George Cayley: ชายผู้คิดค้นการบิน

ประวัติศาสตร์ให้เครดิต Orville และ Wilbur Wright ในการบินเครื่องบินลำแรกของโลก แต่ Yorkshire Baronet Sir George Cayley เป็นคนแรกที่เสนอขับเคลื่อนและเผยแพร่หลักการของอากาศพลศาสตร์สมัยใหม่ จอร์จเคย์ลีย์ซึ่งเป็นเวลากว่าหนึ่งศตวรรษก่อนที่พี่น้องตระกูลไรท์จะขึ้นบินได้กำหนดแนวความคิดของเครื่องบินสมัยใหม่ว่าเป็นเครื่องบินปีกคงที่ซึ่งตรงข้ามกับเครื่องกระพือปีกที่ตลกขบขันซึ่งหลายคนในรุ่นก่อนของเขาจินตนาการไว้ จอร์จเคย์ลีย์เป็นผู้เสนอระบบแยกสำหรับการยกการขับเคลื่อนและการควบคุมและเขาเป็นคนแรกที่ระบุแรงเวกเตอร์สี่เวกเตอร์ที่มีอิทธิพลต่อเครื่องบิน: แรงผลักการยกการลากและน้ำหนัก เขายังค้นพบความสำคัญของปีกหลังเต่าซึ่งมีลักษณะโค้งงออันเป็นพื้นฐานของการบิน

เครื่องจำลองการบินของจอร์จเคย์ลีย์ซึ่งเขาบินในปี พ.ศ. 2396 แบบจำลองการทำงานนี้สร้างขึ้นในปี พ.ศ. 2516 และบินที่สถานที่เดิมในเมือง Brompton Dale สำหรับรายการทีวี ขณะนี้เครื่องร่อนดังกล่าวจัดแสดงอยู่ที่ Yorkshire Air Museum ภาพ: พิพิธภัณฑ์ Yorkshire Air

ความหลงใหลในการบินของเซอร์จอร์จเคย์ลีย์เริ่มตั้งแต่วัยเด็ก เที่ยวบินบอลลูนของพี่น้องชาว Montgolfier ในช่วงปี 1780 ทำให้เขาหลงใหล แต่เคย์ลีย์ไม่สนใจที่จะขึ้นแบบพาสซีฟ เขาต้องการสร้างเครื่องบินจริง

อุปกรณ์ชิ้นแรกของเขาคือแบบจำลองของเฮลิคอปเตอร์ของเล่นที่ออกแบบโดยชาวฝรั่งเศส Launoy และ Bienvenu ในปี 1784 เฮลิคอปเตอร์มีใบพัดหมุนสองตัวที่ทำงานโดยสายธนู เคย์ลีย์ไม่เคยเห็นของเล่นดั้งเดิม แต่เขาได้อ่านคำอธิบายของอุปกรณ์ที่เขาสร้างขึ้นมาใหม่อย่างระมัดระวังโดยแทนที่โครงผ้าไหมของชาวฝรั่งเศสที่มีขนนกติดอยู่ในจุกไม้ก๊อก เขายังคงสร้างแบบจำลองเครื่องบินที่ที่ดินของเขาในสการ์โบโรห์นอร์ทยอร์กเชียร์โดยเชื่อว่าวันหนึ่งจะสามารถทะยานสู่ท้องฟ้าได้อย่างหมดจดด้วยกลไก

ของเล่นเฮลิคอปเตอร์ของ George Cayley

ความก้าวหน้าที่สำคัญเกิดขึ้นในปี 1799 เมื่อเคย์ลีย์ระบุว่าขั้นตอนแรกและสำคัญที่สุดในการบินด้วยกลไกคือการแยกระบบแรงขับออกจากระบบลิฟท์ นักออกแบบรุ่นก่อนพยายามเลียนแบบนกและสร้างเครื่องจักรที่มีปีกกระพือปีกขนาดใหญ่ มีเพียงไม่กี่คนที่ประสบความสำเร็จ แต่เคย์ลีย์คิดต่างออกไป เขาจินตนาการถึงเครื่องจักรปีกตรึงที่ขับเคลื่อนด้วยกลไกเสริม เคย์ลีย์แกะสลักการออกแบบลงบนแผ่นดิสก์สีเงินซึ่งตอนนี้อยู่ที่พิพิธภัณฑ์วิทยาศาสตร์ในลอนดอนซึ่งมีลักษณะคล้ายกับเครื่องบินสมัยใหม่อย่างชัดเจนโดยมีปีกคงที่แคร่ใต้ท้องเรือเหมือนเรือและหางรูปกากบาทสำหรับหางเสือ เพื่อสร้างแรงขับไปข้างหน้าการออกแบบของ Cayley แสดงให้เห็นใบมีดกระพือปีก

แผ่นดิสก์สีเงินของจอร์จเคย์ลีย์มีการแกะสลักเครื่องบินปีกตรึงเป็นครั้งแรกและกองกำลังทั้งสี่ที่ทำหน้าที่บนเครื่องบิน

ในปี 1804 Cayley ได้ออกแบบกลไกที่มักพบเห็นได้ในพิพิธภัณฑ์วิทยาศาสตร์ในปัจจุบันแขนหมุนที่มี aerofoil ที่ปลายด้านหนึ่งและน้ำหนักที่ยึดติดกับอีกด้านหนึ่งเพื่อสร้างความสมดุลให้กับลิฟต์ที่ผลิตโดย aerofoil เมื่อตัดผ่านอากาศ Cayley ใช้มันทดสอบการออกแบบ aerofoil ที่มุมตกกระทบต่างๆ หลังจากนั้นไม่นานเขาก็ได้สร้างเครื่องร่อนโมโนโพเลนรุ่นแรกที่มีรูปลักษณ์ทันสมัยโดดเด่น แบบจำลองนี้มีหางกางเขนที่ปรับได้ปีกรูปว่าวติดตั้งที่มุมตกกระทบสูงและน้ำหนักที่เคลื่อนย้ายได้เพื่อเปลี่ยนจุดศูนย์ถ่วง มีขนาดเล็กพอที่จะเหวี่ยงด้วยแขนได้อาจเป็นอุปกรณ์ร่อนเครื่องแรกที่บินได้อย่างมีนัยสำคัญ

มันสวยมากที่ได้เห็นมันแล่นไปตามเนินเขาที่สูงชันและมันทำให้ความคิดที่ว่าเครื่องดนตรีขนาดใหญ่จะดีกว่าและเป็นพาหนะที่ปลอดภัยกว่าไปตามเทือกเขาแอลป์มากกว่าแม้แต่ล่อตีนที่แน่นอนปล่อยให้เขาเป็นสื่อกลางในการติดตามของเขาอย่างตั้งใจ การเอียงน้อยที่สุดของหางไปทางขวาหรือซ้ายทำให้มันมีรูปร่างเหมือนเรือโดยหางเสือ

- เซอร์จอร์จเคย์ลีย์

เครื่องร่อนเครื่องแรกของ George Cayley

ในช่วงกลางปี ​​1809 เคย์ลีย์ได้สร้างความสามารถในการยกของปีกหลังเต่าตรวจสอบการเคลื่อนไหวของศูนย์กลางของแรงกดและปัญหาของการคล่องตัว เขาระบุอย่างถูกต้องว่าบริเวณที่มีความกดอากาศต่ำเกิดขึ้นเหนือปีกซึ่งทำให้เครื่องยกขึ้น เคย์ลีย์ยังค้นพบว่าไดฮีดรัล (ปีกตั้งต่ำลงที่กึ่งกลางและสูงกว่าที่ปลายด้านนอก) ปรับปรุงเสถียรภาพด้านข้าง เขายังคงค้นคว้าโดยใช้แบบจำลองและในปีพ. ศ. 2353 เคย์ลีย์ได้ตีพิมพ์บทความสามตอนแบบคลาสสิกของเขาในตอนนี้ "On Aerial Navigation" ซึ่งเขาได้วางรากฐานของศาสตร์แห่งอากาศพลศาสตร์

อุปสรรคที่ใหญ่ที่สุดของเคย์ลีย์คือการหาแหล่งพลังงานที่เหมาะสมเพื่อขับเคลื่อนเครื่องบินของเขา เคย์ลีย์รู้ดีว่าพลังที่ผลิตโดยกล้ามเนื้อของมนุษย์เพียงอย่างเดียวนั้นไม่เพียงพอต่อการบิน แต่แหล่งพลังงานเชิงกลในสมัยนั้นไม่เหมาะสำหรับเครื่องจักรที่ว่องไวเช่นเครื่องบิน เครื่องยนต์ไอน้ำมีน้ำหนักมากเกินไปสำหรับการบินเขาจึงประดิษฐ์เครื่องยนต์สันดาปภายในโดยใช้ดินปืนเป็นเชื้อเพลิง แต่มันก็ทำงานได้ไม่ดีนัก ปัญหาเรื่องอำนาจเป็นที่มาของความผิดหวังและความผิดหวังอย่างมากสำหรับเคย์ลีย์ แต่เขาก็ไม่สูญเสียความหวัง

อย่างไรก็ตามฉันรู้สึกมั่นใจอย่างยิ่งว่างานศิลปะอันสูงส่งนี้จะถูกนำกลับบ้านไปสู่ความสะดวกสบายของมนุษย์ในไม่ช้าและเราจะสามารถขนส่งตัวเองและครอบครัวรวมทั้งสินค้าและแชทของพวกเขาได้อย่างปลอดภัยทางอากาศมากกว่าทางน้ำและด้วย ความเร็ว 20 ถึง 100 ไมล์ต่อชั่วโมง ในการสร้างเอฟเฟกต์นี้จำเป็นต้องมีการเสนอญัตติครั้งแรกเท่านั้นซึ่งจะสร้างพลังงานได้มากขึ้นในช่วงเวลาที่กำหนดตามสัดส่วนของน้ำหนักมากกว่าระบบกล้ามเนื้อของสัตว์

- เซอร์จอร์จเคย์ลีย์

ในอีกสามทศวรรษข้างหน้าจอร์จเคย์ลีย์ได้เก็บความฝันของเขาไว้และไล่ตามอาชีพอื่น ๆ เขาเริ่มมีส่วนร่วมในกิจการสาธารณะตีพิมพ์จุลสารเกี่ยวกับการปฏิรูปรัฐสภาและได้รับเลือกให้เป็นสมาชิกรัฐสภาของ Scarborough เขาช่วยก่อตั้ง Yorkshire Philosophical Society ในปี 1821 โดยร่วมก่อตั้ง British Association for the Advancement of Science ในปี 1831 และ Regent Street Polytechnic Institution ในปี 1838 เขาได้ประดิษฐ์เรือชูชีพที่ปรับตัวเองได้ล้อก้านปรับแรงดึงรถแทรกเตอร์ตีนตะขาบซึ่งเขาเรียกว่า“ Universal Railway” และสัญญาณอัตโนมัติสำหรับทางข้ามรถไฟ นอกจากนี้เขายังมีส่วนร่วมในด้านขาเทียมเครื่องยนต์อากาศไฟฟ้าสถาปัตยกรรมโรงละครขีปนาวุธทัศนศาสตร์และการถมที่ดินและมีความเชื่อว่าความก้าวหน้าเหล่านี้ควรมีให้โดยเสรี

ในช่วงเวลากว่า 30 ปีนี้ไม่มีอะไรน่าตื่นเต้นเกิดขึ้นในด้านการบินจนกระทั่งวิลเลียมเฮนสันได้จดสิทธิบัตรเครื่องบินที่เรียกว่า "Aerial Steam Carriage" แม้ว่าเคย์ลีย์จะตอบสนองต่อแนวคิดของเฮนสันอย่างไม่พอใจ แต่ก็เป็นแรงบันดาลใจให้เขาหันกลับมาสนใจเรื่องที่เขาชอบ ในปีพ. ศ. 2392 เคย์ลีย์ได้สร้างเครื่องร่อนขนาดเต็มลำแรกของเขาโดยใช้แบบเดียวกับที่เขาสร้างขึ้นในปี พ.ศ. 2342 และประสบความสำเร็จในการบินเด็กชายอายุ 10 ขวบในเที่ยวบินระยะสั้นหนึ่งเที่ยว ในปีพ. ศ. 2396 เขาได้สร้างเครื่องร่อนขนาดใหญ่ขึ้นและส่งคนขับรถโค้ชของเขาบินข้ามหุบเขาบรอมป์ตันไป 900 ฟุต บางคนบอกว่าเป็นหลานชายของเขาไม่ใช่โค้ชที่ขึ้นเครื่องบิน คนอื่น ๆ ยังคงยืนยันว่าไม่ใช่ แต่เป็นพ่อบ้านแทน

“ บอยแคเรียร์” บินในปี พ.ศ. 2392

“ ร่มชูชีพที่ควบคุมได้” บินครั้งแรกในปี พ.ศ. 2396

เคย์ลีย์เสียชีวิตในปีพ. ศ. 2407 ก่อนวันเกิดครบรอบ 84 ปีของเขาไม่นาน เขาไม่เพียง แต่วางรากฐานของวิทยาศาสตร์อากาศพลศาสตร์และคิดค้นแนวคิดเครื่องบินสมัยใหม่เขายังสร้างและบินแบบจำลองและเครื่องจักรขนาดเต็มเพื่อแสดงให้เห็นถึงหลักการที่เขากำหนด Cayley เป็นแหล่งที่มาของแรงบันดาลใจสำหรับนักบินหลายคนในศตวรรษที่ 18 และ 19 เช่น William Henson และ John Stringfellow ผลงานด้านการบินของเขาได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวางในหมู่ผู้ที่รู้จักเขาเช่นฟรานซิสเวนแฮมออคเทฟชานุตและพี่น้องตระกูลไรท์ แต่สำหรับคนทั่วไปแล้วจอร์จเคย์ลีย์แทบไม่เป็นที่รู้จัก

ประมาณ 100 ปีที่แล้วเซอร์จอร์จเคย์ลีย์ชาวอังกฤษคนหนึ่งได้นำศาสตร์แห่งการบินไปสู่จุดที่ไม่เคยมีมาก่อนและแทบจะไม่สามารถเข้าถึงได้อีกในช่วงศตวรรษที่ผ่านมา

- วิลเบอร์ไรท์ 2452