domingo, 9 de janeiro de 2011

A História da Aviação - Parte II

Planadores
Com a invenção do balão e do dirigível, os inventores passaram a tentar criar uma máquina mais pesada do que o ar que fosse capaz de voar por meios próprios.
Primeiramente vieram os planadores, máquinas capazes de sustentar vôo controlado por algum tempo. Em 1799 o inventor inglês George Cayley desenhou um planador relativamente moderno que tinha uma cauda para controle, e o local onde o piloto ficava dentro da aeronave abaixo do centro de gravidade, dando assim estabilidade à aeronave. Cayley construiu um protótipo e fez seus primeiros vôos planados em 1804, sem passageiro. Durante as cinco décadas seguintes, Cayley trabalhou no seu protótipo tempo durante o qual ele deduziu muitas das leis básicas de aerodinâmica. Em 1853 um amigo de Cayley fez um vôo planado de curta duração em Brompton-by-Sawdon, Inglaterra. Cayley é considerado atualmente o fundador da ciência física de aerodinâmica, tendo sido a primeira pessoa a descrever uma aeronave de asa fixa propulsionada por motores.
Na mesma época Frank Wenham tentou construir uma série de planadores mas não teve sucesso. Porém em seus esforços Wenham descobriu que a maior parte da sustentação de um pássaro parecia ser gerada na frente, e Wenham concluiu que asas finas, longas e fixas - semelhante às asas dos aviões dos dias atuais - seriam mais eficientes do que asas baseadas em pássaros e morcegos. Seu trabalho foi apresentado à recém-criada Royal Aeronautical Society of Great Britain, em 1866, e Wenham decidiu provar suas idéias construindo o primeiro túnel de vento do mundo, em 1871. Os membros da Aeronautical Society fizeram uso do túnel, e ficaram surpresos e encantados com o resultado: asas fixas geravam sensivelmente mais sustentação do que os cientistas haviam previsto. Este experimento claramente demonstrou que a construção de máquinas mais pesadas do que o ar era possível, o problema era como gerar o empuxo necessário para movimentar a aeronave para frente (visto que aeronaves de asa fixa precisam de um fluxo de ar constante passando pelas asas) e como seria feito o controle da aeronave em vôo.

A década de 1880 foi tempo de estudos intensos, caracterizados pelos gentleman scientists (cientistas cavalheiros), que fizeram a maior parte das pesquisas na área da aeronáutica. Começando na década de 1880 um incontável número de avanços foram feitos, que levaram aos primeiros verdadeiros e práticos planadores. Três nomes em particular continuam bem conhecidos no mundo da aviação: Otto Lilienthal, Percy Pilcher e Octave Chanute.
Um dos primeiros planadores modernos a serem construídos, nos EUA, foi construído por John Joseph Montgomery, que voou em sua máquina em 28 de agosto de 1883, em vôo controlado. Porém somente muito posteriormente os trabalhos de Montgomery tornar-se-iam conhecidos. Anteriormente, na Europa, Jean-Marie Le Bris efetuou um vôo em 1856. Outro planador foi construído por Wilhelm Kress em 1877, em Viena.
O alemão Otto Lilienthal continuou com o trabalho de Wenham, tendo-o melhorado bastante por volta de 1874, e publicou toda sua pesquisa em 1889. Otto Lilienthal também produziu uma série de planadores de qualidade, e em 1891 Lilienthal foi capaz de fazer vôos sustentados por mais de 25 metros consistentemente, ao contrário de antigas tentativas que apresentavam resultados instáveis. Lilienthal rigorosamente documentou todo seu trabalho através inclusive de fotografias e, por esta razão, Lilienthal é o mais conhecido dos antigos pioneiros da aviação. Lilienthal também promoveu a idéia de "pule antes que você alce vôo", sugerindo que pesquisadores deveriam começar com planadores e para somente então tentar trabalhar em um avião, ao invés de desenhar tal avião diretamente no papel e esperar que tal desenho funcionasse.
Lilienthal fez vários vôos bem-sucedidos até 1896, ano de sua morte. Otto Lilienthal é por isso considerado a primeira pessoa a fazer um vôo planado controlado, na qual é o piloto que controla a aeronave. No ano da morte de Lilienthal, em 1896, estima-se que ele tenha realizado cerca de 2.500 vôos em diversas máquinas voadoras. Lilienthal morreu em um acidente aéreo em 9 de outubro, causado por um vento lateral repentino (conhecido atualmente como vento de través), que rompeu a asa de sua aeronave em pleno vôo de planeio, e fez com que Lilienthal caísse de uma altura de 17 metros e quebrasse sua espinha dorsal. Suas últimas palavras, antes de morrer no dia seguinte, foram:
Lilienthal então estava trabalhando em busca de pequenos motores adequados para equipar suas aeronaves, buscando criar uma aeronave mais pesada do que o ar capaz de alçar vôos por meios próprios.
Octave Chanute continuou o trabalho de Lilienthal na área de planadores. Chanute criou vários planadores e fez várias melhorias em suas aeronaves. No verão de 1896, ele fez vários vôos em diversos de seus planadores em Miller Beach, Indiana, e eventualmente Chanute decidiu que o melhor deles era um biplano. Como Lilienthal, Chanute documentou detalhadamente seu trabalho, e também fotografou suas máquinas e experimentos. Chanute, além disso, também ocupava boa parte de seu tempo correspondendo-se com outras pessoas que possuíam os mesmos interesses, entre elas Percy Pilcher.
Chanute estava particularmente interessado em solucionar um problema: como fornecer estabilidade à aeronave quando esta estivesse em vôo. Tal estabilidade é realizada naturalmente em pássaros, mas teria que ser realizada manualmente pelos humanos. Dos vários problemas relacionados com a estabilidade de uma aeronave em vôo, o mais desconcertante deles era a estabilidade longitudinal, por que o ângulo de ataque de uma asa fazia com que o centro de pressão da aeronave a movesse para frente, e fizesse com que o ângulo da aeronave aumentasse ainda mais.

Aviões
No século XIX algumas tentativas foram feitas para produzir um avião que decolasse por meios próprios. Porém, a maioria deles era de péssima qualidade, construídos por pessoas interessadas em aviação, mas que não tinham os conhecimentos dos problemas discutidos por Lilienthal e Chanute.
Em 1843, William Henson, um inventor inglês, fez a primeira patente de uma aeronave equipada com motores, hélices e uma asa fixa, ou seja, de um avião. Porém, o protótipo construído com base nos desenhos de Henson foi mal-sucedido, e Henson desistiu de seu projeto. Em 1848, seu amigo John Stringfellow construiu uma pequena aeronave baseada nos desenhos de Henson. A aeronave construída por Stringfellow obteve sucesso em certos aspectos, podendo decolar por meios próprios. Porém, decolava apenas sem o piloto, e podia voar apenas por uma questão de dois ou três segundos.
Em 1890, Clément Ader, um engenheiro francês, construiu um avião que ele nomeou Eole, que era equipado com um motor a vapor. Ader conseguiu decolar no Eole, mas não conseguiu controlar a aeronave, nem mantê-la no ar. Mesmo assim, Ader considerou os resultados de seu teste animadores, e imediatamente construiu uma aeronave maior, que tomou cinco anos para ser construída. Porém, seu novo avião, o Avion III, era pesado demais e nunca foi capaz de decolar.
À época, Hiram Maxim, um americano que naturalizou-se como cidadão britânico, estudou uma série de desenhos na Inglaterra, eventualmente construindo um mostruoso avião (para os padrões da época). Era um biplano equipado com dois motores a vapor, cada um capaz de gerar 180 cv de força. Maxim construiu a aeronave par estudar os problemas básicos de aerodinâmica e potência. Maxim observou que a aeronave, sem equipamentos que ajudassem a obter seu controle, seria insegura e perigosa em qualquer altitude, e ele construiu então uma pista especial, onde o avião estava atado a trilhos, para realizar seus testes. Os primeiros testes foram realizados em busca de problemas. Em 31 de julho de 1894, Maxim começou a fazer a série de testes para valer. Ele alinhava sua aeronave na pista e aplicava potência aos motores, aumentando a potência aplicada em cada teste. Os dois primeiros testes mostraram resultados razoáveis. A aeronave conseguiu "pular" nos trilhos por um ou dois segundos. Mas ele não voou. No terceiro teste, em uma tarde, a tripulação de três da aeronave aplicou potência máxima aos motores do avião, e após o avião ter alcançado 68 km/h, tendo percorrido 183 metros, a máquina produziu tanta sustentação que o avião saiu dos trilhos, tendo decolado e alçado vôo. Após percorrer 61 metros, a aeronave chocou-se com o solo. Maxim somente voltou a fazer novos testes na década de 1900, usando motores a gasolina, e aeronaves menores. Outro pioneiro foi Samuel Pierpont Langley, um cientista americano. Após uma carreira bem-sucedida em astronomia, Langley começou a estudar seriamente aerodinâmica no que é atualmente a Universidade de Pittsburgh. Em 1891, Langley publicou Experiments in Aerodynamics (Experimentos em Aerodinâmica), com sua pesquisa, e então Langley dedicou-se a desenhar e construir aeronaves baseadas em sua pesquisa. Em 6 de maio de 1896, um protótipo construído por Langley fez o primeiro vôo bem sucedido de uma aeronave mais pesada do que o ar. O nome da aeronave era Aerodrome No. 5 (Aeródromo Número 5). O avião voou por aproximadamente mil metros, a uma velocidade de 40 km/h. Em 28 de novembro outro vôo bem sucedido foi feito por Langley, com o modelo Aerodrome No.6. Este conseguiu voar por 1 460 metros. Porém, o avião decolara sem tripulantes.
Com o sucessos destes vôos-testes, Langley decidiu construir um avião que seria capaz de voar pilotado por uma pessoa. Langley começou a procurar investidores dispostos a investir em sua nova máquina. O governo americano eventualmente forneceu 50 mil dólares a Langley, talvez por causa do início da Guerra Hispano-Americana. Langley construiu então o Aerodrome A, e passou a realizar testes em uma versão menor desta aeronave, a Quarter-scade Aerodrome - um protótipo que tinha um quarto do tamanho da aeronave original - sem tripulantes. O protótipo voou duas vezes, em 18 de junho de 1901. Em 1903, o protótipo fez mais algumas decolagens bem-sucedidas.
Com o desenho básico da aeronave aparentemente aprovado nos testes, Langley acreditava que o Aerodrome A estava pronto para ser testado com um tripulante a bordo. Langley então começou a buscar por um motor adequado ao seu avião Aerodrome A. Ele contratou Stephen Balzer para a construção deste motor. Langley ficou desapontado quando viu que tal motor gerava apenas 8 cv de força, ao invés dos 12 cv que ele esperava. Um assistente de Langley, Charles Manly, então refez o desenho do motor, transformando-no em um motor com 5 cilindros, refrigerado a água, que produzia até 52 cv e 950 rpm.
Em 7 de outubro e em 8 de dezembro de 1903, Langley, ao comando da Aerodrome A, tentou fazer com que seu avião decolasse. Ele realizou suas tentativas de decolagem em um navio no Rio Potomac, e utilizou uma catapulta para fornecer o empuxo necessário para a decolagem. Porém, para a infelicidade de Langley, seu avião era muito frágil. Simplesmente produzindo uma cópia maior de suas aeronaves-testes resultou em um desenho que era pesado e frágil demais. Foram realizados no total dois testes. Em ambas as tentativas, a aeronave acabou por chocar-se com a água logo após sua decolagem. Eventualmente, os fundos monetários de Langley esgotaram-se. Tentativas em arrecadar mais fundos falharam, e seus esforços terminaram. Além do mais, o avião de Langley não dispunha de controle longitudinal, nem de trem de pouso - por isto mesmo sendo os testes realizados sobre o rio. Mesmo assim, Langley foi reconhecido pela Smithsonian Institution, uma instituição educacional sediada em Washington, DC, onde Langley anteriormente trabalhara, como o inventor do avião - isto porque Glenn Hammond Curtiss posteriormente faria várias modificações na Aerodrome A de Langley, na década de 1910, e conseguiria alçar vôo com ela.
Enquanto isto, no Reino Unido, Percy Pilcher quase se tornou a primeira pessoa a alçar vôo em um avião. Pilcher construiu vários planadores, The Bat (O Morcego), The Beetle (O Besouro), The Gull (O Mosquito) e a The Hawk (O Gavião). Pilcher alçou vôo em todos eles, obtendo sucesso em suas tentativas. Em 1899, Pilcher construiu um protótipo, um avião equipado com um motor a vapor. Porém, Pilcher morreu em um acidente aéreo, em um planador, não tendo testado o seu protótipo. Seus trabalhos ficaram esquecidos por vários anos, e somente recentemente seus estudos despertaram interesse na comunidade científica. Estudos mais recentes indicaram que tal aeronave seria capaz de alçar vôo por meios próprios, e com um tripulante a bordo.

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