"Godhet utan vishet och utan
gränser är bara en annan
form av ondska."
(John Paterson)

"Det är synd att 99% av
journalisterna skall fördärva
förtroendet för en hel yrkeskår"
(Okänd)

"Ormar äro älskliga varelser,
om man råkar tillhöra samma
giftgrupp"
(Artur Lundkvist)

"När försiktigheten finns överallt,
finns modet ingenstans."
(den belgiske kardinalen Mercier)

"Den som gifter sig med
tidsandan blir snabbt änka."
(Goethe)

"Civiliserade är de kulturer
och individer som respekterar
andra."
(Hört på Axesskanalen)

"Det tragiska med vanligt
sunt förnuft är att det
inte är så vanligt."
(Albert Einstein)

"Halv kristendom tolereras
men föraktas.
Hel kristendom respekteras
men förföljs."
(Okänd)

Var det verkligen bröderna Wright som uppfann flygplanet?

 

Inledning

(Note: at the top of the page you can choose translation of this article to other languages, but don't expect the translation to be perfect — "Välj språk" means "Choose language")

Framställningen nedan är kortfattad. För en mer uttömmande bild av bröderna Wright och deras livsverk rekommenderar jag läsaren att gå till engelska Wikipedias sida i ämnet (klicka här).

Jag har skrivit denna artikel för att jag tycker att den som gjort en stor uppfinning också skall få äran för detta. På nätet finns ett stort antal video som hävdar att det inte var bröderna Wright som uppfann flygplanet och att det var andra som flög långt innan de två bröderna gjorde sina flygningar. Jag har sett några av dessa filmer och tycker de är sorgliga. Det fanns givetvis många som försökte konstruera ett fungerande, motordrivet flygplan under slutet av 1800-talet. Tiden var liksom inne för detta. De allra flesta av dessa pionjärer var inne på helt eller delvis fel väg (vilket diskuteras nedan). De hade vingprofiler (t ex helt plana vingar) som aldrig skulle kunna ge tillräcklig lyftkraft vid de låga farter som det handlade om under denna period. De hade propellrar med verkningsgrader nära noll. De hade alltför tunga motorer. De hade inte löst problemet med hur ett flygplan skall manövreras och kontrolleras. Etc, etc. I bästa fall kunde de göra korta skutt rakt fram och inget mer. De allra flesta kunde inte ens flyga utan höjdförlust.

Richard Pierce var en tidig flygpionjär från Nya Zealand. Enligt uppgift gjorde han en lyckad flygning i mars 1903. Omständigheterna kring denna flygning (hur långt han flög, i vad mån han kunde manövrera planet etc) och när flygningen verkligen ägde rum, är oklara. Han är en av dussintals kandidater för att ha gjort mänsklighetens första, framgångsrika flygning. Själv hävdade han aldrig att han var först. Bilden visar ett monument över det flygplan han flög med 1903, uppställt på platsen för denna flygning. Jag antar monumentet är avsett att troget avbilda hans flygplan. Han verkar ha haft helt plana vingar, vilket också framgår av en ritning på planet jag hittade på Internet. Och visst, man kan ha en planka som vingar, men det funkar dåligt vid låga farter och ger överlag ohållbart stort luftmotstånd. Beträffande propellern så har den stora likheter med andra propellrar vid den här tiden men föga likhet med en modern propeller och måste haft en urusel verkningsgrad. Den lär dock ha varit ställbar, vilket innebär att man kan variera snedställningen av bladen. Motorn sägs ha varit anmärkningsvärt kraftfull (15-20 hkr) och detta i kombination med att propellern var ställbar, kan i viss mån ha kompenserat för en usel propeller. Pierce, som i likhet med bröderna Wright var självlärd, var säkert en smart och påhittig person och kan mycket väl ha gjort några korta skutt i mars 1903 i likhet med många andra av flygpionjärerna. Bröderna Wright hade dock ett betydligt mer ambitiöst mål — se de fyra punkter som anges nedan. Vilket uppfylldes den 17/12 1903.

En del av dessa pionjärer gjorde många imponerande saker och var delvis på rätt väg, men ingen nådde ända fram. Mer än bröderna Wright. De gjorde sin första flygning i december 1903 och så sent som 1908 låg de fortfarande långt före alla andra. Många hade försökt kopiera deras flygplan men ingen hade lyckats helt, eftersom bröderna Wright inte delade med sig av sina hemligheter. De planerade nämligen att tjäna pengar på sin uppfinning.

Det finns en fascination inför att revidera historien (t ex om flygets tillkomst). Dels känner man sig exklusiv och utvald när man har kunskaper och en förståelse som andra inte har (jag vet minsann hemligheter som ni inte vet när det gäller vem som gjorde den första motoriserade flygningen). Dels kan man bli berömd, eftersom man säger något som bryter mot den etablerade bilden. Dvs kommer med något som är nytt och spännande. Och dels finns inte sällan nationalistiska drivkrafter, där man vill ge sitt eget land så mycket ära som möjligt. USA-hat finns säkert också med i bilden när det gäller bröderna Wright.

Bakom allt detta finns, enligt min ringa mening, den mänskliga svagheten att den som är kritisk ofta tror sig vara mer ärlig än den som håller fast vid den etablerade berättelsen. Och eftersom man tror sig vara mer ärlig tror man sig ha rätt. För det första finns det inget som säger att man har rätt bara för att man är ärlig. Man kan mycket väl ha fel, hur ärlig man än är. Dessutom är det inte ens säkert att man är mer ärlig för att man är kritisk. Det kan vara så, men det kan också vara så att den som håller fast vid det allmänt accepterade narrativet är den som har rätt! Och är den som är mest ärlig. Det accepterade narrativet är ju inte falskt per definition, utan kan mycket väl vara sant. Orsaken att det är allmänt accepterat kan ju faktiskt vara att det är sant! Sanningen måste avgöras utifrån helt andra kriterier än att man upplever sig själv som ärlig, bara för att man är kritisk mot det som är allmänt accepterat. Jag är helt övertygad om att hade den tidens flygpionjärer levat idag och vetat vad vi vet i dag, så hade de flesta av dem hållit med om det mesta jag skriver i föreliggande artikel.

 

Luftfarkoster lättare än luft

Människor har i alla tider drömt om att kunna flyga, inspirerade av fåglarna. Många försök att konstruera flygande maskiner har gjorts under historiens gång. Det finns inskriptioner som är tusentals år gamla och som eventuellt kan tolkas som visande på mänskliga försök att flyga.

De första flygande anordningar som verkligen fungerade var ballonger (antingen fyllda av varmluft eller av vätgas). Dessa kallas flygfarkoster "lättare än luft". De så att säga "flyter" på luften. Redan på 1700-talet konstruerades ballonger som kunde bära människor. Nackdelen med ballonger är att de alltid rör sig i vindens riktning, dvs människan kan inte själv bestämma åt vilket håll ballongen skall förflytta sig (jodå, jag vet att det finns luftskepp men just nu diskuterar jag ballonger). Ballonger fungerar, precis som fartyg, enligt Arkimedes Princip. Lyftkraften/bärkraften är lika med tyngden av den vätska (vatten) eller gas (luft) som trängs undan. Eftersom luft har mycket mindre densitet än vatten, måste en ballong ha enormt mycket större volym än motsvarande fartyg för att bära samma last (ballongen måste undantränga en mycket större volym luft än den volym vatten som motsvarande fartyg behöver undantränga).

När man sjösätter ett fartyg kommer detta att sjunka tills det undantränger sin egen vikt av vatten. Resten av fartyget kommer att befinna sig över vattnet. Är fartygets (eller ett godtyckligt föremåls) volym i förhållande till vikten för liten, kan fartyget (eller föremålet) inte tränga undan sin egen vikt av vatten innan det försvinner helt i vattnet, dvs sjunker. Ballonger befinner sig helt i atmosfären och har ingen del som sticker ut utanför denna (atmosfären har ju ingen skarp gräns utåt plus att ballonger sällan kommer i kontakt med den övre atmosfären), och är mer att likna vid ubåtar (även för utbåtar gäller ju Arkimedes Princip)

Antag att en motorbåt väger 1000 kg totalt (inkluderande själva båten med motor, bränsle, last och passagerare). Den måste således undantränga 1000 kg vatten för att flyta (enligt Arkimedes princip) och 1000 kg vatten har volymen 1 m³ (densiteten av vatten vid 15°C är 1000 kg/m³). Antag att vi istället har en ballong som väger 1000 kg (inkluderande ballongen, gasen i ballongen, ballongkorg och annan utrustning plus passagerare). Den måste undantränga 1000 kg luft för att hålla sig svävande. Luftens densitet är 1,2250 kg/m³ vid 15°C och normalt lufttryck, vilket medför att ballongen, vid denna kombination av temperatur och tryck, måste ha en volym på 816 m³ (1000 kg luft har vid angiven temperatur och tryck volymen 816 m³). En sfärisk ballong med volym 816 m³ har radien 5,8 m, dvs ballongens diameter måste vara ca 12 m om den väger 1000 kg med last! En ballong med en viss vikt måste alltså undantränga 816 gånger så stor volym luft för att hålla sig svävande som vad en lika tung båt måste undantränga vatten för att hålla sig flytande. Vill man lyfta stora laster med en ballong blir denna därför gigantisk.

Överkurs: Det bästa vore om man kunde ha vakuum i ballongen, eftersom vakuum väger ingenting. Problemet är att "ballonghöljet" i detta fall antingen måste vara gjort av tjockt aluminum som orkar stå emot tryckskillnaden mellan ytterluften och ballongens inre eller också måste höljet spännas ut med t ex en aluminiumram av tillräcklig styrka. Dessa aluminiumkonstruktioner kommer att väga en hel del. Bättre är att ha en lätt hölje som inte har någon egen styvhet utan som man fyller med en gas av lite högre tryck än lufttrycket. Höljet kommer då att spännas ut och uppta den önskade volymen. Har man luft i höljet vinner man ingenting, eftersom 816 m³ luft väger 1000 kg (se exemplet ovan). Då höljet också väger en del så kan en sådan ballong omöjligen lyfta. Lösningen är att fylla ballongen med en gas som är lättare än luft (har mindre densitet); varmluft, helium eller vätgas. Vätgas är rent lyftkraftsmässigt den bästa gasen att använda, eftersom dess densitet är minst av alla gaser. Dessvärre är denna gas explosiv. Helium är också bra men är väldigt dyrt. Därför använder de flesta ballonger idag varmluft (ju mer luften i ballongen värms upp deste mindre blir dess densitet).

Antag att vi väljer vätgas för ballongen med 816 m³ volym, som diskuteras ovan. Eftersom 1 m³ vätgas (av normalt tryck) väger 0,085 kg kommer vätgasen att väga 816⋅0,085=69,4 kg. Ballongen kan således lyfta ca 1000-70=930 kg (efter att vi räknat bort vätgasens vikt). Dvs ballonghölje, ballongkorg med linor och annan utrustning plus passagerare och last kan således maximalt väga 930 kg. Om vi antar att ballonghöljet väger ca 350 kg, återstår således 580 kg för ballongkorg, last och passagerare. Detta gäller en vätgasballong. En typisk varmluftsballong har, enligt Google, en diameter på 15 m (luften i en varmluftsballong har gissningsvis betydligt större densitet än vätgas och volymen måste av detta skäl vara större). En 15 m ballong har f ö ungefär dubbelt så stor volym, dvs kan lyfta dubbelt så mycket, som en 12 m ballong, trots att diameterna bara är 25% större. Detta på grund av att volymen är proportionell mot radien upphöjt till tre (kuben). En 24 m ballong har t ex 8 gånger så stor volym som en 12 m ballong (2³=2⋅2⋅2=8).

 

Luftfarkoster tyngre än luft

Man har också sedan lång tid tillbaka gjort försök att flyga med flygfarkoster tyngre än luft. Här skapas lyftkraften genom att man skyfflar luft nedåt. Enligt Newtons tredje lag (lagen om aktion och reaktion) påverkar två objekt varandra med lika stora och motriktade krafter. Skyfflar en vinge luft nedåt, dvs påverkar luften med en nedåtriktad kraft, kommer luften att påverka vingen med en exakt lika stor, uppåtriktad kraft.

Det finns stora likheter mellan luftfarkoster (som färdas i luft) och vattenfarkoster (som färdas på/i vatten). Ovan har vi sett att ballonger flyter på luften, enligt Arkimedes Princip, medan vanliga flygplan håller sig flygande genom att skyffla luft nedåt (enligt föregående stycke). På samma sätt finns två typer av vattenfarkoster. De som flyter på vatten, utnyttjande Arkimedes Princip (stora fartyg, segelbåtar, roddbåtar, fiskebåtar etc). Dessa kallas deplacementsbåtar. Och de som skyfflar vatten nedåt, utnyttjande Newtons tredje lag. Den senare kategorin kallas planande båtar (snabbgående motorbåtar, vissa passagerarfärjor, vissa militära fartyg etc). Vid låg fart fungerar dessa som deplacementsbåtar och flyter med en stor del av skrovet under vattenlinjen (och har därför stort vattenmotstånd och kan inte köra fort). Men vid hög fart, typ 20 knop och över, är skrovet så utformat att det lyfts upp av vattnets farttryck, så att bara en liten del av skrovet befinner sig under vattenlinjen. Vattenmotståndet minskar då dramatiskt och man kan komma upp i väldigt höga farter (50 knop och mer). När farten går ner når man en gräns när vattnets farttryck inte längre orkar bära upp båten och den sjunker ned och blir återigen en deplacementsbåt. Detta motsvarar stall (uttalas "stååål") hos flygplan. Flyger man under stallhastigheten tappar man lyftkraften och sjunker snabbt.

De flesta tidiga försök att konstruera flygfarkoster tyngre än luft, som kan flyga fritt och kan starta, hålla höjden etc, har gått ut på att kopiera fåglarnas sätt att flyga. Dvs genom att spänna på sig rörliga vingar och flaxa med dessa (med armarnas hjälp eller genom någon listig mekanism av hävarmar, rep eller vajrar och kugghjul med människan som kraftkälla) har man hoppats kunna flyga. Alla dessa försök misslyckades. Eftersom en människa är alldeles för tung för att kunna hålla sig flygande med flaxande vingar drivna av muskelkraft. Grundproblemet är att den effekt en människas muskler kan prestera helt enkelt inte räcker till. Fåglar är optimerade för att flyga genom bl a att benen i kroppen inte är massiva utan ihåliga plus att fåglarna har ett helt annorlunda andningssystem, som ger en dramatiskt mycket bättre syresättning av blodet än däggdjurens lungor.

 

Otto Lilienthals glidflygningar

Flaxande vingar var således en återvändsgränd (åtminstone om dessa flaxande vingar var tänkta att drivas av en människas muskelkraft). Samtidigt som man experimenterade med sådana maskiner gjordes emellertid också försök med glidflygning. Det ligger nära till hands att försöka efterlikna glidflygande fåglar (t ex fiskmåsar, örnar, gamar etc) genom att bygga något som liknar fågelvingar och sedan kasta sig ut från ett torn eller en kulle eller ett berg. Sådana försök har antagligen gjorts redan långt tillbaka i människans historia. Inte sällan med fatala resultat.

Vid glidflykt har man fasta vingar och startar från en hög punkt (helst inte alltför hög om det skulle gå galet). Har vingarna rätt form och vinkel och är tillräckligt stora kan de bära upp stora laster. Glidflygning tillämpas idag i t ex segelflygning. Ett modernt segelplan kan ha ett glidtal på 1:40, vilket innebär att för varje meter man sjunker så förflyttar man sig 40 m horisontellt. Dvs befinner man sig på 3 km höjd kan man glidflyga 40 gånger så lång sträcka, vilket blir 12 mil (40⋅3 km=120 km=12 mil) innan man når marken (om marken är helt plan och det är vindstilla). En tidig pionjär på glidflygning var tysken Otto Lilienthal (1848-1896). Denne använde kullar att starta från. Han gjorde systematiska observationer och mätningar och provade olika vingprofiler och publicerade sina resultat i en bok. Tyvärr dog han endast 48 år gammal när han störtade under ett sådant test. Lilienthals glidplan hade allvarliga brister (det hade bl a väldigt begränsad manöverförmåga) och utgjorde inget användbart underlag för senare konstruktioner. Lilienthals viktigaste insats var framför allt som inspiratör. I detta avseende hade han stor betydelse för flygets vidare utveckling.

Otto Lilienthal under en av sina många flygningar. Den kulle han gjorde sina flesta flygningar från var konstgjord (vilket måste ha varit ett enormt projekt — rimligen måste han haft hjälp med detta). Terrängen runt kullen var plan och kullen hade precis den lutning han ville ha för att få så långa flygningar som möjligt. En del tidiga glidflygpionjärer hoppade ut från Eiffeltornet eller från höga berg, vilket oftast slutade illa. Av uppenbara skäl. Genom att Lilienthal under sina glidflygningar följde kullens kontur hela vägen ner, var han aldrig mer än några meter över marken, vilket starkt ökade chansen att överleva vid en krasch. En annan fördel med kullen var att han alltid kunde starta i motvind.

Lilienthal manövrerade sina vingar genom att flytta sin kropp relativt vingen (dvs genom att flytta tyngdpunkten). När vingarna blev allt större blev de alltmer svårmanövrerade, eftersom de tyngdpunktsförflyttningar han gjorde fick allt mindre påverkan på flygningen. Under en testflygning i augusti 1896 kom det plötsligt en stark vindby och han steg upp till 15 m höjd på bara några sekunder. Eftersom han hade begränsad manöverförmåga, slutade det med att han tappade kontrollen och störtade från 15 m höjd. Han dog några timmer senare på sjukhus. Hans sista ord var "Offer är nödvändiga", vilket står på hans gravsten.

Problemet med glidflygning är att man måste ha en kraftkälla för att kunna starta. Alternativt starta från högt belägna punkter, vilket inte alltid är möjligt. Dessutom är sträckorna som kan flygas med glidflygplan begränsade. Moderna segelplan kan visserligen vinna höjd genom att utnyttja termik (uppvindar ofta kopplade till bildandet av Cumulusmoln) och på så sätt flyga förvånansvärt långa sträckor. Svenska rekordet för sträckflygning med segelflyg är 100 mil! Men termik förekommer sporadiskt och endast dagtid. Det finns andra typer av mer beständiga uppvindar i samband med bergformationer (lävågor), men dessa är lokala och kan inte användas för att flyga mellan givna punkter som ligger långt ifrån varandra.

 

Försök med motoriserad flygning — Samuel Langley

I slutet av 1800-talet fanns många uppfinnare, fysiker etc som arbetade med att ställa upp teorier för och/eller konstruera motordrivna flygplan som skulle kunna starta från marken och sedan hålla sig flygande tills bränslet tog slut. Man testade med ångmaskiner (som var för tunga) och bensinmotorer (som vid den här tidpunkten också var för tunga) och allehanda listiga konstruktioner av vingar och propellrar. Men problemet visade sig vara svårare att lösa än man trott.

En av dessa pionjärer var amerikanen Samuel Langley (1834-1906). Denne presenteras ofta som professor i fysik men var i själva verket professor i astronomi, ett ämne som har föga med praktisk fysik att göra. Langley hade Smithsonian (det stora tekniska muséet i USA) och även USAs regering bakom sig, både ekonomiskt och på andra sätt (han hade bl a fått 50 000 dollar från USA:s regering, vilket var en enorm summa vid den här tiden). Han byggde flera olika flygplan, och försökta starta dessa med en katapult från en pråm på Potomacfloden, vilken flyter mellan Virginia och Maryland i nordöstra USA. Störtade planet (vilket det alltid gjorde) var det från bara några meters höjd och på vatten landar man ju mjukt om inte farten är för hög. Den 8/12 1903, dvs någon vecka innan bröderna Wright gjorde sin första flygning (17/12 1903) så gjorde Langley ett försök med sitt flygplan, som han döpt till Aerodrom. Det gick direkt ner i vattnet (se bilden nedan). Efter att ha reparerat planet gjorde han ett nytt försök dagen därpå, varvid planet gick i bitar redan under katapultstarten (10 år senare gjorde Smithsonian gällande att de misslyckade flygförsöken inte berodde på brister hos planet utan på en bristfällig katapult, vilket jag återkommer till nedan).

8/12 1903. Samuel Langleys flygplan Aerodrom har precis "avlossats" med katapulten och är på väg ner i vattnet. Och dagen därpå gick det ännu sämre. Planet desintegrerades redan i katapulten. Jag vet att man inte skall skratta åt andras misslyckanden men jag har svårt att låta blir när jag ser den här bilden (det är ju som taget ur en Buster Keaton eller Monty Python film).

 

Bröderna Wright och deras glidflygningar

Ungefär samtidigt med Langley höll två bröder, Orville (1871-1948) och Wilbur (1867-1912) med efternamnet Wright, boende i Dayton Ohio, på att försöka konstruera en motordriven flygande maskin. De var som så många andra flygpionjärer starkt inspirerade av Otto Lilienthal. Deras bakgrund var enkel. De hade ingen akademisk utbildning men var allmänt händiga. Och med all sannolikhet oerhört intelligenta. Bröderna var sportintresserade och hade varit ishockeyspelare (dvs de var vältränade fysiskt — något som de kanske hade nytta av under sina provflygningar). Orville och Wilbur drev en cykelhandel/cykelverkstad men pulade också med andra projekt. De var vana att reparera motorer och cyklar och allt möjligt, vilket senare kom till stor nytta. De hade bl a konstruerat och byggt en sofistikerad tryckpress för den tidning som Orville startat, vilket visar på deras tekniska handlag. Det verkar som att Wilbur var det tekniska geniet medan Orville var enterprenören (både var lika viktiga och utan varandra hade det antagligen aldrig blivit något flygplan — de kompletterade varandras styrkor och svagheter). De två bröderna var mycket metodiska och försiktiga, så de började med att göra experiment, där de bl a testade olika vingprofiler. För detta ändamål byggde de en för sin tid ganska avancerad vindtunnel (se bilden nedan) och startade sedan en serie mätningar på olika vingprofiler.

Bröderna Wrights första vindtunnel. De byggde senare en betydligt större och mer avancerad vindtunnel. Fläkten i vindtunneln drevs av en liten bensinmotor som bröderna hade byggt.

Resultatet blev omfattande tabeller, vilka visade lyftkraften hos olika vingprofiler vid olika lufthastigheter och olika anfallsvinklar (vinkeln mellan den strömmande luften och vingen). De kom fram till att Lilienthals mätningar inte stämde något vidare (om man vill uttrycka sig försiktigt) medan bröderna Wrights metodiska och noggranna mätningar kom att användes som standard inom flygindustrin under flera decennier framåt.

Under senare halvan av 1800-talet hade aerodynamiken (en gren av fysiken) kommit fram till att en vinges lyftkraft L är proportionell mot kvadraten på hastigheten v, dvs proportionell mot v² (när v fördubblas så fyrdubblas L). Lyftkraften är också direkt propotionell mot vingens area A (när A fördubblas så fördubblas L). Den formel för lyftkraft som användes vid den här tiden var:

L=k⋅C_L⋅v²⋅A

Koefficienten k kallas Smeatons koefficient och representerar tryckkraften (luftmotståndet) på en platt skiva med arean en kvadratfot, vilken rör sig med farten en mile i timmen genom luften (i imperial units). k uttrycker luftens egenskaper, bl a dess densitet, för ett visst lufttryck. C_L kallas lift coefficient och beror på vingens geometri (form). Idag skriver vi denna formel på ett något annorlunda sätt (Smeatons koefficient används inte längre), men det handlar grundläggande om samma formel (fysikens lagar har givetvis inte ändrats sedan 1900-talets början). Klicka här för att läsa mer om vingars lyftkraft och luftmotstånd! Enlligt Lilienthal var k=0,005 medan bröderna Wright, genom sina vindtunnelförsök, kom fram till k=0,0033. Langley hade kommit fram till ungefär samma värde som bröderna. Det värde som är allmänt accepterat idag är 0,00326 (vilket således ligger nära det värde som bröderna Wright och professor Langley kom framt till). Wrightbröderna kom också fram till att Lilienthals värden på C_L för olika vingprofiler skiljde sig rejält från vad de själva hade kommit fram till i sin vindtunnel. Det visade sig att det var Lilienthals värden som inte stämde.

Orville och Wilbur var väldigt systematiska och efter att ha studerat olika vingprofiler beslöt de sig för att bygga några modeller och testa. Efter att ha gjort en del provflygningar med sina modeller bestämde de sig för att fortsättningsvis göra sina tester på en plats där det var stadiga, starka vindar, De kontaktade därför NOAA (USA:s motsvarighet till SMHI). Det råd de fick var att förlägga sina flygningar till en plats vid Atlantkusten intill en liten stad som heter Kitty Hawk i North Carolina. Den exakta platsen heter Kill Devil Hills (använd gärna Google Earth och sök på Kitty Hawk och förstora sedan kartan så hittar du platsen). Så småningom byggde man större testfarkoster, men fortfarande var de obemannade. Eftersom det blåste starkt hela tiden kunde man förankra testplanet till marken med en lina och sedan putta lite på det eller lyfta upp det så att det lyfte i den starka vinden. Sedan höll sig planet svävande i vinden, några meter över marken (höjden berodde givetvis på linans längd). Testplanet var således orörligt horisontellt i förhållande till marken medan vinden över vingarna var tillräcklig för att ge lyftkraft. Deras testplan fungerade helt enkelt som en drake (kite på engelska).

Redan för 1 500 år sedan användes i Asien stora drakar för att bära människor upp till kanske 50-100 m höjd. Detta hade potential att användas militärt för att få översikt över ett slagfält (jag vet inte om detta verkligen användes praktiskt eller om det bara var en tanke). Under WW1 använde man flygplan och även förankrade ballonger för detta ändamål.

Man kan också säga att Brödernas Wrights testmetod i Kitty Hawk fungerade som en storskalig vindtunnel. Eftersom man höll sig på bara några meters höjd och marken bestod av mjuk sand, riskerade man inte att skada sig när man havererade. Man höll på i flera år med att testa glidmodeller och så småningom blev de så stora att de kunde bära en människa.

För att lösa problemet att flyga med motordrivna farkoster tyngre än luft finns det 4 delproblem att lösa:

1. Hitta lämpliga vingprofiler, som ger tillräckligt med lyftkraft och inte för mycket luftmotstånd. Här ingår också att planet, som vingarna skall sitta på, skall vara något så när stabilt att flyga. Stabiliteten beror på vingarnas och stabilisatorns form, storlek och placering och på viktsfördelningen i planet. Dvs det gällde att komma fram till den allmänna layout ett flygplan skulle har för att kunna flyga och vara tillräckligt stabilt.
2. Komma fram till hur ett flygplan skall kunna kontrolleras och manövreras, dvs stiga, sjunka, svänga, motverka vindkast etc.
3. Lösa problemet med ett flygplans framdrivning. Först måste man således hitta eller konstruera en motor som inte är för tung men ändå tillräckligt stark för att driva planet. Sedan måste man hitta ett sätt att överföra motorns kraft så att den ger planet drivkraft. T ex genom en propeller.
4. Lära sig manövrera planet på alla sätt så att man kan starta och landa och flyga på låg höjd och på hög höjd och långa sträckor och parera vindkast och liknande utan att tappa kontrollen.

Ovan har beskrivits hur bröderna Wright löste problem 1. Efter att de kommit fram till storlek på vingarna och stabilisatorn, form på dem och hur de skulle placeras etc, dvs skapat ett plan med lyftkraft och stabilitet, började man fundera över hur planet skulle kunna manövreras. Här var man ute på djupt vatten och det tog flera år för dem att utveckla och förfina sitt manöversystem. Orville och Wilbur insåg ganska snart att en flygfarkost har tre axlar som den kan vridas kring och att man därför måste ha flera roder eller något motsvarande sätt att manövrera planet i förhållande till dessa tre axlar.

Ett flygplans tre axlar och motsvarande tre rodersystem: Höjdrodret roterar (manövrerar) planet kring tväraxeln (nos upp/nos ned). Sidorodret roterar planet kring lodaxeln (nosen åt vänter/nosen åt höger) och skevrodren roterar planet kring längdaxeln (luta planet åt vänter/höger). Dessa axlar är inte kopplade till någonting utanför planet utan är helt och hållet relaterade till flygplanet självt. Observera att bröderna Wright inte använde skevroder utan deformerade vingarna längst ut för att luta planet, vilket kallas wingwarping. (här kan läsaren ta del av en längre artikel om manövrering av flygplan.)

Denna upptäckt/slutsats. dvs att ett flygplan kan manövreras kring tre axlar, var något helt nytt som ingen dittills hade insett. Här var Orville och Wilbur verkliga pionjärer. De förstod att ett flygplan måste ha höjdroder (nos upp/nos ner — kallas pitch), sidoroder (vrida nosen åt höger respektive vänster — kallas yaw) och skevroder (luta planet i sidled — kallas roll). Det sista är nödvändigt för att kunna göra riktiga, rena svängar. Utan skevroder kommer planet huvudsakligen att kasa i sidled när man använder sidorodret, stället för att svänga, och det kommer att vara omöjligt att göra skarpa svängar. Detta var ett viktigt steg i flygets utveckling. Ingen annan flygplanskonstruktör hade insett detta före bröderna Wright. Eller ens varit i närheten av att inse det.

Wrightbrödernas första glidflygplan (obemannat och utan stabilisator och sidoroder) med linorna förankrade i marken och hållande sig flygande tack vare den starka, konstanta vinden.

En senare modell av deras "glider". Också obemannad men med stabilisator. Här hålls planet i stället av bröderna själva genom linor. Jag gissar att man med linorna kunde manövrera ett eller flera av planets roder. Till vänster ser vi Wilbur med sin typiska keps. Vilken några år senare blev högsta mode i Frankrike.

Och här en av de första bemannade versionerna av bröderna Wights glider, med både stabilisator och sidoroder. Man ser den horisontella stabilisatorn med höjdrodret framför piloten och skymtar den vertikala fenan med sidrodret bakom piloten. Så amåningom gjorde man också friflygningar med sina glidplan, dvs utan någon form av förankring.

I närheten av Kill Devil Hills, dvs den plats där bröderna gjorde sina provflygningar, fanns en livräddningsstation (vars personal vid behov går ut med båtar och räddar folk i sjönöd). De som arbetade där hade antagligen inte så mycket att göra (det var ju inte sjönöd hela tiden) och ställde gärna upp när bröderna Wright behövde hjälp med olika saker.

Nästan alla provflygningar med glidplanen gjordes av Wilbur. Han var den äldre brodern och ville inte stå till svars inför pappan, som f ö var biskop, om något skulle hända lillebror Orville. Jag gissar därför att Wilbur är piloten i bilden ovan medan mannen till vänster är Orville. Mannen till höger tillhör antagligen personalen på livräddningsstationen.

Bröderna Wright testade och utvecklade sitt manöversystem under flera år (från 1899 och framåt), med planet ibland förankrat, ibland handhållet och ibland friflygande enligt ovan. Detta gjorde att man i lugn och ro kunde prova ut sitt system och lära sig manvörera sitt flygplan. Hade man i stället glidflugit från en kulle (som Otto Lilienthal) hade man bara haft några sekunder på sig för att testa olika sätt att manövrera planet. För att sedan än en gång släpa upp planet på kullen för att få några ytterligare sekunder av testtid. Med brödernas metod kunde man hålla planet i luften i timmar och metodiskt testa verkningarna av olika roderutslag och roderkombinationer. Det var nästan som att ha en flygsimulator. Klicka här för att läsa mer om brödernas olika glidflygplan.

Orville och Wilbur valde att manövrera sitt flygplan i rolled genom att variera vingarnas form i stället för att använda skevroder. Detta kallas wingwarping. Systemet fungerade bra med den tidens vingar, men skulle inte fungera på moderna vingar. En fördel med detta system var att det var nästan omöjligt för en utomstående att se wingwarpingen med blotta ögat. Detta gjorde att ingen lyckades kopiera deras system fullt ut innan de hann få patent på det.

Det fanns två skäl till att bröderna beslöt sig för att ha stabilisatorn längst fram i stället för längst bak, som idag är det normala. 1924 skrev Orville:

Vi behöll stabilisatorn längst fram under många år, eftersom det hindrade oss från att gå i backen med nosen före. Det var ju så Lilienthal och många andra mötte sin död.

Eftersom stabilisatorn satt längst fram och inte där bak, så sjönk planet vid stall sakta till marken med flygkroppen horisontell eller med lite nos upp (ungefär som en fallskärm). I stället för att gå i spinn med nosen vertikalt pekande nedåt och ta livet av piloten, som kan inträffa för konventionella flygplan. Redan tidigt insåg bröderna att stabilisatorn längst fram inte var det mest optimala men inledningsvis, under deras provflygningar, visste man för lite om aerodynamik och ville inte ta onödiga risker. Att ha stabilisatorn längst fram fungerade också som en visuell indikator på flygplanets attityd under flygning (nästan som en gyrohorisont). Plus att de såg höjdrodret och på så sätt fick omedelbar feedback på sina spakrörelser. Att piloten låg ned på deras flygplan (kanske inte optimalt ergonomiskt) var för att reducera luftmotståndet.

 

Dags för motor och propeller

Nu, när vingprofilen var optimerad och grundkonstruktionen klar och man visste vilka roder som behövdes för att kontrollera ett flygplan, och hade testat och övat på detta under flera år, genom först obemannade och sedan bemannade glidflygningar, var problem 1 och 2 och även 4 lösta och det var nu dags för bröderna Wright att sätta en motor på sitt flygplan (problem 3). Dessvärre fanns inga motorer som hade tillräckligt många hästkrafter och samtidigt var tillräckligt lätta för att fungera på deras flygplan. Så bröderna fick själva konstruera och tillverka en motor. Orville var den som fick uppdraget att konstruera motorn. För att få en lätt motor valde han ett motorblock av aluminium (vilket var något helt nytt). Motorn hade fyra cylindrar, vägde 77 kg och beräknades få en effekt på 12 hkr. Man fick börja med att borra ut cylindrarna i blocket. Bröderna tog hjälp av en anställd i cykelhandeln, Charles Taylor. Denne kunde svarva och fräsa och annat som behövdes. Motorkonstruktionen stod de själva för (givetvis konsulterade bröderna de böcker som fanns i ämnet). Men även om de inte uppfann sin motor från grunden och tog lite hjälp vid tillverkningen, så tycker jag det ändå är en bedrift att från en aluminiumklump bygga en fullt fungerande motor med cylindrar, vevaxel, kolvar, kolvringar, kamaxel, ventiler, bränslesystem, tändsystem etc (att sätta ihop en motor utifrån en byggsats är redan det en bedrift).

Bröderna Wrights första motor, från 1903, sedd underifrån. Den var vattenkyld och hade 4 cylindrar och vägde 77 kg, Effekten var 12 hkr. Högst upp ser vi kamaxel och vipparmar för avgasventilerna samt längst till vänster kamkedjan. De hade räknat ut att de skulle behöva en motor på minst 8 hkr, som fick väga maximalt 91 kg. När de undersökte marknaden visade det sig att ingen sådan motor fanns tillgänglig. Alltså återstod att bygga en motor själv. De lät gjuta motorblocket av 92% aluminium och 8% koppar. Jag tror inte de gjorde själva gjutningen, utan den lejde de nog bort till ett gjuteri.

Motorns nominella effekt var således 12 hkr. Men under första minuten, innan den hunnit blir varm, levererade den 16 hkr! Detta var en stor fördel, eftersom motorns effekt var i underkant. Men tack vara att den gav 16 hkr under första minuten, hade man tillgång till 4 extra hästkrafter under starten och sedan räckte det med 12 hkr för att hålla sig flygande. Motorn var dessutom nedväxlad. I motorn fanns en kuggväxel inbyggd plus att kedjehjulen genom vilka propellrarna drevs var olika stora. Dessa två nedväxlingar gjorde att motorn kunde arbeta på 1100 varv/min (där den gav maximal effekt) samtidigt som propellrarna kunde arbeta på 380 varv/min (där de hade högst verkningsgrad). Man kramade således ur så mycket dragkraft som möjligt ut den relativt svaga motorn. Motorn hade dessutom stort vridmoment, vilket blev större tack vare nedväxlingen. Detta bidrog ytterligare till dragkraften.

För att motorn skulle kunna driva planet måste den nu ha en propeller. Vid den här tiden fanns inga teorier för flygplanspropellrar så Orville och Wilbur gav sig nu i kast med detta problem. De läste om fartygspropellrar och någon hjälp fick de kanske därifrån. De insåg snabbt att ett propellerblad helt enkelt fungerar på exakt samma sätt som en vinge. Propellern skyfflar luft bakåt medan vingen skyfflar luft nedåt. Bara det var en viktig insikt. Man testade i sin vindtunnel och på andra sätt olika propellrar (olika bladprofiler, antal propellerblad etc) tills de hittade en lämplig kombination av dessa parametrar.

Propellerbladens hastighet relativt luften ökar ju längre ut från centrum man går, eftersom de yttre delarna har en längre sträcka att tillryggalägga per varv (och antalet varv per sekund är givetvis samma för alla delar av ett propellerblad — både delen närmast axeln och ända ut till bladspetsen). Ju högre fart en vingprofil, eller ett propellerblad har relativt luften desto mindre skall anfallsvinkeln vara för att skyffla så mycket luft som möjligt, dvs i fallet propeller skall den vara störst längst in på propellern och sedan minska när man går ut mot bladspetsarna. Ett propellerblad skall således vara torderat (vridet — ungefär som man vrider ur en skurtrasa). På engelska säger man "twisted". Klicka här för att läsa mer om hur propellrar fungerar (i denna artikel hittar man en bild som tydligt illustrerar anfallsvinkelns variation med avståndet till propelleraxeln).

Har man samma anfallsvinkel på hela propellern, från nav till bladspetsar, kommer propellern att ge olika dragkraft på olika delar av propellerbladen. Man utnyttjar då inte propellerns hela rotationsyta. Genom att variera propellerbladens anfallsvinkel, enligt föregående stycke, kommer varje del av propellerbladet att bidra optimalt till dragkraften och hela rotationsytan ger dragkraft. En propeller skall dessutom ha en liknande profil som en vinge, dvs den skall inte vara som en twistad planka utan ha böjda ytor framåt och bakåt. Genom att propellerns profil är som en vinge, kommer den att ge mycket mer dragkraft och vara mycket mer effektiv (eftersom den fungerar exakt som en vinge).

En propellers verkningsgrad definieras som den effekt propellern ger i form av dragkraft (vilket är dess dragkraft gånger planets hastighet), delat med motorns axeleffekt. Bröderna Wrights första propeller hade en verkningsgrad på ca 66%, vilket är anmärkningsvärt bra. Så småningom utvecklade de sin propeller så att verkningsgraden blev drygt 80%. Andra samtida propellrar hade verkningsgrader på kanske 20-30%. Moderna propellrar ligger mellan 70% och 90%.

När det gäller vingar talar man om "aspect ratio", som definieras som vingspann delat med vingkorda, dvs vingens längd/spännvidd delad med dess medelbredd. Stor aspect ratio (smal och lång vinge) ger mindre luftmotstånd i förhållande till lyftkraften. För en viss vinge så ökar nämligen luftmotståndet när lyftkraften ökar (denna typ av luftmotstånd kallas inducerat luftmotstånd). Precis samma sak gäller för propellrar. Som framgår av bilden nedan har bröderna Wrights propeller stor aspect ratio (den är smal och lång). Dvs har litet luftmotstånd (små friktionsförluster) i förhållande till dragkraften. Detta var viktigt med tanke på att brödernas motor var ganska svag.

Det hade gjorts andra försök att konstruera flygplanspropellrar men de hade föga likheter med moderna propellrar och var synnerligen ineffektiva. Den första propeller som såg ut ungefär som en modern propeller var bröderna Wrights. Eftersom deras propeller byggde på experiment och tester och inte på skrivbordsspekulationer, blev det rätt redan från början. Jag måste säga att jag är oerhört imponerad av bröderna Wrights metodiska sätt att lösa alla problem förknippade med flygfarkoster tyngre än luft.

I stort sett alla propellrar från den här tiden, utom Wrights propeller, hade plana, snedställda propellerblad, eller snarare skovlar (som Langleys propeller i bilden nedan och Pierces propeller i översta bilden i denna artikel).

Den övre bilden ovan visar bröderna Wrights propeller. Observera att den har mycket stora likheter med en modern propeller. Den är vriden för att bladens anfallsvinkel skall minska när man går från centrum och utåt. Den nedre bilden visar Samuel Langleys propeller, vilken har i princip plana, snedställda skovlar. Bröderna Wright insåg tidigt att en propeller fungerar precis som en vinge. Vilket gjorde att de kunde konstruera en välfungerande propeller redan från början. Det är uppenbart att professor Langley inte hade full förståelse för hur en propeller fungerar. Vilket kanske inte är så konstigt, eftersom han inte var tekniker/fysiker utan astronom.

Antag att man skulle ha bilden ovan i en frågetävling och frågan skulle vara, "En av propellrarna ovan är konstruerad av en professor i ett naturvetenskapligt ämne och den andra av två cykelhandlare. Vilken av de två propellrarna har cykelhandlarna konstruerat?". Jag är övertygad om att de flesta skulle svara "den undre propellern". Den ser ut som något som en entusiastisk men okunnig amatör skulle knåpa ihop, eller hur?!

 

Bröderna Wrights första motoriserade flygningar

I och med att man nu hade motordrift på sitt flygplan var det inte längre optimalt att ha planet förankrat. Eftersom försöken gjordes där det var mjuk sand, kunde man av uppenbara skäl inte starta i sanden. Därför byggde man en smal träramp (launching rail) på vilken planens medar gled. Fortsättningsvis startade man från denna. I bilden nedan ser man trärampen till vänster och under planet. Vi ser att Kitty Hawk har lyft innan trärampen tog slut.

Ibland påstås att Orville och Wilbur startade sina flygningar i Kitty Hawk från en katapult. En del menar därför att brödernas flygningar var ogiltiga, vilket givetvis är nonsens. Har man ett flygplan som inte kan flyga hjälper det inte med att starta från en katapult. Och på hangarfartyg startar man från katapult. Det är knappast någon som påstår att hangarfartygsbaserade plan inte kan flyga, eftersom de startar med katapult. Dennas uppgift är inte att få oflygbara flygplan att flyga utan att förkorta startsträckan! Under flygningarna i Kitty Hawk användes emellertid ingen katapult utan planet drevs vid starten helt och hållet av planets motor och propellrar. Det enda speciella var att man startade med medar från en träramp, eftersom det av uppenbara skäl är olämpligt, för att inte säga omöjligt, att starta i sanddyner. Däremot använde man katapult vid senare flygningar, när man flyttat sina provflygningar från Kitty Hawk till hemstaden Dayton. Jag återkommer strax till detta.

Den 17/12 1903 var första gången man gjorde en riktig flygning utan att förlora höjd. Det plan som användes vid detta tillfälle, och därför blev en ikon i flygets historia, hade fått det passande namnet Kitty Hawk. Man gjorde först tre flygningar denna dag med föga imponerande resultat (flygsträckan handlade om 30-60 m relativt marken på ca 3 m höjd och man höll sig i luften under ca 5 till 12 sekunder). Den verkliga flygsträckan (genom luften) var visserligen betydligt längre men det var ändå inte så imponerande. Den fjärde flygningen denna dag, som skedde vid 12-tiden, blev emellertid avsevärt mer lyckad och flygsträckan relativt marken var 260 m och flygningen varade i 59 sekunder, dvs ca en minut.

Vid denna flygning var motvinden 43 km/h och man flög med 11 km/h relativt marken, dvs planets hastighet relativt luften var 54 km/h (43+11=54). Eftersom flygningen varade i ca en minut svarar detta mot en flygsträcka genom luften på 54/60=0,9 km=900 m (på en minut hinner man 1/60 så långt som man hinner på en timme, vid konstant fart). Dvs hade det varit vindstilla hade planet förflyttat sig 900 m relativt marken. Visserligen hade inte planet kommit i luften om det varit vindstilla, eftersom planets motor inte var tillräckligt kraftfull för start utan stark motvind. Men det är en annan historia som inte har med planet att göra. Hur som helst var det en ganska imponerande bedrift! "A small step for a man. A giant step for mankind" som Neil Armstrong uttryckte det.

Den 17/12 1903 räknas därför som den dag när det första flygplanet värt att kallas flygplan flög. Vi talar alltså inte om en luftfarkost som kunde göra korta hopp rakt fram, utan om en luftfarkost som i princip uppfyllde alla de fyra punkterna givna ovan. Även om denna dags flygningar kan ses som en ringa begynnelse, så var det ändå en avgörande dag i flygets historia!

Ett av alla tiders mest berömda och ikoniska foton! Bröderna Wrights första riktiga flygning med sitt motordrivna flygplan ägde rum cirka klockan 10 den 17/12 1903 (planet i bilden är på väg snett åt höger relativt läsaren). Bröderna hade dragit lott om vem som skulle få göra den första flygningen och Orville vann. Så det är således han som ligger framstupa på planet i bilden. Jag antar att det är Wilbur som står till höger om planet. Bröderna kallade planet för Flyer (efter vad de hoppades att planet skulle göra) omväxlande med Kitty Hawk (efter platsen de flög på). Sträckan var ca 40 m och flygningen varade i 12 sekunder. Lite senare, vid fjärde flygningen för dagen, gick det ju betydligt bättre (se ovan). Propellrarna drivs via cykelkedjor. Och varför inte? Konstruktörerna var ju cykelhandlare.

Observera att planet har två propellrar! Dessa var motroterande (roterade åt olika håll), vilket gjorde att de tog ut varandras vridmoment. På enmotoriga propellerplan måste piloten, speciellt när farten är låg och man gör stora motorpådrag, kompensera för propellerns vridmoment, som vill få flygplanet att rotera åt motsatta hållet. Det är därför de flesta helikoptrar har en liten rotor i stjärten. Utan denna skulle flygkroppen rotera åt motsatta hållet mot rotorn. Under WW2 kunde motorstarka jaktplan, i samband med start, hamna i ryggläge om piloten drog på för hårt och inte kompenserade med rodren för detta. Orville och Wilbur är verkligen värda all beundran. De gjorde allt på bästa sätt. Allt var så genomtänkt och metodiskt. Bröderna Wright var sanna vetenskapsmän i ordets absolut bästa bemärkelse!

Vid landningen efter fjärde flygningen skadades planet lätt men sedan kom starka kastvindar som kastade runt planet så att det blev så allvarligt skadat att det aldrig flög mer. Men bröderna Wright var ändå nöjda med dagens resultat (självklart) och började nu bygga nästa, förbättrade version av sitt flygplan. Samtidigt flyttade man sina provflygningar till ett fält i närheten av Dayton, Ohio, där Orville och Wilbur bodde (det var ju obekvämt att vara hemifrån månader i sträck, plus att man hade tillgång till en riktig verkstad där hemma). I och med att man nu hade en motor var man inte längre beroende av de starka, stadiga vindarna vid Kitty Hawk.

Det var när man hade flyttat hem sina provflygningar som man började använda katapult. Det fanns flera skäl till detta. För det första var vindarna nyckfulla. Ibland var det vindstilla och vindarna blåste dessutom från alla möjliga håll när det väl blåste. Marken var dessutom väldigt ojämn på det fält de använde. Skulle de startat med hjul hade det blivit väldigt hoppigt och planet kanske hade skadats. Och var det vindstilla, ja då räckte inte motorn till för start. Och skulle de ha byggt en startbana hade det inte räckt med en, eftersom vinden kunde komma från vilket håll som helst. Alltså var det enklast att lägga ut trärampen (som tack vare katapulten inte behövde vara så lång) i riktning mot vinden (moderna flygplan startar alltid i motvind om det går). Och sedan använda katapulten. Och var det vindstilla räckte katapulten i alla fall till för att få upp planet i luften. I Kitty Hawk, där det alltid blåste starka vindar, hela tiden från ett och samma håll, behövdes som sagt ingen katapult.

I efterhand vet man att de hade tur den där dagen. Den 17/12 1903. Det var ovanligt högt lufttryck och ovanligt kallt, vilket gjorde att luftens densitet var större än normalt. Detta medför att vingarna får mer lyftkraft, eftersom varje kubikmeter luft som skyfflas nedåt har större massa. Dessutom blir motorn starkare, eftersom varje kubikmeter luft som sugs in i motorn innehåller mer syre. Hade det varit normalt lufttryck och normal temperatur den dagen, är det långt ifrån säkert att Kitty Hawk hade lättat. Man kan säga att Kitty Hawk krävde speciella förhållanden för att kunna starta. Senare modeller av bröderna Wrights flygplan, med bättre vingrprofiler och större vingar och starkare motor (efter några år hade de vidareutvecklat sin motor så att den gav 30 hkr), var inte längre beroende av speciella förhållanden för att kunna starta.

 

Ingen är profet i sin egen stad

Efter den lyckade flygningen informerade bröderna Wright pressen men ingen tidning var intresserad av att skriva om deras bedrift. Antagligen för att man tyckte flygningen var för kort (kanske angav bröderna flygsträckan i förhållande till marken i stället för genom luften). Dessutom var det så att många utomstående, både journalister och andra, var skeptiska till bröderna Wright. De trodde att bröderna var bluffmakare och att de foton de visat på sina flygningar var manipulerade. Även USA:s regering var fientligt inställd till bröderna. De hade ju ingen formell utbildning (vadå cykelhandlare?!) och eftersom professor Langley misslyckats gång på gång, uteslöt man att dessa enkla, outbildade bröder skulle kunna göra det som professor Langley inte klarade.

När Orville och Wilbur någon tid senare skulle demonstrera sitt plan för ett uppbåd av journalister råkade de ut för motsatsen till situationen 17/12 1903. Det var i stället ovanligt varmt och ovanligt lågt lufttryck och de kom inte i luften med sitt plan (mindre lyftkraft och svagare motor). De förstod till en början inte varför och såg det som ett misslyckande. Vid en flygning dagen därpå var det emellertid mer normala förhållanden och man kunde göra några korta flygningar. Men då var bara ett fåtal journalister närvarande.

F ö gäller samma begränsningar för moderna flygplan. Vid lågt lufttryck och hög temperatur kan även moderna trafikplan få svårigheter att starta från högt belägna flygplatser med korta banor, och kan få plocka bort last eller passagerare för att kunna starta.

Efter att ha gjort de första flygningarna drog sig bröderna Wright undan från offentligheten under några år för att vidareutveckla sitt koncept och också försöka tjäna lite pengar. Redan 1905 var deras plan så utvecklat och funktionssäkert att de kunde hålla sig i luften tills bränslet tog slut (30 min till en timme). De tog patent på olika saker, bl a sitt system för att manövrera ett flygplan kring de tre axlarna. Vilket var rimligt, eftersom deras utvecklingsarbete hade kostat dem mycket pengar som de ville ha tillbaka. Observera att de inte hade haft några finansiärer utan hade bekostat allt själva från vad deras cykelhandel gav i inkomst.

Smithsonian, det stora naturvetenskaps- och teknikmuséet i Washington DC, stöttade helhjärtat professor Langleys försök att konstruera ett flygplan och hävdade ihärdigt att Langley flög sitt plan en vecka innan bröderna Wright gjorde sin första flygning. 1914 tog Smithsonian hjälp från en flygpionjär vid namn Glenn Curtiss, som modifierade Langleys konstruktion (utifrån de kunskaper man hade 1914!!!). Langley var ju död vid det här laget (1906). Efter Curtiss ändringar lyckades man genomföra en kort "flight" med Langleys modifierade plan (det flög på några meters höjd under några tiotal sekunder). Efter denna "flygning" gick nu Smithsonian triumferande ut i media och hävdade att detta bevisade att om inte katapulten hade fallerat vid Langleys flygförsök den 8 december 1903 (detta var något man påstod i efterhand) så hade Langleys plan flugit ca en vecka innan bröderna Wright gjorde sin första flygning den 17/12 1903. Dvs enligt Smithsonian var det inte Langleys plan som hade fallerat utan katapulten och därför borde Langleys misslyckade flygning 1903 räknas som en lyckad flygning. Smithsonians slutsats var att Samuel Langley var den som skulle ha äran av att gjort den första motordrivna flygningen. Och man fortsatte därför att på muséet presentera Langleys flygplan som världens första flygplan. Detta trots att det plan som flög 1914 var ett betydligt förbättrat plan som byggde på kunskaper som inte fanns på Langleys tid. Dessutom hade större delen av dessa kunskaper tillkommit genom bröderna Wright! Det av Curtiss förbättrade planet uppfyllde dessutom inte alla fyra punkterna givna ovan. Bröderna Wright blev ganska så sura på Smithsonian och skickade sitt flygplan till ett museum i England, där man inte var lika negativ till bröderna Wright. Långt senare, efter Andra Världskrigets slut, med ny ledning för Smithsonian (som inte var lika insyltad i Langleys projekt), insåg man sitt misstag och bad Orville Wright om ursäkt (Wilbur var ju död sedan många år) och Kitty Hawk hamnade på Smithsonian som ett av deras paradnummer, där det kan ses än idag.

Glenn Curtiss hamnade snart i en patenstrid med bröderna Wright. Han trodde sig ha överlistat brödernas patent, som bland annat gällde skevroder, genom att flytta sitt skevroder till mitten av vingen. Det blev domstolsförhandlingar som gick ända upp till Högsta Domstolen, vilken gav bröderna Wright rätt. Så Curtiss fick fortsättningsvis betala licensavgift till bröderna för att få använda deras rodersystem. Curtiss startade så småningom Curtiss Aviation som växte till att bli en betydande flygplanstillverkare. Det företag som bröderna Wright hade startat 1909 (Wright Company) gick ganska snart över till att tillverka kolvmotorer för flygplan (deras specialitet blev stjärnmotorer) och de blev en av världens största tillverkare av sådana motorer (från WW1 till en bit in på 1950-talet). Orville hade ju faktiskt konstruerat motorn till det första plan som flög på riktigt, Kitty Hawk, så det kanske föll sig naturligt att börja arbeta med motorer. Att konstruera och utveckla flygplan ville han kanske inte fortsätta med, eftersom hans bror och vän och nära arbetskollega Wilbur ju dog 1912. Det hade antagligen känts tomt att arbeta med flygplansutveckling utan Wilbur. Eller kanske att Orville helt enkelt i själ och hjärta var mer intresserad av motorer än av flygplan. 1929 gick Curtiss och Wright, tillsammans med några associerade företag, ihop och blev Curtiss-Wright Corporation.

Klicka här för att läsa en kort intervju med Orville Wright från december 1943 i Dayton Journal Herald (dvs en lokaltidning i hans hemstad). Där berättar Orville lite om sitt liv och vad han håller på med just nu och hur han ser på flygets framtid.

Bara någon månad innan bröderna Wright gjorde sin första flygning hade en fysikprofessor skrivit en artikel i Ney York Times (vill jag minnas), där han "bevisade" att det var omöjligt att konstruera fungerande flygplan tyngre än luft. Tur att bröderna Wright inte läste den artikeln. Att studera alla turer kring deras första flygning utgör overhuvudtaget ett intressant studium av mänskliga svagheter; som avundsjuka och missunnsamhet och även ren och skär ondska. Bröderna framställdes i media som bedragare och charlataner och kallades lögnare, och fick utstå alla slags smädelser. Men så småningom bröt sanningen igenom och man insåg att bröderna Wright, trots sin enkla bakgrund, hade lyckats med det som ingen annan hade lyckats med. Att konstruera ett flygplan som uppfyllde alla fyra punkterna som getts ovan.

Under Sovjettiden försöket ryssarna hävda att de i princip hade uppfunnit allt (radio, datorer etc, etc). Där ingick givetvis också flygplanet. Och länder som England, Frankrike och Tyskland hade haft många flygpionjärer, som många lojala medborgare där ansåg borde fått äran för att ha gjort den första flygningen. Tittar man närmare på dessa flygplan så ser man emellertid att de omöjligen kan vara kandidater till kategorin det första flygplanet. Många av dem har plana vingar, de har ingen fullständig uppsättning roder, deras propeller är ett skämt etc. Men genom att glida på sanningen kan man bevisa vad som helst. Det finns mängder av Youtubefilmer som påstår sig bevisa att den som verkligen skall ha äran för att ha konstruerat det första flygplanet är XXX från landet YYY. Islam brukar också försöka ta åt sig äran för olika uppfinningar och muslimer anför ibland någon muslimsk forskare från 1100-talet, vars namn jag glömt, som skissade på flygplan. Men att göra vaga skisser på flygplan är inte liktydigt med att konstruera flygplan som uppfyller de fyra kraven som getts ovan. Universalgeniet Leonardi da Vinci gjorde också, på 1500-talet, skisser på flygplan och helikoptrar. Men tittar man närmare på dessa så ser man att det handlar om fria fantasier. Skisserna må vara välgjorda konstnärligt men de farkoster som skissas där skulle inte ha en chans att flyga på riktigt.

 

Opinionen svänger — The Wright brothers were right!

Bröderna Wright försökte sälja sitt flygplanskoncept till USA:s försvar, men eftersom regeringen i USA inte var intresserad (den stödde ju professor Langley och var öppet fientlig till bröderna Wright) så försökte Orville och Wilbur i stället sälja sitt flygplan till Frankrike. 1907 begav sig därför Wilbur över till Paris och hade med sig den senaste versionen av deras plan. Han möttes där av öppen fientlighet i media och överallt, eftersom många fransmän tyckte att han försökte ta heder och ära från Frankrike genom att orättfärdigt påstå att det var han och hans broder som hade konstruerat det första fungerande flygplanet. Fransmännen, som hade haft flera flygpionjärer, var helt övertygade om att det var en fransman som skulle ha äran av att ha gjort den första motordrivna flygningen. Problemet var att de franska planen, precis som alla andra plan vid den här tiden, med undantag för bröderna Wrights flygplan, bara kunde flyga rakt fram några hundra meter och sedan landa.

När tullen öppnade den stora container, som innehöll bröderna Wrights flygplan isärtaget, var de så klumpiga att de skadade planet allvarligt (det kan mycket väl ha varit avsiktligt). Wilbur fick hjälp av en av de franska flygpionjärerna som hade en ballongfabrik. Denne upplät sin verkstad och Wilbur fick låna en del av personalen för att reparera sitt plan. Det var så illa skadat att reparationen tog sex veckor. Den första flygningen skedde vid Le Mans i närheten av Paris inför en ganska liten publik. Wilbur flög bara i två minuter men gjorde under denna flygning två perfekta åttor med skarpa svängar och utan att förlora höjd eller kasa i sidled. Publiken hade aldrig sett något liknande och stämningen förändrades totalt. Dagen därpå gjorde han en längre uppvisning inför en betydligt större publik (tusentals människor) och gjorde obehindrat manövrer av alla de slag och publiken föll i total hänryckning. Och alla franska tidningar hade långa reportage om Wilbur och hans fantastiska flygplan. Fransmännen lade sig helt enkelt platt inför honom. När den amerikanska publiken och regeringen etc tog del av dessa bilder och positiva artiklar från franska tidningar ändrades deras attityd till bröderna Wright och de fick äntligen sitt rättmätiga erkännande därhemma. Vad är det man brukar säga, "Ingen är profet i sin egen stad". Deras flygplan måste ta sig ända till Frankrike innan USA kunde erkänna deras roll i flygets utveckling.

Lite kuriosa: Wilbur hade ofta en speciell keps på huvudet (antagligen beroende på att han tidigt blev tunnhårig). Efter att ha demonstrerat sitt flygplan i Frankrike blev han så populär där att hans keps blev högsta mode i Frankrike. Alla män ville ha en sådan!

1908, dvs ca ett år efter att Wilbur kommit tillbaka från sin frankrikeresa, hade US Army ändrat inställning till bröderna Wright. Eftersom Orville och Wilbur bevisligen hade konstruerat ett flygplan som de kunde kontrollera och manövrera var man nu intresserad av deras flygplan. Armélöjtnant Thomas Selfridge skulle göra en provflygning med Orville. Denne hade dittills ackumulerat 15 flygtimmar, vilket inte är mycket enligt dagens standard. Men vid den här tiden stod Orvills 15 flygtimmar antagligen för en stor del av det totala antalet flygtimmar som hittills ackumulerats av alla världens piloter. På 30 m höjd splittrades plötsligt en av propellrarna och Orville tappade kontrollen över planet och man gick i backen. Löjtnant Selfridge avled några timmar senare på ett sjukhus i närheten på grund av en skallfraktur medan Orville var ganska rejält skadad men överlevde. Ett brutet ben och flera brutna revben. Plus att man efter flera år med ständiga smärtor för Orville upptäckte att han dessutom hade fått flera höftbensfrakturer och att ett av lårbenen gått ur led i höften. Så Orville Wright, som hade gjort mänsklighetens första kontrollerade flygning, lyckades också bli den som gjorde det första flyghaveriet med dödlig utgång. Jag talar då inte om alla misslyckade, omöjliga konstruktioner som havererat under gångna tider utan om ett fungerande, kontrollerbart flygplan som havererar.

 

Orville och Wilbur Wright — ingenjörssnillen och sanna forskare

Bröderna Wright. Orville till vänster och Wilbur till höger. Bilden är tagen 1905, dvs två år efter att bröderna gjorde sin första motoriserade flygning. Orville var när bilden togs 34 år och Wilbur 38 år.

Jag anser att bröderna Wright tillhör mänsklighetens stora genier på samma nivå som de mest framstående och namnkunniga forskarna i fysik och matematik. Genom sitt välplanerade och intelligenta tillvägagångssätt närmade de sig problemet på exakt samma sätt som andra framstående forskare närmat sig andra typer av problem. De är verkligen värda all respekt. Wilbur Wright dog tragiskt nog redan 1912 i tyfus medan Orville levde ända till 1948 och fick uppleva jetflygets ringa begynnelse under senare halvan av WW2. En fascinerande sak med dessa två bröder var hur de med enkla och relativt billiga hjälpmedel (det mesta var ju hembyggt) lyckades att metodiskt och målmedvetet analysera konceptet motordrivna flygplan och sedan löste alla problem som var förknippade med detta.

Bröderna Wright gjorde noggranna anteckningar över allt det gjorde. Där finns redovisat, genom skisser och beräkningar, hur deras kunskaper och förståelse av de olika aspekterna när det gäller flygplan växte fram. Bilden ovan är hämtad från deras beräkningar och mätningar gällande propellrar.

Som jag skrev inledningsvis så finns på nätet ett antal youtubefilmer och hemsidor, där man försöker ta ifrån Orville och Wilbur Wright äran av att ha varit de första som gjorde kontrollerade flygningar (som således inte enbart innebar korta skutt rakt fram). Det påminner mig lite grand om Förintelseförnekarna, som ju har hur många argument som helst när det gäller att bevisa att Förintelsen aldrig ägt rum. Argument som vid ett första påseende kan te sig välgrundade, men som vid en närmare analys visar sig vara ohållbara.

Beträffande bröderna Wright så seglade de under många år i motvind och starka krafter (både USA:s regering, Smithsonian och media, både i och utanför USA) försökte förneka att de gjorde sin första kontrollerade flygning utan höjdförlust den sjuttonde december 1903. Precis som när det gäller Förintelsen så finns överväldigande bevis för att Orville och Wilbur Wright är de personer som skall ha äran för att ha utvecklat det första flygplan som uppfyllde alla de fyra punkter som nämnts i texten ovan. Eftersom alla de utförliga anteckningar de förde finns bevarade kan vi följa deras arbete och se hur de tänkte och vilka mätningar och beräkningar de gjorde. De brevväxlade med olika myndigheter och företag och fakturor och dessa brev finns bevarade. Flygningarna vid Kitty Hawk bevittnades av personalen vid livräddningsstationen där, som ofta var med och hjälpte till och som på brödernas begäran fotograferade och filmade en del av dessa flygningar.

De flyguppvisningar som Wilbur gjorde under sin resa till Frankrike filmades och fotograferades och bevittnades av tiotusentals ögonvittnen. Och ledde till helsidesartiklar i de franska tidningarna. Detta skedde visserligen inte förrän 1907 men fortfarande, vid denna tidpunkt, fanns ingen annan flygpionjär som kunde manövrera sitt flygplan fritt och kontrollerat på det sätt som Wilbur gjorde. Att fransmännen, som är så nationalistiska, direkt och totalt accepterade och erkände att bröderna Wrights flygplan var helt överlägset de franska flygpionjärernas flygplan, talar starkt för att brödernas flygplan var i en klass för sig. Hade Wilbur enbart lyckats göra 3 meter längre skutt rakt fram än det bästa franska flygplanet, hade knappast fransmännen kapitulerat så totalt inför Wilburs uppvisningar. Att både USA:s regering och media i USA svängde efter att Wilbur kommit tillbaka från Frankrike talar starkt för deras sak. Med all säkerhet fanns pionjärer som gjorde korta motordrivna flygningar rakt fram före den 17/12 1903. Jag vill inte på något sätt förringa dessa pionjärer, men deras skapelser uppfyllde inte de fyra krav som ställts ovan på ett flygplan som kan flyga kontrollerat och manövrera fritt i pitch-, yaw- och rolled (beskrivet ovan) och hålla sig i luften ända tills bränslet tar slut. Äras den som äras skall!

 

Summa summarum

Här har vi alltså två bröder, cykelhandlare till professionen, som beslutar sig för att konstruera och bygga världens första flygplan i verklig mening (dvs som inte bara kan göra korta skutt rakt fram utan kan flyga som ett riktigt flygplan, dvs kan starta, landa, svänga etc). De börjar med att först bygga en vindtunnel och sedan under kanske ett år testa olika vingprofiler för att undersöka deras lyftkraft och luftmotstånd. Utifrån vad de läst i olika böcker och kommit fram till vid sina mätningar konstruerar de glidflygplan. Först mindre och sedan allt större. Så småningom börjar de göra bemannade flygningar. De studerar glidflygplanens stabilitet och flygförmåga. De gör detta på ett väldigt smart sätt. I stället för att göra korta glidflygningar på några sekunder från en kulle, väljer de en plats med stark vind och använder planen ungefär som drakar (beskrivet i texten ovan). På detta sätt kan de göra sina tester, inte bara under några sekunder, utan så länge som det blåser tillräckligt. Och det gör det nästan jämnt i Kitty Hawk, där de gör testerna. På så sätt kan de under långa perioder utförligt experimentera med olika roder och hur dessa roder skall användas. De analyserar sina observationer och kommer fram till att ett flygplan har tre axlar (pitch, yaw och roll) och tar fram ett system för att manövrera ett plan runt dessa axlar (vilket består av motsvarande roder; höjd-, sido- och skevroder). Sedan tränar de under kanske ett år eller mer för att komma underfund med hur rodren skall användas för att manövrera ett flygplan. Vilka roderkombinationer som skall användas när man svänger etc. Nu har man således skapat ett fungerande glidflygplan med optimala prestanda. Och så är det dags att sätta en motor på planet. De uppskattar hur stark motorn måste vara och vilken maximal vikt den får ha för att planet skall kunna lätta. När de undersöker marknaden visar det sig att ingen lämplig motor finns. De designar då en lämplig motor och tillverkar den sedan (med viss hjälp). Den visar sig vara starkare och väga mindre än vad deras uppskattningar kräver. Nästa steg är att konstruera en propeller som kan omvandla motorns effekt till dragkraft. De inser snart att ett propellerblad fungerar precis som en vinge och testar olika propellrar i vindtunnel och på andra sätt. Resultatet blir en propeller som ser ut som en modern propeller (till skillnad från andra samtida flygplanspropellrar som ser ut som någonting hämtat från Peter Pan). Efter några skakiga initiala flygningar, där de nätt och jämnt kommer i luften går det allt bättre. Och efter att ha byggt starkare motorer och optimerat olika saker på sitt flygplan, kan de göra timslånga flygningar och obehindrat svänga och göra olika manövrer. Kort sagt de har ett fullt fungerande flygplan. Inte färdigutvecklat givetvis, men själva grundkonceptet är klart.

Normalt skulle man förvänta sig att ovanstående berättelse handlade om ett stort företag. Som har en avdelning för utveckling av vingar, med vingtunnel och kanske 100 anställda. Och så en avdelning för själva flygplanet, där man räknar på stabilitet och hur planet skall tillverkas och konfigureras och sedan manövreras. Här har man 50 anställda. Sedan har man en annan avdelning, med kanske 200 anställda, som tillverkar planen, efter konstruktionsavdelningens ritningar. Plus att man har en testavdelning med flygsimulatorer och anställda provflygare. Och kanske 150 personer som arbetar där. Sedan har företaget en avdelning för flygmotorer med 100 anställda, som konstruerar och bygger och utprovar lämpliga motorer. Och så finns en propelleravdelning med kanske 70 anställda, där man designar, räknar på och bygger propellrar som sedan testas i vindtunnlar. På företaget finns givetvis en chef, avdelningschefer, personalavdelning, ekonomiavdelning och jurister etc. Plus dussintals sekreterare, vaktmästare med mera. Och varje vecka har man avdelningsmöten, chefsmöten, seminarier, och skickar personalen på kurser.

Läsaren förstår säkert vart jag vill komma. Två bröder, cykelhandlare, utan någon teknisk utbildning, arbetar lika metodiskt och målmedvetet och skickligt och åstadkommer lika mycket som det företag jag beskrivit i föregående stycke (som har hundratals civilingenjörer, metallarbetare, svarvare, fräsare, svetsare, snickare, elektriker, mekaniker etc anställda) och lyckas med en bedrift som ingen annan lyckats med! Här behövs inga avdelningsmöten, chefsmöten eller konferenser etc, eftersom bröderna har allt i sina huvuden. Alla dessa möten sker inne i bröderna Wrights huvuden eller vid frukostbordet. Jag kan som sagt bara säga att jag är djupt, djupt imponerad av dessa två cykelhandlarbröder.

Avlutningsvis rekommenderar jag att du tittar på denna video (ca 50 min). Den är gjord av "Greg", som har en Youtubekanal med mycket högklassiga filmer om flyg. Han reder här ut alla turer kring vem som verkligen skall ha äran för att ha gjort den första riktiga, kontrollerade flygningen. Plus att filmen innehåller många intressanta fakta om bröderna Wright.

 

---

Urmakarnas motsvarighet till bröderna Wright

Det finns en annan person i samma kategori som bröderna Wright, som jag kommer att tänka på, nämligen 1700-talsurmakaren John Harrison (1693-1776). Genom att konstruera en serie allt bättre kronometrar (kallade H1, H2 H3 och H4) med dittills oöverträffad precision möjliggjorde denne för navigatörer att med en sextant bestämma sin longitud (hur långt österut eller västerut man befinner sig) med tillräcklig noggrannhet för att det skulle vara praktiskt användbart för navigering. Dittills hade man bara kunna bestämma sin latitud med hjälp av sextant, dvs hur långt norrut eller söderut man är. Att kunna bestämma longituden var ett oerhört stort steg när det gäller navigation och kom att få en avgörande betydelse för sjöfarten. Handelsfartyg kunde segla kortaste vägen och spara tid medan militära fartyg, genom att alltid veta var de befanns sig, fick ett stort taktiskt övertag.

Harrisons andra klocka, kallad H2. Den hade en mycket komplex pendelmekanism, eftersom rörelserna på ett fartyg påverkar en vanlig pendel så att klockans gång störs. Harrisons pendelmekanism kompenserade bort dessa störningar. Plus att den hade mängder av ytterligare innovationer som kom att påverka urmakarkonsten för lång tid framöver.

Att kunna bestämma longituden var således av enorm betydelse för alla sjöfarande nationer och regeringarna i England, Frankrike, Spanien etc hade utlyst enorma belöningar för den som lyckades lösa "longitudens gåta". I England var belöningen på 20 000 pund, vilket var en ofattbar summa vid denna tid. Summan motsvarar ca 56 miljoner pund idag om vi ser till värdet av fast egendom! Den kommitté i England som hade ansvaret för arbetet med longituden, vägrade betala ut summan till Harrison, eftersom han inte var adelsman eller akademiker. Trots att hans klocka uppfyllde alla krav med råge. Det var i deras ögon otänkbart att betala så mycket pengar till en simpel urmakare. Kommittén hade visserligen under årens lopp betalat ut mindre portioner av prissumman, för att bekosta Harrisons uppehälle och arbete (varje klocka tog mellan 3 och 5 år att utveckla och tillverka). Men eftersom han löst problemet fullt ut borde han ha fått hela summan. Det slutade med att Englands kung beordrade Parlamentet att betala ut pengarna till Harrison. Klicka här för att se en mycket välgjord dokumentär om Harrison och hans verk (1 tim 7 min)!

Harrison var precis som Orville och Wilbur Wright till stora delar självlärd och sågs över axeln av många av "de lärde" (dock inte alla). Han hade bl a konstruerat en temperaturkompenserad pendel, som inte förlängdes eller förkortades när temperaturen ändrades (om längden av en pendel i en klocka förändras kommer klockan att forta sig eller sakta sig). Detta skedde genom att han kombinerade olika metaller i pendeln så att deras värmeutvidgningar tog ut varandra. När han ville demonstrera sin pendel för olika vetenskapsmän ville de inte ens se den. De "visste" ju att en enkel urmakare omöjligen kunde konstruera något som de själva inte hade lyckats konstruera. Goggla gärna på John Harrison så kommer du att hitta mycket intressant. Jag lovar dig att du kommer att tycka att historien om Harrison är spännande. Det finns också en dramadokumentär i två delar (med toppskådespelare som Michael Gambon och Jeremy Irons) på ca en och en halvt timme vardera om hans liv. Denna visas ibland på olika TV-kanaler. Den är mycket välgjord och jag kan nästan garantera att du kommer att tycka att den är en av de bästa filmer du sett under ditt liv. Obs, titta inte på filmen i webbläsaren utan använd Youtubeappen (klicka på knappen "Öppna appen" högst upp till höger i webbläsarfönstret). Och om du kan, casta filmen till din TV (Chromecast eller AppleTV eller på annat sätt). Det är den värd!

Klicka här för del 1 av filmen (1 tim 31 min).
Klicka här för del 2 av filmen (1 tim 45 min).

---

 

Tillbaka till Kristers Hemsida.
Tillbaka till Kristers Flygsida