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ライト兄弟は、動力飛行の実現を目指し、1900年から1902年にかけて3機の有人グライダーを設計、製作、飛行させた。また、1899年には凧を使った予備実験も行った。1911年には、オービルがさらに高度なグライダーで実験を行った。凧もグライダーも現存していないが、すべてレプリカが製作されている。
ウィルバーがオハイオ州デイトンの自宅近くで飛ばした1899年の凧は、翼幅がわずか5フィート（1.5メートル）だった。この松材で作られたニス塗りの凧は、パイロットを乗せるには小さすぎたが、ロール制御のための翼のねじりの概念を検証し、それが兄弟が制御飛行の問題を解決する上で不可欠となることが証明された。ライト兄弟は1905年にこの凧を他のゴミと一緒に燃やした。[ 1 ]
1900年のライト・グライダーは、ライト兄弟にとって初めて人間を乗せることができるグライダーだった。その全体構造は、 1896年にオクターブ・シャヌートが設計した2面グライダーに基づいていた。翼型は、オットー・リリエンタールが発表した揚力表から導き出された。このグライダーは、1899年のライト・カイトで初めて試みられたコンセプトを実物大で試験するために、翼のねじり機能を備えて設計された。
1900 年 9 月 23 日、ウィルバーはキティホークから次のように書き送った。「私の考えは、平衡の問題を解決するために実験と練習を行うことだけです。あらゆる条件下で機械が適切に制御されるようになれば、モーターの問題はすぐに解決するでしょう。私は自分の体重の約 5 倍を支えることができる機械を、橋のようにトラス構造で製作しています。」 重量52 ポンド (24 kg)、翼幅17.5 フィート (5.3 m)、翼面積155 平方フィート (14.4 m 2 )で、翼は 1 分の 22 の比率で湾曲していた。 1924 年、オービルは次のように書いた。「…私たちは長年にわたって前方の昇降舵を残しました。なぜなら、それはリリエンタールやその後多くの人々が命を落とした ような急降下を絶対に防いでくれたからです。」ハリー・B・コムズは、「エレベーターが後方ではなく前方にあったため、この航空機は失速した際、従来の航空機のようにスピンして乗員を死に至らしめるのではなく、単に水平姿勢でパラシュート降下した。前方のエレベーターは、飛行中の航空機の姿勢を視覚的に示す役割も果たした」と述べている。操縦者は、風の抵抗を減らすために、下翼にうつ伏せになって操縦した。[ 2 ]
このグライダーは、1900年10月5日にノースカロライナ州キティホーク近郊で無人凧として初めて飛行した。次に、ウィルバーが操縦士として搭乗し、地上の男たちが空中の機体に繋がれた係留ロープを握った。その後、ウィルバーは1日に12回ほど自由飛行を行い、そのシーズンのテスト飛行を終えた。兄弟は10月23日にキャンプを撤収する際にグライダーを放棄し、グライダーは最終的にこの地域の激しい嵐の中で姿を消した。翼部品の布地は、ウィルバーが1900年にキティホークで最初に滞在したビル・テイトの妻に贈られた。テイト夫人はその布地を使って娘たちのドレスを作ったと言われている。
その後、ウィルバーは「縦方向のバランスと操縦は、機体の前方に突き出た水平方向舵によって行われた。横方向のバランスと左右の操縦は、片側の翼の傾斜角を大きくし、もう一方の翼の傾斜角を小さくすることによって得られた」と記した。兄弟は、最終的に完成する三次元制御システムの3分の2を実証した（グライダーには垂直方向舵はなかった）。[ 2 ]： 116-122
1901年のライト・グライダーは、ライト兄弟が試作した2番目の実験用グライダーでした。彼らはキティホークの南4マイルにあるキルデビルヒルズでこのグライダーの試験飛行を行いました。このグライダーは1900年版と似ていましたが、翼が大きくなっていました。初飛行は1901年7月27日で、8月17日に運用を終了しました。この間、凧として係留飛行を行ったほか、50回から100回の自由飛行を行いました。
再びビッグキルデビルヒルから運用された新しいグライダーは、翼幅が22フィート（6.7メートル）、翼弦が7フィート（2.1メートル）、翼面積が290平方フィート（27平方メートル）、重量が98ポンド（44キログラム）となった。しかし、キャンバーは1対12の比率に増加し、鈍いエッジが付けられていた。この新しい翼の設計では、ウィルバーはグライダーを飛ばすためにエレベーターを最大偏向させる必要があり、ウィルバーは初めて失速に遭遇した。しかし、エレベーターが前方に配置されていたため、グライダーはスピンして落下するのではなく、浮遊するように降下することができた。ウィルバーは、微風では「圧力中心は重心より前方にあった」が、風速が増加するにつれて圧力中心は後方に移動し、強風では「圧力中心は重心より後方の位置に達した」と指摘した。この発見により、兄弟は翼の曲率深さを減らすことにした。ウィルバーは、この改良によって「…私たちは何度も滑空飛行を行い、時には地面すれすれを、時には空中を滑空した」と述べている。彼らはまた、様々な迎角での圧力を測定し、圧力が予想通り翼弦に対して直角ではなく、前方に傾いており、構造抵抗を克服して揚力を発生させていることに気づいた。しかし、測定された揚力は、彼らが計算した値のわずか3分の1に過ぎなかった。このことから、彼らは揚力の計算に使用したスミートン係数、そしてオットー・リリエンタールとサミュエル・ラングレーの計算に疑問を抱くようになった。このグライダーは、翼のねじりを利用して旋回を開始するためにも使用され、驚くべき結果が生じた。ウィルバーは、「上向きになった翼は遅れているように見えるが、最初は上昇する」と述べている。これは、翼のねじりと昇降舵の偏向に加えて、グライダーを制御するための3つ目の手段が必要であることを示唆している。[ 2 ]： 131-147
パイロットの体重で翼のリブがたわみ、翼の翼型が歪んだ。兄弟は問題を解決したが、翼は予想よりもはるかに少ない揚力しか生み出さず、翼のねじれによってグライダーが意図した方向とは逆方向に旋回することもあった。これが逆ヨーの発見と最初の記述である。[ 3 ]テストが終了した後、兄弟はグライダーをキャンプ小屋に保管した。小屋とグライダーは後に暴風雨でひどく損傷した。翼の支柱は1902年のグライダーのために回収されたが、残りは放棄された。
コムズによれば、「ライト兄弟が1900年にビッグ・キル・デビル・ヒルでグライダーを初めてテストした際、計算に誤りがあることに気づいた。実際、グライダーは彼らの大きな失望をよそに、計算された揚力の約半分しか発生しなかった。彼らは、機体に重量がなく、非常に低い迎角で飛行しているときの抗力、つまり機体全体の抵抗が、予想よりもはるかに小さく、おそらく半分以下であることに気づいた。」この食い違いは、ライト兄弟が空気圧係数（スミートン係数）として公表されている値0.005を使用していたことに起因する。この係数の値が誤りであると確信した彼らは、実験からより小さい値0.0033を導き出し、当初計算され予想されていたよりも揚力と抗力が少なかった理由を説明した。[ 2 ]： 367-375
1902年のライト・グライダーは、ライト兄弟が製作した3番目の自由飛行グライダーでした。これは、後部方向舵を用いたヨー制御を組み込んだ最初のグライダーであり、その設計は1903年の動力付きグライダー、ライト・フライヤーに直接つながりました。
兄弟の風洞実験では、単葉機と多翼機の組み合わせで、アスペクト比、曲線、キャンバー、上反角、下反角を変えて、約200種類の翼型をテストした。各翼型は板金で作られ、前縁は溶接されていた。ウィルバーは、「風を整流する装置…多数の狭い垂直面」を使用して、「ほぼ一定の方向の流れ」を得たと説明している。装置自体は、ガラスカバーの付いた長い四角い管または樋の中に設置されていた。長さ6フィート（1.8メートル） 、一辺16インチ（41センチ）のこの装置では、風はファンによって供給され、ファンはギアを介して小型の内燃機関に接続されており、これらはすべて兄弟が設計、製作したものである。ウィルバーによれば、完成した新型グライダーは「…全長32フィート（9.8m ） ×幅5フィート（1.5m ）、総面積は305平方フィート（28.3m² ）である。曲率は約1/25。昨年の9.5°～10°ではなく、約7°～7.5°の角度で滑空する見込みである」とのことだった。特筆すべきは、キャンバーのピークが前縁から翼弦の約3分の1の位置にあったことである。前方のエレベーターは15平方フィート（1.4m² ）と小型化され、小さな翼の形をしていた。グライダーには翼のねじれを制御するための腰部クレードルと、それぞれ約1フィート（0.30m）×6フィート（1.8m）の固定式垂直舵が2枚備えられていた。[ 2 ]：152～ 161
ライト兄弟は1901年から1902年の冬に1902年型グライダーを設計した。翼の設計は、自作の風洞で行った小型翼型の広範なテストからのデータに基づいていた。彼らはデイトンでグライダーの部品を製作し、1902年9月にキルデビルヒルズのキャンプで組み立てを完了した。飛行は9月19日から10月24日の間に行われた。1901年にグライダーで発見した逆ヨーに対処するため、ライト兄弟は旋回制御の改善を期待して、固定式の二重後部ラダーをテストしたが、パイロットが旋回を止められず地面に衝突する事故が何度か発生した[ 4 ]。「後部に固定式の垂直羽根を追加したことで問題が悪化し、機体は非常に危険なものになった。」兄弟はラダーを1つ取り外し、残りのラダーを操舵可能にして制御性を向上させることにした[ 5 ] 。
新しい方向舵は10月6日までに完成し、高さ5フィート（1.5メートル）、幅14インチ（36センチ）、左右30度の可動範囲を持っていた。旋回は、翼のねじれを制御するのと同じワイヤーに方向舵を取り付けることで調整された。コムズによれば、「10月下旬、キティホークで彼らは1000回以上の滑空飛行を行った。何度も600フィート以上飛行し、1回の飛行で最長26秒飛行した。時速30マイル以上の風の中でも飛行した。」最も重要なのは、兄弟2人とも飛行に成功し、オービルの初飛行は9月23日だったことだ。ウィルバーは「我々は今や全ての記録を保持している！あらゆる天候下で扱った最大の機体で、最長滑空距離（アメリカ）、最長滞空時間、最小降下角、そして最高風速を記録したのだ！」と述べている。[ 2 ]： 165、170-173
1903年9月、彼らは1902年製のグライダーが冬を越したことを発見したが、その建物は基礎から2フィート（0.61メートル）吹き飛ばされていた。彼らは動力付きライトフライヤー号の準備を進めながら、1902年製のグライダーを使って飛行練習を行った。彼らは44フィート（13メートル） × 16フィート（4.9メートル） × 9フィート（2.7メートル）の新しい建物を建て、何度か滑空飛行を行う間、暖を取るためのストーブを作った。10月3日、彼らはグライダーの世界耐久記録となる43秒を達成し、11月には1分12秒という新記録を樹立した。[ 2 ]： 189-199
彼らの写真の1枚には、操縦可能な後部方向舵の一部として2枚目の垂直尾翼を取り付けたことが写っており、これはオリジナルの設計と動力付きフライヤーの2つの後部方向舵の設計に合致している。グライダーが最後に飛行したのは1903年11月だった。動力飛行が成功した後、彼らはクリスマスに帰宅する前にキャンプでグライダーを保管した。1908年に改良型ライトフライヤーIIIをテストするために再びキティホークを訪れたとき、アウターバンクス特有の天候の影響で、保管小屋と中のグライダーは破壊されていた。今日、1902年型グライダーから回収された翼端の一部が、 1903年型ライトフライヤーから数フィート離れた国立航空宇宙博物館に保存されている。
一般的な特徴
1911年、オービル・ライトはイギリス人の友人アレック・オギルビーと共に新しいグライダーでキルデビルヒルズに戻った。オービルはグライダーで自動制御システムをテストするつもりだったが、記者がいたため実行しなかった（彼は最終的に1913年に動力飛行機でシステムを完成させた）。このグライダーは、前部に取り付けられた昇降舵やカナードではなく、当時一般的になりつつあった尾翼を備えていた。また、パイロットは初期のグライダーのようにクレードルにうつ伏せになるのではなく、手動操縦装置で座る方式だった。10月24日、オービルはキルデビルヒル上空を時速40マイル（時速64キロ）の風の中、9分45秒間グライダーで滑空し、兄弟のこれまでの滑空時間をはるかに上回った。この記録は10年間破られず、1921年にドイツでヴォルフガング・クレンペラーによって破られた。[ 6 ] [ 7 ]
一般的な特徴
グライダーのレプリカは数多く存在する。バージニア州リッチモンドのライト兄弟研究家リック・ヤングは、ライト兄弟のすべてのグライダーと1903年のフライヤーの正確な動作レプリカを9機製作した。ヤングの1902年のグライダーは、1986年のIMAX映画「On the Wing 」を含む数多くの映画やテレビドキュメンタリーに登場している。彼の1902年のレプリカの1機は、スミソニアン国立航空宇宙博物館のライト兄弟ギャラリーに展示されている。リッチモンド国際空港のバージニア航空博物館[ 8 ]には、ヤングが製作したライト兄弟の1899年のカイト、1900年、1901年、1902年のグライダー、そして1903年のフライヤーが展示されている。 2011年、ヤングはライト兄弟の1911年型グライダーのレプリカを研究・製作し、オービル・ライトの記録的な滑空飛行100周年を記念して、ライト兄弟国立記念碑で開催された「ソアリング100」イベントで展示した。
1902年製のグライダーのレプリカが、オハイオ州デイトンにあるデイトン航空遺産国立歴史公園に展示されている。
1902年のグライダーの別のレプリカも、ニューヨーク州エルマイラにある米国国立滑空博物館に展示されている。[ 9 ]
1902年のグライダーの実物大レプリカが製作され、カリフォルニア州サンディエゴのサンディエゴ航空宇宙博物館に展示されている。[ 10 ]
別のレプリカ、半分のスケールの模型は、コロラド州デンバーのウィングス・オーバー・ザ・ロッキーズ航空宇宙博物館に展示されている。[ 11 ]
ライト兄弟飛行機会社のニック・エングラー率いるチームも、3機のグライダーすべてのレプリカを製作した。
1911年のグライダーのレプリカは、オービルの滑空飛行75周年を記念してアーネスト・シュバイツァーによって製作された。このレプリカは1986年以来、ニューヨーク州エルマイラにある国立滑空博物館に展示されている。
現代でも一部のレプリカが飛行している。[ 12 ]
{{cite book}}: CS1 maint: 複数の名前: 著者リスト (リンク)ライト兄弟とその実験に関する日記や書簡からの抜粋が含まれています。
ウィキメディア・コモンズにあるライト兄弟のグライダーに関するメディア