Planeador Wright

Planeador Wright
Wilbur (izquierda) y Orville volando su planeador de 1901 como una cometa
información general
Tipo	Planeador experimental
Origen nacional	Estados Unidos
Diseñador	Orville y Wilbur Wright
Número construido	1 cometa, 4 planeadores
Historia
Desarrollado en	folleto de wright

Los hermanos Wright diseñaron, construyeron y volaron una serie de tres planeadores tripulados entre 1900 y 1902, en su afán por lograr el vuelo con motor . También realizaron pruebas preliminares con una cometa en 1899. En 1911, Orville realizó pruebas con un planeador mucho más sofisticado. Ni la cometa ni ninguno de los planeadores se conservaron, pero se han construido réplicas de todos ellos.

La cometa de 1899, que Wilbur hizo volar cerca de su casa en Dayton , Ohio, tenía una envergadura de solo 1,5 m (5 pies). Esta nave de madera de pino y barnizada, aunque demasiado pequeña para llevar un piloto, puso a prueba el concepto de alabeo para el control del alabeo que resultaría esencial para que los hermanos resolvieran el problema del vuelo controlado. Los hermanos Wright quemaron la nave junto con otros desechos en 1905. ^[1]

El planeador Wright de 1900 fue el primero de los hermanos capaz de transportar a un ser humano. Su estructura general se basó en el planeador de dos superficies de Octave Chanute de 1896. El perfil aerodinámico de sus alas se derivó de las tablas de sustentación aerodinámica publicadas por Otto Lilienthal . El planeador fue diseñado con capacidad de deformación de las alas para realizar pruebas a tamaño real del concepto probado por primera vez en el cometa Wright de 1899.

El 23 de septiembre de 1900, Wilbur escribió desde Kitty Hawk: "Mi idea es simplemente experimentar y practicar con vistas a resolver el problema del equilibrio. Una vez que una máquina está bajo control adecuado en todas las condiciones, el problema del motor se resolverá rápidamente. Estoy construyendo mi máquina para que sostenga aproximadamente cinco veces mi peso... atado como un puente". Con un peso de 52 libras (24 kg), el planeador tenía una envergadura de 17,5 pies (5,3 m), una superficie alar de 155 pies cuadrados (14,4 m ² ), mientras que las alas estaban curvadas con una proporción de 1 en 22. En 1924, Orville escribió: "... mantuvimos el elevador en la parte delantera durante muchos años porque evitaba absolutamente una caída de morro como aquella en la que Lilienthal y muchos otros han encontrado la muerte desde entonces". Harry B. Combs señaló que "... debido a que el elevador estaba hacia adelante en lugar de hacia atrás, el avión, cuando se detenía, en lugar de salir de un trompo y matarlo como lo hubiera hecho un avión convencional, simplemente se lanzaba en paracaídas al suelo en una posición plana. El elevador delantero también servía como indicador visual de la actitud del avión en vuelo". El piloto operaba la aeronave desde una posición boca abajo sobre el ala inferior, para reducir la resistencia del viento. ^[2]

El planeador voló por primera vez como cometa no tripulada el 5 de octubre de 1900 cerca de Kitty Hawk , Carolina del Norte. A continuación, Wilbur voló como piloto mientras los hombres en tierra sostenían cuerdas de amarre unidas a la aeronave. Posteriormente, Wilbur realizó alrededor de una docena de vuelos libres en un solo día, concluyendo los esfuerzos de prueba de la temporada. Los hermanos abandonaron el planeador cuando levantaron el campamento el 23 de octubre, y finalmente desapareció en las severas tormentas de la región. La cubierta de tela de los componentes del ala fue entregada a la esposa del ayudante Bill Tate, con cuya familia Wilbur se quedó por primera vez en Kitty Hawk en 1900. La Sra. Tate supuestamente usó el material para hacer vestidos para sus hijas.

Posteriormente, Wilbur escribió: "El equilibrio longitudinal y la dirección se lograron mediante un timón horizontal que sobresalía por delante de los aviones. El equilibrio lateral y la dirección a derecha e izquierda se obtuvieron aumentando la inclinación de las alas en un extremo y disminuyendo su inclinación en el otro". Los hermanos habían demostrado dos tercios del eventual sistema de control tridimensional (el planeador no poseía un timón vertical). ^{[2] : 116–122}

El planeador Wright de 1901 fue el segundo de los planeadores experimentales de los hermanos. Lo probaron sobre las colinas Kill Devil , a cuatro millas al sur de Kitty Hawk. El planeador era similar a la versión de 1900, pero tenía alas más grandes. Voló por primera vez el 27 de julio de 1901 y fue retirado el 17 de agosto. Durante este tiempo realizó entre 50 y 100 vuelos libres, además de vuelos atados como cometa.

Volviendo a operar desde Big Kill Devil Hill, el nuevo planeador tenía ahora una envergadura de 6,7 m, una cuerda de 2,1 m, una superficie alar de 27 m2 ^y pesaba 44 kg. Sin embargo, la curvatura se aumentó a una proporción de 1 en 12, con un borde romo. Este nuevo diseño de ala requirió que Wilbur aplicara una deflexión total del elevador para que el planeador volara, y Wilbur se encontró con pérdidas por primera vez. Sin embargo, la colocación delantera del elevador permitió que el planeador descendiera de manera flotante, en lugar de caer en un giro. Wilbur notó que con vientos suaves, "el centro de presión estaba frente al centro de gravedad", mientras que con un aumento de la velocidad del viento, el centro de presión se movía hacia atrás, hasta que con vientos fuertes, "el centro de presión había alcanzado un punto incluso detrás del centro de gravedad". Este descubrimiento llevó a los hermanos a reducir la profundidad de curvatura del ala. Wilbur señaló que con la modificación, "... hicimos planeo tras planeo, a veces siguiendo de cerca el suelo y a veces volando por el aire". También midieron la presión en varios ángulos de incidencia y notaron que la presión no estaba en ángulo recto con la cuerda como se esperaba, sino inclinada hacia adelante, superando la resistencia estructural y generando sustentación. Sin embargo, la sustentación medida fue solo un tercio de lo que habían calculado que debería ser. Eso los llevó a dudar del coeficiente de Smeaton utilizado para calcular esa sustentación y a dudar de los cálculos realizados por Otto Lilienthal y Samuel Langley . El planeador también se utilizó para iniciar un giro utilizando el alabeo, lo que provocó una sorpresa. Wilbur señaló que "el ala girada hacia arriba parece quedarse atrás, pero al principio se eleva". Esto requeriría un tercer medio para controlar el planeador, además del alabeo y la deflexión del elevador. ^{[2] : 131–147}

Las costillas de las alas se flexionaron bajo el peso del piloto, distorsionando las formas aerodinámicas de las alas. Los hermanos solucionaron el problema, pero las alas seguían produciendo mucha menos sustentación de la esperada, y la deformación de las alas a veces hacía que el planeador girara en la dirección opuesta a la prevista: fue el descubrimiento y la primera descripción de la guiñada adversa . ^[3] Una vez concluidas las pruebas, los hermanos almacenaron el planeador en el cobertizo de su campamento. El cobertizo y el planeador sufrieron graves daños más tarde por las tormentas de viento. Los montantes de las alas se recuperaron para el planeador de 1902, pero el resto fue abandonado.

Según Combs, "cuando los Wright probaron por primera vez su planeador de 1900 en Big Kill Devil Hill, observaron que sus cálculos eran erróneos. En realidad, el planeador, para su amarga decepción, produjo aproximadamente la mitad de la sustentación calculada. Habían observado que la resistencia aerodinámica, o la resistencia del armazón total cuando no llevaba peso y, por lo tanto, volaba en un ángulo de ataque muy plano, era mucho menor de lo que habían previsto, tal vez más de la mitad menos". La discrepancia se debió a que los Wright utilizaron un valor publicado de 0,005 para el coeficiente de presión del aire (coeficiente de Smeaton). Convencidos de que este valor del coeficiente era erróneo, derivaron un valor menor de 0,0033 de sus experimentos, lo que explica por qué encontraron menos sustentación y resistencia aerodinámica de lo que originalmente habían calculado y esperado. ^{[2] : 367–375}

El planeador Wright de 1902 fue el tercer planeador de vuelo libre construido por los hermanos. Fue el primer planeador que incorporaba control de guiñada mediante el uso de un timón trasero y su diseño condujo directamente al Wright Flyer de 1903 con motor .

Los hermanos probaron en el túnel de viento unas 200 configuraciones de alas, variando las relaciones de aspecto, las curvas, las combas, los diedros y los anédricos en combinaciones monoplano y multiala. Cada perfil aerodinámico estaba hecho de chapa metálica, con bordes de ataque soldados. Wilbur describió el uso de un "enderezador de viento... una serie de superficies verticales estrechas", de modo de obtener "una corriente casi constante en dirección. El instrumento en sí estaba montado en un tubo o canal cuadrado largo con una cubierta de vidrio...". Con unas medidas de 1,8 m de largo y 41 cm de lado, el viento lo proporcionaba un ventilador, conectado por engranajes a un pequeño motor de combustión interna, todo diseñado y construido por los hermanos. El nuevo planeador resultante, según Wilbur, tenía "... 32 pies (9,8 m) x 5 pies (1,5 m) extendiéndose en un área de 305 pies cuadrados (28,3 m ² ) en total. La curvatura es de aproximadamente 1 en 25. Las indicaciones son que planeará en un ángulo de aproximadamente 7° a 7½° en lugar de 9½° a 10° como el año pasado". Significativamente, el pico de la curvatura ahora era aproximadamente un tercio de la cuerda desde el borde de ataque. El elevador delantero ahora era más pequeño, de 15 pies cuadrados (1,4 m ² ) y en forma de un ala pequeña. El planeador incluía una cuna de cadera para controlar la deformación del ala y dos timones verticales fijos, cada uno de aproximadamente 1 pie (0,30 m) por 6 pies (1,8 m). ^{[2] : 152–161}

Los hermanos Wright diseñaron el planeador de 1902 durante el invierno de 1901/02. El diseño del ala se basó en datos obtenidos a partir de extensas pruebas de perfiles aerodinámicos en miniatura en su túnel de viento casero. Construyeron los componentes del planeador en Dayton y completaron el ensamblaje en su campamento de Kill Devil Hills en septiembre de 1902. Los vuelos se realizaron entre el 19 de septiembre y el 24 de octubre. Para hacer frente al descubrimiento en 1901 de una guiñada adversa en el planeador, los Wright probaron un timón trasero doble fijo, con la esperanza de mejorar el control de giro, pero varias veces ^[4] el piloto no pudo detener el giro y chocó contra el suelo. "La adición de una paleta vertical fija en la parte trasera aumentó los problemas y convirtió la máquina en absolutamente peligrosa". Los hermanos decidieron quitar un timón y luego hacer que el timón restante fuera orientable para lograr un mejor control. ^[5]

El nuevo timón estuvo listo el 6 de octubre, medía 1,5 m de alto, 36 cm de ancho y tenía un movimiento de izquierda o derecha de 30 grados. Los giros se coordinaban uniendo el timón a los mismos cables que controlaban la deformación de las alas. Según Combs, "en las últimas semanas de octubre en Kitty Hawk, hicieron más de mil vuelos de planeo. Volaron a más de 600 pies en varias ocasiones y hasta 26 segundos en un solo vuelo. Volaron con vientos de más de 30 millas por hora". Lo más importante es que ambos hermanos habían volado, y el primer vuelo de Orville fue el 23 de septiembre. Wilbur señaló: "¡Ahora tenemos todos los récords! ¡La máquina más grande que manejamos en cualquier tipo de clima, hizo el planeo de mayor distancia (estadounidense), el mayor tiempo en el aire, el menor ángulo de descenso y el viento más fuerte!" ^{[2] : 165, 170–173}

En septiembre de 1903 descubrieron que su planeador de 1902 había sobrevivido al invierno, aunque su estructura había sido arrancada de sus cimientos 2 pies (0,61 m). Utilizaron el planeador de 1902 para practicar el vuelo, mientras preparaban el Wright Flyer a motor . Levantaron un nuevo edificio de 44 pies (13 m) por 16 pies (4,9 m) por 9 pies (2,7 m), y construyeron una estufa para mantenerse calientes, mientras realizaban varios vuelos de planeo. El 3 de octubre, establecieron un récord mundial de resistencia de planeador de 43 segundos, luego, en noviembre, volaron un nuevo récord de 1 minuto y 12 segundos. ^{[2] : 189–199}

Una de sus fotografías muestra que instalaron una segunda aleta vertical como parte del timón trasero orientable, que coincide con el diseño original y también con el del timón trasero doble del Flyer motorizado. El planeador voló por última vez en noviembre de 1903. Después de sus exitosos vuelos a motor, volvieron a guardar el planeador en el campamento antes de regresar a casa para Navidad. Cuando visitaron Kitty Hawk la próxima vez en 1908 para probar su Wright Flyer III mejorado , el clima de Outer Banks había hecho mella: el cobertizo de almacenamiento y el planeador en el interior estaban destrozados. Hoy en día, un trozo rescatado de la punta del ala del planeador de 1902 se conserva en el Museo Nacional del Aire y el Espacio a unos pocos pies del Wright Flyer de 1903 .

Fuente: Planeador Wright de 1902 - Museo Nacional del Aire y el Espacio

Características generales

• Tripulación: 1
• Longitud: 16 pies 1 pulgada (4,9 m)
• Envergadura: 32 pies 1 pulgada (9,8 m)
• Altura: 2,4 m (8 pies 0 pulgadas)
• Área del ala: 305 pies cuadrados (28,3 m ² )
• Peso vacío: 117 lb (53 kg)

En 1911 Orville Wright regresó a Kill Devil Hills con un nuevo planeador, acompañado por su amigo inglés Alec Ogilvie . Orville tenía la intención de probar un sistema de control automático en el planeador, pero no lo hizo debido a la presencia de periodistas (finalmente perfeccionó el sistema en un avión a motor en 1913). El planeador tenía lo que entonces se estaba convirtiendo en un plano de cola convencional, en lugar del elevador o canard montado en la parte delantera . El piloto también estaba sentado con controles manuales, en lugar de tumbado boca abajo en una cuna, como en los planeadores originales. El 24 de octubre Orville se elevó en el planeador sobre Kill Devil Hill con un viento de 40 millas por hora (64 km/h) durante 9 minutos y 45 segundos, superando con creces las duraciones de planeo anteriores de los hermanos. El récord se mantuvo durante diez años hasta que Wolfgang Klemperer lo rompió en Alemania en 1921. [ 6 ^{] [7]}

Características generales

• Tripulación: 1
• Longitud: 21 pies 6 pulgadas (6,5 m)
• Envergadura: 32 pies 0 pulgadas (9,8 m)
• Altura: 9 pies 10 pulgadas (3 m)
• Área del ala: 300 pies cuadrados (28 m ² )
• Peso vacío: 170 lb (77 kg)

Existen varias réplicas de los planeadores. El historiador de los hermanos Wright, Rick Young, de Richmond, Virginia, ha construido 9 réplicas exactas y funcionales de todos los planeadores Wright y del Flyer de 1903. Los planeadores de 1902 de Young han aparecido en numerosas películas y documentales de televisión, incluida una película IMAX de 1986 , On the Wing . Una de sus réplicas de 1902 está en exhibición en la galería de los hermanos Wright del Museo Nacional del Aire y el Espacio del Instituto Smithsoniano . El Museo de Aviación de Virginia ^[8] en el Aeropuerto Internacional de Richmond alberga el Wright Kite de 1899, los planeadores de 1900, 1901 y 1902 y el Flyer de 1903 , todos construidos por Young. En 2011, Young investigó y construyó una réplica del planeador Wright 1911 que se exhibió durante el evento Soaring 100 en el Monumento Nacional de los Hermanos Wright para conmemorar el centenario del planeo récord de Orville Wright.

Una réplica del planeador de 1902 se exhibe en el Parque Histórico Nacional del Patrimonio de la Aviación de Dayton en Dayton, Ohio.

Otra réplica del planeador de 1902 también está en exhibición en el Museo Nacional de Vuelo a Vela de Estados Unidos en Elmira, Nueva York . ^[9]

Se construyó una réplica a escala real del planeador de 1902 y está en exhibición en el Museo del Aire y el Espacio de San Diego en San Diego, California . ^[10]

Otra réplica, un modelo a media escala, está en exhibición en el Museo del Aire y el Espacio Wings Over the Rockies en Denver, Colorado . ^[11]

Un equipo dirigido por Nick Engler de la Wright Brothers Aeroplane Company también ha construido réplicas de los tres planeadores.

Ernest Schweizer construyó una réplica del planeador de 1911 para el 75.º aniversario del vuelo a vela de Orville. Está colgada en el Museo Nacional de Vuelo a Vela de Elmira, Nueva York, desde 1986.

Algunas réplicas siguen en circulación en la actualidad. ^[12]

• Crouch, Tom, "La emoción de la invención". Air&Space/Smithsonian , abril/mayo de 1998, págs. 22–30.
• Wescott, Lynanne, Paula Degen (1983). Viento y arena: la historia de los hermanos Wright en Kitty Hawk . Nueva York, Nueva York: Harry N. Abrams, Inc.{{cite book}}: CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace )Incluye extractos de diarios y correspondencia relacionados con los hermanos Wright y sus experimentos.

Medios relacionados con el planeador Wright en Wikimedia Commons

• Registros de vuelo de los hermanos Wright
• Carta de Orville Wright sobre el primer vuelo Archivado el 13 de noviembre de 2014 en Wayback Machine Shapell Manuscript Foundation
• Fotografías del planeador Wright de 1902
• John David Anderson, Introducción al vuelo (2004)