Como piloto de testes da Força Aérea, o tenente-coronel Dawn Dunlop voou em dezenas de aviões diferentes, desde o ágil caça F-15E Strike Eagle até o enorme jato de transporte C-17 até o russo MIG-21. Localizada na Base Aérea de Edwards, ela faz parte do esquadrão de elite que está colocando o F / A-22 Raptor, um caça a jato, em seus ritmos. Mas a aeronave que a Dunlop teve o controle mais difícil foi uma réplica do planador de 1902 dos irmãos Wright. Mais de uma vez ela derrubou a nave de pele de musselina nas areias varridas pelo vento de Kitty Hawk, na Carolina do Norte. “Foi uma grande surpresa”, lembra Dunlop da experiência (contundente) do ano passado, parte de um programa comemorativo da Força Aérea. "Eles fizeram tão simples para voar hoje que esquecemos o quão difícil era naquela época."
Este mês, grande parte do mundo estará revisitando “naquela época”, já que numerosas cerimônias, livros e reconstituições marcam a invenção do voo motorizado. Foi logo depois das 10:30 da manhã de 17 de dezembro de 1903, quando Orville Wright, um inventor de Ohio e dono de uma loja de bicicletas, decolou em um vento quase congelante para uma viagem de 12 segundos conduzida por uma hélice - uma viagem a pé que pode ter lançado a era moderna. “A aviação é a tecnologia definitiva do século 20”, diz Tom Crouch, curador sênior de aeronáutica do Museu do Ar e do Espaço do Instituto Smithsonian (NASM) e autor de Wings: AHistory of Aviation, de Kites à Era Espacial . "Vôo simbolizou nossas mais profundas aspirações, como liberdade e controle do nosso destino."
Em meio a todas as comemorações do tão esperado centenário, pode ser fácil perder de vista o quão surpreendentes foram os primeiros vôos. Como Dunlop descobriu, os aviões de Wright eram perigosos. Conjuntos frágeis de arame, madeira e tecido movidos por motores caseiros, eram aves relutantes, difíceis de dirigir e fáceis de bater. Na verdade, aviões baseados no Flyer que Orville Wright persuadiu matariam dezenas de pilotos nos próximos anos. Ainda assim, o ofício personificava o que hoje reconhecemos como o básico do voo e, embora a aviação tenha avançado muito além do que os irmãos imaginavam - em 2000, os aviões transportavam mais de três bilhões de passageiros - os Wrights previram uma surpreendente gama de desenvolvimentos cruciais. . “Voar de planador foi um verdadeiro desafio”, diz Dunlop, “mas quando você se recupera, percebe que projeto brilhante ele realmente era”.
Dos gregos antigos, cujo conto mitológico das asas de cera de Ícaro derreteu quando ele se elevou muito perto do sol, para esculturas deixadas pela civilização incaica sul-americana nas paredes de sua sagrada cidadela andina de Machu Picchu, a humanidade há muito tempo é fascinada por a ideia de voar. Pinturas renascentistas e afrescos da ascensão de Cristo ao céu "tinham um conceito de ar como algo a ser trabalhado", diz Richard Hallion, ex-curador e historiador da Força Aérea, e autor de " Taking Flight: Inventing the Aerial Age" da Antigüidade. Primeira Guerra Mundial “Cristo é mostrado levantando-se como um foguete, e todos os apóstolos têm roupas feitas pelo vento. Os anjos têm asas musculosas em proporção ao seu tamanho. ”Entre as primeiras visões mais surpreendentes do voo humano motorizado estão os esboços de asas mecânicas e helicópteros rústicos do século 15 de Leonardo da Vinci. No entanto, as ideias de Leonardo nunca saíram da página.
A primeira pessoa a aplicar princípios científicos aos problemas do voo foi George Cayley, um baronete inglês conhecido hoje como o pai da navegação aérea. Nascido em 1773, ele construiu o primeiro planador para subir no ar com uma pessoa a bordo - seu cocheiro, em 1853 - e identificou corretamente a sustentação, o arrasto e o impulso como as forças principais a serem dominadas para o vôo motorizado. Cayley, que publicou sua pesquisa nos periódicos Nicholson Journal of Natural Philosophy, Chemistry e Arts, foi o primeiro experimentador de aviação a usar métodos de pesquisa que seriam familiares aos cientistas e engenheiros de hoje, Peter Jakab, presidente da divisão de aeronáutica da NASM, escreve em seu livro Visions of a Flying Machine .
O primeiro balão de ar quente com passageiros chegou ao ar em 1783, quando seus inventores, os irmãos Montgolfier, enviaram uma ovelha, um galo e um pato voando por oito minutos no céu sobre Versalhes. No século seguinte, balões e dirigíveis mais leves que o ar, difíceis de controlar ou impossíveis de controlar, eram considerados a única maneira realista de se elevar. Enquanto isso, os inventores continuavam lutando com o desafio de um vôo mais pesado que o ar. Alguns planadores construíram em forma de mariposas ou morcegos; outros construíram enormes aeronaves movidas a vapor que eram impraticáveis; uma tal engenhoca desabou sob seu próprio peso. Nenhum "teve a menor influência sobre a invenção do avião", escreve Crouch.
Alguns pioneiros estavam no caminho certo. O alemão Otto Lilienthal construiu 16 planadores diferentes entre 1891 e 1896, fazendo quase 2.000 vôos nas colinas baixas fora de Berlim. Em seus experimentos, ele acumulou dados sobre o levantamento e inspiraria os irmãos Wright, mas sua morte em 1896 em um de seus próprios planadores teve um efeito negativo sobre a aviação. Convencidos de que o voo motorizado era uma loucura perigosa, muitos europeus que trabalhavam no problema abortaram seus esforços.
Ao contrário de seus predecessores, os Wrights perceberam que o controle de uma aeronave era pelo menos tão importante quanto levantar e empurrar. A inspiração crucial deles era entender que a aeronave voaria em três dimensões: subida e descida (inclinação), esquerda e direita (guinada) e rolagem (movimento bancário e inclinado que, em conjunto com o leme, envia um avião para curvas dramáticas) . Roll, especialmente, havia sido amplamente ignorado ou inimaginado por seus antecessores. Hallion escreve que os Wrights, como ciclistas, visualizaram um avião girando como um ciclista, fazendo uma curva dura - encostando-se nele. John Anderson, curador de aerodinâmica do National Air and SpaceMuseum e autor de O Avião - Uma História de sua Tecnologia, diz que a contribuição tecnológica mais duradoura dos Wrights é pura e simplesmente o controle de vôo. Wilbur Wright foi a primeira pessoa a entender como um avião virou.
Lemes simples, como os usados para pilotar barcos através da água, e elevadores (como os lemes, exceto os horizontais) eram suficientes para mover um avião para cima e para baixo ou para a esquerda e para a direita. Mas a terceira dimensão, fazer um banco de avião e girar, exigia uma abordagem totalmente nova. O primeiro avanço dos Wrights foi perceber que o ar que fluía pelas asas podia ser usado para empurrar uma asa para baixo enquanto ela levantava a outra - "rolando" o avião por uma curva inclinada. Em seguida, eles descobriram como fazer com que as duas asas se movessem no caminho certo, na hora certa - um conceito simples e simples chamado de deformação das asas, que envolvia torcer toda a asa para facilitar a virada.
A combinação de criatividade e habilidade de engenharia dos Wrights continua a surpreender os estudiosos hoje. "Eles tinham a capacidade de visualizar máquinas que ainda não haviam sido construídas", diz Crouch. A partir do momento em que atingiram a deformação das asas como a solução para mover uma aeronave em três dimensões na primavera de 1899, foram apenas quatro anos e meio até o épico, embora breve, vôo em Kitty Hawk. Como Hallion coloca, "The Wrights, quando eles se uniram, mudou-se com uma velocidade incrível."
A princípio, o potencial do avião empobreceu a imaginação dos cientistas mais progressistas. Demasiado caro para alguém que não fosse rico ousado e demasiado perigoso para uso comercial regular, a máquina dos Wrights foi ridicularizada como frívola; até os irmãos achavam que apenas os governos nacionais teriam recursos para construir e pilotar aviões. "É duvidoso que os aviões cruzem o oceano", disse o eminente astrônomo de Harvard, William Pickering, em 1908, de acordo com a história de Hallion. “O público superestimou muito as possibilidades do avião, imaginando que em outra geração eles poderão voar para Londres em um dia. Isso é manifestamente impossível.
Tal desdém resfriou o investimento dos EUA na aviação. Entre 1908 e 1913, o governo dos EUA gastou apenas US $ 435.000 em aviação - menos que a Alemanha, a França, o Chile e até a Bulgária. Os inventores e empresários europeus logo construíram aviões melhores, mais rápidos e mais estáveis do que os Wrights. "O avião Wright foi superado pelos projetos europeus já em 1910", diz Jakab. Os aviadores e inventores alemães, russos e especialmente franceses logo dominaram os céus, como atesta nosso vocabulário; "Aviação", "aileron", "fuselagem" e "helicóptero", todos têm origens francesas.
Para todas as realizações dos Wrights, suas aeronaves ainda estavam duvidosas. Meia dúzia de pilotos foram mortos voando em panfletos de Wright em um período de um ano a partir de 1909; outros aviões antigos também eram perigosos. "Os europeus não estavam aprendendo com a experiência de Wright como voar, eles estavam aprendendo a voar melhor", escreve Hallion. Designers como Louis Blériot moveram as hélices "empurradoras" dos Wrights para a frente do avião, o que simplificou o projeto (uma hélice montada na parte traseira requer estruturas mais elaboradas para os lemes e elevadores). A configuração original do biplano - que era forte, leve e gerou muito design de avião dominado pelo elevador até o início da década de 1930, quando os monoplanos, que são mais rápidos, assumiram o controle.
No início da Primeira Guerra Mundial, o avião tinha se tornado uma tecnologia militar e comercial. O openockpit, em grande parte aviões de madeira e tecido justamente nos céus da Europa - aviões como o britânico Sopwith Camel e o alemão Albatros - eram mais rápidos e muito mais ágeis que o Wright Flyer, mas ainda assim perigosos. Heróis como Manfred von Richthofen (o Barão Vermelho) e o americano Eddie Rickenbacker criaram a mística do ás de caça, mas milhares de outros pereceram no ar. Em 1917, a expectativa de vida de um piloto de caça britânico em uma zona de combate, escreve Hallion, foi de três semanas.
Mas a guerra acelerou o desenvolvimento da incipiente indústria aeronáutica. O primeiro voo de passageiros foi em 1908, quando Wilbur Wright levou um Charles Furnas durante os testes do Wright Flyer. Os vôos programados de passageiros só começaram a partir de 1º de janeiro de 1914, quando Tony Jannus, piloto empreendedor da Flórida, começou a voar com saltos de US $ 5 em Tampa Bay. Aviões voando em baixas velocidades e baixas altitudes foram atingidos pelos ventos, causando um bumpy - e muitas vezes repugnante - ride. Cabines mal ventiladas, cheias de exaustão do motor e fumaça de gás. E o mau tempo manteve os aviões no chão, fazendo com que as viagens aéreas não fossem confiáveis. No entanto, a demanda pública acelerou.
Nos anos 20 e 30, o investimento da indústria e do governo alimentou a inovação. Molduras de madeira e peles de pano deram lugar a desenhos de allmetal, que por sua vez possibilitaram embarcações maiores e mais fortes, cabines seladas, aerodinâmicas e voos de alta altitude. Também foram importantes os instrumentos de voo confiáveis, como o horizonte artificial, o altímetro e o giroscópio direcional, cruciais para voar em condições climáticas adversas (e manter as companhias aéreas dentro do cronograma). Em 1932, as companhias aéreas dos EUA estavam voando mais de 475.000 passageiros por ano.
(Smithsonian Institution. Foto por Eric Long / OIPP) Em 1935, a aviação alcançou um novo pico - e, estranhamente, talvez, um patamar - com o desenvolvimento do DC-3 da Douglas Aircraft Company. Com 21 assentos, construção toda em metal, design aerodinâmico, trem de pouso retrátil, piloto automático e velocidade de cruzeiro de quase 200 milhas por hora, o DC-3 é considerado por muitos especialistas o ápice do avião propulsionado por hélice. o padrão para aviões que conhecemos hoje.
À medida que novos projetos de motores impulsionavam as hélices cada vez mais rápido - em suas pontas, eles quebraram a barreira do som - os engenheiros se depararam com propriedades aerodinâmicas desconcertantes. Ondas de choque e turbulência imprevisível prejudicaram o desempenho. As hélices perderam eficiência e impulso quando se aproximaram de velocidades supersônicas.
O homem que superou esse limite não era um engenheiro profissional. Frank Whittle, filho de um maquinista e piloto da Royal Air Force, teve a ideia de um motor a jato enquanto servia como instrutor de voo no início da década de 1930. "Whittle era um pato estranho, empurrando uma idéia que todo mundo achava que era meio maluquice", diz o historiador Roger Bilstein, autor de Flight in America: From the Wright to the Astronauts . "Ninguém achou que funcionaria."
Whittle persistiu, eventualmente juntando os recursos para projetar um motor a jato funcional por conta própria. O conceito, de qualquer forma, é simples: o ar que entra na frente do motor é comprimido e combinado com combustível, depois inflamado; a mistura queimando ruge pela parte de trás do jato, gerando tremendo empuxo ao passar por turbinas que alimentam os compressores na frente do motor.
O motor a jato de Whittle foi testado pela primeira vez no laboratório em 1937 e, quatro anos depois, acionou um caça especialmente projetado em uma base aérea próxima a Gloucester, na Inglaterra. Os pilotos que assistiam ao vôo de teste ultrassecreto do lado do campo de pouso úmido ficaram perplexos. "Meu Deus, os capangas, devo dar voltas", disse um oficial mais tarde. "Não tinha uma hélice!"
Enquanto isso, um engenheiro alemão chamado Hans von Ohain estava desenvolvendo seu próprio motor a jato. Em 1944, um punhado de caças a jato e bombardeiros, incluindo o Messerschmitt Me 262 - o primeiro jato operacional do mundo - prestaram serviço na Luftwaffe . Nos Estados Unidos, os militares colocaram os jatos em segundo plano, convencidos de que a guerra seria ganha com aviões convencionais e muitos deles. Desviar recursos para trabalhar no jato não comprovado, insistiam as autoridades, seria uma perda de tempo. Mas depois que os Aliados varreram a Alemanha no final da guerra, eles recrutaram dezenas de cientistas alemães de jatos e foguetes, incluindo Wernher von Braun, e os levaram para os Estados Unidos na “Operação Paper-clip”. por décadas de inovação liderada pelos EUA, desde a tecnologia de jatos imediatamente útil até os avanços em foguetes que acabariam por tornar possível o programa espacial.
A tecnologia de propulsão a jato era a coisa mais importante na aviação desde os Wrights. “O jato não foi um refinamento de nada, foi um avanço completo”, diz Anderson, da Nasm. “Toda uma segunda era da aviação foi aberta por Whittle e von Ohain.” No entanto, os inventores do jato nunca obtiveram o reconhecimento que os Wrights desfrutaram. As patentes de Whittle foram apropriadas pelo governo britânico durante a guerra, e von Ohain começou discretamente uma nova carreira em 1947 - como cientista de propulsão da Força Aérea dos Estados Unidos.
No entanto, seriam necessários anos de trabalho meticuloso para transformar o avião a um transporte confiável. Nos primeiros dias, pilotos de aviões de caça tinham uma chance em quatro de morrer em um acidente de avião. Velocidades supersônicas, pelo menos 650 km / h, exigiam repensar noções convencionais sobre aerodinâmica, controle e eficiência. O projeto do X-1, que quebrou a barreira do som sobre o MurocDryLake, na Califórnia, em 1947, foi baseado na bala de calibre .50, um objeto que os engenheiros sabiam se tornar supersônico. Ele foi pilotado pelo lacônico piloto de testes West Virginian Chuck Yeager, um veterano da 2ª Guerra Mundial que contou dois Messerschmitt 262 entre suas mortes.
A bravura desses pilotos de teste é o que costumamos lembrar dos primeiros dias das viagens de avião. Mas talvez mais importante foi o enorme gasto do governo com pesquisa espacial e de aviação nos anos 50 e 60. Em 1959, o setor de aviação era um dos maiores empregadores do setor manufatureiro dos Estados Unidos, com mais de 80% de suas vendas na década e meia após a Segunda Guerra Mundial para os militares. Os sucessos aéreos e espaciais da América tornaram-se símbolos poderosos na guerra fria, e a indústria aeroespacial em expansão obteve o que equivalia a um cheque em branco do governo. Afinal, como um personagem na versão cinematográfica de The Right Stuff observou: "Sem dinheiro, sem Buck Rogers".
"O investimento do governo em coisas relacionadas ao vôo levou toda uma ampla frente do desenvolvimento tecnológico", diz Crouch. “Uma coisa depois da outra se desenvolveu porque estava de alguma forma relacionada ao vôo e os governos estavam gastando dinheiro com isso.” Os computadores tornaram-se ferramentas de aviação onipresentes, desde o projeto de aeronaves complexas até a formação de redes globais de venda de ingressos. O motor a jato também levou a aviação civil a novas alturas - e velocidades. A Boeing apresentou um protótipo do jato de passageiros 707, em 1954, que poderia voar mais de 600 mph (três vezes mais rápido que o DC-3). Quatro anos depois, a Pan American iniciou o serviço 707 regular de Nova York a Paris, inaugurando a era do jato.
À medida que as duras lições dos pilotos de testes militares geravam projetos de jatos mais seguros e estáveis, a própria forma do mundo começou a mudar. De enormes bombardeiros nucleares B-52 capazes de voar sem escalas de Omaha a Moscou em 11 horas, a jatos de passageiros que poderiam cruzar o Atlântico em 7 horas, o jato tornou as viagens internacionais acessíveis a quase todos. Grandes jatos de passageiros se tornaram comuns - o Boeing 747 de 452 passageiros estreou em 1969 - e o número de pessoas que voavam subia constantemente a cada ano.
Aviões de passageiros supersônicos eram a próxima fronteira óbvia. Mas com as exceções do Tupolev TU-144 soviético, que voou pela primeira vez em dezembro de 1968, e do Concorde, uma joint venture entre a França e a Grã-Bretanha que decolou dois meses depois, a viagem supersônica de passageiros permaneceria em grande parte uma novidade. Ambos os aviões foram um fracasso financeiramente. Em quase 30 anos voando através do Atlântico a uma velocidade duas vezes maior que a do som, o Concorde, que consome muito combustível, nunca empatou. A Air France cessou o serviço Concorde regularmente programado em maio deste ano e a British Airways em outubro. No entanto, os empresários e políticos continuaram a flutuar idéias futuristas (e até agora impraticáveis), como o Expresso do Oriente, um enorme transporte supersônico que levaria até 200 passageiros de Nova York a Pequim em duas horas, saltando como uma pedra em toda a terra atmosfera a Mach 5.
Alcançar velocidades cada vez maiores não tem sido necessariamente a maior prioridade para os militares. Desde a década de 1970, os planejadores militares enfatizaram a manobrabilidade e a discrição. Mas os novos aviões, com asas menores e superfícies de controle, tendiam a ser instáveis. Isso mudou com o desenvolvimento na década de 1970 dos computadores de bordo, ou sistemas “fly-by-wire”, no jargão da aviação, capazes de fazer milhares de ajustes por segundo para lemes e outras superfícies de controle. O bombardeiro stealth Northrop B-2 e o caça invisível Lockheed F-117ANighthawk, feixes bizarros de ângulos estranhos e asas grossas projetados para desaparecer do radar inimigo parecem desafiar as leis da aerodinâmica com a ajuda de software sofisticado. A tecnologia fly-by-wire suprema, veículos aéreos não tripulados, ou UAVs, são drones controlados remotamente, que já viram serviço nos céus do Afeganistão e do Iraque.
Para muitos especialistas em aviação, a tecnologia de aviões parece ter acalmado outra queda na taxa de progresso. “Essa é a grande questão: o avião em sua forma agora é uma tecnologia madura?”, Diz Jeremy Kinney, curador da NASM. “As companhias aéreas estão indo muito bem com aviões de turbocomplanos de fuselagem larga, transportando centenas de pessoas, e os militares estão essencialmente inovando refinamentos. Existe até um próximo patamar?
Engenheiros esperam que sim. "Claro, chegamos a um certo nível de maturidade na última parte do século 20, que alguns vêem como um patamar, o mesmo que nos anos 30", diz Anderson, do Smithsonian, ex-presidente da Aerospace da Universidade de Maryland. Departamento de Engenharia. “Acredito que esta é uma plataforma da qual daremos um salto e veremos avanços dramáticos.” Além de melhorias na eficiência e no desempenho de aeronaves existentes, os refinamentos tecnológicos podem em breve permitir realizações incríveis: sistemas fly-by-wire que mantêm um avião no ar com uma asa disparada, a redução ou mesmo a eliminação de estrondos sônicos e aeronaves não tripuladas capazes de manobras dramáticas que matariam um piloto.
Curiosamente, algumas das pesquisas mais avançadas que estão ocorrendo agora têm uma notável semelhança com as inovações que os Wrights fizeram há mais de um século. No Centro de Pesquisa de Voo Dryden da NASA em Edwards, Califórnia, engenheiros do Programa de Ala Aeroelástica Ativa equiparam um caça F / A-18 Hornet com asas mais flexíveis que testam as possibilidades de projeto de asa aeroelástica - essencialmente uma versão da asa de Wrights -warping, embora um que usa sistemas de computador muito avançados para induzir as asas a mudar de forma a velocidades supersônicas. As asas aeroelásticas tornam possíveis as manobras bancárias, girando a própria asa, melhorando o desempenho em velocidades supersônicas. “Muito poucos pássaros voam com ailerons ou flaps de ponta”, ironiza Dick Ewers, piloto de testes da NASA no projeto. Em vez disso, diz ele, os pássaros mudam a forma de suas asas, dependendo de quão rápido ou lento estão indo e se estão girando, escalando, subindo ou subindo. "Aviões gastam muito peso e dinheiro fazendo asas duras", ele continua. A asa aeroelástica irá acabar com as abas e mover o avião, alterando a forma da própria asa, ele prevê: "Em vez de endurecer a asa, queremos que seja flexível e aproveitemos isso ”.
Um logotipo do Centennial of Flight no protótipo do avião orgulhosamente anuncia a notável conexão do projeto com a tradição. Os planos do futuro podem compartilhar uma inspiração com os Wrights, que guiaram com sucesso seu Flyer em três dimensões, mudando a forma de suas asas. "Cem anos depois, podemos descobrir que as respostas dos irmãos Wright estavam mais aerodinamicamente corretas do que vivíamos há 80 anos", diz Dave Voracek, engenheiro-chefe do projeto. "Nós realmente fizemos um círculo completo."
