Dopo il 17 ° secolo, le persone impararono di più sulla meccanica e sulla dinamica, furono fabbricate macchine volanti più complesse.

Più pesante dell’aria: volo sostenuto

I secoli XVII e XVIII
La scoperta di Leonardo da Vinci che la sola forza di lavoro non era sufficiente per una fuga sostenuta fu riscoperta indipendentemente nel XVII secolo da Giovanni Alfonso Borelli e Robert Hooke. Hooke si rese conto che sarebbe necessaria una qualche forma di motore e nel 1655 realizzò un modello di ornitottero a molla apparentemente in grado di volare.

Iniziarono i tentativi di progettare o costruire una vera macchina volante, comprendendo tipicamente una gondola con un baldacchino di supporto e un flapper azionato da molla o da uomo per la propulsione. Tra i primi c’erano Hautsch e Burattini (1648). Altri comprendevano la “Passarola” di de Gusmão (1709 avanti), Swedenborg (1716), Desforges (1772), Bauer (1764), Meerwein (1781) e Blanchard (1781) che in seguito avrebbero avuto più successo con i palloncini. Comparvero anche elicotteri ad ala rotante, in particolare da Lomonosov (1754) e Paucton. Alcuni alianti modello sono volati con successo nonostante alcune contestazioni siano state contestate, ma in ogni caso nessuna imbarcazione a grandezza naturale ha avuto successo.

L’inventore italiano Tito Livio Burattini, invitato dal re polacco Władysław IV alla sua corte a Varsavia, costruì un modello di aereo con quattro alianti fissi nel 1647. Descritto come “quattro paia di ali attaccate a un elaborato ‘drago'”, fu disse di aver sollevato con successo un gatto nel 1648 ma non lo stesso Burattini. Ha promesso che “solo le lesioni più lievi” deriverebbero dallo sbarco del velivolo. Il suo “Dragon Volant” è considerato “l’aeroplano più elaborato e sofisticato costruito prima del XIX secolo”.

La “Passarola” di Bartolomeu de Gusmão era un aliante cavo, vagamente a forma di uccello, di concetto simile ma con due ali. Nel 1709, presentò una petizione al re Giovanni V del Portogallo, chiedendo il sostegno per la sua invenzione di un “dirigibile”, in cui esprimeva la massima fiducia. Il test pubblico della macchina, che è stato fissato per il 24 giugno 1709, non ha avuto luogo. Secondo i rapporti contemporanei, tuttavia, Gusmão sembra aver fatto diversi esperimenti meno ambiziosi con questa macchina, discendendo dalle eminenze. È certo che Gusmão stava lavorando a questo principio alla mostra pubblica che ha tenuto davanti alla Corte l’8 agosto 1709, nella sala della Casa da India a Lisbona, quando ha spinto una palla sul tetto per combustione. [Chiarimento necessario] Ha anche dimostrato un piccolo modello di dirigibile davanti alla corte portoghese, ma non ha mai avuto successo con un modello in scala reale.

Tuttavia, mancavano ancora sia la comprensione che una fonte di energia. Questo è stato riconosciuto da Emanuel Swedenborg nel suo “Schizzo di una macchina per volare nell’aria” pubblicato nel 1716. La sua macchina volante consisteva in una leggera struttura coperta da una forte tela e dotata di due grandi remi o ali che si muovevano su un asse orizzontale, disposti in modo che la corsa non incontrasse resistenza mentre la corsa verso il basso forniva potenza di sollevamento. Swedenborg sapeva che la macchina non sarebbe volata, ma la suggerì come inizio e fu sicura che il problema sarebbe stato risolto. Scrisse: “Sembra più facile parlare di una macchina del genere che metterla in atto, perché richiede una forza maggiore e un peso minore di quello che esiste in un corpo umano.La scienza della meccanica potrebbe forse suggerire un mezzo, cioè una forte spirale primavera: se si osservano questi vantaggi e requisiti, forse in tempo per venire qualcuno potrebbe sapere come utilizzare meglio il nostro schizzo e fare in modo che qualche aggiunta sia fatta in modo da realizzare ciò che possiamo solo suggerire “. L’editore della rivista Royal Aeronautical Society scrisse nel 1910 che il design di Swedenborg era “… la prima proposta razionale per una macchina volante del tipo aeroplance [più pesante dell’aria] …”

Nel frattempo, i velivoli ad ala rotante non erano completamente dimenticati. Nel luglio 1754, Mikhail Lomonosov dimostrò un piccolo sistema coassiale a due rotori, alimentato da una molla, all’Accademia delle scienze russa. I rotori erano disposti l’uno sopra l’altro e ruotati in direzioni opposte, principi ancora utilizzati nei moderni modelli a rotore doppio. Nella sua Théorie de la vis d’Archimède del 1768, Alexis-Jean-Pierre Paucton suggerì l’uso di un’elica per l’ascensore e di un secondo per la propulsione, oggi chiamata gyrodyne. Nel 1784, Launoy e Bienvenu dimostrarono un modello volante con rotori coassiali e controrotanti alimentati da una molla semplice simile a una sega ad arco, ora accettata come primo elicottero motorizzato.

I tentativi di volo a motore umano persistevano ancora. Il velivolo di Paucton era a propulsione umana, mentre un altro approccio, anch’esso originariamente studiato da Vinci, era l’uso di valvole a cerniera. La valvola a cerniera è un semplice lembo incernierato su un foro nell’ala. In una direzione si apre per consentire l’ingresso dell’aria e nell’altra si chiude per consentire una maggiore differenza di pressione. Un primo esempio fu progettato da Bauer nel 1764. Più tardi nel 1808, Jacob Degen costruì un ornitottero con valvole a cerniera, in cui il pilota stava su una struttura rigida e lavorò le ali con una barra orizzontale mobile. Il suo tentativo di volo del 1809 fallì, quindi aggiunse un piccolo palloncino di idrogeno e la combinazione raggiunse un breve luppolo. Le illustrazioni popolari del giorno raffiguravano la sua macchina senza il palloncino, portando a confusione su ciò che era effettivamente volato. Nel 1811, Albrecht Berblinger costruì un ornitottero basato sul disegno di Degen ma omise il pallone, immergendosi invece nel Danubio. Il fiasco ha avuto un lato positivo: George Cayley, anche lui preso dalle illustrazioni, è stato spronato a pubblicare le sue scoperte fino ad oggi “per dare un po ‘più di dignità a un argomento che rasenta il ridicolo nella stima pubblica”, e il moderno era nata l’era dell’aviazione.

Il 19 ° secolo
Per tutto il 19 ° secolo, il salto a torre fu sostituito dal salto in mongolfiera ugualmente fatale, ma ugualmente popolare come modo per dimostrare la continua inutilità della forza umana e le ali che si agitano. Nel frattempo, lo studio scientifico del volo più pesante dell’aria iniziò sul serio.

Sir George Cayley e il primo aereo moderno
Sir George Cayley fu chiamato per la prima volta il “padre dell’aeroplano” nel 1846. Durante gli ultimi anni del secolo precedente aveva iniziato il primo rigoroso studio della fisica del volo e in seguito avrebbe progettato la prima nave moderna più pesante dell’aria. Tra i suoi molti successi, i suoi contributi più importanti all’aeronautica includono:

Chiarire le nostre idee e stabilire i principi del volo più pesante dell’aria.
Raggiungere una comprensione scientifica dei principi del volo degli uccelli.
Condurre esperimenti aerodinamici scientifici che dimostrano resistenza e snellimento, movimento del centro di pressione e l’aumento di portanza dalla curvatura della superficie dell’ala.
Definire la configurazione moderna dell’aeroplano comprendente un’ala fissa, fusoliera e assemblea di coda.
Dimostrazioni di volo con equipaggio e volo a vela.
Stabilire i principi del rapporto potenza / peso nel volo di sostegno.
Dall’età di dieci anni Cayley iniziò a studiare la fisica del volo degli uccelli ei suoi quaderni scolastici contenevano schizzi in cui stava sviluppando le sue idee sulle teorie del volo. È stato affermato che questi schizzi mostrano che Cayley ha modellato i principi di un piano inclinato che genera il sollevamento già nel 1792 o 1793.

Nel 1796 Cayley realizzò un modello di elicottero della forma comunemente nota come cima volante cinese, ignaro del modello simile di Launoy e Bienvenu. Considerava l’elicottero il miglior design per un semplice volo verticale, e più tardi nella sua vita nel 1854 fece un modello migliorato. Ha dato un credito a Mr. Cooper per essere stato il primo a migliorare “la maldestra struttura del giocattolo” e riporta il modello di Cooper come ascendente venti o trenta piedi. Cayley ne fece uno e un certo Mr. Coulson ne fece una copia, descritta da Cayley come “un bellissimo esemplare del propulsore a vite nell’aria” e capace di volare oltre trenta metri di altezza.

Le successive innovazioni di Cayley furono duplici: l’adozione del vorticoso banco di prova del braccio, inventato nel secolo precedente da Benjamin Robbins per studiare la resistenza aerodinamica e usato poco dopo da John Smeaton per misurare le forze sulle pale rotanti del mulino a vento, da utilizzare nella ricerca aeronautica insieme a l’uso di modelli aerodinamici sul braccio, piuttosto che tentare di pilotare un modello di un progetto completo. Inizialmente ha usato un semplice piano piano fissato al braccio e inclinato di un angolo rispetto al flusso d’aria.

Nel 1799, ha definito il concetto di aeroplano moderno come una macchina volante ad ala fissa con sistemi separati per il sollevamento, la propulsione e il controllo. Su un piccolo disco d’argento datato quell’anno, incise su un lato le forze che agiscono su un aereo e sull’altro un disegno di un progetto di velivolo che incorporava caratteristiche moderne come un’ala incurvata, coda separata comprendente un piano di coda orizzontale e una aletta verticale, e fusoliera per il pilota sospeso sotto il centro di gravità per fornire stabilità. Il design non è ancora completamente moderno, incorporando due paddle o remi pilotati che sembrano funzionare come valvole a cerniera.

Continuò le sue ricerche e nel 1804 costruì un modello di aliante che fu la prima moderna macchina da volo più pesante dell’aria, con il layout di un aereo moderno convenzionale con un’ala inclinata verso la parte anteriore e una coda regolabile nella parte posteriore con sia il piano di coda che la pinna . L’ala era solo un aquilone di carta giocattolo, piatto e senza camini. Un peso mobile ha permesso la regolazione del centro di gravità del modello. Era “molto bello da vedere” quando volava lungo una collina e sensibile alle piccole regolazioni della coda.

Alla fine del 1809, aveva costruito il primo aliante a grandezza naturale al mondo e l’aveva pilotato come un aquilone senza equipaggio. Nello stesso anno, spinto dalle buffe buffonate dei suoi contemporanei (vedi sopra), iniziò la pubblicazione di un famoso trattato in tre parti intitolato “Sulla navigazione aerea” (1809-1810). In esso scrisse la prima affermazione scientifica del problema: “L’intero problema è confinato entro questi limiti, cioè per rendere un supporto superficiale un dato peso mediante l’applicazione del potere alla resistenza dell’aria”. Ha identificato le quattro forze del vettore che influenzano un aereo: spinta, portanza, resistenza e peso e stabilità e controllo distinti nei suoi progetti. Sosteneva che la manodopera da sola era insufficiente e, sebbene non fosse ancora disponibile una fonte di energia adeguata, ne discusse le possibilità e descrisse persino il principio di funzionamento del motore a combustione interna usando una miscela di gas e aria. Tuttavia non fu mai in grado di costruire un motore funzionante e limitò i suoi esperimenti di volo al volo in planata. Ha anche identificato e descritto l’importanza del profilo aerodinamico, diedro, rinforzo diagonale e riduzione della resistenza aerodinamica, e ha contribuito alla comprensione e alla progettazione di ornitotteri e paracadute.

Nel 1848, era progredito abbastanza da costruire un aliante a forma di triplana grande e abbastanza sicuro da trasportare un bambino. È stato scelto un ragazzo locale ma il suo nome non è noto.

Ha poi continuato a pubblicare il progetto per un aliante a grandezza naturale o “paracadute governabile” da lanciare da un pallone nel 1852 e poi per costruire una versione capace di lanciarsi dalla cima di una collina, che ha portato il primo aviatore adulto attraverso Brompton Dale nel 1853. L’identità dell’aviatore non è nota. È stato suggerito in vari modi come il cocchiere, il cassiere o il maggiordomo di Cayley, John Appleby, che potrebbe essere stato il cocchiere o un altro impiegato, o persino il nipote di Cayley, George John Cayley. Ciò che è noto è che è stato il primo a volare in un aliante con ali distinte, fusoliera e coda, e dotato di stabilità intrinseca e comandi pilotati: il primo velivolo più pesante e completamente moderno dell’aria.

Le invenzioni minori includevano il motore alimentato a gomma, che forniva una fonte di energia affidabile per i modelli di ricerca. Entro il 1808, aveva addirittura reinventato la ruota, inventando la ruota a raggi tensionati in cui tutti i carichi di compressione venivano trasportati dal cerchio, consentendo un sottocarro leggero.

L’era del vapore
Attingendo direttamente al lavoro di Cayley, il progetto 1842 di Henson per una navetta a vapore aerea ha aperto nuovi orizzonti. Henson ha proposto un monoplano ad ala alta da 150 piedi (46 m), con un motore a vapore che azionava due eliche con configurazione a spinta. Sebbene fosse solo un progetto, (modelli in scala furono costruiti nel 1843 o 1848 e volò per 10 o 130 piedi) fu il primo nella storia per un aereo ad ala fissa azionato da propulsore. Henson e il suo collaboratore John Stringfellow sognavano addirittura la prima compagnia aerea di trasporti.

Nel 1856, il francese Jean-Marie Le Bris fece il primo volo più alto del suo punto di partenza, avendo il suo aliante “L’Albatros artificiel” trainato da un cavallo su una spiaggia. Secondo quanto riferito, ha raggiunto un’altezza di 100 metri, su una distanza di 200 metri.

I progressi britannici avevano galvanizzato i ricercatori francesi. Nel 1857, Félix du Temple costruì diversi modelli di grandi dimensioni insieme a suo fratello Luis. Uno di loro era in grado di volare, usando prima un meccanismo a orologeria come motore, e poi usando un motore a vapore in miniatura. I due fratelli riuscirono a far decollare i modelli con il loro potere, volare a breve distanza e atterrare in sicurezza

Francis Herbert Wenham ha presentato il primo articolo alla società aeronautica di nuova costituzione (in seguito Royal Aeronautical Society), In Aerial Locomotion. Prese ulteriormente il lavoro di Cayley sulle ali incurvate, facendo importanti scoperte sia sulla sezione alare del profilo alare che sulla distribuzione dell’ascensore. Per testare le sue idee, dal 1858 costruì diversi alianti, sia con equipaggio che senza equipaggio, e con fino a cinque ali impilate. Ha concluso correttamente che le ali lunghe e sottili sarebbero migliori di quelle simili a pipistrelli suggerite da molti, perché avrebbero avuto un vantaggio maggiore per la loro area. Oggi questa relazione è conosciuta come il rapporto di aspetto di un’ala.

L’ultima parte del XIX secolo divenne un periodo di intenso studio, caratterizzato dagli “scienziati gentiluomini” che rappresentarono la maggior parte degli sforzi di ricerca fino al XX secolo. Tra questi c’era lo scienziato-filosofo e inventore britannico Matthew Piers Watt Boulton, che scrisse un importante articolo nel 1864, On Aërial Locomotion, che descriveva anche il controllo del volo laterale. Fu il primo a brevettare un sistema di controllo degli alettoni nel 1868.

Nel 1864, Le Comte Ferdinand Charles Honore Phillipe d’Esterno pubblicò uno studio sul volo degli uccelli (Du Vol des Oiseaux, e l’anno successivo Louis Pierre Mouillard pubblicò un libro influente The Empire Of The Air ).

Il 1866 vide la fondazione della Aeronautical Society of Great Britain e due anni dopo la prima esposizione aeronautica al mondo si tenne al Crystal Palace di Londra, dove Stringfellow ottenne un premio di 100 sterline per il motore a vapore con il miglior rapporto peso / potenza .

Nel 1871 Wenham e Browning realizzarono la prima galleria del vento. I membri della Società hanno usato il tunnel e hanno appreso che le ali incurvate hanno generato un sollevamento considerevolmente maggiore del previsto dal ragionamento newtoniano di Cayley, con rapporti di portanza da sforzo di circa 5: 1 a 15 gradi. Ciò dimostra chiaramente la possibilità di costruire macchine volanti più pesanti dell’aria: ciò che restava erano i problemi di controllo e di alimentazione del velivolo.

Alphonse Pénaud, un francese che vive dal 1850 al 1880, ha dato un contributo significativo all’aeronautica. Ha avanzato la teoria dei contorni delle ali e dell’aerodinamica e ha costruito modelli di successo di aeroplani, elicotteri e ornitotteri. Nel 1871, pilotò il primo aeroplano ad ala fissa aerodinamicamente stabile, un monoplano modello che chiamò il “Planoforo”, una distanza di 40 metri (130 piedi). Il modello di Pénaud incorpora molte delle scoperte di Cayley, incluso l’uso di una coda, un diedro alare per stabilità intrinseca e la potenza della gomma. Il planoforo aveva anche stabilità longitudinale, essendo rifinito in modo tale che il piano di coda fosse impostato su un angolo di incidenza più piccolo rispetto alle ali, un contributo originale e importante alla teoria dell’aeronautica.

Negli anni 1870, i motori a vapore leggeri erano stati sviluppati abbastanza per il loro uso sperimentale in aereo.

Félix du Temple alla fine raggiunse un breve salto con una nave a grandezza naturale con equipaggio nel 1874. Il suo “Monoplano” era un grosso aereo in alluminio, con un’apertura alare di 42 ft 8 in (13 m) e un peso di solo 176 libbre ( 80 kg) senza il pilota. Diverse prove sono state fatte con l’aereo, e ha raggiunto il decollo sotto la propria potenza dopo il lancio da una rampa, scivolato per un breve periodo e tornò sano e salvo al suolo, diventando così il primo successo nella storia, con un anno di anticipo rispetto a Il volo di Moy.

L’Aerial Steamer, realizzato da Thomas Moy, a volte chiamato Moy-Shill Aerial Steamer, era un velivolo ad ala tandem senza equipaggio azionato da un motore a vapore da 3 hp (2,25 kW) che utilizzava alcool metilico come combustibile. Era lungo 14 piedi (4,27 m) e pesava circa 216 libbre (98 kg) di cui il motore rappresentava 80 libbre (36 kg), e funzionava su tre ruote. Fu testato nel giugno del 1875 su una pista di ghiaia circolare arrotolata di circa 90 m di diametro. Non ha raggiunto una velocità superiore a 12 miglia all’ora (19 km / h), ma sarebbe necessaria una velocità di circa 35 miglia orarie (56 km / h) per decollare. Tuttavia è accreditato essere il primo velivolo a vapore ad aver lasciato il terreno sotto il suo potere dallo storico Charles Gibbs-Smith.

Il successivo progetto di Pénaud per un aeroplano anfibio, sebbene mai costruito, incorporò altre caratteristiche moderne. Un monoplano senza coda con una singola aletta verticale e due alette per trattori, dotato anche di elevatore posteriore incernierato e superfici del timone, carrello retrattile e cabina di guida completamente chiusa e strumentata.

Altrettanto autorevole come teorico era il compatriota di Pénaud, Victor Tatin. Nel 1879, ha volato un modello che, come il progetto di Pénaud, era un monoplano con eliche a doppio trattore, ma aveva anche una coda orizzontale separata. Era alimentato da aria compressa, con il serbatoio dell’aria che formava la fusoliera.

In Russia Alexander Mozhaiski costruì un monoplano alimentato a vapore azionato da un grande trattore e due eliche più piccole. Nel 1884, fu lanciato da una rampa e rimase in volo per 98 piedi (30 m).

Quello stesso anno in Francia, Alexandre Goupil pubblicò la sua opera La Locomotion Aérienne (Aerial Locomotion), anche se la macchina volante che costruì in seguito non riuscì a volare.

Sir Hiram Maxim era un americano che si trasferì in Inghilterra e adottò la nazionalità inglese. Scelse di ignorare in gran parte i suoi contemporanei e costruì il proprio braccio armonico e galleria del vento. Nel 1889 costruì un hangar e un laboratorio nel parco di Baldwyn’s Manor a Bexley, nel Kent, e fece molti esperimenti. Ha sviluppato un design biplano che ha brevettato nel 1891 e completato come banco di prova tre anni dopo. Era una macchina enorme, con un’apertura alare di 105 piedi (32 m), una lunghezza di 145 piedi (44 m), superfici orizzontali di prua e poppa e un equipaggio di tre. Le eliche gemelle erano alimentate da due motori a vapore composti leggeri ciascuno con 180 cavalli di potenza (130 kW). Il peso complessivo era di 7.000 sterline (3.200 kg). Modifiche successive aggiungerebbero più superfici alari come mostrato nell’illustrazione. Il suo scopo era la ricerca e non era né aerodinamicamente stabile né controllabile, quindi correva su una pista di 550 metri (550 m) con un secondo set di binari di contenimento per evitare che si sollevasse, un po ‘come le montagne russe. Nel 1894, la macchina sviluppò un sollevamento sufficiente per decollare, rompere una delle guide di contenimento e danneggiarsi durante il processo. Maxim abbandonò poi il lavoro su di esso, ma ritornò nell’aeronautica nel ventesimo secolo per testare un numero di progetti più piccoli alimentati da motori a combustione interna.

Uno degli ultimi pionieri a vapore, come Maxim che ignorava i suoi contemporanei che si erano trasferiti (vedi la prossima sezione), era Clément Ader. La sua Éole del 1890 era un monoplano da trattore alato da pipistrello che raggiunse un breve luppolo incontrollato, diventando così la prima macchina più pesante dell’aria a decollare sotto il suo stesso potere. Tuttavia il suo simile ma più grande Avion III del 1897, notevole solo per avere due motori a vapore, non riuscì a volare affatto: Ader avrebbe poi rivendicato il successo e non fu sfatato fino al 1910 quando l’esercito francese pubblicò il suo rapporto sul suo tentativo.

Imparare a scivolare
L’aliante costruito con l’aiuto di Massia e pilotato brevemente da Biot nel 1879 era basato sul lavoro di Mouillard ed era ancora di forma simile ad un uccello. È conservato nel Musée de l’Air, in Francia, ed è considerato la prima macchina volante ancora esistente.

Nell’ultimo decennio del XIX secolo un certo numero di figure chiave stavano perfezionando e definendo l’aeroplano moderno. L’inglese Horatio Phillips ha dato un contributo fondamentale all’aerodinamica. Il tedesco Otto Lilienthal e l’americano Octave Chanute lavorarono indipendentemente sul volo planato. Lillienthal pubblicò un libro sul volo degli uccelli e proseguì, dal 1891 al 1896, per costruire una serie di alianti, di varie configurazioni di monoplano, biplano e triplano, per testare le sue teorie. Ha fatto migliaia di voli e al momento della sua morte stava lavorando su alianti a motore.

Phillips ha condotto un’ampia ricerca nella galleria del vento sulle sezioni di profilo aerodinamico, utilizzando il vapore come fluido di lavoro. Ha dimostrato i principi dell’ascensore aerodinamico previsti da Cayley e Wenham e, a partire dal 1884, ha depositato numerosi brevetti sugli aerofoil. Le sue scoperte sono alla base di tutto il moderno design aerofoil. Phillips svilupperà in seguito teorie sulla progettazione di multiplan, che ha continuato a mostrare infondate.

A partire dagli anni ’80 del XIX secolo, furono fatti progressi nella costruzione che portarono ai primi alianti veramente pratici. Quattro persone in particolare erano attive: John J. Montgomery, Otto Lilienthal, Percy Pilcher e Octave Chanute. Uno dei primi alianti moderni fu costruito da John J. Montgomery nel 1883; Più tardi Montgomery sostenne di aver effettuato un volo di successo con esso nel 1884 vicino a San Diego e le attività di Montgomery furono documentate da Chanute nel suo libro Progress in Flying Machines. Montgomery parlò del suo volo durante la Aeronautical Conference del 1893 a Chicago e Chanute pubblicò i commenti di Montgomery nel dicembre del 1893 nell’American Engineer Journal. I brevi salti con il secondo e il terzo aliante di Montgomery nel 1885 e nel 1886 furono descritti anche da Montgomery. Tra il 1886 e il 1896 Montgomery si concentrò sulla comprensione della fisica dell’aerodinamica piuttosto che sulla sperimentazione di macchine volanti. Un altro deltaplano era stato costruito da Wilhelm Kress già nel 1877 vicino a Vienna.

Otto Lilienthal era conosciuto come il “Glider King” o “Flying Man” della Germania. Duplicò il lavoro di Wenham e si espanse notevolmente nel 1884, pubblicando la sua ricerca nel 1889 come Birdflight come base dell’aviazione (Der Vogelflug als Grundlage der Fliegekunst). Ha anche prodotto una serie di alianti di un tipo ora conosciuto come il deltaplano, tra cui le ali di pipistrello, monoplano e biplano, come il Derwitzer Glider e il normale apparecchio a vela. A partire dal 1891 è diventato il primo a fare regolarmente le scivolate controllate e senza ostacoli, e il primo ad essere fotografato a volare su una macchina più pesante dell’aria, stimolando l’interesse in tutto il mondo. Ha rigorosamente documentato il suo lavoro, comprese le fotografie, e per questo motivo è uno dei più noti tra i primi pionieri. Ha anche promosso l’idea di “saltare prima di volare”, suggerendo che i ricercatori dovrebbero iniziare con gli alianti e farsi strada, invece di semplicemente progettare una macchina elettrica su carta e sperare che funzioni. Lilienthal ha fatto oltre 2.000 scivolate fino alla sua morte nel 1896 da ferite riportate in un incidente aliante. Lilienthal aveva anche lavorato su piccoli motori adatti per alimentare i suoi progetti al momento della sua morte.

Ritirandosi da dove Lilienthal ha lasciato, Octave Chanute ha iniziato la progettazione degli aeromobili dopo un pensionamento anticipato e ha finanziato lo sviluppo di diversi alianti. Nell’estate del 1896, la sua squadra volò molte volte a Miller Beach, nell’Indiana, diversi progetti, decidendo infine che il migliore fosse un design biplano. Come Lilienthal, ha documentato il suo lavoro e anche fotografato, ed è stato impegnato a corrispondere con ricercatori affini in tutto il mondo. Chanute era particolarmente interessato a risolvere il problema di instabilità aerodinamica dell’aeromobile in volo, che gli uccelli compensano con correzioni istantanee, ma che gli umani dovrebbero affrontare sia con superfici stabilizzanti e di controllo o spostando il centro di gravità dell’aereo, come Lilienthal ha fatto. Il problema più sconcertante è stato l’instabilità longitudinale (divergenza), poiché all’aumentare dell’angolo di attacco di un’ala, il centro di pressione si sposta in avanti e aumenta l’angolo ancora di più. Senza una correzione immediata, l’imbarcazione salirà e si fermerà. Molto più difficile da capire era la relazione tra controllo laterale e direzionale.

In Gran Bretagna, Percy Pilcher, che aveva lavorato per Maxim e aveva costruito e pilotato con successo diversi alianti tra la metà e la fine del 1890, costruì un prototipo di velivolo alimentato nel 1899 che, secondo recenti ricerche, sarebbe stato in grado di volare. Tuttavia, come Lilienthal è morto in un incidente aliante prima che fosse in grado di testarlo.

Le pubblicazioni, in particolare Octave Chanute’s Progress in Flying Machines del 1894 e James Means ‘The Problem of Manflight (1894) e Aeronautical Annuals (1895-1897) hanno contribuito a portare la ricerca e gli eventi attuali a un pubblico più ampio.

L’invenzione del box aquilone durante questo periodo dall’australiano Lawrence Hargrave ha portato allo sviluppo del biplano pratico. Nel 1894, Hargrave collegò quattro dei suoi aquiloni insieme, aggiunse un sedile a fionda e volò per 16 piedi (4,9 m). Dimostrando a un pubblico scettico che era possibile costruire una macchina volante sicura e stabile, Hargrave ha aperto la porta ad altri inventori e pionieri. Hargrave dedicò la maggior parte della sua vita alla costruzione di una macchina che avrebbe volato. Credeva appassionatamente nella comunicazione aperta all’interno della comunità scientifica e non avrebbe brevettato le sue invenzioni. Invece, ha scrupolosamente pubblicato i risultati dei suoi esperimenti in modo che uno scambio reciproco di idee possa aver luogo con altri inventori che lavorano nello stesso campo, in modo da accelerare il progresso comune. Octave Chanute si convinse che più aerei alari erano più efficaci di un monoplano e introdussero la struttura ad ala rinforzata “strut-wire” che, con la sua combinazione di rigidità e leggerezza, nella forma del biplano avrebbe dominato la progettazione degli aeromobili per decenni fino a venire. L’inventore del box aquilone Lawrence Hargrave sperimentò anche negli anni 1880 con modelli monoplano e nel 1889 aveva costruito un motore rotante azionato da aria compressa.

Anche il salto in mongolfiera ha avuto successo. Nel 1905, Daniel Maloney fu portato in mongolfiera in una vela ad ala tandem progettata da John Montgomery ad un’altitudine di 4.000 piedi (1.200 m) prima di essere rilasciata, planando e atterrando in una posizione predeterminata come parte di una grande dimostrazione pubblica di aerei volo a Santa Clara, in California. Tuttavia, dopo diversi voli riusciti, durante un’ascensione nel luglio 1905, una corda del pallone colpì l’aliante, e l’aliante subì un cedimento strutturale dopo il rilascio, causando la morte di Maloney.

Volo controllato e controllato
Il volo motorizzato e controllato fu finalmente raggiunto intorno al volgere del secolo.

Whitehead
Gustave Weißkopf era un tedesco che emigrò negli Stati Uniti, dove presto cambiò il suo nome in Whitehead. Dal 1897 al 1915, progettò e costruì macchine e motori volanti. Il 14 agosto 1901, Whitehead sostenne di aver effettuato un volo controllato e alimentato nel suo monoplano numero 21 a Fairfield, nel Connecticut. Un resoconto del volo è apparso sul Bridgeport Sunday Herald e si è ripetuto sui giornali di tutto il mondo. Whitehead rivendicò altri due voli il 17 gennaio 1902, usando il suo monoplano numero 22. Lo descrisse come dotato di un motore da 40 CV (30 kW) con eliche a due trattori e controllato da velocità e timone differenziali dell’elica. Ha affermato di aver volato un cerchio di 10 chilometri (6.2 mi).

Per molti anni le affermazioni di Whitehead sono state ignorate o respinte dai principali storici dell’aviazione. Nel marzo 2013, Jane’s All the World’s Aircraft ha pubblicato un editoriale che ha accettato il volo di Whitehead come il primo volo con equipaggio controllato, comandato da una nave più pesante dell’aria. Lo Smithsonian Institution è tra coloro che non accettano che Whitehead abbia volato come riportato.

Langley
Dopo una brillante carriera in astronomia e poco prima di diventare Segretario della Smithsonian Institution, Samuel Pierpont Langley iniziò una seria indagine sull’aerodinamica in quella che è oggi l’Università di Pittsburgh. Nel 1891 pubblicò Experiments in Aerodynamics illustrando dettagliatamente le sue ricerche, e poi si dedicò alla costruzione dei suoi progetti. Sperava di raggiungere la stabilità aerodinamica automatica, quindi ha dato scarsa considerazione al controllo in volo. Il 6 maggio 1896, l’Aerodromo n. 5 di Langley realizzò il primo volo sostenuto di successo di un’imbarcazione più pesante, a motore, più pesante dell’aria di dimensioni sostanziali. Fu lanciato da una catapulta azionata a molla montata sulla cima di una casa galleggiante sul fiume Potomac vicino a Quantico, in Virginia. Nel pomeriggio sono stati effettuati due voli, uno di 1.005 metri (3297 piedi) e un secondo di 700 metri (2.300 piedi), a una velocità di circa 25 miglia all’ora (40 km / h). In entrambe le occasioni l’aerodromo n. 5 è atterrato in acqua come da programma, perché per risparmiare peso non era dotato di carrello di atterraggio. Il 28 novembre 1896 fu fatto un altro volo di successo con l’Aerodromo n. 6. Questo volo, di 1.460 metri (470 piedi), fu visto e fotografato da Alexander Graham Bell. L’Aerodromo n. 6 era in realtà l’Aerodromo n. 4 notevolmente modificato. Così poco è rimasto del velivolo originale che è stata data una nuova designazione.

Con i successi dell’Aerodromo n. 5 e n. 6, Langley iniziò a cercare finanziamenti per costruire una versione completa dei suoi progetti. Spronato dalla guerra ispano-americana, il governo degli Stati Uniti gli ha concesso 50.000 dollari per sviluppare una macchina volante per la ricognizione aerea. Langley progettò di costruire una versione scalata nota come Aerodrome A, e iniziò con il più piccolo Aerodromo a livello di quarto, che volò due volte il 18 giugno 1901, e poi di nuovo con un motore più nuovo e più potente nel 1903.

Con il progetto di base apparentemente testato con successo, si è quindi rivolto al problema di un motore adatto. Ha contratto Stephen Balzer per costruirne uno, ma è rimasto deluso quando ha consegnato solo 8 cavalli (6,0 kW) invece dei 12 cavalli (8,9 kW) che si aspettava. L’assistente di Langley, Charles M. Manly, ha quindi rielaborato il progetto in un radiale raffreddato ad acqua a cinque cilindri che ha erogato 52 cavalli (39 kW) a 950 giri / min, un’impresa che ha richiesto anni per essere duplicata. Ora con la potenza e un design, Langley ha unito le due cose con grandi speranze.

Con suo sgomento, l’aereo risultante si rivelò troppo fragile. Il semplice ridimensionamento dei piccoli modelli originali ha comportato un design troppo debole per tenerli insieme. Due lanci alla fine del 1903 terminarono entrambi con l’Aerodromo che si schiantò immediatamente in acqua. Il pilota, Manly, è stato salvato ogni volta. Inoltre, il sistema di controllo dell’aeromobile era inadeguato per consentire risposte pilota veloci, e non aveva alcun metodo di controllo laterale, e la stabilità aerea dell’Aerodromo era marginale.

I tentativi di Langley di ottenere ulteriori finanziamenti fallirono, e il suo impegno terminò. Nove giorni dopo il suo secondo abortivo lancio l’8 dicembre, i fratelli Wright hanno volato con successo il loro Flyer. Glenn Curtiss apportò 93 modifiche all’Aerodromo e pilotò questo molto diverso aereo nel 1914. Senza riconoscere le modifiche, la Smithsonian Institution affermò che l’Aerodromo di Langley era la prima macchina “capace di volare”.