Il «Flyer» dei Wright del 1903, a sinistra visto dal lato sinistro e, a destra, dall'alto e di fronte, èstato il primo aereo a motore pilotato che abbia volato con successo. La sua caratteristica piùevidente era il timone anteriore orizzontale. Il doppio timone verticale posteriore non si muoveva,

salvo quando il pilota svergolava l'ala per compiere una virata. Volandoin posizione prona, il pilota otteneva lo svergolamento a mezzo di caviagganciati a una specie di culla sulla quale si trovava. Lo svergolamento

alare, un'invenzione dei Wright, assolveva alle funzioni oggi propriedegli alettoni. Wilbur e Orville Wright costruirono tutto l'aeroplano,compreso il motore a benzina e le eliche che avevano progettato da zero.

re un ragazzo, almeno una volta. Cayleynon volò mai. Fra gli altri suoi notevolicontributi al volo ci sono la dimostrazioneche le superfici curve sono migliori diquelle piane per generare portanza; l'ideache la stabilità trasversale può essere ot-tenuta dando all'ala un angolo diedro,ovvero costruendola con le estremità rial-zate; infine, il concetto dell'utilizzazionedi un timone orizzontale per ottenere lastabilità longitudinale.

Quello che Cayley incominciò a capirefu lo stretto rapporto tra la geometria diun aereo, le forze che agiscono su di esso ela sua stabilità in volo. Un aeroplano haun piano verticale di simmetria che passaattraverso il suo asse longitudinale. I motiche non deviano il velivolo in una direzio-

ne fuori da questo piano sono chiamatimoti longitudinali. Il moto più comune è ilbeccheggio, nel quale la prua si muove insu e in giù. Il rollio intorno all'asse longi-tudinale e l'imbardata intorno all'asseverticale sono globalmente chiamati motilaterali. La tendenza di ogni oggetto inmovimento continuo a ritornare al suostato iniziale in seguito a una perturba-zione si chiama stabilità. Ci sono due tipidi stabilità, longitudinale e laterale, corri-spondenti a due classi di moti dell'aero-plano. In un moderno aereo la stabilitàlongitudinale è ottenuta soprattutto amezzo di una piccola superficie orizzonta-le nella parte posteriore, secondo le ideedi Cayley. La stabilità laterale è effetto dimolte cause, compreso l'angolo diedro

delle ali e l'impennaggio verticale. Il di-segno delle prime macchine volanti com-prendeva un impennaggio verticale perla guida, in analogia con il timone diuna nave.

Il gigante della prima aviazione france-se fu Alphonse Pénaud. Fu il primo ausare una treccia di elastico per far girarel'elica di un modello d'aeroplano. Indi-pendentemente da Cayley pensò all'im-pennaggio orizzontale come un mezzoper ottenere la stabilità longitudinale. Dipiù, capì come «lavora» l'impennaggio ediede la prima spiegazione della sua fun-zione nel determinare un volo stabile.

Otto Lilienthal, un ingegnere meccani-co che lavorava in Germania, fu quelloche più direttamente influenzò i Wright.

Le origini del primo aeroplanoa motore pilotato

Nel 1903 il « Flyer» dei famosi costruttori di biciclette, i fratelliWright, non fu un tentativo più fortunato di altri, ma il risultato diun intenso programma di ricerche teoriche e pratiche e di numerose prove

di F. E. C. Culick

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ilbur e Orville Wright, con unaserie di voli il 17 dicembre1903, furono i primi uomini a

pilotare un aeroplano a motore. Come sisa bene, essi stessi avevano progettato ecostruito l'apparecchio. E tuttavia ancoraoggi si continua a credere che i Wrightfossero soltanto due meccanici di biciclet-te inciampati più o meno per caso in unprogetto di successo. Anche tra gli inge-gneri aeronautici è scarsa la conoscenza diquello che i Wright hanno fatto. Rico-struendo i passi attraverso i quali i fratelliarrivarono alla loro vittoria e costruendoun modello del loro «Flyer» del 1903 perprovarlo in una galleria del vento, sonoarrivato a capire di quale straordinariaqualità sia stato ciò che hanno fatto nel-la ricerca, nell'ingegneria e nella speri-mentazione. Il loro lavoro merita di es-sere inquadrato in un più ricco contestostorico.

Il giorno dei loro primi voli i fratelli sitrasformarono in piloti. Wilbur era il pilo-ta del quarto volo, l'ultimo e il più lungodella giornata: ben 59 secondi. Dovevanopassare quasi quattro anni prima chechiunque altro fosse capace di volare perun minuto, e anche allora la macchina nonsarebbe stata completamente controllabi-le. E in quel frattempo i Wright avevanomesso a punto un altro aeroplano mano-vrabile che era in grado di volare per piùdi un'ora.

Nel 1908, quando i Wright volaronoper la prima volta in pubblico, nessun al-tro aveva ancora capito la necessità delcontrollo laterale, molto meno la funzio-ne del timone verticale. Perciò nessun al-tro poteva fare una virata vera. Né alcunaltro sapeva come costruire delle buoneeliche. Soprattutto, però, nessun altroaveva mai portato avanti un programmacome il loro: conducendo le necessariericerche, costruendo il proprio aereo efacendolo volare, così da padroneggiarel'intero problema. I Wright avevano po-tuto superare tutti gli altri che tentava-no di volare perché essi avevano indivi-

duato i problemi che dovevano essere af-frontati e risolti.

I fratelli cominciarono il loro lavoro nel1899, quando Wilbur aveva 32 anni eOrville 28. Wilbur, naturale guida permolta parte del lavoro, si era reso contoche si sarebbe dovuto seguire un pro-gramma sistematico di ricerca e di inge-gneria. Sintetizzò il suo punto di vista inuna lettura che tenne nel settembre 1901a una riunione della Western Society ofEngineers: «I problemi del viaggio terre-stre e marittimo furono risolti nel dician-novesimo secolo perché era stato possibi-le incominciare con piccoli passi per poiallargare gradualmente il lavoro sino allapresente situazione di sviluppo. Il pro-blema del volo fu invece lasciato al vente-simo secolo perché prima di poter com-piere un volo di durata significativa biso-gnava che le conoscenze progredisseromolto». Quattro anni dopo i Wrightavrebbero avuto un aeroplano.

La loro invenzione dell'aeroplano amotore capace di portare uomini a bordonacque in parte come naturale prosecu-zione del lavoro di altri. Tuttavia il con-tributo peculiare dei Wright fu senz'altrodeterminante. I risultati tecnici che riu-

scirono a conseguire erano sbalorditivi,specialmente se si considera a che puntoerano nel . 1899 gli sforzi per arrivare alvolo umano.

Quattro pionieri

Coloro che cercavano di costruire mac-chine volanti avevano seguito diversestrategie. Le osservazioni del volo degliuccelli stimolarono gli studi, e così natu-ralmente le prime idee di soluzione delproblema comportavano sempre l'uso diali battenti. Sir George Cayley (nel 1799)fu il primo a capire che il volo umanosarebbe stato realizzato assai più agevol-mente se il modo di generare la portanzafosse stato realizzato separatamente daimezzi di propulsione.

Cayley è riconosciuto come il padredell'aeroplano. I suoi progetti e le sueconclusioni si fondavano su osservazioniaccurate e su esperimenti. Fu lui a conce-pire la configurazione oggi definita con-venzionale: un corpo o fusoliera che portaun'ala principale, con impennaggi oriz-zontali e verticali disposti a poppa. Fecevolare con successo alcuni veleggiatori,uno dei quali grande abbastanza da porta-

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Nel 1889 pubblicò un libro Il volo degliuccelli come base per l'arte dell'aviazione,che conteneva i risultati di una estesa se-rie di esperimenti condotti con l'aiuto delfratello. Il lavoro presentava i primi datiutili sulla portanza e sulla resistenza ae-rodinamica di ali curve. Lilienthal si pro-vò anche nel volo planato, a partire dal1891, e divenne il primo pilota a riuscirenel volo a vela. Sperimentò alianti mono-plani e biplani e rimase ucciso mentreprovava un monoplano.

In questo stesso periodo, negli StatiUniti il più serio studioso di aeronauticafu Octave Chanute, un eminente ingegne-re civile. Con i suoi scritti e con i suoiesperimenti fece conoscere nel suo paeseil lavoro di Lilienthal. L'età (aveva 68anni nel 1900) gli impedì di tentare il volodi persona. Ma aveva diversi discepoli chesperimentarono i suoi alianti insieme coni propri progetti.

Chanute progettò un aliante biplanoche rappresenta un po' il capostipite del-l'aeroplano moderno. (Il progetto di re-cente è stato preso come base per diversilibratori, alianti che possono soltantoscendere.) Chanute adottò l'impennaggioposteriore di Pénaud per la stabilità longi-tudinale, mentre per ottenere una mag-giore portanza progettò una sezione alarecurva simile a una provata da Lilienthal.

Meno noto è il più importante contributodi Chanute alla tecnica aeronautica: lasua scelta della struttura per il biplano.Adottò la «travatura» di Pratt che erastata brevettata nel 1844 per i ponti fer-roviari. Le due ali erano collegate da soli-di montanti verticali che sopportavano icarichi di compressione. I carichi di ten-sione erano trasmessi da cavi diagonali(tiranti) incrociati che si agganciavano aimontanti sia nel senso dell'apertura alaresia tra parte anteriore e parte posterioredell'ala. Ne risultava una struttura rigida,ma leggera che divenne la base per tutti ibiplani controventati. (Si definisconocontroventate le ali con montanti e tirantiesterni, mentre quelle senza struttureesterne si definiscono a sbalzo.)

Lilienthal e Chanute cercavano di ri-solvere il problema della stabilità longi-tudinale. Erano capaci di dare ai loro ve-leggiatori una portanza sufficiente, matrovavano gravi difficoltà a mantenerel'equilibrio in volo. Capirono che ottene-re l'equilibrio significa far coincidere ilcentro di spinta (il punto dove si equili-brano le forze aerodinamiche che agisco-no sul velivolo) con il centro di gravità. Ilguaio è che il centro di spinta si sposta sel'assetto dell'aeroplano viene modificato,per esempio da una raffica di vento. In unlibratore il pilota può ripristinare l'equi-

librio spostandosi un poco per variare ilcentro di gravità e cambiare l'assetto delvelivolo. Se questa manovra è compiutacorrettamente, la combinazione dell'ap-parecchio e del pilota forma un sistemastabile.

Quando un impennaggio orizzontaleposteriore è sistemato nella maniera giu-sta, la sua azione (come Pénaud avevacapito) sarà tale da riportare il velivolo inequilibrio. La ragione è che l'effettivocentro di spinta di ala e impennaggio,considerati insieme, resta fisso anche sel'assetto della macchina viene variato.L'aeroplano ha una sua stabilità intrinse-ca, e il pilota non ha bisogno di cambiarela sua posizione. Un modello di aereo èstabile proprio per questo. Un aeroplanovero richiede più controllo, e per questol'impennaggio è mobile, e il pilota puòcambiarne l'azione a volontà. Con unimpennaggio mobile un aeroplano insta-bile può essere guidato da un pilota suffi-cientemente esperto. (Quando l'impen-naggio diventa mobile, in realtà è solo unaparte di esso che si muove. Così si defini-sce impennaggio il tutto, e timone la partemobile. La più moderna tecnica aeronau-tica, è tornata a impennaggi praticamentein un pezzo solo, che però sono mobili, ecioè sono tutto timone.)

I fratelli Wright cominciarono a pensa-

Il primo veleggiatore fu progettato da Otto Lilienthal, che si vede quimentre vola sopra una fabbrica di mattoni nei sobborghi di Berlino. nel1894. Lilienthal fu il primo pilota di quello che adesso sarebbe chiama-to un libratore, cioè un veleggiatore che può soltanto planare, scendere.

Rimase ucciso nel 1896 quando uno dei suoi alianti andò in stallo eprecipitò, appunto per la difficoltà di mantenere l'equilibrio in volo. Lalinea orizzontale irregolare che passa vicino alle teste degli spettatoriin questa fotografia è una rottura della negativa originale, di vetro.

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Un aliante biplano fu progettato nel 1896 da Octave Chanute, un ingegnere civile che fu il piùserio studioso di aeronautica negli Stati Uniti prima che i Wright incominciassero il loro lavoro.Ebbe con essi una lunga corrispondenza, fu consultato per molti dei loro primi voli. Il pilotaimpegnato in questo volo del 1897 nell'Indiana fu A. M. Herring, uno degli assistenti di Chanute.

re al volo quando, ragazzini, ebbero indono un elicottero-giocattolo, simile auno inventato da Pénaud. Più tardi, nel1896, le notizie sulla morte di Lilienthalstimolarono il loro interesse per il pro-blema del volo. Nel maggio del 1899,Wilbur scrisse al segretario della Smith-sonian Institution chiedendo un elencodelle opere disponibili sul volo. Di quellalista decise di acquistare un libro di Cha-nute, Progress in Flying Machines (Pro-gresso nelle macchine volanti) scritto nel1894. Dopo aver studiato il libro, Wilburscrisse a Chanute, aprendo una corri-spondenza che durò quasi dieci anni. Perbuona parte di quel periodo, Chanute fuuna fonte di informazioni e di incorag-giamento per i Wright. Le lettere e i diaridei Wright costituiscono una cronaca par-ticolareggiata dalla quale si possono rico-struire gli eventi che portano al volo amotore.

L'inizio dei Wright

Mentre cominciavano una seria speri-mentazione, i fratelli si erano familiariz-zati con la letteratura aeronautica. Si era-no resi conto che secondo le opinioni pre-valenti la stabilità longitudinale richiede-va un impennaggio alla Pénaud, che lastabilità laterale poteva essere ottenutadando alle ali un angolo diedro e che levariazioni di direzione si potevano attua-re mediante un impennaggio verticale otimone. Ma essi non accettarono nessunodi questi tre principi, preparando progetti

completamente diversi da quello base diCayley, generalmente accettato dai lorocontemporanei. Il loro primo aeroplano amotore, il Flyer del 1903, aveva una su-perficie orizzontale anteriore, le estremitàalari abbassate in un diedro negativo el'impennaggio verticale che si muovevasoltanto quando le ali venivano flesse perfar girare l'aeroplano. Le ragioni per lequali i fratelli Wright adottarono questaconfigurazione raccontano la storia delleloro ricerche e delle loro soluzioni.

Probabilmente la più importante moti-vazione nel programma dei Wright erache essi erano decisi a imparare a volare.Questa determinazione influenzò prati-camente ogni loro decisione. Poiché do-vevano diventare piloti essi dovevanoconsiderare con molta attenzione i pro-blemi della stabilità, del controllo e dellasicurezza. Non avevano intenzione di co-struire una macchina nella speranza chefunzionasse e poi «noleggiare» qualcunaltro per fargliela collaudare. E chiara-mente non erano per nulla soddisfatti discendere veleggiando diritto davanti aloro, e basta.

La morte di Lilienthal e un altro inci-dente del genere in Inghilterra convinseroWilbur fin da principio che, per esseresicuro, un aeroplano avrebbe dovuto ave-re una superficie orizzontale stabilizzatri-ce davanti all'ala principale (un sistemache sarebbe stato chiamato canard, ana-tra). Nessuno a quel tempo conosceva lostallo (la perdita di portanza), né i Wrightavevano basi scientifiche per stabilire i

rispettivi vantaggi delle superfici anteriorie posteriori. Mentre essi conducevanoesperimenti, le condizioni teoriche perottenere la stabilità venivano sviluppateda altri, ma fino a dopo il 1903 non siseppe che un aereo poteva ottenere lastabilità longitudinale con una superficieorizzontale sia anteriore sia posteriore. Ilpiano anteriore, che era il particolare piùinsolito dei primi aeroplani Wright, avevail vantaggio, per i fratelli, che il pilota lopoteva vedere, guadagnando così in sicu-rezza perché poteva reagire rapidamentese non funzionava bene.

Contrariamente ai suoi predecessori,Wilbur non dette per scontato che il pro-blema della stabilità laterale fosse già sta-to risolto dall'invenzione, di Cayley, deldiedro alare. «Le mie osservazioni sulvolo delle poiane - scrisse Wilbur a Cha-nute - mi portarono a pensare che esseripristinano il loro equilibrio laterale,quando viene turbato da un colpo di ven-to, con una torsione delle estremità ala-ri.» Fatta questa fondamentale osserva-zione, Wilbur doveva trovare un metodoanalogo per il controllo di un aereo con unuomo a bordo.

Trovò la soluzione con lo svergolamen-to alare (mentre l'estremità destra vienesollevata, l'estremità sinistra viene abbas-sata, o viceversa), un sistema che ha pre-ceduto gli alettoni, i quali assolvono allastessa funzione negli aeroplani moderni.Con l'ala svergolata i Wright non soltantoriuscivano a mantenere stabile l'aereo involo orizzontale ma anche a farlo virare.Così essi andarono molto più avanti deiloro concorrenti. Utilizzando una super-ficie orizzontale mobile e l'ala svergolata,i fratelli Wright riunirono stabilità e con-trollo, apportando con questo il loro piùimportante contributo allo sviluppo del-l'aeroplano moderno.

Parecchi anni dopo che Wilbur avevascritto alla Smithsonian Institution, co-struì un aquilone biplano con un'aperturaalare di un metro e mezzo. Gli aquilonicome ora li conosciamo (in particolare gliaquiloni a scatola) sono stati sviluppatipiuttosto di recente. Wilbur seguì le ulti-me regole di costruzione, ma la strutturabase del suo aquilone era la «travatura»di Pratt, che aveva preso da Chanute. Tol-se i tiranti di rinforzo avanti-dietro peravere le ali libere di svergolarsi una rispet-to all'altra. Le sole parti rigide della strut-tura erano le connessione tra la superficiedi controllo e il montante al quale eraunita. I quattro cavi di comando eranosistemati in modo che il pilota potesseavere il controllo sia longitudinale sia la-terale dell'aquilone, contemporaneamen-te o separatamente.

Prove in volo

Wilbur mandò in volo la sua primamacchina sperimentale un pomeriggio,nell'agosto del 1899, mentre Orville erain vacanza. Sebbene gli aquiloni del gene-re fossero piuttosto sensibili in aria, Wil-bur riuscì a mantenerlo in volo, convin-cendosi che era valida la sua idea per ilcontrollo longitudinale e laterale. Trovò

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L'aquilone-veleggiatore del 1900 fu il primo velivolo dei Wright abba-stanza grande da portare un uomo. Era una versione ingrandita dell'a-quilone del 1899, con un'apertura alare di 5 metri e 10 e una corda(profondità alare) di un metro e mezzo. I Wright lo provarono. soprat-tutto come aquilone, a Kitty Hawk, North Carolina, nell'ottobre del

1900. Soltanto W ilbur volò per un totale di circa dieci secondi. Sebbenei comandi funzionassero bene quando i Wright facevano volare ilvelivolo come aquilone, provando prima da una torre e poi da terra,Wilbur trovò nella sua breve esperienza di pilotaggio che non riusciva apadroneggiare l'adattamento dei comandi per «guidare» le manovre.

Il primo aereo costruito dai Wright fu questo aquilone biplano del 1899. Aveva un'apertura alaredi un metro e mezzo e utilizzava la «travatura» di Prati disegnata per i ponti ferroviari e adattataper gli aerei da Chanute. L'aquilone incorporava anche il concetto di ala svergolata di WilburWright. Le quattro corde consentono all'operatore il controllo trasversale e longitudinale.

anche che l'aquilone poteva volare con iltimone orizzontale montato davanti oindifferentemente dietro. Quel notevoleaquilone fu la prima macchina volanteche poteva essere controllata lateralmen-te e longitudinalmente.

Il progetto dell'aquilone del 1899 di-venne la base per una versione ingrandita,abbastanza piccola da poter volare comeun aquilone, ma abbastanza grande dapoter portare un uomo. Aveva un'apertu-ra alare di cinque metri e 10 centimetricon una corda alare (larghezza) di unmetro e mezzo; il suo peso a vuoto erapoco più di 22 chili, 86 chili con il pilotache si metteva in posizione prona. Con ilpilota a bordo il carico alare era di 560grammi per metro quadrato. (Un veleg-giatore moderno di avanzate caratteristi-che può avere un carico alare di oltre 24chilogrammi per metro quadrato.

Wilbur pensava di far volare questo suovelivolo nel 1900, in un primo tempo fa-cendolo partire da una torre, trattenutoda cavi fissati alla torre stessa. Se i ventifossero stati costanti, lui e il fratelloavrebbero potuto accumulare ore di espe-rienza manovrando i comandi senza i ri-schi del volo libero. Essi avevano calcola-to che in cinque anni Lilienthal aveva pas-sato soltanto cinque ore in aria, che amalapena è il tempo necessario per impa-rare a volare.

Chanute suggerì un certo numero diluoghi dove i Wright avrebbero potutotrovare venti costanti nella stagione du-rante la quale potevano fare i loro espe-rimenti (a causa degli impegni derivantidalla loro fabbrica di biciclette potevanolasciare la casa di Dayton, nell'Ohio, sol-tanto fra settembre e gennaio). Dopoaver verificato con l'Ufficio meteorologi-co le probabili condizioni del vento invarie località, decisero di andare a KittyHawk, sulla costa della Carolina delNord. Kitty Hawk era un_piccolo abitato,isolato, che si poteva raggiungere soltantodal mare dopo un viaggio in treno dall'O-hio. I due fratelli non soltanto dovevanotrasportare l'aereo e tutto l'equipaggia-mento dalla terraferma ma anche trovareil materiale per costruire la torre.

Nel 1900 i Wright rimasero meno di unmese presso Kitty Hawk, provando il loroaliante dal 5 al 18 ottobre. Per la maggiorparte del tempo fecero volare l'aereocome un aquilone, prima da una torre altatre metri poi da terra con cavi tenuti amano. In tutto, i voli liberi totalizzaronodue minuti, dei quali approssimativamen-te 10 secondi con un uomo a bordo. Sol-tanto Wilbur volò. I comandi si compor-tavano bene quando l'aliante volavacome aquilone, mentre in quei brevissimi10 secondi di volo pilotato Wilbur nonfu in grado di padroneggiare l'adattamen-

to dei comandi a «guidare» le manovre.Risulta chiaro dai diari che i primi espe-

rimenti furono spesso deludenti. Orvilleannotava: «Lo provammo con l'impen-naggio davanti, di dietro, e in ogni altromodo. Quando finimmo, Wil era così con-fuso da non riuscire a ricavare una teoria.E dovetti mettercela tutta per non fargliabbandonare la nostra attività di volo». Ivoli furono brevi e ci furono parecchi at-terraggi duri. Fortunatamente la strutturaera semplice e facile da riparare.

Nastri colorati attaccati ai cavi di trat-tenuta consentivano ai fratelli di misurarela portanza e la resistenza. Determinava-no la velocità del vento con un anemome-tro. Quelli che raccoglievano erano i pri-mi dati sulle caratteristiche di una struttu-ra portante (nel senso aerodinamico) chesi raccogliessero in quantità significativa.

Per quanto ridotto fosse, il programmadi voli dei Wright nel 1900 fruttò risultatifondamentali e servì a «confermare lagiustezza delle (loro) prime valutazioni».I fratelli verificarono le loro tecniche perottenere la stabilità longitudinale e latera-le: e ancor più decisamente stabilironoche dovevano addestrarsi al volo. E dailoro rilevamenti si resero conto che volarein posizione prona riduceva la resistenzadella macchina.

Risultati delle prove

Non tutte le loro conclusioni, però, fu-rono così positive. Fu allora che Wilburdecise di non costruire le ali con l'angolodiedro. Sebbene quella configurazionecontribuisse alla stabilità in aria calma, leestremità leggermente rialzate delle alitendevano ad accentuare l'effetto dei col-pi di vento laterali. Poiché i Wright otte-nevano il controllo laterale (trasversale) amezzo dello svergolamento alare, nonavevano più bisogno dell'effetto stabiliz-zatore del diedro alare.

I risultati più deludenti degli esperi-menti del 1900 furono i valori trovati perla portanza e per la resistenza. La resi-stenza della macchina quando non si ge-nerava portanza era assai minore rispettoal previsto. Invece per un dato angolo tral'ala e il vento la resistenza totale eramaggiore e la portanza minore di quantoci si aspettasse (i Wright avevano presocome base i dati rilevati da John Smeatonnel 1759 su una superficie piana perpen-dicolare a un flusso d'aria e sulle misureper un'ala curva fatte da Lilienthal). Ifratelli osservarono nei loro voli che l'a-liante procedeva con un angolo di inci-denza parecchio superiore a quello da essiprevisto. La portanza aumenta con l'an-golo di incidenza e deve uguagliare il pesodell'aliante. Ma a un dato angolo di attac-co le ali dei Wright producevano menoportanza di quanto i fratelli avevano pre-visto sulla base dei dati di Lilienthal.

Questo fu un risultato sorprendente,ma i Wright credevano nel loro lavoro econsiderarono tre possibili spiegazioni: 1)il tessuto che ricopriva la struttura alarenon era sufficientemente impermeabileall'aria; 2) la curvatura delle loro ali(1:22) era troppo poco accentuata perché

fossero applicabili i dati di Lilienthal; 3) idati di Lilienthal erano sbagliati. Essipropendevano per il secondo motivo edisegnarono l'ala del loro nuovo aliante,che doveva volare nell'autunno del 1901,con una curvatura più pronunciata.

Con l'interpretazione dei risultati otte-nuti nel 1900, i Wright non ebbero più ne-cessità di «dipendere» dal lavoro di altri.Da quel momento i loro progressi deriva-rono esclusivamente dalle loro stesse ri-cerche. Cominciarono a lavorare durantel'inverno sull'aliante del 1901 (sempre unbiplano). Per dargli una maggiore portan-za aumentarono l'apertura alare a sei me-tri e sessanta. Con una corda di due metri edieci, l'area totale alare ricoperta era dicirca 27 metri quadrati. La superficie dellostabilizzatore era di poco più di un metroquadrato e mezzo. Era di gran lunga il piùgrosso aliante che si fosse mai tentato di farvolare. Il peso della struttura era arrivato a45 chili e il carico alare, con pilota a bordo,era di 380 grammi per metro quadrato. Lesole altre importanti modifiche furonol'aumento della curvatura del profilo alareda 1:22 a 1:12 e il cambio dei comandi cosìche il pilota potesse più agevolmente con-trollare lo stabilizzatore e lo svergolamen-to alare. Sebbene l'aliante non apparissemolto diverso da quello del 1900, per di-versi aspetti esso risultava il più importan-te strumento di ricerca dei Wright. E inrealtà, il 1901 fu l'anno decisivo per quasitutti i loro successivi risultati.

Le prove si allargano

Ora il programma di prove si allarga. Ifratelli costruirono un hangar di legno aKill Devil Hills, sette chilometri da KittyHawk, dove le grandi dune di sabbia of-frivano una buona piattaforma di parten-za. A causa dei loro impegni di lavoro,condussero gli esperimenti di volo primadi quanto avevano programmato, dal 10luglio al 20 agosto.

Risulta dai loro diari che Wilbur fecetutti i voli del 1901. Il primo giorno diprove, 17 luglio, eseguì 17 planate, senzaaver prima provato il velivolo come aqui-lone. Questi primi voli furono pressocchédisastrosi soprattutto per i problemi dicontrollo longitudinale. Wilbur scoprì chespesso era necessario deflettere comple-tamente lo stabilizzatore orizzontale (ilcanard) e che la traiettoria di volo dell'a-liante risultava notevolmente ondulata.Due volte l'angolo di incidenza fu cosìelevato che la macchina andò in stallo.Ogni volta, peraltro, l'aliante scivolò len-tamente verso terra invece di picchiarebruscamente come era accaduto a Li-lienthal. Queste due «riprese» del velivo-lo dalla condizione che Wilbur avevatemuto soddisfecero i fratelli e conferma-rono la validità della configurazione ca-nard. E fino al 1910 essi non ebbero alcuninteresse per l'impennaggio posteriore.

Wilbur aveva pur sempre il problema dicapire perché l'aliante si comportasse così

capricciosamente. Nessun miglioramentodi rilievo fu ottenuto con la riduzione del-l'area del piano di controllo da 18 a 10piedi quadrati (meno di un metro quadra-to). I fratelli fecero allora volare l'alian-te come un aquilone e in un solo pomerig-gio scoprirono che il centro di spinta sispostava all'indietro man mano che l'an-golo di attacco diminuiva.

Si sapeva a quel tempo che per unasuperficie piana il centro di spinta si spo-sta continuamente dal centro, quando lasuperficie è perpendicolare al flusso diaria, verso il bordo di entrata (anteriore)quando l'angolo di incidenza è zero. Spe-rimentando un'ala i Wright scoprironouna proprietà fondamentale: la curvaturaprovoca lo spostamento del centro dispinta verso l'indietro se si cambia l'ango-lo di incidenza.

L'arretramento del centro di spinta fula causa delle difficoltà che Wilbur ebbenel controllo dell'aliante. La soluzionestava nella riduzione della curvatura delleali. I fratelli tornarono alla curvatura del-l'aliante del 1900: disposero dei supportisull'ala inferiore con un'armatura di caviper tirare la sezione centrale della centi-na verso il basso su tutte e due le ali. I ri-sultati furono immediati e soddisfacenti.Wilbur fece una trentina di voli dopo lemodificazioni: il più lungo durò 17 se-condi e mezzo e la distanza massima fu di117 metri.

Durante l'ultima settimana di prove

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L'aliante del 1901 era il più grande mai sperimentato sino ad allora.Aveva un'apertura alare di 6,60 metri e una corda di 2,10 metri: il pesosenza il pilota era di 45 chili. Nelle prove a Kitty Hawk, con Wilbur

come pilota, l'aliante in principio segnò una linea di planata moltoondulata. I Wright modificarono l'aereo per ridurre la curvatura cheavevano dato alle ali dal 1900: trovarono che così volava molto meglio.

L'aliante del 1902 consenti ai Wright di farsi la maggior parte della loroesperienza di volo. Fu il primo dei loro aerei ad avere il doppio timoneverticale (aggiunto per compensare la tendenza della macchina a girarsiin una virata) e ad avere la slitta per il pilota. L'aereo aveva un'apertura

alare di 9,60 metri e una corda di un metro e mezzo. I Wright avevanoimparato dalle prove alla galleria del vento che un'ala lunga e sottile èpiù efficiente di una più corta e con la stessa superficie; inoltre, le aliavevano anche un diedro negativo, cioè erano piegate verso il basso.

Wilbur fece una fondamentale osserva-zione sul comportamento di un aereoquando viene fatto virare. Registrò nelsuo diario che «l'ala che vira sembra ca-dere all'indietro, ma prima sale». Il 22agosto scrisse a Chanute: «La settimanascorsa non portò grandi risultati benchénoi si sia provato che la nostra macchinanon vira (cioè gira) sempre verso l'ala piùbassa, un risultato assai imprevisto e cherovescia completamente le nostre teoriecirca le cause che portano alla virata adestra o a sinistra».

La virata di un aereo non si ottienegirando un timone ma rollando sull'asselongitudinale. Per virare a destra, peresempio, l'ala destra si abbassa e la sini-stra si alza. La direzione della spinta tota-le (la portanza) è così deviata sulla destradella verticale e una parte della portanzacontribuisce ad accelerare l'aereo versodestra. Furono i Wright a scoprire il modocorretto per virare, una scoperta resa pos-sibile dalla loro invenzione dello svergo-lamento alare per mantenere la stabilitàlaterale.

Mentre Wilbur si esercitava alle viratescoprì quella che oggi è chiamata l'imbar-data rovescia. Come inizialmente la por-tanza sull'ala alzata è maggiore che non suquella abbassata, così è della resistenza.Le diverse forze aerodinamiche tendonoa far girare l'aeroplano in direzione oppo-sta a quella che si voleva al momento diiniziare la rollata. Le osservazioni di Wil-bur portarono alla installazione di unimpennaggio verticale sul veleggiatoredel 1902.

Poiché Wilbur era contemporanea-mente un teorico, un inventore, un co-struttore e un pilota collaudatore, in tresettimane di volo fu in grado di fare duedecisive scoperte: la prima, l'influenzadella curvatura alare sullo spostamentodel centro di spinta, la seconda, l'imbar-data rovescia. Le conseguenze che netrasse completarono la configurazionedell'aereo.

La galleria del vento

Gli esperimenti del 1901 convinsero iWright che i dati raccolti da Lilienthalsulle ali curve erano sbagliati. Misure piùaccurate confermarono ciò che avevanotrovato nel 1900, e cioè che la previsionesul valore della portanza era in eccesso. Acominciare dall'autunno del 1901 i fratel-li portarono avanti una lunga serie di pro-ve in una galleria del vento.

La loro non era la prima galleria aero-dinamica né nel mondo, né negli StatiUniti. Probabilmente essi ricavarono l'i-dea da alcuni articoli di «AeronauticalAnnual», una rivista pubblicata a Bostonda James Means dal 1895 al 1897. Il con-tributo dei Wright come sempre riguardòl'essenziale. Essi raccolsero dati accuratiper diverse forme alari o comunque su-perfici aerodinamiche. Non fecero in real-tà misure assolute ma piuttosto compara-rono le forze che agiscono su un'ala conquelle che agiscono su una superficie pia-na perpendicolare al flusso d'aria. Comerisultato delle loro prove, a metà inverno

erano in possesso di tutti i dati necessarialla progettazione dei loro aerei per i diecianni successivi.

I Wright decisero anche, sulla base del-le proprie rilevazioni, che le misure fatteda Lilienthal non erano così accuratecome avevano creduto in principio. Per leprevisioni sulla portanza dei loro alianti aloro serviva una costante (riferita alla re-sistenza di una superficie piana) che erastata dedotta dai dati pubblicati da Smea-ton. Paragonando i risultati ottenuti allagalleria del vento con le misure sulla por-tanza dei loro alianti, i Wright stabilironoche il valore della costante era sbagliato.L'errore aveva determinato una soprav-valutazione della portanza pari a circa il40 per cento.

Il 28 agosto 1902, i Wright tornaronodi nuovo a Kill Devil Hills con un altroaliante. Questo modello aveva un'apertu-ra alare di 9 metri e 60 centimetri e unacorda di un metro e mezzo, così che lasuperficie alare complessiva e il caricoalare rimanevano sostanzialmente quellidell'aliante del 1901. Dalle prove alla gal-leria aerodinamica i fratelli avevano im-parato che un'ala lunga e stretta, con unpiù alto rapporto di allungamento, è piùefficace di un'ala con la stessa superficiema con un'apertura minore. La scelta delprofilo alare fu pure decisa dalle provealla galleria aerodinamica.

La macchina del 1902 fu la prima adavere quella specie di culla che i fratelliprogettarono per consentire al pilota inposizione prona di azionare i cavi dellosvergolamento spostando lateralmente leanche. Anche il comando per muoverel'impennaggio orizzontale fu cambiato: fuinstallata una leva azionata con la manosinistra.

Il cambiamento di configurazione piùevidente e importante fu però un doppioimpennaggio verticale, con una superficietotale di poco superiore a un metro qua-drato. Questo impennaggio fu montatorigido sull'aliante del 1902 e non fu certopensato per le variazioni di direzione. IWright avevano capito bene che l'impen-naggio verticale era necessario per con-trastare l'imbardata rovescia.

Le prove dell'aliante in funzione diaquilone fecero subito capire ai fratelliche essi ora disponevano di un miglioraeroplano. Videro che con la nuova alaavevano molto migliorato il rapporto por-tanza-resistenza e che le difficoltà per ilcontrollo longitudinale si erano ridotte. Iltimone verticale fisso, poi, agiva in ma-niera da ridurre la tendenza all'imbardatain una virata.

Le prime prove con il velivolo utilizzatoin funzione di aliante rivelarono una «ri-sposta» eccessiva ai colpi di vento laterali,e perciò le ali furono montate con un die-dro negativo. Le prove seguenti mostra-rono che l'aliante del 1902 recava al pilo-ta anche più noie, per il controllo laterale,che non la macchina del 1901. Quandol'aliante veniva scosso da un colpo di ven-to laterale, aveva una incontrollabile ten-denza a oscillare in imbardata.

Problemi anche più seri si rivelarono inmolte virate. Entrambi i fratelli sperimen-

tarono l'inizio di una vite nel senso dellavirata. La sequenza stallo-vite è calcolatacome la causa della perdita di controllodel 70 per cento degli incidenti aerei. Ifratelli Wright furono i primi a scoprirlo.Essi incominciavano una virata, peresempio a destra, svergolando le estremi-tà alari verso il basso a sinistra e versol'alto a destra. La forza che agiva sul ti-mone verticale tendeva essa pure a fargirare l'aeroplano verso destra, contra-stando l'imbardata rovescia. Se la viratadiventava troppo «tagliata» (troppo a col-tello), lo svergolamento veniva invertito.Questa manovra dava origine all'imbar-data rovescia nella stessa direzione del-l'effetto virata del timone verticale fisso.Per breve tempo l'aereo, quindi, viravaanche più accentuamente verso destra:l'inizio di una vite. Poteva anche accadereche l'eccessivo svergolamento verso ilbasso delle ali all'interno della virata cau-sasse il loro stallo con conseguente cadu-ta. Diverse volte i fratelli dovettero con-statare che questa serie di fatti terminavasoltanto quando l'ala che era all'internodella virata faceva un solco nella sabbia,l'aeroplano si girava su se stesso e final-mente si fermava.

Fu un'idea di Orville di correggere latendenza sostituendo il doppio timonefisso con uno singolo e mobile. Wilbursuggeriva che il suo funzionamento fossecollegato ai cavi dello svergolamento;quindi esso non avrebbe potuto esseremosso da solo. Tuttavia, una inversionedello svergolamento invertiva anche latendenza all'imbardata prodotta dall'im-pennaggio mobile, e il risultato ottenutofu una significativa riduzione nella ten-denza alla vite.

Tutte queste diverse rettifiche comple-tarono la configurazione e il sistema dicomandi che i fratelli impiegarono sulFlyer del 1903. Non prima della fine del1904 essi avrebbero «staccato» il timoneverticale arrivando infine a ottenere uncontrollo indipendente del beccheggio,del rollio e dell'imbardata. Virtualmentetutti gli aeroplani moderni hanno lo stessosistema di comandi.

Si prepara un motore

Le prospettive per la costruzione di unamacchina volante apparivano assai piùfavorevoli dopo l'invenzione del motore acombustione interna sul finire del dician-novesimo secolo. Molta gente prima deiWright aveva lavorato su questo proble-ma, e il loro contemporaneo Samuel P.Langley, segretario della Smithsoniam In-stitution, arrivò, a 1903 avanzato, a spe-rimentare un aeroplano a motore che por-tava un uomo. In due prove molto pubbli-cizzate, il suo aereo lanciato con una ca-tapulta da un battello sul Potomac nonriuscì a volare e precipitò nel fiume. Iprogressi dei Wright non erano noti alpubblico, ma essi sentivano lo spirito del-la competizione.

Orville e Wilbur avevano incominciatoa lavorare sul Flyer nell'autunno del1902. Progettavano di installare un moto-re e delle eliche su una versione migliora-

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Il sistema di svergolamento alare ideato dai Wright come mezzo pereseguire le virate. In alto, una vista frontale delle ali; ognuno degli ottospazi fra i montanti ha un incrocio di cavi, mentre soltanto quattro deglispazi posteriori hanno i cavi. A questo modo il bordo posteriore delle

ali può essere mosso dai cavi agganciati alla «slitta» del pilota. Lo stessosistema di cavi comanda anche le leve che muovono il timone posterioreverticale. Per eseguire una virata, per esempio a destra, il pilota dove-va svergolare l'ala destra verso l'alto e l'ala sinistra verso il basso.

CAVI INCROCIATI SOLOTRA I MONTANTI CENTRALI

SVERGOLAMENTO

CAVI INCROCIATITRA TUTTI I MONTANT-r\__

CAVI PER IL CONTROLLO DEL TIMONE

CAVO PER IL CONTROLLO SUPERIORE ROTAZIONE DEL TIMONE

PORTANZA

RESISTENZA

CENTRO DI GRAVITA

ALA

LIVELLO

PESO

P COS

6

5

1

o

ta dell'aliante del 1902. Ritenevano cheavrebbero potuto adattare un motore diautomobile e che la letteratura tecnicamarina avrebbe potuto fornire le basi perprogettare eliche efficienti.

Dopo aver cercato invano di ottenereun motore dai costruttori di automobilidecisero di progettarselo e di costruirseloda sé. Non fu una decisione particolar-mente difficile per loro, perché avevanogià costruito un motore a benzina permuovere le macchine nella loro fabbricadi biciclette. Dal marzo del 1903 dispo-nevano di quello che serviva: un motoreche sviluppava 12 cavalli-vapore e pesava6,8 chilogrammi per cavallo-vapore. Nonavevano cercato di creare un motore ec-cezionale, e il risultato fu effettivamentedi gran lunga inferiore al motore costruitoper Langley dal suo assistente ingegnereCharles Manly.

Subito dopo ebbero la sorpresa di sco-prire che le teorie disponibili sulle elicheoffrivano un solo dato utile: per una de-terminata potenza la migliore efficienza siottiene facendo passare la maggior quan-tità possibile di aria attraverso l'elica(questo principio determinò il diametropiuttosto grande delle loro due eliche, 2metri e 65). La conseguenza più notevoledella loro scoperta fu che essi avrebberodovuto elaborare un proprio metodo perprogettare le eliche.

Non esistevano teorie per una proget-tazione non grossolana di qualunque tipodi elica. I Wright utilizzarono la loro co-noscenza delle superfici alari per svilup-pare quella che poi sarebbe stata cono-sciuta come teoria dell'elemento di pala,basata sull'idea che un piccolo segmentodi una pala di elica va considerato comeuna sezione di ala. Poiché l'elica gira el'aeroplano si muove, ognuna di questepiccole ali è esposta a velocità diverse equindi genera diverse forze di portanza edi resistenza. La spinta dell'elica e la po-tenza da essa assorbita si trovano som-mando le porzioni di portanza e di resi-stenza prodotte da ciascun segmento del-la pala.

L'analisi fatta dai Wright fece capireloro come progettare eliche con una effi-cienza del 70 per cento o anche maggiorein un'epoca in cui le eliche di altri ricerca-tori non avevano un'efficienza superioreal 50 per cento. Proprio la elevata effi-cienza delle loro eliche consentì ai fratellidi utilizzare, per il Flyer del 1903, il lororelativamente modesto motore. Il lavorosulle eliche rappresentò il loro più grossorisultato in fatto di analisi, che però peressi valeva soltanto per le conseguenzepratiche. Essi non pubblicarono mai ideee analisi, e la moderna teoria delle elichesi rifà ad altre fonti.

Il primo volo

Il motore e le eliche furono montati suun velivolo che aveva la stessa configura-zione dell'aliante del 1902, ma che era piùgrande, più robusto e perfezionato.Chiunque esamini l'aereo o i disegni diprogetto resta impressionato dalla pa-dronanza che i Wright avevano delle tec-

Le forze che agiscono su un aliante comprendono il peso (P), la portanza e la resistenza. Nelprocedimento utilizzato intorno al 1900 per disegnare un'ala, si supponeva l'aliante in volorettilineo (qui verso sinistra) a una velocità V lungo una traiettoria che fa un angolo O sottol'orizzonte. Una piccola parte del peso (P sen O) tira l'aliante in avanti, equilibrando appena laresistenza. La portanza era definita come perpendicolare alla traiettoria di volo, «sostenendo» lacomponente del peso (P cos 0). Portanza e resistenza sono funzioni dell'angolo di incidenza (a).

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0

10 20 30

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50

ANGOLO D'INCIDENZA (GRADI)

Confronto fra dati sulla portanza ottenuti da Lilienthal (in nero) nel 1889 e dai Wright nel 1901(in colore). I Wright si trovarono di fronte al problema rivelato dalla loro prima fase intensiva divoli, con l'aliante del 1900; le loro ali generavano una portanza inferiore a quella prevista sullascorta dei dati di Lilienthal. (Per la portanza sono stati mantenuti i valori originali, interessanti co-me documento storico.) Per correggere questo errore aumentarono la curvatura delle ali; poi fece-ro delle prove alla galleria del vento e i loro risultati si avvicinavano a quelli di Lilienthal quandol'angolo di incidenza dell'ala era tra cinque e dieci gradi, quindi la fonte dell'errore era altrove.

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Ilprogetto di elica dei Wright, che essi realizzarono dopo aver scopertoche i dati disponibili sulle eliche marine offrivano scarso aiuto, sifondava sul principio che un piccolo segmento di pala poteva essereconsiderato come una sezione di ala. I dati navali suggerivano che la

massima efficienza per una determinata quantità di potenza potevaessere ottenuta facendo passare la maggior quantità possibile di ariaattraverso l'elica. Questo concetto condusse al notevole diametro (duemetri e 65) delle due eliche alloggiate sul Flyer dei Wright (1903).

niche basate su legno, fili e tela. Il Flyeraveva un'apertura alare di 12 metri, unacorda di 1 metro e 95 e una superficietotale di 47,381 metri quadrati. Il pesocon pilota a bordo era di 339 chili e 750grammi, il che dava un carico alare di 7,3chilogrammi per metro quadrato.

Wilbur e Orville arrivarono a Kill De-vil Hills il 25 settembre 1903, questavolta per starci parecchio, tre mesi. Ri-costruirono l'hangar del 1902 e ne co-struirono uno nuovo per il Flyer (13,20metri per 4,80). Quando il tempo erabuono affinavano il loro pilotaggio vo-lando con l'aliante del 1902. Il resto deltempo lo passavano montando il nuovoaeroplano ed effettuando le prove preli-minari su di esso.

In ottobre i fratelli seppero del primo

insuccesso di Langley. La notizia potevaessere incoraggiante, ma anche le loroprobabilità di successo erano marginali edessi lo sapevano. Il loro apparecchio pe-sava undici chili più del previsto. L'aereonon era stato montato prima del viaggio aKitty Hawks così che motore ed elichenon erano mai stati provati insieme allacellula. Nella prima prova il motore giròcon difficoltà, e poi si ruppero i supportidegli alberi delle eliche. Dovettero, forza-tamente, mandarli a Dayton per ripararli,il 5 novembre.

Finché gli alberi delle eliche non furonorimandati indietro, il 20 novembre, i fra-telli poterono fare ben poco. Il temposcarseggiava, visto che Langley si prepa-rava per un'altra prova come i Wrightsapevano. Le condizioni meteorologiche

stavano diventando un problema, la tem-peratura scendeva ogni tanto sotto zero dinotte. Ma il 23 novembre erano state fatteprove sufficienti a misurare la spinta tota-le di cui potevano disporre: 60 chili. Poi-ché i fratelli avevano valutato la resisten-za aerodinamica in 43 chili, ora confida-vano che l'apparecchio potesse decollaree volare.

Mentre il motore girava per provare lastrumentazione, il 28 novembre si ruppel'albero di un'elica. Doveva essere sosti-tuito e Orville ritornò nell'Ohio per co-struire due nuovi alberi di materiale piùresistente. Sul treno che da Dayton loriportava a Kitty Hawk lesse su un giorna-le che la macchina volante di Langley eraandata distrutta in un tentativo di decolloil giorno 8 dicembre. Non c'era più gara.

Il primo volo del Flyer del 1903 fu fotografato a Kill Devil Hills pressoKittv Hawk da John T. Daniels della Stazione di salvataggio di KillDevi, che usò la macchina fotografica dei Wright. Il giorno era il 17dicembre 1903. Orville è il pilota e Wilbur corre a lato. Il volo, uno

dei quattro fatti dai Wright quel giorno, fu lungo 36 metri, la velocitàmedia rispetto al suolo di 11 chilometri e mezzo all'ora. Di Wilburl'ultimo e più lungo volo, 59 secondi. Flyer non fu più portato in aria eoggi è visibile all'Air and Space Museum della Smithsonian Institution.

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