Planeador de Wright

Los hermanos Wright diseñaron, construyeron y volaron una serie de tres planeadores tripulados entre 1900 y 1902, en su camino hacia el logro del vuelo motorizado . También realizaron pruebas preliminares con una cometa en 1899. En 1911, Orville llevó a cabo 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 voló cerca de su casa en Dayton , Ohio, tenía una envergadura de tan solo 1,5 metros (5 pies). Esta nave de madera de pino barnizada, aunque demasiado pequeña para transportar a un piloto, probó el concepto de torsión de las alas para el control de alabeo , que resultaría esencial para que los hermanos resolvieran el problema del vuelo controlado. Los 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 una persona. Su estructura general se basaba en el planeador de dos superficies de Octave Chanute de 1896. El perfil aerodinámico de sus alas derivaba de las tablas de sustentación aerodinámica publicadas por Otto Lilienthal . El planeador fue diseñado con capacidad de torsión de las alas para realizar pruebas a tamaño real del concepto, que se había probado por primera vez en la cometa Wright de 1899.

El 23 de septiembre de 1900, Wilbur escribió desde Kitty Hawk: «Mi idea es simplemente experimentar y practicar con el fin de resolver el problema del equilibrio. Una vez que la máquina esté bajo el control adecuado en todas las condiciones, el problema del motor se resolverá rápidamente. Estoy construyendo mi máquina para soportar aproximadamente cinco veces mi peso... con una estructura similar a la de un puente». Con un peso de 24 kg (52 libras) , el planeador tenía una envergadura de 5,3 m (17,5 pies ) , una superficie alar de 14,4 m² (155 pies cuadrados ⁾ y alas curvas con una relación de 1 en 22. En 1924, Orville escribió: «...mantuvimos el elevador delantero durante muchos años porque impedía absolutamente una caída en picada como aquella en la que Lilienthal y muchos otros encontraron la muerte». Harry B. Combs señaló: «...debido a que el elevador estaba hacia adelante en lugar de hacia atrás, la aeronave, al entrar en pérdida, en vez de girar y causar la muerte de los ocupantes como lo habría hecho una aeronave convencional, simplemente aterrizaba en paracaídas en posición horizontal. El elevador delantero también servía como indicador visual de la actitud del avión en vuelo». El piloto manejaba la aeronave desde una posición prona 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 unos hombres en tierra sujetaban las cuerdas atadas a la aeronave. Posteriormente, Wilbur realizó una docena de vuelos libres en un solo día, concluyendo así las pruebas de la temporada. Los hermanos abandonaron el planeador al levantar el campamento el 23 de octubre, y este finalmente desapareció entre las fuertes tormentas de la región. La tela que cubría las alas fue entregada a la esposa del ayudante Bill Tate, con cuya familia Wilbur se hospedó por primera vez en Kitty Hawk en 1900. Se dice que la señora Tate usó el material para hacer vestidos para sus hijas.

Posteriormente, Wilbur escribió: «El equilibrio longitudinal y la dirección se lograban mediante un timón horizontal que sobresalía por delante de los aviones. El equilibrio lateral y la dirección a derecha e izquierda se obtenían aumentando la inclinación de las alas en un extremo y disminuyéndola en el otro». Los hermanos habían demostrado dos tercios del sistema de control tridimensional final (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 de Kill Devil , a seis kilómetros 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 sujetos a una cuerda como cometa.

Operando nuevamente desde Big Kill Devil Hill, el nuevo planeador ahora tenía una envergadura de 6,7 m (22 pies ) , una cuerda de 2,1 m (7 pies ) , una superficie alar de 27 m² (290 pies cuadrados ⁾ y pesaba 44 kg (98 libras ) . Sin embargo, la curvatura se incrementó a una relación de 1 en 12, con un borde romo. Este nuevo diseño de ala requería que Wilbur aplicara la máxima deflexión del elevador para que el planeador volara, y Wilbur experimentó pérdidas por primera vez. Sin embargo, la ubicación delantera del elevador permitió que el planeador descendiera de manera flotante, en lugar de caer en barrena. Wilbur observó que con vientos suaves, "el centro de presión estaba delante del centro de gravedad", mientras que con el aumento de la velocidad del viento, el centro de presión se desplazaba 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 observó que, con la modificación, «...logramos planear una y otra vez, a veces siguiendo el terreno de cerca y otras veces surcando el aire». También midieron la presión en varios ángulos de incidencia y notaron que no era perpendicular a la cuerda como se esperaba, sino que se inclinaba hacia adelante, superando la resistencia estructural y generando sustentación. Sin embargo, la sustentación medida era solo un tercio de la que habían calculado. Esto les llevó a dudar del coeficiente de Smeaton utilizado para calcular dicha sustentación y de los cálculos realizados por Otto Lilienthal y Samuel Langley . El planeador también se utilizó para iniciar un giro mediante la torsión de las alas, lo que deparó una sorpresa. Wilbur observó que «el ala levantada parece quedarse atrás, pero al principio se eleva». Esto requeriría un tercer método para controlar el planeador, además de la torsión de las alas y la deflexión del elevador. ^{[ 2 ] : 131–147}    

Las costillas del ala se flexionaban bajo el peso del piloto, deformando la forma aerodinámica de las alas. Los hermanos solucionaron el problema, pero las alas seguían produciendo mucha menos sustentación de la esperada, y la torsión de las alas a veces hacía que el planeador girara en la dirección opuesta a la prevista: fue el descubrimiento y la primera descripción del guiñada adversa . ^{[ 3 ]} Tras concluir las pruebas, los hermanos guardaron el planeador en su cobertizo del campamento. El cobertizo y el planeador sufrieron graves daños posteriormente a causa de tormentas de viento. Los soportes verticales de las alas se recuperaron para el planeador de 1902, pero el resto fue abandonado.

Según Combs, «Cuando los hermanos Wright probaron por primera vez su planeador de 1900 en Big Kill Devil Hill, observaron que sus cálculos eran erróneos. De hecho, para su gran decepción, el planeador produjo aproximadamente la mitad de la sustentación calculada. Observaron que la resistencia aerodinámica, o resistencia de la estructura completa cuando no llevaba peso y, por lo tanto, volaba con un ángulo de ataque muy plano, era mucho menor de lo que habían previsto, quizás más de la mitad». 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 a partir de sus experimentos, lo que explica por qué encontraron menos sustentación y resistencia aerodinámica de lo que habían calculado y esperado originalmente. ^{[ 2 ] : 367–375}

El Wright Glider de 1902 fue el tercer planeador de vuelo libre construido por los hermanos. Fue el primero en incorporar control de guiñada mediante un timón trasero, y su diseño condujo directamente al Wright Flyer de 1903 , un planeador motorizado .

Los hermanos probaron en el túnel de viento unas 200 configuraciones de alas, variando las relaciones de aspecto, las curvas, las curvaturas, el diedro y el anhedral en combinaciones de monoplanos y alas múltiples. 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", para obtener "una corriente de dirección casi constante. El instrumento en sí estaba montado en un tubo cuadrado largo o canal con una cubierta de vidrio...". Con unas dimensiones de 1,8 m de largo y 41 cm de lado, el viento era proporcionado por un ventilador, conectado mediante engranajes a un pequeño motor de combustión interna, todo diseñado y construido por los hermanos. El nuevo planeador resultante, según Wilbur, medía «... 9,8 m x 1,5 m , cubriendo una superficie total de 28,3 m² . La curvatura es de aproximadamente 1 en ^25. Todo indica que planeará con un ángulo de entre 7° y 7,5° en lugar de entre 9,5° y 10° como el año pasado». Cabe destacar que el punto más alto de la curvatura se encontraba ahora a aproximadamente un tercio de la cuerda desde el borde de ataque. El elevador delantero era ahora más pequeño, de ^1,4 m² , y tenía forma de ala pequeña. El planeador incluía un soporte para controlar la torsión ^del ala y dos timones verticales fijos, cada uno de aproximadamente 0,30 m x 1,8 m . ^{[ 2 ]} : ^152–161        

Los hermanos diseñaron el planeador de 1902 durante el invierno de 1901/02. El diseño del ala se basó en datos 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 problema de guiñada adversa que descubrieron en 1901 en el planeador, los Wright probaron un timón trasero fijo doble, con la esperanza de mejorar el control de giro, pero en varias ocasiones ^{[ 4 ]} el piloto no pudo detener el giro y se estrelló contra el suelo. «La adición de una aleta vertical fija en la parte trasera aumentó el problema y convirtió la máquina en un peligro absoluto». 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 30 grados a izquierda o derecha. Los giros se coordinaban conectando el timón a los mismos cables que controlaban la torsión de las alas. Según Combs, «En las últimas semanas de octubre en Kitty Hawk, realizaron más de mil vuelos de planeo. Volaron más de 183 metros en varias ocasiones, y hasta 26 segundos en un solo vuelo. Volaron con vientos de más de 48 kilómetros por hora». Lo más importante es que ambos hermanos habían volado, siendo el primer vuelo de Orville el 23 de septiembre. Wilbur comentó: «¡Ahora tenemos todos los récords! La máquina más grande que manejamos en cualquier tipo de clima, realizó el planeo de mayor distancia (estadounidense), el mayor tiempo en el aire, el menor ángulo de descenso y ¡¡¡con 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 0,61 m (2 pies) . Utilizaron el planeador de 1902 para practicar el vuelo mientras preparaban el Wright Flyer motorizado . Construyeron una nueva estructura de 13 m (44 pies) de largo por 4,9 m (16 pies ) de ancho por 2,7 m (9 pies) de alto y una estufa para mantenerse calientes mientras realizaban varios vuelos en planeador. El 3 de octubre, establecieron un récord mundial de resistencia en planeador de 43 segundos, y en noviembre, lograron 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, igualando el diseño original y también el del timón trasero doble del Flyer motorizado. El planeador voló por última vez en noviembre de 1903. Después de sus exitosos vuelos motorizados, guardaron el planeador en el campamento antes de regresar a casa para Navidad. Cuando volvieron a visitar Kitty Hawk en 1908 para probar su Wright Flyer III mejorado , el clima de Outer Banks había hecho estragos: el cobertizo de almacenamiento y el planeador que había dentro quedaron 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 pocos metros del Wright Flyer de 1903 .

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 motorizado 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 iba sentado con controles manuales, en lugar de tumbado boca abajo en una cuna, como en los planeadores originales. El 24 de octubre, Orville sobrevoló Kill Devil Hill en el planeador con un viento de 64 km/h (40 millas por hora ) 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 fue batido en Alemania en 1921 por Wolfgang Klemperer . ^{[ 6 ] [ 7 ]} 

Características generales

• Tripulación: 1
• Longitud: 21  pies 6  pulgadas (6,5  m)
• Envergadura: 32  pies 0  pulgadas (9,8  m)
• Altura: 3 metros ( 9  pies 10 pulgadas )  
• Superficie del ala: 300 pies  cuadrados  (28  m² ⁾
• Peso en 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 funcionales y precisas 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, incluyendo la película IMAX de 1986 , On the Wing . Una de sus réplicas de 1902 se exhibe en la galería de los hermanos Wright del Museo Nacional del Aire y el Espacio Smithsonian . El Museo de Aviación de Virginia ^{[ 8 ]} en el Aeropuerto Internacional de Richmond alberga el Wright 1899 Kite, 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 vuelo sin motor que estableció un récord en 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 se exhibe en el Museo Nacional de Vuelo sin Motor de EE. UU. en Elmira, Nueva York . ^{[ 9 ]}

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

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

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

Ernest Schweizer construyó una réplica del planeador de 1911 para el 75 aniversario del vuelo sin motor de Orville. Desde 1986, se exhibe en el Museo Nacional de Vuelo sin Motor en Elmira, Nueva York.

Algunas réplicas vuelan en tiempos modernos. ^{[ 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: nombres múltiples: lista de autores ( enlace ) Incluye extractos de diarios y correspondencia relacionados con los hermanos Wright y sus experimentos.

Contenido multimedia relacionado con el planeador de Wright en Wikimedia Commons.

• Registros de vuelo de los hermanos Wright
• Carta de Orville Wright sobre su primer vuelo, archivada el 13 de noviembre de 2014 en la Wayback Machine de la Fundación Shapell para Manuscritos.
• Fotografías del planeador Wright de 1902
• John David Anderson, Introducción al vuelo (2004)