracy były doświadczenia Otto Lilienthala i jego kontynuatora – Octava Chanute’a. Od początku zdecydowali oni, że ich model będzie dwupłatowym szybowcem ze sterem wysokości umieszczonym pod skrzydłami, zaś kierunkowym – z tyłu. W swoich modelach, których próby odbywały się od roku 1900, doskonalili technikę lotu ślizgowego i konstrukcję sterów. Jako pierwsi wpadli na pomysł zastosowania zwichrzeń końców skrzydeł jako sposobu sterowania poprzecznego, co w połączeniu ze sterem pionowym dało im możliwość pokonywania zakrętów z nieznacznym przechyleniem. Odbywali też już loty na znaczną, bo mierzącą sto osiemdziesiąt metrów odległość. W roku 1903 poczuli się na tyle pewni, by spróbować lotów z zastosowaniem napędu. Ich czterocylindrowy silnik benzynowy miał moc dwunastu koni mechanicznych i ważył sto kilogramów. Samolot o nazwie Flyer 1 miał podwozie składające się z dwóch długich płozów. Po pierwszej nieudanej próbie Wilbura i naprawie maszyny, Orvillowi Wrightowi udało się pokonać dystans trzydziestu sześciu metrów, a później tego samego dnia nawet dwustu sześćdziesięciu metrów, unosząc się w powietrzu przez całą minutę.

Pionier lotów na lotni.
Największą spuścizną w dziedzinie rozwoju lotnictwa w dziewiętnastym wieku mógł pochwalić się niemiecki inżynier Otto Lilienthal. Wraz ze swoim bratem Gustawem poświęcił się badaniom lotu ptaków i formułowaniu zasad aerodynamiki. Bracia mieli tu przeciwne koncepcje. Gustaw uznawał przewagę koncepcji lotu z poruszającymi się skrzydłami, z kolei Otto preferował modele ze skrzydłami nieruchomymi. Pierwszy model Otto Lilienthala zbudowany został z prętów wierzbowych i płótna. Pilot opierał się na olbrzymich, dwupłatowych skrzydłach, przez co podwoziem była dolna część jego ciała. To jego ruchami sterował całą maszyną, która stała się pierwowzorem stosowanych obecnie lotni. Kolejne szybowce Lilienthala, których łącznie zaprojektował i zrealizował aż siedemnaście, pozwoliły mu na wykonanie niemal dwóch tysięcy lotów ślizgowych. W 1895 roku udało mu się zbudować pierwszy w historii lotnictwa dwupłatowy model, na którym udało mu się wznieść w powietrze. Wydana przez Lilienthala książka pod tytułem „Lot ptaków jako podstawa sztuki lotniczej” stała się obowiązkową pozycją dla wszystkich późniejszych twórców samolotów.

Długa droga do sukcesu

Koncepcję lotu na maszynie cięższej od powietrza (w przeciwieństwie do balonów i sterowców) wykorzystywali również i rozwijali kolejni pionierzy lotnictwa. Wśród nich znajdował się między innymi bretoński marynarz Jean Marie Le Bris, który w swoich projektach wykorzystywał spostrzeżenia z obserwacji wykorzystujących wznoszący się prąd powietrza albatrosów. W tym samym czasie pracowali również nad własną maszyną bracia Felix i Louis du Temple, francuscy oficerowie marynarki. Ich napędzany silnikiem parowym (wcześniej eksperymentowali z silnikiem na gorące powietrze) model posiadał ogromne, zamocowane na przedzie dwunastopłatowe śmigło o średnicy czterech metrów. Co ciekawe, maszyna ta posiadała wciągane, trójkołowe podwozie. Pierwsza próba lotu załogowego zakończyła się niepowodzeniem. Start z równi pochyłej dał wprawdzie w początkowej fazie nieznaczny wzrost wysokości, jednak moc silnika i konstrukcja nie wystarczyły do utrzymania się w powietrzu. Ważnym teoretykiem lotnictwa, który skonstruował wiele ciekawych modeli, był kaleki z powodu choroby Alphonse Penaud. Jego największym osiągnięciem projektowym był samolot z kadłubem o kształcie łodzi podwodnej, który miał służyć do lądowania zarówno na lądzie, jak i na wodzie. Jednak silnik o mocy trzydziestu koni mechanicznych nie był w stanie unieść ciężkiej, bo o wadze przekraczającej tonę maszyny, nawet pomimo zastosowania dwóch czteropłatowych śmigieł. Model ten jednak był godny podziwu ze względu na świetny układ sterowniczy i ciekawe przyrządy pokładowe.

Modele napędzane silnikiem parowym.
Naśladowcy Carley’a, tacy jak Henson czy Stringfellow zapoczątkowali wraz z nim epokę rozwoju lotnictwa. William Samuel Henson był jego bezpośrednim kontynuatorem. W 1842 roku naszkicował i opisał napędzany parą samolot, który służyć miał jako nowoczesny środek transportu ludzi i towarów. Choć zarzuca mu się, że kierował się bardziej intuicją niż faktyczną, popartą nauką wiedzą, zaprojektował swoją maszynę w sposób, którzy przypominał już późniejsze samoloty z początku dwudziestego wieku. W obliczeniach pomagał mu matematyk John Chapman i z jego pomocą Henson skonstruował prostokątne skrzydła z wygiętym profilem, zbudowane na wzór ptasich kości z drewnianych, pustych w środku dźwigarów. Załoga i bagaż, a także parowy silnik napędzający dwa sześciopłatowe śmigła umieszczone były w aerodynamicznym kadłubie o trójkołowym podwoziu. Projekty Williama Samuela Hensona realizowane były przez innego jego współpracownika – Johna Stringfellowa, który był wybitnym inżynierem i mechanikiem. W swoich modelach stosował on prawdziwy cud dziewiętnastowiecznej techniki, własnej konstrukcji mały silnik parowy. Obecnie wiemy, że samolot Hensona i Stringfellowa byłby w stanie wznieść się w powietrze, gdyby silnik ten miał większą moc, co jednak w ówczesnych czasach nie było możliwe.

Pierwszy naukowy teoretyk lotnictwa.
Leonardo da Vinci, największy geniusz doby Renesansu, pochodzący z Włoch malarz, architekt, poeta, anatom i myśliciel, był również wielkim wynalazcą. Wśród jego prac szczególne miejsce zajmowały badania nad modelem machiny latającej, opracowywanej w latach 1483 – 1515. W swoich badaniach, prowadzonych między innymi na modelach i za pomocą prostych, skonstruowanych przez siebie urządzeń pomiarowych, skupiał się między innymi na prawidłowościach przepływu powietrza, działaniu siły nośnej i oporu. Ponadto zajmował się zagadnieniem lotu ptaków, co doprowadziło go do słusznych wniosków, jednak możliwości techniczne jego epoki uniemożliwiły mu wykorzystanie swojej wiedzy w praktyce. Udało mu się jednak opracować projekty dwóch typów machin – w pierwszej pilot znajdował się w pozycji poziomej i poruszał skrzydłami na wzór wioseł, korzystając przy tym również z połączonych z nimi pedałów, w drugiej zaś przewidywał dla pilota pozycję pionową. W końcu zdał sobie sprawę z tego, że siła ludzkich mięśni nie wystarczy do poruszania skrzydłami z wystarczającą szybkością, aby wznieść się w powietrze i skupił się na badaniach z dziedziny aerodynamiki. Jego szkice obejmowały między innymi projekt spadochronu, jaki według Leonardo da Vinci (słusznie zresztą) umożliwiałby bezpieczne opadanie w przestrzeni powietrznej z dowolnej wysokości

Dwu- i trzypłatowe szybowce.
Sir George Carley przeszedł do historii lotnictwa dzięki odkryciu bezpośredniej zależności pomiędzy oporem a siłą nośną, którą wprawdzie zauważał już Leonardo da Vinci, jednak nie był w stanie jej właściwie sformułować. Pierwszy szkic według jego pomysłów pojawił się jeszcze u schyłku osiemnastego wieku. Pilot siedział na nim w gondoli o aerodynamicznym kształcie, zaś skrzydła o zakrzywionym profilu były podwieszone nad gondolą. Projekt posiadał również stateczniki. Próby odbywające się od roku 1804 przynosiły kolejne modyfikacje projektu i coraz lepsze szybowce. Z początkowych półtorej metra długości, maszyna Carley’a osiągnęła ostatecznie ponad osiemnaście metrów. W swoich notatkach zapisał, że szybowiec jest w stanie lecieć pewnie pod kątem osiemnastu stopni. Carley pracował również nad koncepcją silnika spalinowego, jednak nigdy nie zrealizował swojego pomysłu. Skupił się na swoich pracach badawczych, co pozwoliło mu sformułować teorię stateczności lotu. Opracował również koncepcję dwu- i trzypłatowców, które rozwiązywałyby problem wytrzymałości maszyny przy dużej powierzchni skrzydeł, co było dużym osiągnięciem zważywszy, że forma taka nie występuje nigdzie w przyrodzie. W roku 1849, po pół wieku prac, dziesięcioletni chłopiec pokonał w trzypłatowym szybowcu odległość kilku metrów.

Kolejne spełnione ludzkie marzenie.
Początkowo latanie było po prostu niespełnionym marzeniem o tym, by unieść się w powietrze i popłynąć wśród chmur. Takie właśnie marzenie stało się przyczyną śmierci Ikara, który uciekając ze swoim ojcem Dedalem z Krety wzniósł się na skrzydłach tak wysoko, aż stopił się łączący pióra wosk. Dziś lotnictwo masowo wykorzystywane jest przy transporcie ludzi i towarów, a także do prowadzenia wojen i badań kosmicznych. W pierwszej połowie dwudziestego wieku obserwowanie popisów samolotowych stanowiło również jedną z ulubionych rozrywek miejskich. Rozwój lotnictwa postępował etapami, niejako na raty, co odzwierciedlało współczesny pierwszym lotnikom stan wiedzy i nauki, a także ograniczone możliwości techniczne. Początkowo ludzie projektowali urządzenia lżejsze od powietrza z podwieszonymi do nich koszami – kadłubami. Były to balony, a w późniejszych czasach także sterowce. Następnie zwrócili się w kierunku maszyn posiadających skrzydła i wykorzystujących aerodynamikę, aż w końcu udało im się zaprząc do nich silnik. W wieku dwudziestym rozwój lotnictwa nabrał ogromnego przyspieszenia i w ciągu jednego pokolenia prowadził do takich rewolucji w dziedzinie maszyn latających, jakich nie przeżył żaden inny środek lokomocji.