Frühe anhaltende Flugmaschinen

Nach dem 17. Jahrhundert lernten die Menschen mehr über Mechanik und Dynamik, komplexere Flugmaschinen wurden hergestellt.

Schwerer als Luft: Dauerflug

Das 17. und 18. Jahrhundert
Leonardo da Vincis Erkenntnis, dass die Manpower allein für eine nachhaltige Flucht nicht ausreichte, wurde im 17. Jahrhundert von Giovanni Alfonso Borelli und Robert Hooke unabhängig wiederentdeckt. Hooke erkannte, dass irgendeine Form von Motor notwendig sein würde und machte 1655 ein federbetriebenes Ornithoptermodell, das anscheinend fliegen konnte.

Versuche, eine echte Flugmaschine zu konstruieren oder zu konstruieren, begannen, typischerweise bestehend aus einer Gondel mit einem Stützdach und feder- oder mannangetriebenen Klappen zum Antrieb. Zu den ersten gehörten Hautsch und Burattini (1648). Andere waren de Gusmãos „Passarola“ (1709), Swedenborg (1716), Desforges (1772), Bauer (1764), Meerwein (1781) und Blanchard (1781), die später mehr Erfolg mit Ballons hatten. Rotary-winged Hubschrauber erschien ebenfalls, namentlich von Lomonosov (1754) und Paucton. Ein paar Modellsegler flogen erfolgreich, obwohl einige Behauptungen umstritten sind, aber auf jeden Fall war kein Full-Size-Fahrzeug erfolgreich.

Der italienische Erfinder Tito Livio Burattini, der vom polnischen König Władysław IV. An seinen Hof in Warschau eingeladen wurde, baute 1647 ein Modellflugzeug mit vier festen Segelflugzeugen. Er wurde als „vier Flügelpaare an einem ausgeklügelten Drachen“ beschrieben Angeblich soll er 1648 eine Katze gehoben haben, aber nicht Burattini selbst. Er versprach, dass „nur die geringsten Verletzungen“ aus der Landung des Fahrzeugs resultieren würden. Sein „Dragon Volant“ gilt als „das aufwendigste und raffinierteste Flugzeug, das vor dem 19. Jahrhundert gebaut wurde“.

Bartolomeu de Gusmãos „Passarola“ war ein hohler, vögelähnlicher Gleiter ähnlichen Konzepts, aber mit zwei Flügeln. Im Jahr 1709 reichte er eine Petition an König Johann V. von Portugal ein und bat um Unterstützung für seine Erfindung eines „Luftschiffes“, in der er das größte Vertrauen ausdrückte. Der öffentliche Test der Maschine, der für den 24. Juni 1709 angesetzt war, fand nicht statt. Nach zeitgenössischen Berichten scheint Gusmão jedoch mit dieser Maschine mehrere weniger ehrgeizige Experimente gemacht zu haben, die von Eminenzen abstammen. Es ist sicher, dass Gusmão an der öffentlichen Ausstellung, die er am 8. August 1709 in der Halle der Casa da India in Lissabon vor dem Gerichtshof hielt, an diesem Prinzip arbeitete, als er durch Verbrennung einen Ball auf das Dach schoss. Er demonstrierte auch ein kleines Luftschiffmodell vor dem portugiesischen Gericht, aber nie mit einem vollständigen Modell.

Es fehlte jedoch sowohl Verständnis als auch eine Energiequelle. Dies wurde von Emanuel Swedenborg in seiner 1716 veröffentlichten „Skizze einer Maschine zum Fliegen in der Luft“ erkannt. Seine Flugmaschine bestand aus einem hellen Rahmen, der mit starkem Segeltuch bedeckt war und mit zwei großen, horizontal angeordneten Ruder oder Flügeln versehen war so dass der Aufwärtshub keinen Widerstand fand, während der Abwärtshub Hubkraft lieferte. Swedenborg wusste, dass die Maschine nicht fliegen würde, schlug aber einen Anfang vor und war zuversichtlich, dass das Problem gelöst werden würde. Er schrieb: „Es scheint leichter zu sein, von einer solchen Maschine zu sprechen, als sie in Wirklichkeit zu bringen, denn sie erfordert mehr Kraft und weniger Gewicht als in einem menschlichen Körper. Die Wissenschaft der Mechanik könnte vielleicht ein Mittel vorschlagen, nämlich eine starke Spirale Wenn diese Vorteile und Erfordernisse beachtet werden, könnte vielleicht jemand im Laufe der Zeit wissen, wie wir unsere Skizze besser nutzen und etwas hinzufügen können, um das zu erreichen, was wir nur vorschlagen können „. Der Herausgeber der Royal Aeronautical Society Zeitschrift schrieb im Jahr 1910, dass Swedenborgs Entwurf „… der erste rationale Vorschlag für eine Flugmaschine der Aeroplane [schwerer-als-Luft] -Typ …“ war

Unterdessen wurden Drehflügler nicht völlig vergessen. Im Juli 1754 demonstrierte Mikhail Lomonosov der russischen Akademie der Wissenschaften ein kleines koaxiales Doppelrotorsystem, das von einer Feder angetrieben wurde. Die Rotoren waren übereinander angeordnet und drehten sich in entgegengesetzte Richtungen, was bei modernen Doppelrotorkonstruktionen noch immer der Fall ist. In seiner Théorie de la Vis d’Archimède von 1768 schlug Alexis-Jean-Pierre Paucton vor, eine Luftschraube für den Aufzug und eine zweite für den Antrieb zu verwenden, die heute als Gyrodyne bezeichnet wird. Im Jahr 1784 demonstrierten Launoy und Bienvenu ein fliegendes Modell mit koaxialen, gegenläufigen Rotoren, die von einer einfachen Feder angetrieben wurden, ähnlich einer Bogensäge, die jetzt als erster angetriebener Hubschrauber akzeptiert wurde.

Versuche mit einem motorbetriebenen Flug dauerten noch an. Pauctons Drehflügler wurde von Menschen angetrieben, während ein anderer Ansatz, der ursprünglich von da Vinci untersucht wurde, der Einsatz von Klappenventilen war. Das Klappenventil ist eine einfache schwenkbare Klappe über einem Loch im Flügel. In einer Richtung öffnet es sich, um Luft durchzulassen und in der anderen schließt es, um eine erhöhte Druckdifferenz zu ermöglichen. Ein frühes Beispiel wurde 1764 von Bauer entworfen. Später, 1808, baute Jacob Degen einen Ornithopter mit Klappen, bei dem der Pilot auf einem starren Rahmen stand und die Flügel mit einer beweglichen horizontalen Stange bearbeitete. Sein Flugversuch von 1809 scheiterte, also fügte er einen kleinen Wasserstoffballon hinzu und die Kombination erreichte einige kurze Hopfen. Populäre Illustrationen des Tages schilderten seine Maschine ohne den Ballon, was zu Verwirrung darüber führte, was tatsächlich geflogen war. Im Jahr 1811 baute Albrecht Berblinger einen Ornithopter nach Degens Entwurf, ließ den Ballon jedoch weg und rutschte stattdessen in die Donau. Das Fiasko hatte einen Vorteil: George Cayley, der auch von den Illustrationen aufgenommen wurde, wurde aufgefordert, seine bisherigen Ergebnisse zu veröffentlichen, „um ein Thema, das an das Lächerliche der öffentlichen Einschätzung grenzt, ein wenig würdiger zu machen“ und das Moderne Ära der Luftfahrt wurde geboren.

Das 19. Jahrhundert
Im Laufe des 19. Jahrhunderts wurde das Turmspringen durch das ebenso tödliche wie gleichermaßen populäre Ballonspringen ersetzt, um die fortgesetzte Nutzlosigkeit von Menschenkraft und Schlagflügeln zu demonstrieren. Unterdessen begann die wissenschaftliche Untersuchung des Fluges schwerer als der Luft ernsthaft.

Sir George Cayley und das erste moderne Flugzeug
Sir George Cayley wurde 1846 zum ersten Mal als „Vater des Flugzeugs“ bezeichnet. In den letzten Jahren des vorigen Jahrhunderts hatte er mit der ersten strengen Untersuchung der Flugphysik begonnen und später das erste moderne Flugzeug gebaut, das schwerer als Luft war. Zu seinen vielen Erfolgen gehören seine wichtigsten Beiträge zur Luftfahrt:

Klärung unserer Ideen und Festlegung der Prinzipien des schwereren Fluges.
Erreichen eines wissenschaftlichen Verständnisses der Prinzipien des Vogelflugs.
Durchführung von wissenschaftlichen aerodynamischen Experimenten, die den Widerstand und die Stromlinienform, die Bewegung des Druckmittelpunkts und die Erhöhung des Auftriebs durch die Krümmung der Flügeloberfläche demonstrieren.
Definieren der modernen Flugzeugkonfiguration, umfassend eine feste Tragflächen-, Rumpf- und Leitwerksanordnung.
Demonstrationen von bemannten Gleitflug.
Festlegung der Prinzipien des Leistungsgewichtes bei der Aufrechterhaltung des Fluges.
Ab dem Alter von zehn Jahren begann Cayley, die Physik des Vogelfluges zu studieren, und seine Schulhefte enthielten Skizzen, in denen er seine Ideen zu den Fluchttheorien entwickelte. Es wurde behauptet, dass diese Skizzen zeigen, dass Cayley die Prinzipien einer auftriebserzeugenden geneigten Ebene bereits 1792 oder 1793 modellierte.

Im Jahre 1796 machte Cayley einen Modellhubschrauber der Form, die allgemein als ein chinesisches fliegendes Oberteil bekannt ist, nicht bewusst von Launoy und Bienvenus Modell ähnlichen Designs. Er betrachtete den Hubschrauber als das beste Design für den einfachen Vertikalflug, und später in seinem Leben im Jahr 1854 machte er ein verbessertes Modell. Er gab Mr. Cooper Anerkennung dafür, dass er der Erste war, der die „ungeschickte Struktur des Spielzeugs“ verbesserte und Coopers Modell als zwanzig oder dreißig Fuß hoch anstieg. Cayley machte einen und ein Mr. Coulson fertigte eine Kopie an, die von Cayley als „ein sehr schönes Exemplar des Schraubenpropellers in der Luft“ beschrieben wurde und über neunzig Fuß hoch fliegen konnte.

Cayleys nächste Innovationen waren zweifach: die Annahme des Wirbelprüfstandes, der im vorigen Jahrhundert von Benjamin Robbins erfunden wurde, um den aerodynamischen Widerstand zu untersuchen und John Smeaton bald darauf verwendete, um die Kräfte auf rotierenden Windradflügeln zu messen, für die Verwendung in der Flugzeugforschung die Verwendung von aerodynamischen Modellen am Arm, anstatt zu versuchen, ein Modell eines vollständigen Designs zu fliegen. Er verwendete anfangs eine einfache flache Ebene, die am Arm befestigt war und in einem Winkel zum Luftstrom geneigt war.

1799 legte er das Konzept des modernen Flugzeugs als Starrflügler mit getrennten Systemen für Aufzug, Antrieb und Steuerung fest. Auf einer kleinen Silberscheibe aus dem gleichen Jahr graviert er auf der einen Seite die auf ein Flugzeug einwirkenden Kräfte und auf der anderen eine Skizze eines Flugzeugentwurfs mit modernen Merkmalen wie einem gewölbten Flügel, einem separaten Leitwerk mit horizontalem Höhenleitwerk und vertikaler Flosse, und Rumpf für den Piloten unter dem Schwerpunkt suspendiert, um Stabilität zu bieten. Das Design ist noch nicht vollständig modern, da es zwei vorgesteuerte Paddel oder Ruder enthält, die als Klappenventile funktionieren.

Er setzte seine Forschungen fort und konstruierte 1804 einen Modellsegler, der das erste moderne Fluggerät war, das schwerer als Luft war und das Layout eines konventionellen modernen Flugzeugs mit einem geneigten Flügel nach vorne und einem einstellbaren Heck hinten mit Höhen- und Seitenleitwerk hatte . Der Flügel war nur ein Spielzeugpapierdrachen, flach und ungezähnt. Ein bewegliches Gewicht ermöglichte die Anpassung des Schwerpunkts des Modells. Es war „sehr schön zu sehen“, wenn man einen Hang hinunterfliegt und empfindlich auf kleine Anpassungen des Schwanzes reagiert.

Bis zum Ende des Jahres 1809 hatte er das erste Segelflugzeug der Welt gebaut und als unbemannten Fesseldrachen geflogen. Im selben Jahr begann er, angetrieben von den possenhaften Späßen seiner Zeitgenossen (siehe oben), mit der Veröffentlichung einer bahnbrechenden dreiteiligen Abhandlung mit dem Titel „On Aerial Navigation“ (1809-1810). Darin schrieb er die erste wissenschaftliche Erklärung des Problems: „Das ganze Problem ist innerhalb dieser Grenzen beschränkt, nämlich durch die Anwendung von Kraft auf den Widerstand der Luft eine Oberflächenstütze zu einem gegebenen Gewicht zu machen“. Er identifizierte die vier Vektorkräfte, die ein Flugzeug beeinflussen: Schub, Auftrieb, Widerstand und Gewicht und ausgezeichnete Stabilität und Kontrolle in seinen Entwürfen. Er argumentierte, dass die Arbeitskraft allein nicht ausreiche und obwohl noch keine geeignete Energiequelle zur Verfügung stand, diskutierte er die Möglichkeiten und beschrieb sogar das Arbeitsprinzip des Verbrennungsmotors mit einem Gas-Luft-Gemisch. Er konnte jedoch nie einen funktionierenden Motor bauen und beschränkte seine Flugversuche auf Gleitflug. Er identifizierte und beschrieb auch die Bedeutung der bombierten Tragflächen-, Dieder-, Diagonal- und Strömungswiderstandsreduktion und trug zum Verständnis und Design von Ornithoptern und Fallschirmen bei.

1848 war er weit genug fortgeschritten, um ein Segelflugzeug in Form eines Dreideckers zu bauen, groß und sicher genug, um ein Kind zu tragen. Ein lokaler Junge wurde gewählt, aber sein Name ist nicht bekannt.

Er fuhr fort, das Design für ein Full-Size-bemannten Segelflugzeug oder „Regulative Fallschirm“ zu veröffentlichen von einem Ballon im Jahr 1852 gestartet und dann eine Version zu bauen, die von der Spitze eines Hügels, der die erste erwachsene Flieger überführte Brompton Dale im Jahre 1853. Die Identität des Fliegers ist nicht bekannt. Es wurde verschieden als Cayleys Kutscher, Lakai oder Butler, John Appleby vorgeschlagen, der der Kutscher oder ein anderer Angestellter gewesen sein könnte, oder sogar Cayleys Enkel George John Cayley. Bekannt ist, dass er als erster in einem Segelflugzeug mit ausgeprägten Tragflächen, Rumpf und Leitwerk und mit inhärenter Stabilität und vorgesteuertem Steuerknüppel eingeflogen wurde: das erste voll moderne und funktionale Flugzeug, das schwerer als Luft ist.

Zu den kleineren Erfindungen gehörte der mit Gummi betriebene Motor, der eine zuverlässige Stromquelle für Forschungsmodelle bot. Bis 1808 hatte er sogar das Rad neu erfunden, indem er das Speichenrad entwarf, in dem alle Kompressionslasten von der Felge getragen werden, was ein leichtes Fahrgestell ermöglicht.

Das Zeitalter des Dampfes
In Anlehnung an Cayleys Arbeit bahnte Hensons 1842er Entwurf für eine Dampflokomotive neue Wege. Henson schlug einen hochgeflügelten Eindecker mit 150 Fuß (46 m) Spannweite vor, mit einer Dampfmaschine, die zwei Propeller mit Schieberantrieb antrieb. Obwohl nur ein Entwurf, (maßstabsgetreue Modelle wurden 1843 oder 1848 gebaut und flog 10 oder 130 Fuß) war es der erste in der Geschichte für einen propellergetriebenen Starrflügler. Henson und sein Mitarbeiter John Stringfellow träumten sogar von der ersten Aerial Transit Company.

Im Jahr 1856 machte der Franzose Jean-Marie Le Bris den ersten Flug höher als seinen Ausgangspunkt, indem er sein Segelflugzeug „L’Albatros artificiel“ von einem Pferd an einem Strand ziehen ließ. Er soll eine Höhe von 100 Metern erreicht haben, über eine Distanz von 200 Metern.

Die britischen Fortschritte hatten französische Forscher begeistert. Im Jahr 1857 baute Félix du Temple zusammen mit seinem Bruder Luis mehrere große Modelle. Einer von ihnen war in der Lage zu fliegen, zuerst mit einem Uhrwerk als Motor und dann mit einer Miniatur-Dampfmaschine. Die beiden Brüder schafften es, die Modelle aus eigener Kraft starten zu lassen, eine kurze Strecke zu fliegen und sicher zu landen

Francis Herbert Wenham präsentierte der neu gegründeten Aeronautical Society (später Royal Aeronautical Society) die erste Arbeit, On Aerial Locomotion. Er nahm Cayleys Arbeit an gewölbten Flügeln weiter auf und machte wichtige Erkenntnisse sowohl über den Tragflächenabschnitt als auch über die Auftriebsverteilung. Um seine Ideen zu testen, konstruierte er ab 1858 mehrere bemannte und unbemannte Segelflugzeuge mit bis zu fünf gestapelten Flügeln. Er schloss richtig, dass lange, dünne Flügel besser wären als die von vielen vorgeschlagenen Fledermaus-ähnlichen, weil sie mehr Vorderkante für ihr Gebiet hätten. Heute ist diese Beziehung als das Seitenverhältnis eines Flügels bekannt.

Die zweite Hälfte des 19. Jahrhunderts wurde zu einer Periode intensiven Studiums, charakterisiert durch die „Gentleman Scientists“, die die meisten Forschungsanstrengungen bis ins 20. Jahrhundert vertraten. Unter ihnen war der britische Wissenschaftler Philosoph und Erfinder Matthew Piers Watt Boulton, der 1864 eine wichtige Abhandlung über Aërial Locomotion schrieb, die auch die laterale Flugsteuerung beschrieb. Er war der erste, der 1868 ein Querruderkontrollsystem patentieren ließ.

Im Jahre 1864 veröffentlichte Le Comte Ferdinand Charles Honoré Phillipe d’Esterno eine Studie über den Vogelflug (Du Vol des Oiseaux, und im nächsten Jahr veröffentlichte Louis Pierre Mouillard ein einflussreiches Buch Das Reich der Luft ).

1866 wurde die Aeronautical Society of Great Britain gegründet und zwei Jahre später fand im Crystal Palace in London die erste Luftfahrtmesse der Welt statt. Stringfellow erhielt für die Dampfmaschine mit dem besten Leistungsgewicht einen Preis von 100 Pfund Sterling .

Im Jahr 1871 machten Wenham und Browning den ersten Windkanal. Mitglieder der Gesellschaft nutzten den Tunnel und erfuhren, dass gewölbte Tragflächen beträchtlich mehr Auftrieb erzeugten, als von Cayleys Newtonschen Überlegungen erwartet wurde, mit einem Verhältnis von Auftrieb zu Widerstand von etwa 5: 1 bei 15 Grad. Dies zeigte deutlich die Möglichkeit, praktische Fluggeräte zu bauen, die schwerer als Luft sind: Was blieb, waren die Probleme, das Boot zu kontrollieren und anzutreiben.

Alphonse Pénaud, ein Franzose, der von 1850 bis 1880 lebte, leistete bedeutende Beiträge zur Luftfahrt. Er entwickelte die Theorie der Flügelkonturen und Aerodynamik und konstruierte erfolgreiche Modelle von Flugzeugen, Hubschraubern und Ornithoptern. 1871 flog er den ersten aerodynamisch stabilen Starrflügler, einen Modell-Eindecker, den er „Planophor“ nannte, eine Distanz von 40 Metern. Pénauds Modell beinhaltete mehrere von Cayleys Entdeckungen, einschließlich der Verwendung eines Schwanzes, Flügel-Dieder für inhärente Stabilität und Gummikraft. Der Planophor hatte auch eine longitudinale Stabilität und wurde so getrimmt, dass der Höhenwinkel des Höhenleitwerks kleiner war als der der Flügel, ein origineller und wichtiger Beitrag zur Theorie der Luftfahrt.

In den 1870er Jahren waren leichte Dampfmaschinen für ihren experimentellen Einsatz in Flugzeugen entwickelt worden.

Félix du Temple erreichte schließlich 1874 einen kurzen Sprung mit einem bemannten Boot in voller Größe. Sein „Monoplane“ war ein großes Flugzeug aus Aluminium mit einer Flügelspannweite von 42 ft 8 in (13 m) und einem Gewicht von nur 176 Pfund ( 80 kg) ohne den Piloten. Mehrere Versuche wurden mit dem Flugzeug gemacht, und es erreichte Abflug aus eigener Kraft nach dem Start von einer Rampe, glitt für eine kurze Zeit und kehrte sicher auf den Boden, so dass es der erste erfolgreiche angetriebene Sprung in der Geschichte, ein Jahr vor Moys Flug.

Der Luftdämpfer von Thomas Moy, manchmal auch Moy-Shill-Luftdämpfer genannt, war ein unbemanntes Tandem-Tragflächenflugzeug, das von einer 3 PS (2,25 kW) starken Dampfmaschine mit Brennspiritus betrieben wurde. Es war 14 Fuß (4,27 m) lang und wog etwa 216 lb (98 kg), von denen der Motor 80 lb (36 kg) ausmachte und auf drei Rädern lief. Es wurde im Juni 1875 auf einer kreisförmigen gerollten Schotterstrecke von fast 300 Fuß (90 m) Durchmesser getestet. Es erreichte keine Geschwindigkeit von über 19 km / h (19 km / h), aber eine Geschwindigkeit von etwa 56 km / h (35 mph) wäre zum Abheben notwendig. Es wird jedoch als das erste dampfbetriebene Flugzeug bezeichnet, das vom Historiker Charles Gibbs-Smith aus eigener Kraft den Boden verlassen hat.

Pénauds späteres Projekt für ein Amphibienflugzeug, obwohl nie gebaut, integrierte andere moderne Merkmale. Ein schwanzloser Eindecker mit einer einzigen vertikalen Flosse und zwei Traktor-Luftschrauben, außerdem mit klappbaren hinteren Höhenruder- und Ruderflächen, einziehbarem Fahrgestell und einem vollständig geschlossenen, instrumentierten Cockpit.

Ebenso maßgebend wie Theoretiker war Pénauds Landsmann Victor Tatin. 1879 flog er ein Modell, das wie Pénauds Projekt ein Eindecker mit Doppeltraktorpropellern war, aber auch einen separaten Höhenleitwerk hatte. Es wurde von Druckluft angetrieben, wobei der Lufttank den Rumpf bildete.

In Russland konstruierte Alexander Mozhaiski einen mit Dampfkraft betriebenen Eindecker, der von einem großen Traktor und zwei kleineren Schubpropellern angetrieben wurde. Im Jahr 1884 wurde es von einer Rampe gestartet und in der Luft für 98 Fuß (30 m) bleiben.

Im gleichen Jahr veröffentlichte Alexandre Goupil in Frankreich sein Werk La Locomotion Aérienne (Luftbewegung), obwohl die Flugmaschine, die er später konstruierte, nicht fliegen konnte.

Sir Hiram Maxim war ein Amerikaner, der nach England zog und die englische Staatsangehörigkeit annahm. Er entschied sich, seine Zeitgenossen weitestgehend zu ignorieren und baute eine eigene wirbelnde Arm-Rigg und einen Windkanal. 1889 baute er auf dem Gelände von Baldwyns Manor in Bexley, Kent, einen Hangar und eine Werkstatt und machte viele Experimente. Er entwickelte ein Doppeldecker-Design, das er 1891 patentierte und drei Jahre später als Prüfstand abschloss. Es war eine riesige Maschine mit einer Spannweite von 105 Fuß (32 m), einer Länge von 45 m (44 m), horizontalen und horizontalen Flächen und einer Besatzung von drei Mann. Doppelpropeller wurden von zwei Leichtbau-Verbunddampfmotoren angetrieben, die jeweils 180 PS (130 kW) lieferten. Das Gesamtgewicht betrug 7.000 Pfund (3.200 kg). Spätere Änderungen würden mehr Flügelflächen hinzufügen, wie in der Abbildung gezeigt. Er diente der Forschung und war weder aerodynamisch stabil noch steuerbar, und so lief er auf einer 550 m langen Strecke mit einem zweiten Satz Rückhalteschienen, um ein Abheben nach Art einer Achterbahn zu verhindern. 1894 entwickelte die Maschine genug Hubkraft, um eine der Rückhalteschienen zu brechen und dabei beschädigt zu werden. Maxim gab daraufhin seine Arbeit auf, kehrte aber im 20. Jahrhundert in die Luftfahrt zurück, um eine Reihe von kleineren, von Verbrennungsmotoren angetriebenen Konstruktionen zu testen.

Einer der letzten dampfgetriebenen Pioniere wie Maxim, der seine Zeitgenossen ignorierte (siehe nächster Abschnitt), war Clément Ader. Sein Éole von 1890 war ein mit einer Blade-Winged-Tractor-Eindeckmaschine, der einen kurzen, unkontrollierten Sprung schaffte und so die erste schwerere Luftmaschine wurde, die aus eigener Kraft abhob. Seine ähnliche, aber größere Avion III von 1897, die nur mit zwei Dampfloks bemerkenswert war, konnte überhaupt nicht fliegen: Ader würde später Erfolg haben und wurde erst 1910 entlarvt, als die französische Armee seinen Bericht über seinen Versuch veröffentlichte.

Gleitend lernen
Der mit Hilfe von Massia konstruierte und 1879 kurzzeitig von Biot geflogene Gleiter basierte auf der Arbeit von Mouillard und war noch vogelähnlich. Es ist das Musee de l’Air, Frankreich erhalten, und es wird behauptet, dass es der erste noch existierende fliegende Flugapparat sei.

Im letzten Jahrzehnt des 19. Jahrhunderts wurde das moderne Flugzeug von einer Reihe von Schlüsselfiguren verfeinert und definiert. Der Engländer Horatio Phillips lieferte wichtige Beiträge zur Aerodynamik. Der Deutsche Otto Lilienthal und der amerikanische Octave Chanute arbeiteten selbständig am Gleitflug. Lillienthal veröffentlichte ein Buch über den Vogelflug und fuhr von 1891 bis 1896 fort, eine Reihe von Gleitern verschiedener Eindecker-, Doppeldecker- und Dreideckerkonfigurationen zu konstruieren, um seine Theorien zu testen. Er machte Tausende von Flügen und arbeitete zu der Zeit seines Todes an motorgetriebenen Segelflugzeugen.

Phillips führte umfangreiche Windkanaluntersuchungen an Tragflächenabschnitten durch, bei denen Dampf als Arbeitsmedium verwendet wurde. Er bewies die von Cayley und Wenham vorausgesagten Prinzipien des aerodynamischen Auftriebs und nahm ab 1884 mehrere Patente auf Tragflächen an. Seine Ergebnisse untermauern alle modernen aerofoil Design. Phillips würde später Theorien über das Design von Multiplanes entwickeln, von denen er später zeigte, dass sie unbegründet waren.

Ab den 1880er Jahren wurden Fortschritte in der Konstruktion gemacht, die zu den ersten wirklich praktischen Segelflugzeugen führten. Vor allem vier Personen waren aktiv: John J. Montgomery, Otto Lilienthal, Percy Pilcher und Octave Chanute. Einer der ersten modernen Segelflugzeuge wurde 1883 von John J. Montgomery gebaut; Montgomery behauptete später, 1884 in der Nähe von San Diego und Montgomery einen einzigen erfolgreichen Flug mit ihm gemacht zu haben, dokumentiert von Chanute in seinem Buch Progress in Flying Machines. Montgomery diskutierte sein Fliegen während der Luftfahrtkonferenz 1893 in Chicago und Chanute veröffentlichte Montgomerys Kommentare im Dezember 1893 im American Engineer & Railroad Journal. Kurze Hopfen mit Montgomery zweiten und dritten Segelflugzeugen in 1885 und 1886 wurden auch von Montgomery beschrieben. Zwischen 1886 und 1896 konzentrierte sich Montgomery darauf, die Physik der Aerodynamik zu verstehen, anstatt mit Flugmaschinen zu experimentieren. Ein weiterer Drachen wurde von Wilhelm Kress bereits 1877 in der Nähe von Wien gebaut.

Otto Lilienthal war als „Glider King“ oder „Flying Man“ Deutschlands bekannt. Er hat Wenhams Arbeit kopiert und 1884 stark erweitert, indem er 1889 seine Forschung als Vogelflug als Grundlage der Fliegekunst veröffentlichte. Er produzierte auch eine Reihe von Segelflugzeugen eines Typs, der jetzt als Drachenflieger bekannt ist, einschließlich Fledermausflügel-, Eindecker- und Doppeldeckerformen, wie zum Beispiel der Derwitzer Glider und der normale Segelflugapparat. Ab 1891 war er der erste Mensch, der routinemäßig kontrollierte, ungebundene Gleitflüge machte, und der erste, der mit einer Maschine, die schwerer als Luft war, fotografiert wurde, was das Interesse auf der ganzen Welt weckte. Er dokumentierte seine Arbeit konsequent, einschließlich Fotografien, und ist deshalb einer der bekanntesten Pioniere der frühen Zeit. Er förderte auch die Idee, „vor dem Fliegen zu springen“, was nahelegt, dass Forscher mit Gleitern beginnen und sich hocharbeiten sollten, anstatt einfach eine angetriebene Maschine auf Papier zu entwerfen und zu hoffen, dass sie funktionieren würde. Lilienthal hat bis zu seinem Tod 1896 mehr als 2000 Gleitkufen gemacht, nachdem er bei einem Segelflugzeugunfall verletzt worden war. Lilienthal hatte auch an kleinen Motoren gearbeitet, um seine Designs zum Zeitpunkt seines Todes mit Strom zu versorgen.

An der Stelle, an der Lilienthal aufhörte, nahm Octave Chanute nach einer frühen Pensionierung das Flugzeugdesign auf und finanzierte die Entwicklung mehrerer Segelflugzeuge. Im Sommer 1896 flog sein Team mehrere seiner Entwürfe viele Male in Miller Beach, Indiana, und entschied schließlich, dass das Beste ein Doppeldecker-Design sei. Wie Lilienthal hat er seine Arbeit dokumentiert und auch fotografiert und war damit beschäftigt, sich mit gleichgesinnten Forschern auf der ganzen Welt auszutauschen. Chanute war insbesondere daran interessiert, das Problem der aerodynamischen Instabilität des Flugzeugs im Flug zu lösen, welches Vögel durch sofortige Korrekturen ausgleichen, mit denen sich der Mensch aber entweder mit Stabilisierungs – und Kontrollflächen oder durch Bewegen des Schwerpunkts des Flugzeugs auseinandersetzen müsste Lilienthal hat es getan. Das beunruhigendste Problem war die longitudinale Instabilität (Divergenz), weil mit steigendem Anstellwinkel eines Flügels der Druckmittelpunkt sich nach vorne bewegt und der Winkel noch mehr zunimmt. Ohne sofortige Korrektur wird sich das Schiff aufrichten und stehen bleiben. Viel schwieriger zu verstehen war die Beziehung zwischen lateraler und direktionaler Kontrolle.

In Großbritannien baute Percy Pilcher, der für Maxim gearbeitet hatte und mehrere Gleitschirme Mitte bis Ende der 1890er Jahre erfolgreich gebaut und geflogen hatte, 1899 einen Prototyp eines Flugzeugs, das nach neuesten Forschungen flugfähig gewesen wäre. Wie Lilienthal starb er jedoch bei einem Segelflugunfall, bevor er es testen konnte.

Publikationen, insbesondere Octave Chanutes Fortschritt in fliegenden Maschinen von 1894 und James Means ‚Das Problem von Manflight (1894) und Aeronautical Annuals (1895-1897) halfen, aktuelle Forschung und Ereignisse einem breiteren Publikum zu bringen.

Die Erfindung des Boxdrachens in dieser Zeit durch den Australier Lawrence Hargrave führte zur Entwicklung der praktischen Doppeldecker. Im Jahr 1894 verband Hargrave vier seiner Drachen miteinander, fügte einen Schlingensitz hinzu und flog 16 Fuß (4,9 m). Indem er einer skeptischen Öffentlichkeit demonstrierte, dass es möglich war, eine sichere und stabile Flugmaschine zu bauen, öffnete Hargrave die Tür für andere Erfinder und Pioniere. Hargrave widmete den größten Teil seines Lebens der Konstruktion einer Maschine, die fliegen würde. Er glaubte leidenschaftlich an eine offene Kommunikation innerhalb der wissenschaftlichen Gemeinschaft und würde seine Erfindungen nicht patentieren lassen. Stattdessen veröffentlichte er die Ergebnisse seiner Experimente peinlich genau, damit ein Austausch von Ideen mit anderen Erfindern, die auf demselben Gebiet arbeiten, stattfinden kann, um den gemeinsamen Fortschritt zu beschleunigen. Octave Chanute gelangte zu der Überzeugung, dass mehrere Tragflächenflugzeuge effektiver waren als ein Eindecker und führte die „stab-wire“ -gestützte Tragflächenstruktur ein, die mit ihrer Kombination aus Steifigkeit und Leichtigkeit in Form des Doppeldeckers das Flugzeugdesign über Jahrzehnte dominieren würde Kommen Sie. Der Erfinder des Boxdrachen Lawrence Hargrave experimentierte auch in den 1880er Jahren mit Eindeckermodellen und baute bis 1889 einen mit Druckluft angetriebenen Rotationsmotor auf.

Sogar das Ballonspringen begann erfolgreich zu sein. Im Jahr 1905 wurde Daniel Maloney in einem von John Montgomery entworfenen Tandemschirm von einer Höhe von 4.000 Fuß (1.200 m) in einem Tandemschirm getragen, bevor er im Rahmen einer großen öffentlichen Demonstration der Luft an einer bestimmten Stelle herunterglitt und landete Flug in Santa Clara, Kalifornien. Nach mehreren erfolgreichen Flügen, während eines Aufstiegs im Juli 1905, traf jedoch ein Seil aus dem Ballon den Gleiter, und der Gleiter erlitt nach der Freigabe ein strukturelles Versagen, was zu Maloney’s Tod führte.

Angetriebener, kontrollierter Flug
Ein motorisierter, kontrollierter Flug wurde schließlich um die Jahrhundertwende erreicht.

Whitehead
Gustave Weißkopf war ein Deutscher, der in die USA emigrierte, wo er bald seinen Namen in Whitehead änderte. Von 1897 bis 1915 entwarf und baute er Flugmaschinen und Motoren. Am 14. August 1901 behauptete Whitehead, in seinem Nummer-21-Eindecker in Fairfield, Connecticut, einen kontrollierten, motorisierten Flug durchgeführt zu haben. Ein Bericht über den Flug erschien im Bridgeport Sunday Herald und wurde in Zeitungen auf der ganzen Welt wiederholt. Whitehead nahm am 17. Januar 1902 zwei weitere Flüge mit seinem Eindecker Nummer 22 in Kauf. Er beschrieb es als einen Motor mit 40 PS (30 kW) mit zwei Traktorpropellern und gesteuert durch Differentialpropellergeschwindigkeit und Ruder. Er behauptete, einen 10-Kilometer-Kreis geflogen zu haben.

Viele Jahre lang wurden die Whitehead-Behauptungen von Mainstream-Luftfahrthistorikern ignoriert oder abgewiesen. Im März 2013 veröffentlichte Janes „All the World’s Aircraft“ ein Editorial, das den Flug von Whitehead als den ersten bemannten, kontrollierten Flug eines schwereren Flugzeugs akzeptierte. Die Smithsonian Institution gehört zu denen, die nicht akzeptieren, dass Whitehead wie berichtet flog.

Langley
Nach einer bemerkenswerten Karriere in der Astronomie und kurz bevor er Sekretär der Smithsonian Institution wurde, begann Samuel Pierpont Langley eine ernsthafte Untersuchung der Aerodynamik an der heutigen Universität von Pittsburgh. Im Jahr 1891 veröffentlichte er Experimente in Aerodynamik detailliert seine Forschung und wandte sich dann zum Aufbau seiner Entwürfe. Er hoffte, eine automatische aerodynamische Stabilität zu erreichen, so dass er der Kontrolle während des Fluges wenig Beachtung schenkte. Am 6. Mai 1896 fuhr Langley’s Aerodrome Nr. 5 den ersten erfolgreichen anhaltenden Flug eines unbemannten motorgetriebenen schwereren Flugzeugs von beträchtlicher Größe. Es wurde von einem federbetätigten Katapult gestartet, das auf einem Hausboot am Potomac River in der Nähe von Quantico, Virginia, montiert war. An diesem Nachmittag wurden zwei Flüge durchgeführt, eine von 1.005 Metern und eine Sekunde von 700 Metern mit einer Geschwindigkeit von ungefähr 40 km / h. Bei beiden Gelegenheiten landete der Aerodrome Nr. 5 wie geplant im Wasser, denn um Gewicht zu sparen, war er nicht mit einem Fahrwerk ausgestattet. Am 28. November 1896 wurde ein weiterer erfolgreicher Flug mit dem Flugplatz Nr. 6 gemacht. Dieser Flug von 1.460 Metern wurde von Alexander Graham Bell beobachtet und fotografiert. Der Aerodrome Nr. 6 war eigentlich Aerodrome Nr. 4 stark modifiziert. Vom ursprünglichen Flugzeug blieb so wenig übrig, dass es eine neue Bezeichnung erhielt.

Mit den Erfolgen auf dem Aerodrome Nr. 5 und Nr. 6 suchte Langley nach einer Finanzierung, um eine umfassende Man-Version seiner Designs zu bauen. Angespornt durch den Spanisch-Amerikanischen Krieg, gewährte die US-Regierung ihm $ 50.000, um eine bemannte Flugmaschine für die Luftaufklärung zu entwickeln. Langley plante den Bau einer vergrößerten Version, bekannt als Aerodrome A, und startete mit dem kleineren Aerodrom im Viertelmaßstab, das am 18. Juni 1901 zweimal flog und 1903 mit einem neueren und stärkeren Triebwerk.

Mit dem scheinbar erfolgreich getesteten Basisdesign wandte er sich dann dem Problem eines geeigneten Motors zu. Er beauftragte Stephen Balzer, einen zu bauen, war aber enttäuscht, als es nur 8 Pferdestärken (6,0 Kilowatt) statt der 12 Pferdestärken (8,9 Kilowatt) lieferte, die er erwartete. Langleys Assistent, Charles M. Manly, überarbeitete dann das Design in einen wassergekühlten Fünfzylinder, der 52 PS (39 kW) bei 950 U / min lieferte, eine Leistung, die Jahre dauerte, um zu duplizieren. Jetzt, mit Macht und Design, setzte Langley die beiden mit großen Hoffnungen zusammen.

Zu seiner Bestürzung erwies sich das resultierende Flugzeug als zu zerbrechlich. Das einfache Vergrößern der ursprünglichen kleinen Modelle ergab ein Design, das zu schwach war, um sich zusammen zu halten. Zwei Starts Ende 1903 endeten beide mit dem sofortigen Absturz des Aerodrome ins Wasser. Der Pilot, Manly, wurde jedes Mal gerettet. Außerdem war das Kontrollsystem des Flugzeugs nicht ausreichend, um schnelle Reaktionen des Piloten zu ermöglichen, und es hatte keine Methode der seitlichen Kontrolle, und die Flugstabilität des Aerodrome war marginal.

Langleys Versuche, weitere Gelder zu erhalten, scheiterten, und seine Bemühungen endeten. Neun Tage nach seinem zweiten Fehlstart am 8. Dezember haben die Gebrüder Wright ihren Flyer erfolgreich geflogen. Glenn Curtiss nahm 93 Änderungen am Aerodrome vor und flog 1914 dieses ganz andere Flugzeug. Ohne die Änderungen anzuerkennen, behauptete die Smithsonian Institution, dass Langleys Aerodrome die erste „flugfähige“ Maschine sei.