ElGiroscopi

Information

This article was written on 21 jul 2010, and is filled under Curiositats, Emprenedoria, Vehicles i transport.

Current post is tagged

, ,

Innovadors històrics: els germans Wright i el primer avió propulsat

Aquest article escrit per l’Agustí Codina, soci de l’Assessoria Codina, ens explica la història dels germans Wright i com, amb perseverància, compromís i innovant en base a teories i tecnologies que ja tenien a l’abast van ser capaços de dominar el misteri de volar inventant el primer avió propulsat.

Avui en dia, afortunadament, parlar d’innovació està de moda. Ens n’hem adonat de que, en una economia globalitzada, no podem ser competitius sense aportar un valor afegit al que fabriquem o als serveis que prestem; ma d’obra molt més barata n’hi ha arreu del món. Però innovar o inventar no és gens senzill, no n’hi ha prou amb incentius, subvencions o declaracions d’intencions. Res d’això fa cap mal, però la veritable invenció requereix moltes hores d’esforç i sacrifici.

Un clar exemple d’això crec que el podem trobar en la història dels germans Wright, que he llegit al llibre “They made America. From the steam engine to the search engine: two centuries of innovators” de Harold Evans i que en el capítol dedicat a Wilbur i Orville Wright comença així: “ Per quin cop d’atzar el misteri del vol, la perplexitat dels grans cervells durant segles, va ser finalment dominat per dos joves germans solters crescuts en una llar religiosa al cor d’Amèrica, un d’ells aparentment invàlid de per vida, i cap d’ells amb una educació universitària? Com d’estrany va ser que la gran era de l’aviació comencés a l’oliós taller d’una botiga de reparació de bicicletes en una petita ciutat? La sort no hi va tenir res a veure. La invenció del primer avió propulsat per Wilbur Wright i el seu germà més jove Orville el 1903 fou un triomf de la raó i la imaginació, de centenars de petites i costoses deduccions, experiments arriscats i salts conceptuals gegantescos. Fou també una celebració de l’empirisme i una reivindicació dels valors humans del coratge i de l’amor fraternal.

El 1894 en Wilbur tenia 27 anys. No havia pogut anar a la universitat per una greu lesió que es va fer als 19 anys practicant hoquei sobre gel. Amb el seu germà havien obert una botiga de bicicletes i fabricaven la seva pròpia marca en mig de la bogeria que per aquest aleshores novell mitjà de transport s’havia escampat pels Estats Units. La botiga era a Dayton, Ohio; una petita ciutat de 60.000 habitants però amb més patents per persona que cap altre ciutat del país. Dayton s’anomenava a si mateixa “la ciutat de les mil fabriques.” Aquell any en Wilbur va veure una imatge de l’Otto Lihental, un enginyer alemany a qui la premsa anomenava “l’home volador” i que amb planadors monoplans i biplans havia aconseguit vols de fins a 15 segons de durada. Els dos germans van quedar captivats i van anar seguint les seves proeses fins que l’agost del 1896 en un dels seus vols en Lihental va entrar en pèrdua i es va matar. El mes següent l’Orville va agafar unes febres tifoides i durant sis setmanes va estar a punt de morir. En Wilbur va decidir que si el seu germà es salvava dedicarien els seus esforços a domesticar les forces que havien matat en Lihental.

Primer van estudiar el vol dels ocells. Seguidament van escriure a l’institut Smithsonian demanant informació sobre el tema. El 1899 els enviaren pamflets i una llista de llibres recomanats. Hi havia dues escoles de pensament sobre el tema del vol, un tema que, val a dir-ho, estava considerat per la majoria de científics com impossible. La primera escola, la d’en Lihental, proposava anar dels planadors a la propulsió de forma gradual. La segona escola es concentrava en la propulsió. A aquesta escola hi pertanyia Langley, secretari de l’Smithsonian, i que fabricava avions propulsats per motors de vapor. N’havia catapultat un que havia “volat” un minut i escaig i l’exèrcit li havia donat 50.000 dòlars per desenvolupar un avió que pogués portar un home.

Els Wright van analitzar el tema i van fer una troballa conceptual bàsica: l’home es quedava a terra per tres dificultats essencials- la sustentació, la propulsió i el control-. El problema de l’aerodinàmica de la sustentació semblava estar força comprès; el de la propulsió també semblava en camí de resoldre’s mercès als nous motors de combustió interna que substituirien el de vapor; però en la qüestió del control s’estava totalment a les fosques. Els Wright van entendre que fins que no aprenguessin a guiar un avió en vol “totes les demès dificultats eren de menor importància”. Havien de ser capaços de controlar els tres eixos del moviment d’un avió: el vertical (nas a l’esquerra i dreta), el longitudinal (ala dreta cap amunt, esquerra cap avall i viceversa) i el lateral (nas amunt, nas avall). Fins aleshores hom pensava que només caldria estabilitzar l’avió en el pla horitzontal i desprès girar amb un timó, com si l’avió fos un vaixell, amb girs completament plans. En Wilbur ho va veure diferent: l’avió podria girar tombat com els ciclistes. De fet, l’avió era com una bicicleta, un giny inestable però totalment controlable. Tan al ciclisme com en el vol l’equilibri en moviment era la clau però hi havia una terrible diferència: volar requeria equilibri en tres dimensions i fallar podia suposar la mort.

El següent pas fonamental va ser adonar-se’n del que ells anomenaren el “principi de torsió”. Seguint amb l’exemple de la bicicleta semblava clar que no es podia esperar que els avions es controlessin amb un moviment del cos del pilot. En Wilbur se n’adonà que si la part inferior d’una ala podia exposar-se a una angle més alt, aquesta ala pujaria per l’augment de la pressió de l’aire; igualment, si la part superior de l’altre ala s’exposava simultàniament, aquesta ala baixaria. L’aparell podria girar si aconseguia trobar un sistema que permetés al pilot plegar les ales durant el vol (per cert, això és precisament el que s’aconsegueix amb els alerons en els avions d’avui dia).

En Wilbur es va passar una setmana fabricant un estel biplà. El 27 de juliol del 1899 el va portar a un camp i el va provar. Funcionava.

Seguidament els germans es van passar un any fabricant un planador capaç de dur un home. L’Otto Lilienthal havia publicat unes taules amb la sustentació produïda segons la superfície de l’ala, curvatura, angle d’atac o d’incidència i velocitat. D’aquestes taules varen deduir que una màquina amb una area no gaire més gran de 14 metres quadrats aguantaria a un home volant amb un vent de 25 quilometres a l’hora.

L’aparell era senzill i lleuger; pesava 23 quilos. Però era fort i fàcil d’ajustar. Tenia cables de control que anaven dins politges per connectar l’extrem de cada ala a un pedal. També tenia al davant el que en Wilbur anomenà un “timó horitzontal”, que és el que es coneix ara com timó de profunditat.

( Abans de continuar, permeteu-me una petita explicació de les paraules més tècniques emprades en la descripció d’un avió i el seu funcionament: l’avió té tres eixos que passen pel seu centre de gravetat; el longitudinal o de balanç ( roll, en anglès), controlat pels alerons de l’ala; l’eix lateral o de capcineig ( pitch, en anglès), nas amunt, nas avall, controlat pel timó de profunditat i l’eix vertical o de guinyada ( yaw, en anglès), controlat pel timó de direcció. El timó de direcció ( rudder) és la part mòbil de l’element vertical o deriva i el timó de profunditat (elevator) és la part mòbil de l’element horitzontal o estabilitzador)

La idea dels Wright era que el timó de profunditat en posició horitzontal permetria volar recte, per enlairar-se l’aixecarien i per baixar el mourien cap avall. Amb això havien fet, en teoria, la primera màquina voladora que un pilot podria controlar longitudinal i lateralment; i tot per 15 $ en materials. Ara calia saber si funcionava.

Com que els calia un lloc amb vent i suficient espai, el Servei Meteorològic els suggerí la platja de Kitty Hawk, a la Carolina del Nord. Una platja d’un quilòmetre i 600 metres d’ampla i noranta-sis quilòmetres de llargària, amb pocs arbres o turons; a més, la sorra permetria aterratges suaus. La zona no tenia hotels ni cap confort. Hi varen anar el 6 de Setembre del 1900. Els germans van muntar una tenda de campanya i varen començar a treballar. Dies sense vent, dies amb massa vent, proves i proves amb el planador pilotat, però lligat amb cordes. L’aparell es trencava; el reparaven i tornaven a començar. Finalment, el 19 d’Octubre, en Wilbur va volar 45 metres a poca alçada fins que va provar el timó de profunditat per fer-lo baixar. Va funcionar de meravella i va aterrar suaument. El primer planatge havia durat la meitat que el més llarg fet per en Lilienthal però havia sigut un planatge perfectament controlat. Aquell dia varen fer més vols, superant la distancia volada per en Lilienthal. Sis setmanes desprès, tornaven a casa. En aquestes setmanes només havien aconseguit tres minuts de vol; però tornarien.

Els primers mesos del 1901 varen construir un planador més gran i el 7 de Juliol varen tornar a Kitty Hawk. Hi varen trobar molta pluja i, desprès, mosquits. Els assajos continuaren. S’anaven enfrontant a problemes i els anaven resolent. Cada problema, però,  era un nou risc al que s’enfrontaven volant, arriscant-hi la vida. El 16 d’Agost varen intentar un gir descobrint el problema que ara es coneix com la guinyada adversa: l’efecte que sobre l’equilibri lateral hi tenen les velocitats relatives de l’ala dreta i esquerra; al girar en la direcció de l’ala més baixa, l’altra ala puja, però la resistència sobre aquesta ala augmenta, el seu avanç es retarda i es perd velocitat i el control. Ho varen entendre però no sabien com resoldre aquest problema. Diuen que en Wilbur va dir a en Orville que si l’home volava algun dia “no serà pas durant les nostres vides…no passarà ni en mil anys!”.

Però els germans no es van rendir. Van continuar investigant. Varen decidir recalcular, mitjançant experiments pràctics, totes les taules d’en Lilienthal ( les que donaven la sustentació que proporciona cada superfície d’ala, curvatura, angle d’atac i velocitat). Varen dissenyar un curiós aparell amb una roda de bicicleta posada horitzontalment al manillar d’una altra; a la vora hi posaren dues petites superfícies, una ala i una peça de metall. Movent-se en bicicleta miraven l’efecte de l’aire sobre el giny i se’n varen adonar que les taules no eren correctes. Desprès varen fer un túnel de vent, primitiu però enginyós. D’aquesta formar varen provar 200 tipus d’ales amb moltes variacions de disseny. Al final, la investigació es reduí a  38 models d’ala i varen fer 43 proves amb cada un, determinant per quarts de grau l’angle amb la corrent d’aire en el que començava la sustentació.

La conclusió era que totes les dades en que s’havien basat fins aleshores eren incorrectes.

A principis de 1902 van construir un nou planador. Aquest tenia, a més, una nova innovació: una cua vertical fixa a la part de darrere, dues aletes de 180 centímetres d’alçada que esperaven solucionessin el problema de la guinyada adversa equilibrant les velocitats de les dues ales.

El 28 d’Agost varen tornar a Kitty Hawk; en dues setmanes havien muntat el planador, ara semblava un avió de veritat. El nou model tenia els controls millorats però diferents als que fins aleshores havien usat. Això significava que, malgrat ser una millora, haurien de tornar a aprendre a volar tan punt s’aixequessin de terra. El seu compromís era total: o volaven o s’estimbaven. El 19 de Setembre varen començar les proves amb el tercer model de planador. El principal problema que trobaren era que, al girar, l’ala més baixa tocava el terra i la resta de l’aparell girava al seu voltant. Desprès de molt pensar-hi se n’adonaren de que la causa eren les dues aletes de la cua que, solucionant un problema, en creaven un altre. La solució era convertir les dues aletes en un sol timó i permetre al pilot controlar-lo. Aquest timó va ser el que finalitzava amb èxit el sistema de control tridimensional que els germans buscarien patentar.

Les dues setmanes següents varen practicar molt. Varen fer 250 vols, superant totes les marques de distancia ( la millor, 190 metres). Finalment, varen tornar cap a Dayton. Ara només faltava el motor.

Inicialment, els germans havien pensat que el motor no seria difícil d’aconseguir, però el motor que necessitaven, per pes i potència, ningú el fabricava. Era possible fer-lo amb la tecnologia de l’època però no era comercial fabricar-lo. Se l’haurien de fer ells.

Varen començar a fabricar-lo. Les hèlices aèries tampoc existien. Els Wright havien esperat aprofitar la teoria de les hèlices de vaixell, però no n’hi havia cap. Les drassanes les construïen amb un sistema de prova i error, aconseguint una eficàcia del 50%, suficient per anar per l’aigua però no per volar. L’hèlice va ser un problema gran, potser el més gran amb el que s’havien enfrontat. Per complicar les coses, hi havia un ambient de forta pressió: diaris oferint recompenses al primer vol i gent de tota mena que assegurava haver resolt el problema i tenir la màquina voladora a punt d’enllestir. El projecte que l’exèrcit americà havia finançat amb 50.000 dòlars a en Langley, Secretari de l’institut Smithsoniana,  semblava anar bé: un aparell a escala amb un motor es va llançar des d’una catapulta i va estar a l’aire 300 metres abans d’estavellar-se al riu Potomac; l’exèrcit va recolzar la continuació del projecte. Els Wright havien gastat només 1.000 dòlars i controlaven el vol. Els competidors, però, eren preocupants perquè alguns col·laboradors havien sigut poc discrets i els seus descobriments s’estaven explicant. I l’oficina de Patents el març del 1903 els havia denegat una segona sol·licitud.

A finals de Setembre de 1903 varen tornar cap a Kitty Hawk. Entre l’arribada de les caixes amb l’avió desmuntat, el seu muntatge i la construcció d’un rail per catapultar l’avió varen anar passant els dies ( com a mínim van rebre una bona notícia: el prototip d’en Langley s’havia estavellat al Potomac el 7 d’Octubre). Les hèlices anaven bé però les vibracions del motor afluixaven els cargols. Ho van arreglar amb un pegament especial que feien servir per reparar bicicletes. Més tard varen descobrir una esquerda en una hèlice; necessitaven fer-les d’acer. L’hivern s’acostava i el temps empitjorava. Finalment, el 14 de Desembre estaven llestos; ho varen fer a cara i creu i en Wilbur va guanyar: volaria el primer. L’avió va deixar el rail i només s’aixecà 4 segons. Un fracàs. Van reparar l’aparell, esperar que passessin uns dies de mal temps o poc vent fins que el 17 de Desembre de 1903, un matí gris i fred, el vent era bo. Li tocava a l’Orville. Van deixar anar l’avió i va volar 36 metres durant 12 segons. Gairebé res, però aquests 12 segons representen el primer vol controlat mecànicament de la història.

Els germans ho van continuar provant aquell mateix dia. En Wilbur va volar 13 segons.  Desprès l’Orville: 15 segons. A les dotze varen llançar en Wilbur: va volar 59 segons i recórrer una distància de 274 metres. Des de l’estació meteorològica de Kitty Hawk van enviar aquest telegrama a la família:

“Quatre vols reeixits dijous matí tots contra vents de 21 milles des de terra només amb força del motor velocitat promig a l’aire 31 milles el més llarg 59 segons informeu premsa Nadal a casa”

El camí dels germans Wright des d’aquí no va ser pas senzill i mereix una altra història tan llarga com aquesta. Els calgué perfeccionar la invenció, convertir el seu avió en un aparell pràctic, trobar finançament, convèncer els escèptics, protegir-se de còpies; en definitiva, passar d’inventors a innovadors, patint encara dificultats molt més grans que les que havien experimentat fins el 17 de Desembre de 1903. Però varen reeixir i avui el món els reconeix el mèrit d’una invenció que ha canviat per sempre el futur de la humanitat.

Deixa un comentari

Ús de cookies

Aquest lloc web utilitza galetes perquè vostè tingui la millor experiència d'usuari. Si continua navegant està donant el seu consentiment per a l'acceptació de les esmentades galetes i l'acceptació de la nostra política de cookies.