Брати Райт: як двоє велосипедних майстрів навчили світ літати

Двоє братів із Дейтона

Вілбур Райт народився 16 квітня 1867 року поблизу Міллвілла в штаті Індіана, а його брат Орвілл — 19 серпня 1871 року в Дейтоні, штат Огайо. Вони були двома із семи дітей Мілтона Райта, єпископа Церкви Об'єднаних братів у Христі, та Сьюзен Кернер Райт, яка славилася в родині вмінням майструвати й лагодити речі. Родина кілька разів переїжджала, але зрештою Дейтон став її постійним домом.

Захоплення польотами почалося в них рано. 1878 року батько привіз їм маленький іграшковий гелікоптер, створений за задумом французького піонера авіації Альфонса Пено. Він був зроблений з паперу, бамбука й корка і рухався завдяки закрученій гумці. Хлопці гралися ним, доки той не зламався, а потім змайстрували власні копії. Вони називали його «кажаном».

Жоден із братів не отримав атестата про закінчення середньої школи, і жоден так і не одружився. Вілбур збирався вступати до Єльського університету, але взимку 1885–1886 років під час гри на льоду дістав удар хокейною ключкою в обличчя. Через цю травму він на кілька років став замкнутим і хворобливим. Він сидів удома, доглядав матір, яка помирала від туберкульозу, і багато читав у великій бібліотеці батька. Ці тихі роки виробили в ньому звичку до глибокого, ретельного вивчення, яка згодом виявилася вирішальною.

Спершу друкарі, потім велосипедні майстри

Задовго до того, як серйозно задуматися про літаки, брати були дрібними підприємцями. Орвілл збудував друкарський верстат, і 1889 року з допомогою Вілбура вони почали видавати місцеву газету West Side News. 1892 року, коли Сполученими Штатами прокотилася велосипедна лихоманка, вони відкрили майстерню з ремонту та продажу велосипедів, а за кілька років почали виготовляти велосипеди власної конструкції.

Велосипедна справа була важливою з трьох причин. Вона давала гроші, якими брати оплачували свої експерименти з польотами. Вона забезпечила їх повністю обладнаною майстернею та практичним досвідом роботи з легкими й міцними механізмами, ланцюгами, зірочками та спицями. І вона навчила їх важливої думки: велосипед — це нестійка машина, яку велосипедист утримує в рівновазі постійними дрібними поправками. Брати припускали, що літак працюватиме так само. Замість того щоб будувати апарат, стійкий сам по собі, вони хотіли створити такий, яким пілот зможе активно керувати.

Проблема польоту в 1890-х роках

У 1890-х роках чимало винахідників намагалися злетіти. Німецький інженер Отто Лілієнталь здійснив близько двох тисяч польотів на планерах, якими керував, переміщуючи вагу свого тіла. 1896 року він загинув, коли один із його планерів втратив швидкість і розбився. Його смерть глибоко вразила Райтів і переконала їх, що справжня нерозв'язана проблема полягає не в тому, щоб підняти машину в повітря чи надати їй руху, а в тому, щоб керувати нею вже в польоті.

1899 року Вілбур написав до Смітсонівського інституту у Вашингтоні з проханням надіслати публікації про польоти. Він і Орвілл прочитали все, що змогли знайти, зокрема праці інженера Октава Шанюта, який став їхнім другом і порадником. Вони дійшли висновку, що літальній машині потрібні три речі: крила, які її підтримують, двигун, що штовхає її вперед, і спосіб нею керувати. Над першими двома вже працювали інші. Саме на третій брати зосередили свою увагу.

Розв'язання проблеми керування: перекошування крил і три осі

Літак може обертатися трьома способами, тобто навколо трьох осей:

• Тангаж: ніс піднімається або опускається.
• Крен: одне крило опускається, а інше піднімається.
• Рискання: ніс повертає ліворуч або праворуч.

Найважче було впоратися з креном. Брати спостерігали за птахами й помітили, що ті нахиляють кінчики крил, щоб утримати рівновагу та повернути. Вілбур знайшов спосіб наслідувати це, коли знічев'я крутив у руках порожню картонну коробку у велосипедній майстерні. Якщо кінці крил біплана можна закрутити в протилежні боки, одна сторона отримає більше підйомної сили, а інша — менше, і машина нахилиться. Цей метод дістав назву перекошування крил. 1899 року брати випробували його на повітряному змії з розмахом крил близько 5 футів (1,5 м), яким керували за допомогою мотузок, і він спрацював.

Пізніше, 1902 року, вони додали рухоме хвостове кермо і пов'язали його з перекошуванням крил. Це розв'язало небезпечну проблему: під час повороту планер розвертало боком, і він ковзав донизу. Маючи переднє кермо висоти для тангажу, крила, що перекошуються, для крену та кермо напрямку для рискання, Райти створили керування за трьома осями. Сучасні літаки замість перекошування крил використовують елерони, але принцип керування за всіма трьома осями й сьогодні лежить в основі пілотування кожного літака.

Кітті-Гок і планери

Щоб випробовувати повнорозмірні планери, братам були потрібні стійкі вітри, м'який ґрунт для приземлення та усамітнення. Порадившись із Метеорологічним бюро США, вони обрали острови Аутер-Бенкс у Північній Кароліні, поблизу невеликого рибальського селища Кітті-Гок. Високі піщані дюни й сильні вітри з Атлантики підходили ідеально. З 1900 по 1903 рік вони щороку приїжджали туди з Огайо й жили в наметах, а згодом у дерев'яних повітках, які збудували самі.

Розчарування 1901 року

Їхній планер 1900 року здебільшого літав як безпілотний повітряний змій. Планер 1901 року, більший за будь-який планер, що літав доти, приніс розчарування: він створював набагато меншу підйомну силу, ніж передбачали їхні розрахунки, і ним було важко керувати. Брати повернулися додому зневіреними і майже готовими здатися.

Аеродинамічна труба

Замість того щоб облишити справу, вони поставили під сумнів дані, на які покладалися всі інші. Восени 1901 року брати збудували у своїй майстерні невелику аеродинамічну трубу — дерев'яний ящик завдовжки близько 6 футів (1,8 м) із вентилятором на одному кінці. Усередині вони встановили ваги, зроблені з велосипедних спиць і старих полотен ножівки, і з їхньою допомогою виміряли підйомну силу та опір приблизно 200 невеликих моделей крил різної форми. Результати показали, що поширене значення для розрахунку підйомної сили, відоме як коефіцієнт Смітона, понад століття було завищеним. Завдяки новим даним брати змогли сконструювати крила, які справді працювали так, як задумано.

Вдалий планер 1902 року

Планер 1902 року, збудований на основі результатів дослідів в аеродинамічній трубі та оснащений новим рухомим кермом, став тріумфом. За кілька тижнів брати здійснили сотні планерних польотів, найдовший із них — близько 622 футів (190 м). При цьому вони стали вправними пілотами, чого мало хто з їхніх суперників коли-небудь досяг. У березні 1903 року вони подали заявку на патент на свою систему керування.

Будівництво «Флаєра»

Розв'язавши проблему керування, брати потребували двигуна й пропелерів. Жоден виробник не міг постачити двигун, водночас досить легкий і досить потужний, тож механік їхньої майстерні Чарлі Тейлор збудував його приблизно за шість тижнів. Двигун розвивав близько 12 кінських сил і мав литий алюмінієвий картер — рідкісний на той час вибір, зроблений задля зменшення ваги.

Пропелери виявилися напрочуд складною проблемою. Корабельні гвинти проєктували здебільшого методом спроб і помилок, а теорії повітряних гвинтів не було ні в кого. Райти зрозуміли, що пропелер — це, по суті, крило, яке обертається, і за даними своєї аеродинамічної труби сконструювали два ефективні дерев'яні пропелери. Їх приводили в рух ланцюги, майже як у велосипеді, і вони оберталися в протилежні боки, щоб їхні крутні сили взаємно компенсувалися.

Готова машина, «Флаєр» Райтів, була біпланом із розмахом крил близько 40 футів (12 м), зробленим з ялини та ясена й обтягнутим тонким бавовняним муслином. Пілот лежав ниць на нижньому крилі, керував кермом висоти за допомогою важеля, а перекошуванням крил і кермом напрямку — рухаючи стегнами в спеціальній колисці.

17 грудня 1903 року: перші польоти

14 грудня 1903 року брати підкинули монетку, щоб вирішити, хто полетить першим. Виграв Вілбур, але він надто різко задер ніс, і «Флаєр» втратив швидкість і осів на пісок приблизно за три секунди. Після ремонту вони зробили нову спробу 17 грудня біля Кілл-Девіл-Гіллз, приблизно за чотири милі (6 км) на південь від Кітті-Гока. Тепер була черга Орвілла.

Близько 10:35 ранку, за холодного й сильного вітру, Орвілл протримався в повітрі 12 секунд і пролетів 120 футів (37 м). Це був лише короткий підскок, але вперше пілотована машина з двигуном, важча за повітря, злетіла власною силою, здійснила керований політ і приземлилася на ділянку, розташовану так само високо, як і точка старту. Працівник місцевої рятувальної станції Джон Т. Деніелс, який доти ніколи не користувався фотоапаратом, зробив знамениту світлину цієї миті, на якій поруч біжить Вілбур.

Брати чергувалися й того дня здійснили ще три польоти. Четвертий, з Вілбуром за кермом, тривав 59 секунд, а його дальність становила 852 фути (260 м). Невдовзі після цього порив вітру перекинув «Флаєр», що стояв на землі, і сильно його пошкодив. Більше він ніколи не літав. Того вечора брати надіслали батькові телеграму, в якій повідомили про успіх і написали, що будуть удома на Різдво.

Від підскоку до практичного літака

Польоти 1903 року довели, що політ на апараті з двигуном можливий, але «Флаєр» ще не вмів повертати й довго триматися в повітрі. Наступні два роки брати присвятили тому, щоб перетворити його на корисну машину. Щоб не їздити далеко до Північної Кароліни, вони літали на Гаффман-Прері — коров'ячому пасовиську під Дейтоном.

• «Флаєр II» (1904): 20 вересня 1904 року Вілбур уперше в історії зробив на літаку повне коло. Оскільки на Гаффман-Прері вітри були слабшими, брати збудували стартову катапульту, яку приводив у дію вантаж, що падав, і яка допомагала «Флаєру» набрати швидкість, потрібну для польоту.
• «Флаєр III» (1905): його часто називають першим справді практичним літаком. Він умів нахилятися, повертати, кружляти й виписувати вісімки. 5 жовтня 1905 року Вілбур пролетів близько 24 миль (39 км) трохи більш ніж за 39 хвилин і приземлився лише тоді, коли скінчилося пальне.

Одним із перших, хто описав ці польоти як очевидець, був Еймос Рут, видавець бджільницького журналу Gleanings in Bee Culture. Його розповідь вийшла в січні 1905 року, задовго до того, як більшість газет почали сприймати Райтів серйозно.

Скептики, слава і трагедія

Мало хто вірив заявам братів. Вони рідко літали на людях, а з кінця 1905 до 1908 року не літали взагалі, бо хотіли захистити свій винахід, доки не здобудуть патенти й угоди на продаж. У Європі деякі критики відкрито називали їх блефувальниками.

Усе змінилося 1908 року. У серпні Вілбур літав на іподромі поблизу Ле-Мана у Франції. Глядачі та європейські авіатори були приголомшені тим, як легко він нахиляв літак і кружляв, — їхні власні апарати ледве могли таке робити. Майже за одну ніч Райти стали світовими знаменитостями. У вересні Орвілл розпочав показові польоти для армії США у Форт-Маєрі, штат Вірджинія, і встановив нові рекорди тривалості польоту.

17 вересня 1908 року сталася трагедія. Під час польоту тріснув пропелер, і літак розбився. Орвілл отримав тяжкі травми, а його пасажир, лейтенант Томас Селфрідж, загинув, ставши першою жертвою катастрофи літака з двигуном. Орвілл одужав, і 1909 року армія придбала літак Райтів — перший військовий літак у світі. Того ж року Вілбур облетів Статую Свободи під час святкувань у Нью-Йорку на очах у величезного натовпу.

Останні роки і спадщина

1909 року брати заснували компанію Wright Company для виробництва літаків. Значну частину наступних років вони провели в судових битвах за свій патент, особливо з американським авіатором і виробником літаків Гленном Кертісом. Вілбур, виснажений справами та позовами, захворів на черевний тиф і помер 30 травня 1912 року у віці 45 років. Орвілл продав компанію 1915 року і прожив до 30 січня 1948 року — достатньо довго, щоб побачити, як літаки перетинають океани й долають звуковий бар'єр.

Важливу роль у житті братів відіграла їхня сестра Кетрін Райт. Випускниця коледжу й учителька, вона вела господарство, керувала справами, коли брати були у від'їзді, і супроводжувала їх до Європи, де зачарувала монархів і пресу.

Довга суперечка зі Смітсонівським інститутом

Багато років Смітсонівський інститут стверджував, що його колишній секретар Семюел Ленглі збудував перший літак, здатний літати, хоча його «Аеродром» зазнав невдачі під час випробувань 1903 року. На знак протесту Орвілл 1928 року відправив оригінальний «Флаєр» 1903 року до Музею науки в Лондоні. Зрештою Смітсонівський інститут відмовився від своєї заяви, і після смерті Орвілла «Флаєр» повернувся до Сполучених Штатів. Сьогодні його експонують у Національному музеї авіації та космонавтики у Вашингтоні.

Частинки «Флаєра» в космосі

Досягнення братів Райт помандрувало значно далі за Кітті-Гок. 1969 року Ніл Армстронг узяв із собою на Місяць на борту «Аполлона-11» невеликий шматочок дерева й тканини оригінального «Флаєра». 2021 року гелікоптер NASA Ingenuity, що здійснив перший керований політ із двигуном на іншій планеті, доставив на Марс крихітний клаптик тканини з крила «Флаєра». NASA назвало перше місце зльоту Ingenuity Полем братів Райт.

Сьогодні місце, де все почалося, охороняється як Національний меморіал братів Райт у Кілл-Девіл-Гіллз. Найважливішим уроком братів, мабуть, є їхній метод: вони ставили під сумнів загальноприйняті дані, ретельно перевіряли ідеї, навчилися літати на планерах, перш ніж додати двигун, і сприймали невдачі як інформацію. Саме такий спосіб мислення перетворив двох велосипедних майстрів з Огайо на винахідників літака.