طائرة شراعية من طراز رايت

صمّم الأخوان رايت وبنيا وحلّقا بثلاث طائرات شراعية مأهولة بين عامي 1900 و1902، في إطار سعيهما لتحقيق الطيران الآلي . كما أجريا اختبارات أولية باستخدام طائرة ورقية عام 1899. وفي عام 1911، أجرى أورفيل اختبارات باستخدام طائرة شراعية أكثر تطوراً. لم تُحفظ الطائرة الورقية ولا أي من الطائرات الشراعية، ولكن بُنيت نسخ طبق الأصل منها جميعاً.

كانت الطائرة الورقية التي صنعها ويلبر عام 1899، والتي حلّق بها بالقرب من منزله في دايتون بولاية أوهايو، يبلغ طول جناحيها 1.5 متر فقط. هذه الطائرة المصنوعة من خشب الصنوبر والمطلية بالورنيش، على الرغم من صغر حجمها الذي لا يسمح بحمل طيار، اختبرت مفهوم تغيير شكل الجناح للتحكم في الدوران، وهو مفهوم أثبت أهميته في حل الأخوين رايت لمشكلة الطيران المتحكم فيه. أحرق الأخوان رايت الطائرة مع نفايات أخرى عام 1905. ^{[ 1 ]}

كانت طائرة رايت الشراعية لعام 1900 أول طائرة شراعية للأخوين قادرة على حمل إنسان. استند تصميمها العام إلى طائرة أوكتاف شانوت الشراعية ذات السطحين لعام 1896. واستُمدّ شكل جناحها من جداول أوتو ليلينتال المنشورة حول الرفع الديناميكي الهوائي. صُممت الطائرة الشراعية بخاصية تغيير شكل الجناح لإجراء اختبارات بالحجم الكامل للمفهوم الذي جُرّب لأول مرة في طائرة رايت الورقية عام 1899.

في 23 سبتمبر 1900، كتب ويلبر من كيتي هوك: "فكرتي هي مجرد تجربة وتدريب بهدف حل مشكلة التوازن. عندما تصبح الآلة تحت السيطرة التامة في جميع الظروف، سيتم حل مشكلة المحرك بسرعة. أصمم آلتي لتحمل وزنًا يعادل خمسة أضعاف وزني تقريبًا... مُدعّمة كجسر." كان وزن الطائرة الشراعية 24 كيلوغرامًا (52 رطلاً) ، وطول جناحيها 5.3 متر (17.5 قدمًا) ، ومساحة جناحيها 14.4 مترًا مربعًا (155 ^قدمًا مربعًا ) ، بينما كانت الأجنحة منحنية بنسبة 1 إلى 22. في عام 1924، كتب أورفيل: "...احتفظنا بالمصعد الأمامي لسنوات عديدة لأنه منع تمامًا الغطس الأمامي الذي أودى بحياة ليليانثال وكثيرين غيره منذ ذلك الحين." لاحظ هاري ب. كومبس : "...لأن المصعد كان في الأمام بدلاً من الخلف، فإن الطائرة، عند توقفها، بدلاً من الدوران حول نفسها وقتل ركابها كما تفعل الطائرات التقليدية، كانت تهبط بالمظلة على الأرض في وضع أفقي. كما كان المصعد الأمامي بمثابة مؤشر مرئي لوضعية الطائرة أثناء الطيران." وكان الطيار يُشغّل الطائرة من وضعية الانبطاح على الجناح السفلي، وذلك لتقليل مقاومة الهواء. ^{[ 2 ]}   

حلّق ويلبر بالطائرة الشراعية لأول مرة كطائرة ورقية بدون طيار في 5 أكتوبر 1900 بالقرب من كيتي هوك ، بولاية كارولاينا الشمالية. بعد ذلك، تولى ويلبر قيادة الطائرة بينما كان رجال على الأرض يمسكون بحبال متصلة بها. ثم قام ويلبر بحوالي اثنتي عشرة رحلة طيران حرة في يوم واحد، مختتمًا بذلك تجارب الموسم. تخلى الأخوان عن الطائرة الشراعية عندما فكّا مخيمهما في 23 أكتوبر، واختفت في نهاية المطاف وسط العواصف الشديدة التي اجتاحت المنطقة. أُعطي غطاء القماش الذي يغطي أجزاء الجناح لزوجة بيل تيت، الذي أقامت عائلته مع ويلبر في كيتي هوك عام 1900. ويُزعم أن السيدة تيت استخدمت القماش لصنع فساتين لبناتها.

بعد ذلك، كتب ويلبر: "تم تحقيق التوازن والتوجيه الطوليين بواسطة دفة أفقية بارزة أمام الأجنحة. أما التوازن الجانبي والتوجيه يمينًا ويسارًا، فكان يتم عن طريق زيادة ميل الأجنحة من أحد طرفيها وتقليل ميلها من الطرف الآخر." وقد أثبت الأخوان ثلثي نظام التحكم ثلاثي الأبعاد النهائي (لم تكن الطائرة الشراعية مزودة بدفة رأسية). ^{[ 2 ] : 116-122}

كانت طائرة رايت الشراعية لعام 1901 ثاني طائرة شراعية تجريبية للأخوين. اختبراها فوق تلال كيل ديفيل ، على بعد أربعة أميال جنوب كيتي هوك. كانت الطائرة الشراعية مشابهة لنسخة عام 1900، لكنها كانت ذات أجنحة أكبر. حلقت لأول مرة في 27 يوليو 1901، وأُحيلت إلى التقاعد في 17 أغسطس. خلال هذه الفترة، قامت بما بين 50 و100 رحلة طيران حرة، بالإضافة إلى رحلات طيران مربوطة كطائرة ورقية.

انطلقت الطائرة الشراعية الجديدة من تل بيغ كيل ديفيل، وكان طول جناحيها 6.7 متر (22 قدمًا) ، وطول وتره 2.1 متر (7 أقدام ) ، ومساحة جناحه 27 مترًا مربعًا (290 قدمًا ^مربعًا ) ، ووزنه 44 كيلوغرامًا (98 رطلاً ) . ومع ذلك، زاد تقوس الجناح إلى نسبة 1:12، مع حافة غير حادة. تطلّب هذا التصميم الجديد للجناح من ويلبر استخدام كامل انحراف المصعد لتحليق الطائرة، وواجه ويلبر حالات توقف مفاجئ لأول مرة. لكن وضع المصعد في المقدمة سمح للطائرة بالهبوط بانسيابية، بدلاً من السقوط في دوامة. لاحظ ويلبر أنه في حالة الرياح الخفيفة، "كان مركز الضغط أمام مركز الثقل"، بينما مع ازدياد سرعة الرياح، تحرك مركز الضغط للخلف، حتى أنه في حالة الرياح القوية، "وصل مركز الضغط إلى نقطة خلف مركز الثقل". قاد هذا الاكتشاف الأخوين إلى تقليل عمق انحناء الجناح. لاحظ ويلبر أنه مع التعديل، "...تمكّنا من الانزلاق مرارًا وتكرارًا، أحيانًا بمحاذاة الأرض عن كثب، وأحيانًا أخرى بالتحليق في الهواء." كما قاسوا الضغط عند زوايا سقوط مختلفة، ولاحظوا أن الضغط لم يكن عموديًا على الوتر كما هو متوقع، بل كان مائلًا للأمام، متغلبًا على المقاومة الهيكلية ومولدًا قوة رفع. ومع ذلك، كانت قوة الرفع المقاسة ثلث ما حسبوه فقط. دفعهم ذلك إلى التشكيك في معامل سميتون المستخدم لحساب قوة الرفع، وفي الحسابات التي أجراها أوتو ليلينتال وصموئيل لانغلي . استُخدمت الطائرة الشراعية أيضًا لبدء الانعطاف باستخدام تقنية تغيير شكل الجناح، مما أدى إلى مفاجأة. لاحظ ويلبر أن "الجناح المقلوب يبدو وكأنه يتأخر، ولكنه يرتفع في البداية." وهذا يتطلب وسيلة ثالثة للتحكم في الطائرة الشراعية، إلى جانب تغيير شكل الجناح وانحراف المصعد. ^{[ 2 ] : 131-147}    

انثنت أضلاع الجناح تحت وزن الطيار، مما أدى إلى تشويه شكل الجناح. أصلح الأخوان المشكلة، لكن الأجنحة ظلت تُنتج قوة رفع أقل بكثير من المتوقع، وأحيانًا كان انحناء الجناح يتسبب في دوران الطائرة الشراعية في الاتجاه المعاكس للاتجاه المقصود: كان هذا هو الاكتشاف والوصف الأول للانحراف المعاكس . ^{[ 3 ]} بعد انتهاء الاختبارات، خزّن الأخوان الطائرة الشراعية في حظيرة المخيم. تضررت الحظيرة والطائرة الشراعية بشدة لاحقًا بسبب العواصف. تم إنقاذ دعامات الجناح لاستخدامها في طائرة شراعية أخرى من طراز 1902، لكن تم التخلي عن باقي أجزاء الطائرة.

بحسب كومبس، "عندما اختبر الأخوان رايت طائرتهما الشراعية التي صمماها عام 1900 لأول مرة على تل بيغ كيل ديفيل، لاحظا وجود خطأ في حساباتهما. في الواقع، ولخيبة أملهما الشديدة، أنتجت الطائرة الشراعية نصف قوة الرفع المحسوبة تقريبًا. لاحظا أن مقاومة الهواء، أو مقاومة الهيكل الكلي عندما لا يحمل أي وزن، وبالتالي يُحلّق بزاوية هجوم منخفضة جدًا، كانت أقل بكثير مما توقعا، ربما أقل من النصف." يعود هذا التباين إلى استخدام الأخوان رايت قيمة منشورة قدرها 0.005 لمعامل ضغط الهواء (معامل سميتون). ولأنهما اقتنعا بأن هذه القيمة خاطئة، استنتجا قيمة أصغر قدرها 0.0033 من تجاربهما، مما يفسر سبب مواجهتهما لقوة رفع ومقاومة هواء أقل مما تم حسابه وتوقعه في الأصل. ^{[ 2 ] : 367-375}

كانت طائرة رايت الشراعية لعام 1902 ثالث طائرة شراعية حرة الطيران بناها الأخوان. وكانت هذه أول طائرة شراعية لهما تتضمن التحكم في الانعطاف باستخدام دفة خلفية، وقد أدى تصميمها مباشرة إلى طائرة رايت فلاير ذات المحرك لعام 1903 .

أجرى الأخوان اختبارات في نفق الرياح على حوالي 200 تصميم لأجنحة الطائرات، مع تغيير نسب العرض إلى الطول، والانحناءات، والتقوسات، والزوايا الثنائية، والزوايا السالبة، وذلك في تركيبات أحادية السطح ومتعددة الأجنحة. صُنع كل جناح من صفائح معدنية، بحواف أمامية ملحومة. وصف ويلبر استخدام "مُقوِّم للرياح... عدد من الأسطح الرأسية الضيقة"، للحصول على "تيار ثابت الاتجاه تقريبًا. تم تركيب الجهاز نفسه في أنبوب أو حوض مربع طويل ذي غطاء زجاجي...". يبلغ طوله 1.8 متر (6 أقدام) وعرضه 41 سم (16 بوصة) ، وكان يتم توفير الرياح بواسطة مروحة موصولة بتروس إلى محرك احتراق داخلي صغير، صممه وبناه الأخوان بأنفسهما. ووفقًا لويلبر، كان تصميم الطائرة الشراعية الجديدة الناتجة "... 9.8 متر × 1.5 متر ، بمساحة إجمالية قدرها ^28.3 متر مربع . ويبلغ انحناؤها حوالي 1 إلى 25. وتشير الدلائل إلى أنها ستنزلق بزاوية تتراوح بين 7 و7.5 درجة، بدلًا من 9.5 إلى 10 درجات كما في العام الماضي." والجدير بالذكر أن ذروة التقوس أصبحت الآن على بعد ثلث الوتر تقريبًا من الحافة الأمامية. كما أصبح المصعد الأمامي أصغر حجمًا، حيث تبلغ مساحته 1.4 متر ^مربع ، ويأخذ شكل جناح صغير. وتضمنت الطائرة الشراعية دعامة جانبية للتحكم في التواء الجناح، ودفتين رأسيتين ثابتتين، يبلغ قياس كل منهما حوالي ^0.30 متر × 1.8 متر . ^{[ 2 ]} : ^152-161        

صمّم الأخوان رايت الطائرة الشراعية عام 1902 خلال شتاء 1901/1902. استند تصميم الجناح إلى بيانات من اختبارات مكثفة على نماذج مصغرة للأجنحة الهوائية في نفق الرياح الذي صنعاه بأنفسهما. قاما ببناء مكونات الطائرة الشراعية في دايتون، وأكملا تجميعها في معسكرهما في كيل ديفيل هيلز في سبتمبر 1902. جرت الرحلات الجوية بين 19 سبتمبر و24 أكتوبر. ولمعالجة مشكلة الانحراف الجانبي العكسي التي اكتشفاها عام 1901 في الطائرة الشراعية، اختبر الأخوان رايت دفة خلفية مزدوجة ثابتة، على أمل تحسين التحكم في الانعطاف، ولكن في عدة مرات ^{[ 4 ]} لم يتمكن الطيار من إيقاف الانعطاف واصطدم بالأرض. "أدى إضافة ريشة رأسية ثابتة في الخلف إلى زيادة المشكلة، وجعل الطائرة خطيرة للغاية." قرر الأخوان إزالة إحدى الدفات، ثم جعل الدفة المتبقية قابلة للتوجيه لتحقيق تحكم أفضل. ^{[ 5 ]}

كان الدفة الجديدة جاهزة بحلول 6 أكتوبر، بقياس 1.5 متر (5 أقدام) ارتفاعًا، و 36 سم (14 بوصة) عرضًا، وتتحرك يمينًا أو يسارًا بزاوية 30 درجة. وكانت الانعطافات تُنسق بربط الدفة بنفس الأسلاك التي تتحكم في التواء الجناح. ووفقًا لكومبس، "في الأسابيع الأخيرة من أكتوبر في كيتي هوك، قاموا بأكثر من ألف رحلة طيران شراعي. وحلقوا لمسافة تزيد عن 180 مترًا (600 قدم) في عدة مناسبات، ووصلت مدة الرحلة الواحدة إلى 26 ثانية. وحلقوا في رياح تجاوزت سرعتها 48 كيلومترًا في الساعة (30 ميلًا في الساعة). والأهم من ذلك، أن كلا الأخوين قد حلّقا، وكانت أول رحلة لأورفيل في 23 سبتمبر. وأشار ويلبر قائلًا: "نحن الآن نحمل جميع الأرقام القياسية! أكبر آلة تعاملنا معها في أي نوع من الأحوال الجوية، حققت أطول مسافة انزلاق (أمريكية)، وأطول مدة طيران، وأصغر زاوية هبوط، وأعلى سرعة رياح!!!" ^{[ 2 ] : 165، 170-173}  

في سبتمبر 1903، اكتشفوا أن طائرتهم الشراعية التي صنعوها عام 1902 قد نجت من الشتاء، على الرغم من أن مبناها قد اقتلعته الرياح من أساساته مسافة 0.61 متر . استخدموا الطائرة الشراعية للتدرب على الطيران، أثناء تحضيرهم لطائرة رايت فلاير ذات المحرك . شيدوا مبنى جديدًا بأبعاد 13 مترًا × 4.9 مترًا × 2.7 مترًا ، وبنوا موقدًا للتدفئة، حيث قاموا بعدة رحلات طيران شراعي. في 3 أكتوبر، سجلوا رقمًا قياسيًا عالميًا في تحمل الطيران الشراعي بلغ 43 ثانية، ثم في نوفمبر، حققوا رقمًا قياسيًا جديدًا بلغ دقيقة واحدة و12 ثانية. ^{[ 2 ] : 189-199}    

تُظهر إحدى صورهم أنهم قاموا بتركيب زعنفة عمودية ثانية كجزء من الدفة الخلفية القابلة للتوجيه، مطابقةً للتصميم الأصلي ولتصميم الدفة الخلفية المزدوجة للطائرة الشراعية ذات المحرك. كانت آخر رحلة طيران للطائرة الشراعية في نوفمبر 1903. بعد رحلاتهم الناجحة بالمحرك، أعادوا الطائرة الشراعية إلى المخزن في المخيم قبل عودتهم إلى ديارهم لقضاء عيد الميلاد. عندما زاروا كيتي هوك مرة أخرى عام 1908 لاختبار طائرتهم المُحسّنة رايت فلاير 3 ، كان طقس أوتر بانكس قد ألحق بها أضرارًا بالغة: فقد دُمّرت حظيرة التخزين والطائرة الشراعية بداخلها. اليوم، تُحفظ قطعة مُنقذة من طرف جناح الطائرة الشراعية لعام 1902 في المتحف الوطني للطيران والفضاء على بُعد أمتار قليلة من طائرة رايت فلاير لعام 1903 .

في عام ١٩١١، عاد أورفيل رايت إلى تلال كيل ديفيل بطائرة شراعية جديدة، برفقة صديقه الإنجليزي أليك أوجيلفي . كان أورفيل ينوي اختبار نظام تحكم آلي على الطائرة، لكنه لم يفعل ذلك بسبب وجود الصحفيين (وقد أتقن النظام لاحقًا في طائرة بمحرك عام ١٩١٣). كانت الطائرة الشراعية مزودة بما أصبح يُعرف آنذاك بالذيل التقليدي، بدلًا من المصعد الأمامي أو الجناح الأمامي . كما كان الطيار يجلس مستخدمًا أدوات التحكم اليدوية، بدلًا من الاستلقاء على بطنه في مهد، كما هو الحال في الطائرات الشراعية الأصلية. في ٢٤ أكتوبر، حلق أورفيل بالطائرة الشراعية فوق تلال كيل ديفيل في رياح بلغت سرعتها ٤٠ ميلًا في الساعة (٦٤ كم/ساعة) لمدة ٩ دقائق و٤٥ ثانية، متجاوزًا بذلك بكثير مدة الطيران الشراعي السابقة للأخوين. استمر هذا الرقم القياسي لعشر سنوات حتى حطمه فولفغانغ كليمبرر في ألمانيا عام ١٩٢١. ^{[ ٦ ] [ ٧ ]} 

الخصائص العامة

• الطاقم: 1
• الطول: 21  قدمًا و6  بوصات (6.5  متر)
• طول الجناح: 32  قدمًا  (9.8  مترًا)
• الارتفاع: 9  أقدام و10  بوصات (3  أمتار)
• مساحة الجناح: 300 قدم  مربع  (28  متر ^مربع )
• الوزن فارغاً: 170  رطلاً (77  كجم)

توجد عدة نسخ طبق الأصل من الطائرات الشراعية. قام ريك يونغ، مؤرخ الأخوين رايت من ريتشموند، فيرجينيا، ببناء 9 نسخ طبق الأصل دقيقة وعملية لجميع طائرات رايت الشراعية وطائرة فلاير 1903. ظهرت طائرات يونغ الشراعية من طراز 1902 في العديد من الأفلام والبرامج الوثائقية التلفزيونية، بما في ذلك فيلم IMAX عام 1986 بعنوان "على الجناح" . إحدى نسخ طائراته من طراز 1902 معروضة في معرض الأخوين رايت في متحف سميثسونيان الوطني للطيران والفضاء . يضم متحف فيرجينيا للطيران ^{[ 8 ]} في مطار ريتشموند الدولي طائرة رايت كايت 1899، والطائرات الشراعية من طرازات 1900 و1901 و1902، وطائرة فلاير 1903 ، وجميعها من صنع يونغ. في عام 2011، قام يونغ بالبحث وبناء نسخة طبق الأصل من طائرة شراعية من طراز رايت 1911 والتي تم عرضها خلال حدث Soaring 100 في النصب التذكاري الوطني للأخوين رايت لإحياء الذكرى المئوية لانزلاق أورفيل رايت القياسي.

توجد نسخة طبق الأصل من الطائرة الشراعية التي تعود لعام 1902 معروضة في منتزه دايتون للتراث الجوي التاريخي الوطني في دايتون بولاية أوهايو.

كما توجد نسخة طبق الأصل أخرى من الطائرة الشراعية لعام 1902 معروضة في المتحف الوطني الأمريكي للطيران الشراعي في إلميرا، نيويورك . ^{[ 9 ]}

تم بناء نسخة طبق الأصل بالحجم الكامل للطائرة الشراعية لعام 1902 وهي معروضة في متحف سان دييغو للطيران والفضاء في سان دييغو، كاليفورنيا . ^{[ 10 ]}

توجد نسخة طبق الأصل أخرى، وهي نموذج بنصف الحجم، معروضة في متحف وينجز أوفر ذا روكيز للطيران والفضاء في دنفر، كولورادو . ^{[ 11 ]}

كما قام فريق بقيادة نيك إنجلر من شركة رايت براذرز للطائرات ببناء نسخ طبق الأصل من الطائرات الشراعية الثلاث.

قام إرنست شفايتزر ببناء نسخة طبق الأصل من الطائرة الشراعية التي صُنعت عام 1911 بمناسبة الذكرى الخامسة والسبعين لرحلة أورفيل الجوية. وهي معروضة في المتحف الوطني للطيران الشراعي في إلميرا، نيويورك منذ عام 1986.

لا تزال بعض النسخ المقلدة تُستخدم في العصر الحديث. ^{[ 12 ]}

• كراوتش، توم، "إثارة الاختراع". مجلة الطيران والفضاء/مؤسسة سميثسونيان ، أبريل/مايو 1998، ص  22-30.
• ويسكوت، لينان، وباولا ديجين (1983). الرياح والرمال: قصة الأخوين رايت في كيتي هوك . نيويورك، نيويورك: هاري ن. أبرامز، إنك.{{cite book}}: CS1 maint: multiple names: authors list ( link ) يتضمن مقتطفات من اليوميات والمراسلات المتعلقة بالأخوين رايت وتجاربهما.

الوسائط المتعلقة بطائرة رايت الشراعية على ويكيميديا ​​كومنز

• سجلات رحلات الأخوين رايت
• رسالة أورفيل رايت بمناسبة أول رحلة طيران، مؤرشفة بتاريخ 13 نوفمبر 2014 في أرشيف الإنترنت (Wayback Machine) التابع لمؤسسة شابيل للمخطوطات.
• صور لطائرة رايت الشراعية لعام 1902
• جون ديفيد أندرسون، مقدمة في الطيران (2004)