Trong năm phút: anh em nhà Wright và chuyến bay đầu tiên
Wilbur và Orville Wright, hai thợ làm xe đạp ở Dayton, bang Ohio, đã thực hiện chuyến bay có động cơ, có điều khiển và kéo dài đầu tiên của một cỗ máy nặng hơn không khí vào ngày 17/12/1903. Sự kiện diễn ra trên những đụn cát ở Kill Devil Hills, gần Kitty Hawk, Bắc Carolina. Chuyến dài nhất trong bốn chuyến bay sáng hôm đó kéo dài 59 giây và đi được khoảng 260 mét (852 feet). Con số nghe có vẻ nhỏ, nhưng đó là lần đầu tiên con người cất cánh bằng động cơ, lái máy bay trên không và hạ cánh ở độ cao ngang với điểm cất cánh.
Anh em nhà Wright thuộc thời đại phát minh được nhắc đến trong Ideas That Shaped the 19th Century, khi khoa học, xưởng cơ khí và bằng sáng chế bắt đầu thay đổi đời sống hằng ngày. Chỉ cần nhớ ba ý là đủ nắm câu chuyện:
- Điều khiển đến trước. Nhiều nhà phát minh khác chạy theo động cơ lớn hơn. Anh em nhà Wright tìm cách để phi công có thể lái.
- Thử nghiệm rồi mới chế tạo. Diều, tàu lượn và một hầm gió tự chế có trước động cơ.
- Chuyến bay đầu tiên mới chỉ là khởi đầu. Phải đến năm 1905 họ mới bay quá nửa giờ, và đến năm 1908 thế giới mới tin.
Hai anh em từ Dayton
Wilbur Wright sinh năm 1867 và Orville sinh năm 1871. Cha của họ, Milton Wright, là giám mục của Giáo hội Anh em Hiệp nhất trong Chúa Kitô, còn em gái Katharine luôn gần gũi cả hai anh trai suốt đời. Cả hai đều không có bằng đại học. Vào thập niên 1890, họ mở một cơ sở in ấn rồi một cửa hàng xe đạp, Wright Cycle Company, tại Dayton.
Chiếc xe đạp quan trọng hơn vẻ ngoài của nó. Xe đạp vốn không ổn định một cách có chủ ý: người đi giữ cho xe thẳng đứng bằng những điều chỉnh nhỏ liên tục. Hai anh em dần nhìn việc bay theo cách tương tự. Máy bay không thể tự giữ vững chỉ nhờ thiết kế; phi công phải giữ thăng bằng cho nó.
Năm 1896, nhà tiên phong tàu lượn người Đức Otto Lilienthal chết trong một vụ tai nạn. Tin này thúc đẩy Wilbur đọc về hàng không, và năm 1899 ông viết thư cho Viện Smithsonian ở Washington xin sách và tài liệu về chủ đề này. Ông nhận ra nhiều người đã nghiên cứu lực nâng và công suất, nhưng hầu như chưa ai giải được bài toán điều khiển.
Bài toán họ đã giải: điều khiển
Máy bay có thể quay theo ba cách: chúc hoặc ngóc mũi (chúi), nghiêng một cánh xuống (lắc) và xoay trái hay phải (lệch hướng). Anh em nhà Wright nhận ra phi công cần điều khiển được cả ba. Giải pháp của họ cho chuyển động nghiêng là xoắn cánh (wing warping): phi công kéo dây cáp để xoắn đầu cánh, khiến một bên tăng lực nâng còn bên kia giảm. Người ta kể rằng Wilbur nảy ra ý tưởng khi xoắn một chiếc hộp các tông dài trong cửa hàng xe đạp, và ông cũng đã quan sát cách chim nghiêng cánh trên không.
Họ đi từng bước một:
- 1899: một chiếc diều hai tầng cánh nhỏ dùng để thử xoắn cánh.
- 1900: chiếc tàu lượn có người lái đầu tiên tại Kitty Hawk, một nơi hẻo lánh được chọn vì gió đều và cát mềm.
- 1901: một tàu lượn lớn hơn nhưng tạo ra lực nâng kém hơn các bảng số liệu đã công bố. Ở Dayton, họ dựng một hầm gió nhỏ và thử khoảng 200 hình dạng cánh để tự có số liệu riêng.
- 1902: tàu lượn có bánh lái đuôi di động nối với hệ thống xoắn cánh. Họ thực hiện hàng trăm lần lượn, và cuối cùng máy bay đã rẽ được và giữ được thăng bằng.
Đến cuối năm 1902, anh em nhà Wright có thứ mà không ai khác có: một cỗ máy mà phi công được huấn luyện thực sự có thể lái. Họ vẫn cần động cơ.
Chế tạo chiếc Flyer năm 1903
Không nhà sản xuất động cơ nào cung cấp được động cơ vừa nhẹ vừa mạnh, nên hai anh em nhờ thợ máy của xưởng, Charlie Taylor, chế tạo một chiếc. Đó là động cơ bốn xi-lanh công suất khoảng 12 mã lực. Họ cũng tự tính toán cánh quạt, coi mỗi cánh quạt như một cánh nhỏ quay tròn, và hai cánh quạt được truyền động bằng xích kiểu xe đạp.
Chiếc Wright Flyer hoàn chỉnh có sải cánh khoảng 12,3 mét (40 feet 4 inch) và nặng khoảng 275 kg (605 pound) chưa tính phi công. Phi công nằm sấp trên cánh dưới, dịch hông để kéo dây xoắn cánh. Máy bay chạy trên một đường ray gỗ dài khoảng 18 mét (60 feet) đặt trên cát.
Họ không phải những người duy nhất trong cuộc đua. Ngày 8/12/1903, chín ngày trước khi anh em nhà Wright bay, chiếc Langley Aerodrome do chính phủ tài trợ, do Samuel Langley của Smithsonian chế tạo, đã rơi xuống sông Potomac ngay khi phóng. Nó có động cơ mạnh nhưng không có hệ thống điều khiển thực sự.
Ngày 17/12/1903 tại Kitty Hawk
Ngày 14/12, hai anh em tung đồng xu để quyết định ai thử trước. Wilbur thắng, nhưng lần thử của ông bị chòng chành mất lực nâng và làm hỏng nhẹ chiếc Flyer. Việc sửa chữa mất ba ngày.
Sáng 17/12 trời lạnh, gió mạnh khoảng 20 dặm một giờ hoặc hơn. Hai anh em kéo cờ hiệu báo cho trạm cứu hộ gần đó, và năm người dân địa phương đến xem. Khoảng 10 giờ 35 phút sáng, Orville nằm trên cánh dưới và chiếc Flyer rời khỏi đường ray. John T. Daniels thuộc đội cứu hộ đã chụp bức ảnh nổi tiếng bằng máy ảnh của hai anh em: Orville trên không, Wilbur đứng trên cát bên cạnh cỗ máy.
- Chuyến 1 (Orville): khoảng 12 giây, 120 feet (37 mét).
- Chuyến 2 (Wilbur): xa hơn một chút, điều khiển tốt hơn.
- Chuyến 3 (Orville): lại xa hơn, khoảng 200 feet.
- Chuyến 4 (Wilbur), khoảng giữa trưa: 59 giây, 852 feet (260 mét).
Những khoảng cách này được đo so với mặt đất, trong điều kiện ngược gió mạnh, nên quãng đường thực của chiếc Flyer trong không khí dài hơn nhiều. Sau chuyến bay thứ tư, một cơn gió giật lật nhào và làm hỏng cỗ máy, và nó không bao giờ bay lại. Hai anh em gửi điện báo cho cha ở Dayton và nhờ ông chia sẻ tin này. Nhiều tờ báo không tin hoặc phớt lờ.
Biến nó thành thực dụng, 1904 đến 1909
Năm 1904 và 1905, anh em nhà Wright cải tiến thiết kế trên một cánh đồng tên Huffman Prairie, gần Dayton. Năm 1905, chiếc máy bay thứ ba của họ, Flyer III, rẽ, bay vòng và ở trên không hơn nửa giờ. Lúc đó họ có thể nói mình đã có một cỗ máy bay thực dụng.
Họ cố bảo vệ thành quả. Bằng sáng chế cho hệ thống điều khiển được cấp năm 1906, và sau đó hai anh em có những cuộc kiện tụng kéo dài với các đối thủ như Glenn Curtiss. Họ cũng giữ kín thiết kế trong lúc tìm người mua, đó là một phần lý do công chúng ít thấy họ trong nhiều năm.
Điều đó thay đổi vào năm 1908. Tháng 8, Wilbur trình diễn công khai gần Le Mans, Pháp, và các phi công châu Âu kinh ngạc trước những vòng rẽ gọn và mượt của ông. Tháng 9, Orville bay thử nghiệm cho Quân đội Hoa Kỳ tại Fort Myer, Virginia. Ngày 17/9, một cánh quạt gãy, máy bay rơi, Orville bị thương nặng và hành khách của ông, Trung úy Thomas Selfridge, tử nạn: đây là trường hợp tử vong đầu tiên trong một vụ rơi máy bay có động cơ. Dù vậy, Quân đội vẫn mua một chiếc máy bay Wright vào năm 1909, và năm đó hai anh em thành lập Wright Company.
Di sản
Wilbur qua đời vì bệnh thương hàn ngày 30/5/1912, thọ 45 tuổi. Orville sống đến ngày 30/1/1948. Trong nhiều năm ông tranh cãi với Smithsonian, nơi từng ủng hộ Langley, và năm 1928 ông gửi chiếc Flyer nguyên bản tới Bảo tàng Khoa học ở London. Nó trở về Smithsonian vào năm 1948.
Máy bay hiện đại dùng các mặt điều khiển trên cánh gọi là cánh phụ (aileron) thay cho xoắn cánh, nhưng nguyên lý vẫn là điều anh em nhà Wright đã tìm ra: phi công điều khiển chúi, nghiêng và lệch hướng. Trong khoảng một thập kỷ, máy bay trở thành công cụ quân sự trong Thế chiến thứ nhất, rồi đến lượt hàng không chở khách. Ở Nhật Bản, những chuyến bay có động cơ đầu tiên diễn ra vào tháng 12/1910 tại Yoyogi, Tokyo.
Đề thi thường hỏi gì
- Ngày và địa điểm: 17/12/1903, Kitty Hawk, Bắc Carolina.
- Nhận định chính xác: chuyến bay có điều khiển, có động cơ, kéo dài đầu tiên của một phương tiện nặng hơn không khí. Khinh khí cầu và tàu lượn đã bay từ trước, nên câu trả lời chung chung "người đầu tiên bay" sẽ mất điểm.
- Ý nghĩa: Cách mạng Công nghiệp lần thứ hai tạo ra máy móc thực dụng nhờ thử nghiệm có hệ thống; anh em nhà Wright cho thấy thử nghiệm, đo đạc và cải tiến thay thế cho việc đoán mò.
- Hệ quả: chiến tranh và giao thông mới, các ngành công nghiệp mới và tranh chấp bằng sáng chế.
- Nhầm lẫn thường gặp: chiếc Aerodrome thất bại của Langley (8/12/1903) không phải máy bay của anh em nhà Wright.
Đọc tiếp
- Ideas That Shaped the 19th Century: câu chuyện rộng hơn về khoa học, công nghiệp và những ý tưởng mới đã làm nên những nhà phát minh như anh em nhà Wright.
- Thomas Edison and the Age of Invention: cách một nhà phát minh nổi tiếng khác biến xưởng nhỏ thành phòng thí nghiệm nghiên cứu.
- Nikola Tesla and the War of the Currents: cuộc đối đầu về điện đã tiếp sức cho cùng thời đại phát minh ấy.
