Братья Райт: биография
К 1902 году братья поняли, что перекашивание крыла приводил к различному лобовому сопротивлению окончаний крыльев. Большая подъёмная сила на одном конце крыла также приводила к увеличению лобового сопротивления, что не давало аппарату повернуть в сторону опущенного конца крыла. Так вёл себя бесхвостый планёр 1901 года.
Усовершенствованная форма крыла позволила совершать более далёкие перелёты, а задний руль предотвращал нежелательное отклонение от курса, причём настолько эффективно, что это создавало новую проблему. Иногда, когда пилот пытался выровнять аппарат после поворота, планёр не отвечал на корректирующее перекашивание крыла и продолжал поворот. Планёр скользил в сторону более низкого окончания крыла, что приводило к снижению с вращением вокруг вертикальной оси. Райт назвали это явление «выкапыванием колодца»; современные авиаторы называют его «циркуль».
Орвилл не мог не видеть, что жёстко зафиксированный руль создаёт сопротивление эффекту корректирующего перекашивание крыла при попытке выровнять планёр после поворота. Он записал в своём дневнике ночью 2 октября: «я изучал новый вертикальный руль». Братья тогда приняли решение сделать задний руль подвижным, чтобы решить эту проблему. Они прикрепили на петлях руль и соединили его с механизмом перекашивания крыла, в результате чего одним движением пилот одновременно управлял и отклонением руля, и перекашиванием крыла. Испытания показали, что подвижный руль должен отклоняться в обратном направлении от того крыла, которое имеет большее лобовое сопротивление (и подъёмную силу) при перекашивании крыла. Противодействующая сила, создаваемая повёрнутым крылом, позволила корректирующему перекашиванию крыла надёжно восстанавливать положение после поворота или волнения ветра. Кроме того, когда планёр разворачивался с креном, давление руля преодолевало эффект разницы в лобовых сопротивлениях, и нос аппарата выравнивался в направлении поворота, устраняя неблагоприятное отклонение от курса.
Таким образом братья Райт открыли истинное предназначение подвижного вертикального руля. Его роль состояла не в изменении направления полёта, а скорее в выравнивании аппарата во время поворотов с креном и в выравнивании в случае крена и порывов ветра. Фактически поворот — изменение направления — совершался с помощью контроля горизонтального вращения перекашиванием крыла. Принципы остались теми же самыми, когда перекашивание крыла заменили элероны.
С помощью нового метода управления Райт впервые достигли истинного контроля над своим аппаратом, это произошло 8 октября 1902 и стало важнейшим изобретением в истории авиации. В сентябре и октябре они совершили от 700 до 1000 полётов, самый длительный из которых продолжался 26 секунд, а его дальность составила 190 м. Сотни хорошо управляемых полётов после установки убедили братьев начать строить летающий аппарат тяжелее воздуха с двигателем.
Таким образом, братья Райт смогли контролировать планёр по трём осям: перекашиванием крыла — крен (продольная ось), носовым рулём высоты — тангаж (поперечная ось) и хвостовым рулём направления — рыскание (вертикальная ось). 23 марта 1903 г. братья Райт подали заявку на свой знаменитый патент для «летающей машины», основанную на полётах их успешного планёра 1902 года. Некоторые историки авиации полагают, что создание системы управления полётом по трём осям на планёре 1902 года было так же, а возможно ещё более существенно, чем установка двигателей на «Флайер» 1903 года. Петер Якаб из смитсоновского института полагает, что усовершенствование планёра 1902 года по сути является изобретением самолёта.
С двигателем
В 1903 году братья Райт построили оснащённый двигателем «Флайер-1», материалом которому послужил обычный для аппаратов Райт конструкционный материал — ель, крепкое и лёгкое дерево. Они также разработали и изготовили деревянные пропеллеры, а также бензиновый двигатель, изготовленный в их магазине велосипедов. Они 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.
