Πρωτοπόροι αεροναυπηγοί και αεροπόροι του 19ου αι.

Παναγιώτα Απέργη - 22 Νοεμβρίου 2023

Όταν ο μυθικός αρχιτέκτονας και εφευρέτης Δαίδαλος βοήθησε τον Θησέα να ξεφύγει από τον Λαβύρινθο, τιμωρήθηκε, αρχικά, με τον εγκλεισμό του γιου του Ίκαρου και τον δικό του στο πολυδαίδαλο ανάκτορο, και, στη συνέχεια, με απαγόρευση της αποχώρησής του από την Κρήτη. Μη μπορώντας, λοιπόν να αποπλεύσει, ο Δαίδαλος έφτιαξε φτερά από κερί για τον ίδιο και τον γιο του και αποπειράθηκαν, πετώντας, να διαφύγουν στη Σικελία. Όμως ο Ίκαρος πέταξε πολύ κοντά στον Ήλιο, τα φτερά του έλιωσαν, έπεσε στη θάλασσα και πνίγηκε. Το νησί στο οποίο ξεβράστηκε το σώμα του στη στεριά ονομάστηκε αργότερα Ικαρία.

Ο ελληνικός αυτός μύθος δείχνει την επιθυμία του ανθρώπου να διασχίσει τον αέρα. Ένα από τα παλιότερα παραδείγματα εφαρμογής αυτής της επιθυμίας ήταν η εφεύρεση του Έλληνα φιλοσόφου και μαθηματικού, Αρχύτα του Ταραντίνου (428-347π.Χ. περίπου), φίλου του Πλάτωνα. Σύμφωνα με τον Ρωμαίο ιστορικό Αύλο Γέλλιο¹, ο Αρχύτας στηρίχθηκε στη θεωρία «της δράσης και της αντίδρασης», βασικό παράγοντα της λειτουργίας των σύγχρονων πυραύλων και των αεριωθούμενων, και δημιούργησε ένα ιπτάμενο περιστέρι κινούμενο με ατμό.

Πτήσεις καταγράφονται στις ιστορικές πηγές από τον Ανδαλουσιανό Αμπάς ιμπν Φιρνάς (810-887μ.Χ.) και τον Άγγλο Βενεδικτίνο μοναχό Άιλμερ του Μαλμεσμπερι (11ος αι.), που ωστόσο κατάληξαν σε τραυματισμό των πιλότων τους.

Η ιστορία της εφεύρεσης του αεροπλάνου ξεκινά από τον 16ο αι. και μετά, με τη συμβολή των Leonardo da Vinci (1452-1519) και Galileo Galilei (1564-1642) στην Ιταλία, του Christiaan Huygens (1629-1695) στην Ολλανδία και του Isaac Newton (1643-1727) στην Αγγλία, οι οποίοι συνέβαλαν στην κατανόηση της σχέσης αντίστασης και ποικίλων παραγόντων.

Το 1505 μ.Χ. περίπου, ο Leonardo da Vinci δημιουργεί το Κώδικας στο πέταγμα των πουλιών (Codex on the Flight of Birds), ένα σύντομο κώδικα² 18 φύλλων, διαστάσεων 21×15εκ., που φυλάσσεται στη Βασιλική Βιβλιοθήκη του Τορίνο. Ο κώδικας ξεκινά με μια εξέταση της συμπεριφοράς των πτηνών κατά την πτήση και προτείνει μηχανισμούς για πτήση με μηχανές. Μια από τις πιο διάσημες εφευρέσεις του ντα Βίντσι, η ιπτάμενη μηχανή ,γνωστή και ως «ορνιθόπτερο», δείχνει ιδανικά τις δυνάμεις παρατήρησης και φαντασίας, καθώς και τον ενθουσιασμό του δημιουργού για τις δυνατότητες της πτήσης.

Η ιπτάμενη μηχανή του Λεονάρντο ντα Βίντσι είχε άνοιγμα φτερών που ξεπερνούσε τα 33 πόδια, πλαίσιο κατασκευασμένο από πεύκο καλυμμένο με ακατέργαστο μετάξι, για να δημιουργήσει μια ελαφριά αλλά στιβαρή κατασκευή, και ο πιλότος του έπρεπε να είναι ξαπλωμένος μπρούμυτα και να περιστρέφει στροφάλους που θα κινούσαν τα φτερά.

Το 1853 ο Βρετανός μηχανικός George Cayley (1773-1857), πρωτοπόρος στην αεροναυτιλία, σχεδίασε και κατασκεύασε το πρώτο ανεμόπτερο με πιλότο. Το 1871, ο Βρετανός ναυπηγός Francis H. Wenham (1824-1908) και ο συνεργάτης του John Browning (1831-1925) σχεδίασαν την πρώτη αεροδυναμική σήραγγα του κόσμου, ένα εργαλείο που στην αεροδυναμική έρευνα επιτρέπει τη μελέτη των επιπτώσεων του αέρα, ο οποίος κινείται γύρω από στερεά αντικείμενα.

Κατά τη δεκαετία του 1870, ο Γερμανός μηχανικός-μηχανολόγος Otto Lilienthal (1848-1896) ερεύνησε διεξοδικά και έκανε λεπτομερείς μετρήσεις των δυνάμεων που δρουν σε μια καμπυλωτή πτέρυγα. Έχοντας δημοσιεύσει τα αποτελέσματα της έρευνάς του ο Lilienthal σχεδίασε, κατασκεύασε και πέταξε μια σειρά από μονόπλανα και διπλά ανεμόπτερα, ολοκληρώνοντας μέχρι και 2.000 πτήσεις μεταξύ του 1890 και της θανατηφόρας συντριβής του ανεμόπτερού, τον Αύγουστο του 1896.

Στην αρχή των δικών τους αεροναυτικών πειραμάτων, οι αδερφοί Orville και Wilbur Wright (1871-1930 και 1867-1912) μελέτησαν προσεκτικά τη δουλειά των προκατόχων τους και αποφάσισαν ότι δεν υπήρχε ανάγκη να επικεντρωθούν στο σχεδιασμό των πτερυγίων. Ωστόσο, δύο χρόνια πειραματισμού με ανεμόπτερα, απέδειξαν την ανάγκη να δοθεί πολύ μεγαλύτερη προσοχή στο σχεδιασμό των φτερών.

Ξεκινώντας τον Νοέμβριο του 1901, οι αδελφοί Wright χρησιμοποίησαν μια αεροδυναμική σήραγγα, δικής τους σχεδίασης, για να συλλέξουν πληροφορίες, οι οποίες στην πορεία τους επέτρεψαν να υπολογίσουν τις τιμές ανύψωσης και έλξης για μια ολόκληρη σειρά αεροτομών και να μετρήσουν την απόδοση των πτερύγων με διαφορετικές αναλογίες διαστάσεων, σχήματα άκρων και άλλα σχεδιαστικά χαρακτηριστικά.

Αυτές οι πληροφορίες κορυφώθηκαν με το ανεμόπτερο Wright του 1902, μια πρωτοποριακή μηχανή, της οποίας ο σχεδιασμός των φτερών επέτρεψε στους αδελφούς Ράιτ να κάνουν τα τελευταία βήματα για την εφεύρεση του αεροπλάνου.

Ένα από τα προβλήματα που έπρεπε να επιλυθεί στην κατασκευή αεροπλάνων ήταν αυτό της προώθησής τους με την παραγωγή και την εφαρμογή ισχύος. Γρήγορα οι ατμομηχανές και οι κινητήρες εσωτερικής καύσης εμφανίστηκαν ως η επιλογή των πιο σοβαρών πειραματιστών. Ο Αυστραλός Lawrence Hargrave(1850-1915), συγκεκριμένα, πειραματίστηκε με συστήματα πρόωσης πεπιεσμένου αερίου και, το 1868, ο Άγγλος Frederick Stringfellow (1832-1905) κατασκεύασε μια ελαφριά ατμομηχανή, για να τροφοδοτήσει ένα μοντέλο τριπλάνου, το οποίο υπάρχει στη συλλογή του Ινστιτούτου Smithsonian στην Ουάσιγκτον, D.C.

Το 1896, στις ΗΠΑ ο Samuel Pierpont Langley (1834-1906) πέτυχε τις πρώτες σταθερές πτήσεις, όταν εκτόξευσε δύο από τα σχετικά μεγάλα ατμοκίνητα μοντέλα αεροσκάφους σε εναέριες διαδρομές έως και τρία τέταρτα του μιλίου (1,2 χλμ.) πάνω από τον ποταμό Πότομακ.

Καθώς πλησίαζε το τέλος του 19ου αιώνα, ο κινητήρας εσωτερικής καύσης αναδείχθηκε ως η πιο πολλά υποσχόμενη μονάδα αεροναυτικής παραγωγής ενέργειας. Η διαδικασία είχε ξεκινήσει ήδη από το 1858, όταν ο Γαλλο-Βέλγος Étienne Lenoir (1822/4-1900) κατασκεύασε τον πρώτο κινητήρα εσωτερικής καύσης, με καύσιμο φωτιστικό αέριο. Ο Γερμανός μηχανικός, σχεδιαστής και βιομήχανος Gottlieb Daimler (1834-1900) πρωτοστάτησε στην ανάπτυξη ελαφρών βενζινοκινητήρων υψηλής ταχύτητας, έναν από τους οποίους, το 1885, τοποθέτησε σε ποδήλατο.

Οι αδελφοί Wright από την αρχή των πειραματισμών τους αναγνώρισαν ότι οι λάτρεις της αυτοκινητοβιομηχανίας παρήγαγαν ολοένα ελαφρύτερους και ισχυρότερους κινητήρες εσωτερικής καύσης. Έχοντας πετάξει με το επιτυχημένο ανεμόπτερο του 1902, με τα τρία χρόνια εμπειρίας με ανεμόπτερα και τις πληροφορίες που συγκέντρωσαν με την αεροδυναμική τους σήραγγα, οι αδερφοί Ράιτ μπόρεσαν να υπολογίσουν την ακριβή ποσότητα ισχύος που απαιτείται για μια συνεχή πτήση. Έτσι σχεδίασαν και κατασκεύασαν τη δική τους μονάδα παραγωγής ενέργειας, σίγουροι ότι τα φτερά τους θα σήκωναν το βάρος και αυτοί θα ήταν σε θέση να ελέγξουν ένα τέτοιο σκάφος στον αέρα. Αυτό ήταν το ιπτάμενό τους του 1903, το πρώτο αεροπλάνο στον κόσμο με σταθερή πτήση.

Το έργο των αδελφών Ράιτ ενέπνευσε μια ολόκληρη γενιά πειραματιστών ιπτάμενων μηχανών στην Ευρώπη και την Αμερική και μέχρι το 1909 νέα σχέδια μονοπλάνων παρουσιάστηκαν, κατασκευάστηκαν και πέταξαν από άνδρες, όπως ο Γάλλος Louis Blériot (1872-1936) που, όταν στις 25 Ιουλίου 1909 πέταξε το μονοπλάνο του Type XI κατά μήκος της Μάγχης, έφερε το τέλος της πρώιμης πειραματικής εποχής της αεροπορίας.

¹ Aulus Gellius, Αττικαί Νύκται, Gel.10.12:[…] Ο Αρχύτας έφτιαξε ένα ξύλινο ομοίωμα περιστεριού με τέτοια μηχανική ευρηματικότητα και τέχνη που πέταξε. Ήταν τόσο ωραία ισορροπημένο, βλέπετε, με βάρη και κινούμενο από ένα ρεύμα αέρα που περικλείεται και κρύβεται μέσα του[…].

²Το παλιότερο είδος βιβλίου σε φύλλα περγαμηνής ή χαρτιού.