ประวัติความเป็นมาของการบินการบิน

การสร้างและการใช้พลังงาน: ปัญหาการขับเคลื่อน

ในตอนต้นของศตวรรษที่ 19 การบินที่หนักกว่าอากาศอย่างต่อเนื่องยังคงเป็นไปไม่ได้เพราะไม่มีโรงไฟฟ้าที่เหมาะสม ระดับของเทคโนโลยีที่จะอนุญาตให้ใช้เที่ยวบินที่ จำกัด แม้วางอยู่เหนือศตวรรษในอนาคต กลไกของลานเครื่องจักรและระบบขับเคลื่อนสปริงอื่น ๆ นั้นไม่เหมาะสมสำหรับการบินของมนุษย์ ในขณะที่ไฟฟ้าขับเคลื่อนเรือบินหลายลำในช่วงไตรมาสสุดท้ายของศตวรรษอัตราส่วนพลังงานต่อน้ำหนักที่ไม่ดีของระบบดังกล่าวทำให้ยากที่จะจินตนาการว่าเครื่องบินขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้า

ศักยภาพการบินของระบบขับเคลื่อนตั้งแต่เครื่องยนต์อากาศร้อนไปจนถึงดินปืนจนถึงอากาศอัดและแม้แต่โรงไฟฟ้าพลังงานกรดคาร์บอนิกได้ถูกกล่าวถึงในช่วงศตวรรษนี้ โดยเฉพาะออสเตรเลียลอว์เรนซ์ฮาร์เกรฟทดลองใช้ระบบขับเคลื่อนอัดก๊าซ อย่างไรก็ตามเครื่องยนต์ไอน้ำและเครื่องยนต์สันดาปภายในกลายเป็นทางเลือกของนักทดลองที่จริงจังที่สุด เร็วเท่าที่ 2372, FD Artingstall สร้าง - ornithoptor พลังไอน้ำ - เต็มรูปแบบปีกที่แตกในการทำงานก่อนที่จะระเบิดหม้อไอน้ำ เครื่องยนต์ไอน้ำน้ำหนักเบาที่พัฒนาโดยผู้บุกเบิกชาวอังกฤษชื่อเฟรเดอริคสตริงเฟลโลว์ในปีพ. ศ. 2411 เพื่อใช้เป็นเครื่องบินจำลองแบบเครื่องบินแบบสามเครื่องบินในการรวบรวมสถาบันสมิ ธ โซเนียนวอชิงตันดีซี

Alexandr Mozhaysky รัสเซีย (1884), อังกฤษ Hiram Maxim (1894), และClément Ader ชาวฝรั่งเศส (1890; ดู Ader Éoleและ Ader Avion) ​​แต่ละคนกระโดดเต็มพลังขับเคลื่อนเครื่องจักรไอน้ำระยะสั้นถึงแม้ว่าจะไม่มียานลำนี้ ความสามารถในการเที่ยวบินที่ยั่งยืนหรือควบคุม ในสหรัฐอเมริกา Samuel Pierpont Langley ประสบความสำเร็จในการบินครั้งแรกในปีพ. ศ. 2439 เมื่อเขาเปิดตัวเครื่องบินไอพ่นพลังไอน้ำขนาดใหญ่สองลำของเขา (ดูสนามบินแลงลีย์หมายเลข 5) ในการเดินทางทางอากาศสูงถึงสามในสี่ของไมล์ (1.2 กม.) เหนือแม่น้ำโปโตแมค

เมื่อสิ้นสุดศตวรรษที่ 19 เครื่องยนต์สันดาปภายในก็กลายเป็นโรงไฟฟ้าการบินที่มีแนวโน้มมากขึ้น กระบวนการดังกล่าวเริ่มต้นขึ้นในปี 1860 เมื่อÉtienne Lenoir แห่งเบลเยียมสร้างเครื่องยนต์สันดาปภายในเครื่องแรกซึ่งเติมเชื้อเพลิงด้วยแก๊สส่องสว่าง ในประเทศเยอรมนี Nikolaus A. Otto เข้าสู่ขั้นตอนต่อไปในปี 1876 ผลิตเครื่องยนต์สี่จังหวะเผาไหม้เชื้อเพลิงเหลว วิศวกรชาวเยอรมัน Gottlieb Daimler เป็นผู้บุกเบิกการพัฒนาเครื่องยนต์เบนซินความเร็วสูงน้ำหนักเบาซึ่งหนึ่งในนั้นเขาติดตั้งบนจักรยานในปี 1885 วิศวกรชาวเยอรมัน Karl Benz ผลิตรถยนต์ที่แท้จริงคันแรกในปีต่อไปรถสามล้อที่แข็งแรงพร้อมที่นั่งสำหรับผู้ปฏิบัติงานและผู้โดยสาร. ในปี 1888 เดมเลอร์ชักชวนให้ Karl Woelfert รัฐมนตรีว่าการกระทรวง Lutheran ที่ต้องการบินเพื่อจัดเตรียมเรือเหาะทดลองด้วยเครื่องยนต์เบนซินแบบสูบเดียวที่พัฒนาทั้งแปดแรงม้า การทดสอบเบื้องต้นนั้นประสบความสำเร็จเพียงเล็กน้อยแม้ว่าระบบการจุดระเบิดด้วยไฟแบบเปิดจะแสดงอันตรายที่ชัดเจนต่อเรือเหาะที่เติมไฮโดรเจน ในความเป็นจริง Woelfert เสียชีวิตเมื่อในที่สุดเครื่องยนต์สันดาปภายในได้ติดตั้งเรือไฟขนาดใหญ่กว่ามากในปี 1897

ในช่วงแรกของการทำงานด้านการบินพี่น้องตระกูลไรท์ยอมรับว่าผู้ที่ชื่นชอบยานยนต์กำลังผลิตเครื่องยนต์สันดาปภายในที่เบากว่าและทรงพลังกว่าเดิม พี่น้องสันนิษฐานว่าหากการทดลองร่อนของพวกเขาคืบหน้าไปยังจุดที่พวกเขาต้องการโรงไฟฟ้าก็คงไม่ยากที่จะซื้อหรือสร้างเครื่องยนต์เบนซินสำหรับเครื่องบินของพวกเขา

พวกเขาถูกต้องเป็นหลัก เมื่อบินผ่านเครื่องร่อนที่ประสบความสำเร็จในปี 1902 พี่น้องตระกูล Wright ก็มั่นใจว่าปีกของพวกเขาจะยกน้ำหนักของเครื่องบินที่ใช้กำลังขับเคลื่อนและพวกเขาสามารถควบคุมยานในอากาศได้ ยิ่งไปกว่านั้นประสบการณ์สามปีกับเครื่องร่อนและข้อมูลที่รวบรวมด้วยอุโมงค์ลมทำให้สามารถคำนวณปริมาณพลังงานที่แม่นยำสำหรับการบินที่ยั่งยืน ไม่สามารถดึงดูดผู้ผลิตที่มีประสบการณ์ในการผลิตเครื่องยนต์ที่มีคุณสมบัติตรงตามข้อกำหนดด้านน้ำหนักต่อน้ำหนักที่ค่อนข้างแคบพี่น้องออกแบบและสร้างโรงไฟฟ้าของตนเอง

ชาร์ลส์เทย์เลอร์ซึ่งเป็นช่างเครื่องที่พี่น้องใช้ในร้านขายจักรยานของพวกเขาผลิตเครื่องยนต์สี่สูบที่มีบล็อกอลูมิเนียมหล่อซึ่งผลิตได้ 12.5 แรงม้าที่น้ำหนักรวม 200 ปอนด์ (90 กิโลกรัม) รวมถึงเชื้อเพลิงและน้ำหล่อเย็น มันไม่ได้หมายถึงโรงไฟฟ้าการบินที่ทันสมัยที่สุดหรือมีประสิทธิภาพที่สุดในโลก แลงก์ลีย์ผู้ซึ่งกำลังสร้างเครื่องจักรบินเต็มรูปแบบใช้เงินหลายพันดอลลาร์เพื่อผลิตเครื่องยนต์เรเดียลห้าสูบโดยมีน้ำหนักรวมเท่ากับเครื่องยนต์ไรท์ แต่พัฒนากำลัง 52.4 แลงลีย์ผลิตเครื่องยนต์ที่เหนือกว่าของพี่น้องตระกูลไรท์และเครื่องบินสนามบินหมายเลข 6 ที่ล้มเหลวในการบินเมื่อทำการทดสอบในปี 2446 พี่น้องตระกูลไรท์ในทางกลับกันพัฒนาเครื่องยนต์ที่ผลิตพลังงานที่ต้องการอย่างแท้จริง เพื่อขับเคลื่อนนักบินของพวกเขาในปี 1903 ซึ่งเป็นเครื่องบินลำแรกของโลกที่แสดงให้เห็นถึงการบินที่ยั่งยืน

การออกแบบใบพัดสำหรับเครื่องบิน 1903 นั้นเป็นงานที่ยากกว่าและมีความสำเร็จทางเทคนิคมากกว่าการพัฒนาเครื่องยนต์ ใบพัดไม่เพียง แต่ต้องมีประสิทธิภาพเท่านั้น แต่ยังต้องสร้างแรงขับในการคำนวณเมื่อใช้งานที่ความเร็วของเครื่องยนต์ สิ่งสำคัญคือต้องตระหนักว่าเมื่อการบินที่ขับเคลื่อนได้สำเร็จการพัฒนาเครื่องยนต์ที่ทรงพลังและมีประสิทธิภาพกลายเป็นองค์ประกอบสำคัญในการขับเคลื่อนเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพของเครื่องบิน