برادران رایت: ساخت اولین هواپیما و پرواز در ۱۹۰۳

بسیاری از ما رویای پرواز را در سر داشته ایم اما تنها عده ای توانستند این رویا را به واقعیت تبدیل کنند. در اوایل قرن بیستم پرواز برای انسان تنها یک آرزو بود اما دو برادر از اوهایو با پشتکار و نوآوری بی نظیر خود این محدودیت را شکستند. این محتوا به شما نشان می دهد که چگونه برادران رایت با درک عمیق از چالش های پرواز و ابداع سیستم های کنترلی نوین موفق به ساخت و پرواز اولین هواپیمای قابل کنترل تاریخ شدند و مسیر هوانوردی مدرن را هموار کردند.

سال های اولیه ی زندگی برادران رایت

اُرویل (متولد ۱۸۷۱) و ویلبر رایت (متولد ۱۸۶۷) فرزندان میلتون رایت اسقف کلیسا در خانواده ای هفت نفره متولد شدند. میلتون رایت به دلیل شغلش دائماً در حال سفر بود و خانواده رایت تا زمان بازگشت دائمی به دیتون اوهایو در سال ۱۸۸۴ دوازده بار نقل مکان کردند. این جابه جایی ها مانع از دریافت دیپلم دبیرستان توسط ویلبر شد.

در سال ۱۸۷۸ میلتون یک اسباب بازی هلیکوپتر کوچک بر اساس اختراع فرانسوی آلفونس پنو برای پسران کوچکترش به خانه آورد. این وسیله ساده ساخته شده از کاغذ بامبو و چوب پنبه با یک کش لاستیکی برای چرخاندن روتور جرقه ای برای علاقه برادران رایت به پرواز شد که سال ها بعد به آن اشاره کردند.

آغاز راه با چاپخانه و دوچرخه سازی

ویلبر و اورویل هر دو در دبیرستان تحصیل کردند اما هیچ کدام دیپلم نگرفتند. اورویل پس از سال سوم دبیرستان را ترک کرد و در سال ۱۸۸۹ یک کسب و کار چاپ را با کمک ویلبر راه اندازی کرد. آن ها حتی دستگاه چاپ خود را طراحی و ساختند و یک روزنامه هفتگی به نام «وست ساید نیوز» منتشر می کردند.

با رونق گرفتن دوچرخه سواری در دهه ۱۸۹۰ برادران در سال ۱۸۹۲ یک مغازه تعمیر و فروش دوچرخه به نام «بورس چرخه رایت» و بعدها «شرکت چرخه رایت» تاسیس کردند. آن ها حتی شروع به تولید دوچرخه های برند خود کردند. این کسب و کار دوچرخه سازی منبع اصلی درآمد آن ها و سرمایه گذار تحقیقات پروازشان شد.

علاقه به پرواز از دوران کودکی

همانطور که اشاره شد اسباب بازی هلیکوپتر در کودکی علاقه آن ها به پرواز را برانگیخت. در اواسط دهه ۱۸۹۰ آن ها مقالاتی درباره پروازهای اتو لیلینتال در آلمان را مطالعه کردند. مرگ لیلینتال در سقوط گلایدرش در سال ۱۸۹۶ برادران رایت را به شدت تحت تاثیر قرار داد و نقطه عطفی در آغاز تحقیقات جدی آن ها درباره پرواز شد.

ویلبر در نامه ای به موسسه اسمیتسونیان در سال ۱۸۹۹ درخواست اطلاعات درباره هوانوردی کرد. آن ها با تکیه بر کارهای پیشگامانی مانند سر جورج کیلی اکتاو شانوته لیلینتال و ساموئل لنگلی آزمایش های مکانیکی خود را آغاز کردند. آن ها معتقد بودند کنترل کلید حل مشکل پرواز است برخلاف دیگران که بر قدرت موتور تمرکز داشتند.

تحقیقات برادران رایت برای پرواز

برادران رایت با مطالعه و آزمایش های دقیق به دنبال کشف اصول پرواز بودند. آن ها بر خلاف دیگران که بیشتر بر ساخت موتورهای قدرتمند تمرکز داشتند معتقد بودند که کنترل و تعادل در هوا مهم ترین چالش است. این رویکرد متفاوت پایه و اساس موفقیت های بعدی آن ها شد.

آزمایش با بادبادک ها و گلایدرها

برادران رایت در سال ۱۸۹۹ با ساخت یک بادبادک دوباله کوچک با سیستم کنترل تاب برداشتن بال (wing-warping) آزمایش های خود را آغاز کردند. این سیستم به خلبان اجازه می داد بال ها را کج کرده و برای حفظ تعادل و تغییر جهت بدنه هواپیما را بچرخاند. این ایده از مشاهده پرواز پرندگان الهام گرفته شد.

آن ها در سال های ۱۹۰۰ تا ۱۹۰۲ به کیتی هاوک کارولینای شمالی سفر کردند و با گلایدرهای بزرگتر آزمایش انجام دادند. گلایدر سال ۱۹۰۰ لیفت کمتری از حد انتظار تولید کرد اما کنترل سکان افقی جلویی موفقیت آمیز بود. گلایدر سال ۱۹۰۱ نیز مشکلات لیفت داشت و در پیچ ها دچار مشکل می شد که بعدها به عنوان «انحراف معکوس» شناخته شد.

ساخت تونل بادی

عدم موفقیت کامل گلایدرها و تردید درباره صحت داده های موجود (به خصوص ضریب اسمیتون و داده های لیلینتال) برادران را بر آن داشت تا خودشان آزمایش های دقیق تری انجام دهند. آن ها در سال ۱۹۰۱ یک تونل بادی شش فوتی (۱.۸ متری) در کارگاه خود ساختند.

در این تونل بادی آن ها صدها آزمایش روی مدل های کوچک بال با اشکال و خمیدگی های مختلف انجام دادند. دستگاه های اندازه گیری دقیقی که ساختند به آن ها اجازه داد لیفت و درگ هر بال را به دقت محاسبه کنند. این آزمایش ها داده های ارزشمندی را فراهم کرد که برای طراحی بال های کارآمدتر ضروری بود.

حل مشکلات بالابری و کنترل

آزمایش های تونل بادی نشان داد که داده های قبلی درباره ضریب اسمیتون اشتباه بوده و همچنین مزیت استفاده از بال های بلندتر و باریک تر (نسبت منظری بالاتر) را آشکار کرد. با این دانش آن ها گلایدر سال ۱۹۰۲ را با بال هایی کارآمدتر و خمیدگی کمتر طراحی کردند.

گلایدر ۱۹۰۲ بهبود قابل توجهی داشت اما همچنان در پیچ ها دچار مشکل می شد. اورویل متوجه شد که سکان عمودی ثابت عقب مانع از عملکرد صحیح سیستم تاب برداشتن بال می شود. آن ها تصمیم گرفتند سکان عقب را متحرک کرده و آن را به سیستم کنترل بال متصل کنند. این نوآوری امکان کنترل سه محوره (پیچ رول و انحراف) را فراهم کرد و «مشکل پرواز» را حل نمود.

اولین سفر برادران رایت به کیتی هاوک

برادران رایت برای آزمایش گلایدرهای خود به دنبال مکانی با بادهای ثابت و سطح فرود نرم بودند. اکتاو شانوته یکی از پیشگامان هوانوردی منطقه کیتی هاوک در کارولینای شمالی را پیشنهاد داد. این منطقه هم بادهای مناسبی داشت و هم تپه های شنی برای پرواز با گلایدر و فرود ایمن.

آن ها در سال ۱۹۰۰ برای اولین بار به کیتی هاوک سفر کردند و در تپه های شنی کیل دویل هیلز مستقر شدند. این مکان دورافتاده حریم خصوصی لازم را برای آزمایش های آن ها فراهم می کرد و از توجه خبرنگاران که می توانستند مزاحم کارشان شوند دور نگهشان می داشت.

پرواز با نیروی موتور؛ هواپیمای برادران رایت

پس از موفقیت در کنترل گلایدر ۱۹۰۲ برادران رایت بر چالش تامین نیروی پرواز تمرکز کردند. آن ها دریافتند که هیچ موتور موجودی وزن و قدرت مورد نیاز آن ها را ندارد بنابراین تصمیم گرفتند موتور خود را طراحی و بسازند.

نخستین موتور به سبک برادران رایت

برادران رایت با کمک مکانیک ماهرشان چارلی تیلور یک موتور بنزینی چهار سیلندر طراحی کردند. این موتور از آلومینیوم ساخته شد تا وزن آن کم باشد و حدود ۱۲ اسب بخار قدرت تولید می کرد. طراحی پروانه ها نیز چالش دیگری بود؛ آن ها با درک اینکه پروانه مانند یک بال در حال چرخش عمل می کند پروانه های چوبی خود را با کارایی بالا طراحی کردند.

موتور و پروانه ها در کارگاه دوچرخه سازی آن ها در دیتون ساخته شدند. این موتور ساده بدون پمپ سوخت و با کاربراتوری ابتدایی با موفقیت نیروی لازم برای اولین پرواز تاریخ را فراهم کرد و نشان از نبوغ مهندسی برادران رایت داشت.

اولین پرواز کنترل شده انسان در تاریخ

پس از ساخت هواپیمای موتوری خود «فلایر» برادران رایت آن را در اواخر سال ۱۹۰۳ به کیتی هاوک منتقل کردند. پس از چند هفته تاخیر به دلیل خرابی محور پروانه و شرایط آب و هوایی سرانجام در ۱۷ دسامبر ۱۹۰۳ تاریخ ساز شدند.

در آن روز اورویل رایت اولین پرواز کنترل شده پایدار و با نیروی موتور یک وسیله سنگین تر از هوا را انجام داد. این پرواز ۱۲ ثانیه طول کشید و مسافتی حدود ۳۷ متر را پوشش داد. در همان روز سه پرواز دیگر نیز انجام شد که طولانی ترین آن ها توسط ویلبر رایت و به مدت ۵۹ ثانیه و مسافت ۲۶۰ متر بود. این پروازها توسط پنج نفر محلی مشاهده شد و آغاز عصر هوانوردی بود.

رسیدن به شهرت

با وجود اولین پرواز موفقیت آمیز در سال ۱۹۰۳ شهرت برادران رایت به سرعت گسترش نیافت. بسیاری از مردم و حتی روزنامه ها ادعاهای آن ها را باور نکردند. آن ها در سال های ۱۹۰۴ و ۱۹۰۵ در مزرعه هافمن پری در نزدیکی دیتون به آزمایش و بهبود هواپیمای خود «فلایر ۲» و «فلایر ۳» ادامه دادند.

در سال ۱۹۰۵ با «فلایر ۳» آن ها پروازهای طولانی تر و پیچیده تری انجام دادند از جمله پروازی ۳۹ کیلومتری در مدت ۳۸ دقیقه. این پروازها که توسط افراد بیشتری دیده شد به تدریج شک و تردیدها را از بین برد. شهرت واقعی آن ها در سال ۱۹۰۸ با پروازهای نمایشی ویلبر در فرانسه و اورویل در آمریکا آغاز شد جایی که توانایی های هواپیما و خلبانان را به جهانیان ثابت کردند.

تأسیس شرکت رایت

با افزایش شهرت و تقاضا برای هواپیماهایشان برادران رایت تصمیم گرفتند کسب و کار خود را رسمی کنند. در سال ۱۹۰۹ آن ها شرکت رایت (The Wright Company) را تاسیس کردند. ویلبر به عنوان رئیس و اورویل به عنوان نایب رئیس پتنت های خود را به شرکت فروختند و سهامی در آن داشتند.

این شرکت یک کارخانه در دیتون و یک مدرسه پرواز در هافمن پری تاسیس کرد. آن ها شروع به تولید و فروش هواپیما کردند و خلبانانی را برای پروازهای نمایشی استخدام کردند. با این حال ورود به دنیای تجارت چالش های جدیدی را برای آن ها به همراه داشت از جمله رقابت و مسائل حقوقی.

چالش ها و رقابت ها

برادران رایت در مسیر موفقیت خود با چالش های متعددی روبرو بودند. یکی از بزرگترین چالش ها اثبات اختراع خود به جهانیان بود که با شک و تردیدهای زیادی همراه بود. همچنین آن ها با رقابت شدید از سوی دیگر پیشگامان هوانوردی در اروپا و آمریکا مواجه شدند.

مهم ترین رقابت و چالش حقوقی آن ها با گلن کورتیس بود. برادران رایت ادعا می کردند که کورتیس با استفاده از شهپرها (ailerons) در هواپیماهایش پتنت آن ها مبنی بر روش کنترل جانبی هواپیما را نقض کرده است. این درگیری حقوقی طولانی و پرهزینه بخش زیادی از انرژی و زمان برادران را صرف خود کرد و به نظر برخی مانع از پیشرفت بیشتر آن ها در طراحی هواپیما شد.

میراث ماندگار برادران رایت

ویلبر رایت در سال ۱۹۱۲ و اورویل رایت در سال ۱۹۴۸ درگذشتند اما میراث آن ها برای همیشه در تاریخ بشر ماندگار شد. آن ها نه تنها اولین هواپیما را ساختند و به پرواز درآوردند بلکه اصول کنترل پرواز سه محوره را ابداع کردند که همچنان اساس کار تمام هواپیماهای مدرن است.

اختراع آن ها راه را برای توسعه صنعت هوانوردی حمل و نقل هوایی و اکتشافات فضایی هموار کرد. محل اولین پرواز آن ها در کیتی هاوک و کارگاهشان در دیتون اکنون به بناهای یادبود و پارک های ملی تبدیل شده اند. برادران رایت به عنوان پدران هوانوردی شناخته می شوند و داستان زندگی آن ها الهام بخش نسل های بعدی مهندسان و مخترعان است.

برادران رایت چه کسانی بودند؟

برادران رایت ویلبر و اورویل دو مخترع و پیشگام آمریکایی در زمینه هوانوردی بودند. آن ها به دلیل طراحی ساخت و پرواز اولین هواپیمای عملی و کنترل پذیر در ۱۷ دسامبر ۱۹۰۳ شناخته می شوند.

برادران رایت چگونه اولین هواپیما را ساختند؟

آن ها با سال ها تحقیق آزمایش با بادبادک ها و گلایدرها ساخت تونل بادی و جمع آوری داده های دقیق اصول کنترل پرواز را کشف کردند. سپس یک موتور سبک و پروانه های کارآمد ساختند و آن ها را روی بدنه هواپیمای خود نصب کردند.

چرا اختراع برادران رایت متفاوت بود؟

تفاوت اصلی در تمرکز آن ها بر سیستم کنترل پرواز سه محوره (پیچ رول انحراف) بود. آن ها برخلاف دیگران که بر قدرت موتور تاکید داشتند فهمیدند که توانایی خلبان در کنترل هواپیما کلید موفقیت است.