Уилбер Райт: человек, который решил проблему управления

Утром 17 декабря 1903 года в Китти-Хок (Kitty Hawk) были совершены четыре полета. Орвилл совершил первый полет: 12 секунд, 120 футов. Уилбер совершил четвертый и самый длинный: 59 секунд, 852 фута. Но решающая работа была проделана двумя годами ранее в сарае в Дейтоне, где братья построили аэродинамическую трубу и обнаружили, что коэффициент, которому весь авиационный мир доверял более века, был ошибочным.

Хоккейная клюшка и последующие годы

Уилбер Райт родился 16 апреля 1867 года в Милвилле, штат Индиана, в семье Милтона Райта (Milton Wright), епископа Церкви Объединенных братьев во Христе (Church of the United Brethren in Christ), и Сьюзан Кэтрин Кернер Райт (Susan Catherine Koerner Wright). Из-за церковных дел семья часто переезжала, пока в 1884 году окончательно не поселилась в Дейтоне, штат Огайо.

Затем небольшой несчастный случай изменил всё. В конце 1885 или начале 1886 года во время игры в хоккей на льду он получил удар клюшкой по лицу и лишился передних зубов. Физическая травма зажила, но остальное — нет. Он замкнулся, отказался от планов поступить в Йельский университет и провел годы в основном дома, ухаживая за смертельно больной матерью и читая книги из библиотеки отца. Он открыто беспокоился о своем отсутствии амбиций. Оглядываясь назад, этот период кажется не столько неудачей, сколько неструктурированным обучением в аспирантуре.

Братья занялись печатным делом примерно в 1889 году, запустив еженедельник West Side News, где Уилбер был редактором, а в декабре 1892 года открыли Wright Cycle Company. Велосипеды финансировали самолеты. В мае 1899 года Уилбер написал в Смитсоновский институт (Smithsonian Institution) с просьбой предоставить все имеющиеся у них материалы по полетам. Его биограф Джеймс Тобин (James Tobin) прямо указал на асимметрию их партнерства: невозможно представить, что Орвилл, при всей его яркости, мог обеспечить ту движущую силу, которая запустила их работу.

Проблема, которую никто больше не решал

Все серьезные соперники гнались за мощностью, полагая, что достаточно большой двигатель решит проблему полета. Уилбер решил, что нерешенной проблемой является управление, и что летательный аппарат, которым никто не может управлять, не является летательным аппаратом. Ответ он нашел у птиц, заметив, что они меняют угол наклона кончиков крыльев, чтобы наклонять тело влево или вправо — а затем, лениво скручивая длинную коробку из-под велосипедной камеры в мастерской, понял, как это построить. Искривление крыла (wing-warping) означало скручивание кончиков крыльев в противоположных направлениях с помощью тросов управления, а не за счет смещения веса тела пилота, как делали ранние экспериментаторы.

Оценка Смитсоновского института заключается в том, что именно этот комплексный взгляд отличал их: в то время как конкуренты атаковали изолированные проблемы, Райты понимали, что управление, подъемная сила и тяга должны решаться вместе, как единая система.

Аэродинамическая труба

Планеры 1900 и 1901 годов имели меньшую подъемную силу, чем прогнозировалось, и вместо того, чтобы регулировать машину, братья проверили математические расчеты. С октября по декабрь 1901 года они провели предварительные испытания на 200 моделях профилей крыльев, используя специальные приборы — весы — для измерения подъемной силы и сопротивления. Они стали первыми людьми, использовавшими аэродинамическую трубу для получения данных, используемых непосредственно при проектировании самолета.

Результаты были еретическими. Опубликованные коэффициенты Отто Лилиенталя (Otto Lilienthal), бывшие стандартом в этой области, оказались неверными. То же самое касалось и коэффициента Смитона (Smeaton's coefficient), принимавшегося более ста лет как 0,005; Райты рассчитали 0,0033, и современные аэродинамики подтвердили, что этот показатель очень точен. За три месяца два веломеханика без научного образования восстановили эмпирический фундамент аэронавтики.

Последняя деталь появилась в 1902 году. Орвилл разработал новый вертикальный руль; Уилбер понял, для чего он нужен на самом деле. Не для поворота, как руль лодки, а для координации поворота — сохранения курса самолета во время крена. Искривление крыла, руль высоты и подвижный руль направления вместе обеспечили истинное управление по трем осям, которое с тех пор используется в каждом самолете.

Китти-Хок и круг на лугу Хаффмана

Самолет 1903 года Flyer стоил около 1000 долларов, был сделан из ели и муслина и оснащен 12-сильным четырехцилиндровым двигателем, который механик их мастерской Чарли Тейлор (Charlie Taylor) изготовил за шесть недель, вращая два толкающих пропеллера. Уилбер сознательно проектировал машину под управление пилота, а не под естественную устойчивость, и анализ Фреда Э. К. Кулика (Fred E. C. Culick) 1985 года показал, что машина была настолько неустойчивой, что была практически неуправляема никем, кроме самих Райтов, тренировавшихся на планере 1902 года.

Настоящее доказательство появилось позже, на лугу Хаффмана (Huffman Prairie) под Дейтоном. 20 сентября 1904 года Уилбер совершил первый в истории полный круг на пилотируемой, моторизованной, тяжелее воздуха машине. К осени 1905 года Flyer III совершал продолжительные полеты по кругу на расстояние более двадцати четырех миль.

Ле-Ман, 1908

Европа не верила ни во что из этого. Французская пресса резюмировала ситуацию так: «Летчики или лжецы?» Уилбер приплыл туда и с 8 августа 1908 года проводил демонстрационные полеты в Ле-Мане (Le Mans). Его непринужденные виражи с креном поразили зрителей, среди которых был Луи Блерио (Louis Blériot). Опровержения последовали немедленно и были безоговорочными: Жорж Безансон (Georges Besançon) из журнала L'Aérophile писал, что полеты полностью развеяли все сомнения, а Эрнест Аршдьякон (Ernest Archdeacon), публично высмеивавший братьев как блефов, признал, что теперь они почитаются во Франции.

Патентная война

22 мая 1906 года братья получили патент США 821,393 на свою систему управления, и Уилбер провел остаток жизни, защищая его. Когда Гленн Кертисс (Glenn Curtiss) выпустил элероны, работавшие по тому же принципу, Уилбер написал ему, что пункт 14 претензий конкретно охватывает комбинацию, которую он использовал. С 1910 года он постоянно ездил, чтобы консультироваться с юристами и давать показания по делу, которое считал моральным, исполняя обязанности президента Wright Company.

Цена была суровой и во многом самонадеянной. Судебные тяжбы выставили братьев жадными и заморозили развитие: к 1911 году самолеты Райтов считались хуже европейских машин, и когда США вступили в войну в 1917 году, у них не было ни одного приемлемого самолета собственной конструкции.

Почему Уилбера называют гением

Случай конкретный и интеллектуальный. Во-первых, он правильно определил связующее ограничение, когда почти все остальные ошиблись — проблема была в управлении, а не в мощности. Во-вторых, и это реже, он был готов не доверять авторитетным данным и перепроверить их. Отказ от цифр Лилиенталя требовал уверенности; опровержение коэффициента Смитона, не вызывавшего сомнений столетие, требовало чего-то большего, похожего на нервы, и он оказался прав до третьего десятилетия. В-третьих, у него был концептуальный охват, чтобы увидеть назначение компонента: Орвилл построил вертикальный руль, но Уилбер распознал в нем недостающий элемент координированного поворота, который превратил три отдельных гаджета в одну систему управления, используемую до сих пор повсеместно. Вердикт Смитсоновского института заключается в том, что исследовательские методы, врожденные навыки и черты характера братьев Райт сочетались уникальным образом, что объясняет, почему они преуспели там, где многие потерпели неудачу.

Два честных вывода. Это было партнерство, и мифология Уилбера как единственного автора наносит ему вред — Орвилл спроектировал руль, Чарли Тейлор построил двигатель, Орвилл первым полетел в Китти-Хок. И суждения Уилбера за пределами мастерской были плохими. Последние годы он провел как сутяжник, а не инженер, в патентной кампании, которая повредила его репутации, затормозила американскую авиацию и оставила страну без конкурентоспособного самолета, когда он был нужен. Ум, который решил проблему полета, затем истощил себя на защиту бумажной волокиты.

Наследие

Он сказал, что у него нет времени и на жену, и на самолет, и ни один из братьев не женился. Уилбер умер 30 мая 1912 года в возрасте сорока пяти лет от брюшного тифа, заразившись им во время бесконечных поездок, необходимых для его судебных исков; Орвилл и их сестра Кэтрин (Katharine) считали Кертисса частично ответственным за его раннюю смерть. Он не дожил до разрешения патентного спора. То, что он оставил после себя — это не машина, а метод: систематические испытания, специальные приборы, отказ доверять опубликованным цифрам на слово, и три оси управления, которым до сих пор подчиняется каждый летающий сегодня самолет.