capitolo 3 - L™aeroplano e la bicicletta

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Lord Kelvin
I fratelli Wright, prima di acquisire fama e ricchezza con la loro
invenzione, mandavano avanti un’azienda produttrice di biciclette. La
cosa è molto più di una semplice curiosità, poiché le conoscenze nel
campo delle due ruote costituiscono un importante fattore tra quelli
che permisero a Wilbur e Orville Wright di essere i primi uomini a
compiere un volo con un mezzo “più pesante dell’aria” 1.
I legami esistenti tra il )O\HU, decollato nel dicembre 1903, e la
bicicletta, sono molti, e a diversi livelli. Innanzi tutto, la bicicletta
servì per compiere un esperimento fondamentale nella
determinazione delle caratteristiche geometriche delle ali. In seco ndo
luogo, la confezione nella quale erano venduti i tubolari per ruote di
bicicletta suggerì a Wilbur Wright l’elegante soluzione di un
problema sino a quel momento irrisolto: il controllo della direzione di
volo. In ultimo, gli stessi pezzi costituenti la bicicletta furono
utilizzati per costruire parti dell’aeroplano e delle apparecchiature
(prima fra tutte, la galleria del vento) che resero possibili gli
esperimenti preparatori al primo volo.
/DVFHOWDGLXQSDUDGLJPD
I fratelli Wright possedevano uno spiccato senso pratico,
trasmesso loro principalmente dalla madre, Susan. Si erano dedicati
al volo, nelle sue varie forme, sino almeno dal 1878, quando, all’età
di 11 anni (Wilbur) e 7 anni (Orville) costruivano e vendevano ai
coetanei piccoli elicotteri ad elastico (fig. 1), replicando un esemplare
regalato loro dal padre 2. Costui, ministro ecclesiastico della Chiesa
unita dei Fratelli, trascorreva lunghi periodi lontano da casa, e di
ritorno dai suoi viaggi era solito portare curiosi regali ai figli.
Fig. 1: il SODQRSKRUH di Alphonse Penaud
Gli Wright si trasferirono stabilmente nel 1884 a Dayton a causa
di una nuova assegnazione del capofamiglia 3. Nel 1890, il più
giovane dei due, Orville, abbandonò la scuola appena diciottenne, per
dedicarsi ad un’occupazione alla quale poco tempo dopo avrebbe
partecipato anche Wilbur. Nacque così la prima azienda di famiglia,
la Wright Printing, tipografia che divideva la propria attività tra la
stampa di cartoline augurali e l’edizione di giornali, primo dei qua li
fu il poco fortunato “The Midget”.
Orville prima e Wilbur dopo acquisirono le necessarie capacità
teoriche e pratiche per essere buoni stampatori; poi passarono
all’invenzione e alla fabbricazione di presse tipografiche, e in stretta
successione all’abilità di riparare e costruire una bicicletta, che
proprio in quegli anni vedeva la luce nella forma alla quale siamo
ancora oggi abituati (la cosiddetta “bicicletta di sicurezza”). La
novità era costituita dalle dimensioni identiche delle due ruote, in
luogo di quella anteriore enormemente più grande.
Il negozio di “Wright Cycle Exchange” aprì nel 1893, per poi
trasferirsi nello stesso anno in altra sede, sempre a Dayton, con il
nome di “The Wright Cycle Company”.
Parlare della nascita di un interesse da parte di chi lo possiede
non è semplice, e sottostà spesso a semplificazioni, ma prendendo per
buono quanto riferito da Orville Wright stesso è confermata la tesi di
un interesse per il volo sin dalla più tenera età: “Il nostro interesse per
il volo cominciò quando eravamo bambini. Nostro padre portò a casa
un piccolo giocattolo che, sospinto da una molla di gomma, si alzava
in aria. Costruimmo un certo numero di copie di questo giocattolo, e
tutte volarono bene. Con il plurale mi riferisco a mio fratello Wil bur
e a me. Ma quando decidemmo di costruire il giocattolo su scala
molto più grande nulla funzionò più nello stesso modo. Non
capimmo il motivo di ciò, di conseguenza abbandonammo gli
esperimenti. Nel 1896 leggemmo sul giornale, o su qualche rivista,
degli esperimenti di Otto Lilienthal, che compiva voli librati
lanciandosi dalla sommità di una collina in Germania. La sua morte
alcuni mesi più tardi durante un lancio dalla stessa collina aumentò,
se possibile, il nostro interesse per l’oggetto, e cominciam mo a
cercare libri che trattavano l’argomento. Trovammo un lavoro del
professor Marey sulla meccanica degli animali, che trattava del
meccanismo dell’uccello per il volo, ma oltre a questo, per quanto
posso ricordarmi, abbiamo trovato poco.” 4
Nel 1896, dunque, I fratelli Wright conobbero la figura di Otto
Lilienthal, che proprio in quell’anno avrebbe trovato la morte, e
subito si documentarono in proposito. Sintomatico, invece, il giudizio
di Orville Wright sullo stato dell’arte degli studi sulla meccanica del
volo. Non è chiaro se il suo ZHIRXQGOLWWOH (“vi abbiamo trovato ben
poco”) liquidasse solo l’opera di Marey 5, al tempo giudicata
importantissima per l’avanzamento della comprensione e imitazione
del volo animale, o l’intero corpus di conoscenze di q uel tempo. Sta
di fatto che Orville e Wilbur Wright avevano compreso che
l’approccio che sceglieva la replica funzionale di tutte le parti del
modello (in questo caso, gli uccelli) non avrebbe portato lontano.
I fratelli furono sicuramente influenzati dall a struttura del
SODQRSKRUH di Penaud, dotato di ala fissa; tuttavia, il loro merito, e
salto tecnologico di estremo valore, è passare da un modellino di
aereo più o meno capace di sostenersi in volo a una macchina in
grado di portare il proprio peso e quel lo di un pilota umano.
Fig. 2: il meccanismo ideato da Marey per l’analisi del volo animale
Etienne Jules Marey (1830-1904) aveva tentato la via della
comprensione esatta del meccanismo di funzionamento del volo
animale. Egli era convinto della possibilità di replicarne fedelmente
la dinamica, e intravedeva questa come la via verso il possibile volo
umano.
Non era il primo a cimentarsi in un’impresa del genere, ma la sua
epoca forniva strumenti tecnici che gli permisero un’analisi
totalmente nuova. Combinando un bizzarro meccanismo
appositamente concepito (fig. 2) con la tecnica cronofotografica di
Eadweard Muybridge, reso celebre dalla ripresa del cavallo al
galoppo6 (fig. 3), Marey analizzò in dettaglio i movimenti del
volatile. Analizzando i risultati ottenuti, fornì indicazioni ai
connazionali Clément Tatin e Victor Ader per la realizzazione di
macchine volanti, ma non vide il primo volo degli Wright. Morì a
Parigi nel 1904.
Pur avvalendosi di una tecnologia più sofisticata, Marey non
andò molto oltre i disegni leonardeschi di macchine volanti, poiché la
riproduzione meccanica del volo animale era meccanicamente troppo
complessa. La distanza temporale che lo separa dagli Wright non è
grande, ma è imponente quella di paradigma scelto: dentro al sentier o
quella di Marey, fuori dalle strade battute quella dei fratelli di
Dayton.
Fig. 3: il cavallo al galoppo ripreso da Muybridge con la tecnica della
cronofotografia
I meccanismi del volo degli uccelli non furono dimenticati dagli
Wright: nel 1899 intrapresero la lettura di un altro libro di
ornitologia 7. I due non potevano capacitarsi del fatto che, come delle
strutture fisiche permettevano il sostentamento in aria di un uccello
anche senza il battito delle ali, così altre strutture, di scala adeguata ,
non potessero svolgere la medesima funzione e allo stesso tempo
sopportare il peso di un uomo.
L’osservazione del volo degli avvoltoi diede spunti interessanti a
Orville, che comprese come quegli animali virassero a destra o a
sinistra cambiando l’angolo d’inclinazione delle due ali: orientare
verso l’alto l’ala destra e verso il basso quella sinistra permetteva loro
di virare a sinistra, così come il movimento opposto permetteva la
virata a destra.
Il problema era la realizzabilità tecnica di questo movi mento:
l’ala meccanica doveva in qualche modo compiere manovre di questo
tipo, modificando la propria geometria, senza che questa
caratteristica fosse messa in atto da meccanismi troppo pesanti.
A differenza di Marey, gli Wright non presero come punto di
partenza il volo ad ala battente, ossia l’imitazione del movimento
animale; piuttosto, focalizzarono la loro attenzione separando il
problema del sostentamento del velivolo da quello della sua
propulsione. La struttura che occorreva mantenere in aria somig liava
più al SODQRSKRUH che a un uccello. Il motore sarebbe stato qualcosa
di disgiunto, da considerare come problema a sé stante, da applicare
in un secondo tempo a una struttura capace di sostenersi in volo una
volta raggiunta una velocità minima.
La celebre dichiarazione di Wilbur Wright “sono convinto che il
volo umano è sia possibile sia realizzabile” 8 è proprio del 1899.
Nel corso dello stesso 1899 Wilbur Wright ebbe un’intuizione
fondamentale. Secondo quanto ricordato dallo stesso, stava giocando
con la scatola (a sezione quadrata) di cartone usata come confezione
dei tubolari per bicicletta. Allora i tubolari erano l’ultimo grido nel
campo della ciclistica, e gli Wright, sempre attenti alle innovazioni, li
vendevano nel proprio negozio 9.
Un giorno, secondo quanto egli stesso raccontò, Wilbur reggeva
il tubo per le due estremità, tenendo con il pollice e l’indice gli
spigoli sulle due diagonali opposte (fig. 4). Schiacciando
alternativamente con l’una e l’altra coppia di dita, otteneva una
seppur minima torsione del tubo rispetto al proprio asse
longitudinale, in un senso e nell’altro. Ciò gli suggerì un modo per
governare la direzione del volo degli alianti, che insieme al fratello
stava costruendo e testando in quel periodo.
…
Fig. 4: lo schiacciamento alternato degli angoli opposti delle basi
mediante la pressione delle dita
La trasposizione dell’idea alla forma dell’aliante ebbe come
conseguenza anzitutto l’ideazione di un sistema di tiranti che,
opportunamente comandati dall’operatore a terra, permettevano la
“torsione” delle ali al fine di ottenere un angolo di incidenza positivo
per quella sinistra e negativo per la destra o viceversa, secondo che si
volesse far virare lateralmente il mezzo verso destra o verso sinistra.
Tale attuazione, però, presupponeva la presenza di una struttura
che replicasse quella della scatola della camera d’aria: si potò per
l’ala biplana, la sola che permettesse l’adozione di punti fissi per
esercitare le forze di torsione.
Il sistema dell’ala “che si torce” fu utilizzato anche
congiuntamente alle superfici mobili, alettoni e timone.
Fig. 5: disegno schematico di Wilbur Wright dell’aliante del 1899, con
raffigurazione del sistema di controllo da terra. Nello schema le ali sono
sottoposte a torsione al fine di consentire la virata a sinistra
La terminologia usata per questa macchina è NLWH, “aquilone”,
poiché non prevedeva la presenza di un pilota; per quelle dal 1900 in
poi si parla più propriamente di JOLGHU, ossia “aliante”, guidato a
bordo da una persona. L’“aquilone” o aliante del 1899 compì
numerosi voli, dando buone indicazioni per la comprensione dei
sistemi di controllo, che costituivano uno dei tre problemi
fondamentali per la realizzazione di una macchina volante più
pesante dell’aria. Gli altri due, secondo un celebre enunciato di
Wilbur Wright, erano il mantenimento della portanza e la
propulsione:
The difficulties which obstruct the pathway to success in
flying-machine construction are of three general classes:
(1) Those which relate to the construction of the sustaining
wings; (2) those which relate to the generation and
application of the power required to drive the machine
through the air; (3) those relating to the balancing and
steering of the machine after it is actually in flight.10
Lo stesso schema di ali torcenti fu utilizzato sul )O\HU, che a
differenza dei prototipi più celebri del tempo, non sarebbe stato
comandato dallo spostamento pendolare del peso del pilota appeso
alla struttura. Il pilota del )O\HU si sarebbe sdraiato sull’ala inferiore,
e di lì avrebbe comandato i tiranti per far compiere le virate all’aereo.
Dagli scritti degli Wright si evince come la risoluzione del
problema del controllo, quello che maggiormente li preoccupava, si
manifestasse in una vivace attenzione, una sorta di “filtro” attraverso
il quale ogni macchina, ogni meccanismo, ogni sistema tecnico e
naturale erano passati al vaglio, per trovarvi un componente, una
struttura, una disposizione utile a quel fine.
Tale filtro è parte dell’inqualificabile (e tanto meno trasmissibile)
abilità non ordinaria che Usher 11 include nell’atto intuitivo, l’atto
mentale non predeterminato grazie al quale si trova la soluzione del
problema.
Abbott P. Usher, autore di $+LVWRU\RI0HFKDQLFDO,QYHQWLRQV ,
un classico ancora validissimo per le importanti interpretazioni nel
campo dell’attività inventiva, sembra andare nella direzione di questi
“filtri” quando afferma che:
The establishment of new organic relations among ideas, or
among material agents, or in patterns of behavoir is the
essence of all invention and innovation.12
Tuttavia, lo stesso Usher, in un altro passo, afferma che, ai fini di
una trattazione generale, l’analisi della comprensione individuale può
essere rappresentata da una sequenza genetica di quattro passi. Il
primo è la percezione del problema, avvertito come incompletezza o
inadempienza di un modello; all’interno del processo generale
dell’invenzione tale passo dipende da un lato dal puro caso, e
dall’altro dalle conseguenze degli sforzi per trovare una soluz ione al
problema attraverso un processo di prova ed errore 13.
E’ innegabile come gli Wright abbiano beneficiato di entrambe
queste opportunità: là, il caso fortuito è ben esemplificato dalla
scatola di cartone svergolata; qui, l’attività degli anni successi vi, di
cui si parlerà appena sotto, è chiara manifestazione della tenacia che
guidò i due fratelli al miglioramento delle macchine per
approssimazioni successive.
Nel mezzo, tuttavia, c’è un territorio non facilmente delimitabile,
non conoscibile a priori, ma solo attraverso le sue manifestazioni
pratiche, originato dall’applicazione di conoscenze diverse. In
maniera analoga alla letteratura grigia, non convenzionalmente
inclusa nelle fonti bibliografiche, si tratta di un insieme di
conoscenze non normalmente ascritte nel novero di quelle necessarie
per la comprensione del problema.
Così, l’evento sicuramente casuale (giocare con la scatola di
cartone) che portò Wilbur Wright all’idea della torsione dell’ala
assume un diverso significato, così come diversa l ettura possono
subire le azioni e gli eventi che saranno descritti nel seguito di questo
capitolo.
L’importanza di questa “conoscenza grigia” è pari solo alla sua
indefinibilità a priori; ciò, tra l’altro, pone un problema di metodo per
la definizione di una SROLF\ che possa tenerne conto in fase di
programmazione dell’attività innovativa.
/HGHOXVLRQLGHOHGHO
Applicato il nuovo sistema di controllo, gli Wright iniziarono a
mettere in pratica le conoscenze di cui disponevano, facendo volare
alianti senza la presenza di uomini a bordo. Si susseguirono così due
stagioni, quelle del 1900 e del 1901, durante le quali i fratelli
provarono il comportamento di due alianti 14, che però
invariabilmente finivano per avere incidenti fatali (fig. 6).
In qualche modo la progettazione degli alianti doveva risentire di
un errore, del quale i nostri potevano accorgersi solo eseguendo delle
prove ben progettate. Anche in questo caso, agli Wright va
riconosciuta la grande capacità di isolare i fattori critici, al fine di
analizzarli in modo disgiunto dagli altri. E qui entra in gioco per la
seconda volta la bicicletta.
Gli studi di Otto Lilienthal avevano permesso non solo
l’accumulazione di conoscenza pratica indispensabile per la
prosecuzione del sogno del volo, ma avevano anche provvisto tutti i
pionieri di quel tempo di importantissime tavole, grazie alle quali,
noto il peso dell’aeromobile, assunta la sua resistenza pari a un certo
valore, e preso in considerazione un certo profilo alare, i potevano
conoscere le forze in gioco; di conseguenza potevano essere calcolate
le restanti caratteristiche geometriche dell’ala.
Già nel maggio del 1900, tuttavia, Wilbur Wright aveva espresso
le proprie perplessità di fronte al pur encomiabile sforzo di Otto
Lilienthal: “Supponendo che Lilienthal fosse corretto nelle sue idee
sui principi alla base dello studio, ritengo che il suo fallimento sia
stato dovuto principalmente alla inadeguatezza del suo metodo e del
suo apparecchio. Quanto al metodo, il fatto che in cinque anni a bbia
passato complessivamente soltanto cinque ore in volo è sufficiente
per indicare che il suo metodo era inadeguato. Anche le abilità
intellettuali o acrobatiche più semplici non potrebbero mai essere
imparate con poca pratica e neanche Matusalemme diventerebbe mai
un esperto stenografo esercitandosi un’ora l’anno. Inoltre penso che il
velivolo di Lilienthal fosse inadeguato non soltanto per la sua
disfatta: le mie osservazioni sul volo degli uccelli mi convincono che
questi usano metodi più validi di controllo dell’equilibrio che quello
di spostare il centro di gravità.” 15
L’idea di Wilbur Wright, dalla sua posizione di meccanico e di
uomo pratico, era di acquisire la massima conoscenza pratica, perché
solo questa gli avrebbe consentito di manovrare con p erizia la
macchina volante.
Fig. 6: l’aliante utilizzato dai fratelli Wright nell’autunno del 1900 dopo
il suo ultimo sfortunato volo
L’aliante del 1900 non diede grandi soddisfazioni agli Wright,
ma quello del 1901, costruito seguendo con precisione gl i
insegnamenti di Lilienthal, fece anche peggio. Obbedendo alle tavole
del veleggiatore tedesco, fu variato l’arco del profilo alare, fu
allargata l’ampiezza delle ali, senza ottenere il risultato desiderato.
Furono compiute tutte le scelte che un buon progettista
meccanico, in obbedienza alla regola pratica della ridondanza dei
parametri (in altre parole del “tenersi dalla parte della ragione” nel
dimensionare le caratteristiche del sistema), deve compiere quando
affronta una situazione non perfettamente nota: sull’aliante del 1900
furono previsti pesi aggiuntivi (sino a 75 libbre), fu messa e tolta la
coda; su quello del 1901 fu aumentata la profondità dell’ala, fu
modificato l’arco di curvatura, furono aggiunti e tolti pesi. Nulla sortì
gli effetti desiderati.
Lo sconforto colse i due fratelli, in particolare Wilbur: questi
confidò a Orville di temere che, pur considerandolo ancora possibile,
non avrebbe visto il volo umano nel corso della propria vita.
L’invito di Octave Chanute a partecipare ad un conveg no
organizzato a Chicago dalla Western Society of Engineers fu forse
l’ancora di salvataggio che non fece desistere i due fratelli
dall’impresa: gli esperimenti con il JOLGHU del 1900 e i 40 voli
compiuti dai fratelli di Dayton nel corso dell’estate del 19 01 avevano
destato l’attenzione di una tale rispettabile istituzione, ma soprattutto
del nume tutelare dell’aeronautica del tempo. Octave Chanute era un
rispettato ingegnere civile, oltre a essere presidente della Western
Society of Engineers, e si era cimentato nella comprensione
ingegneristica del volo; aveva realizzato alcuni alianti, che gli Wright
testarono nella stessa estate del 1901, ma soprattutto aveva riposto da
subito grande fiducia nei due fratelli.
A firma di Wilbur Wright fu così presentata al convegno, svoltosi
nel settembre 1901, una memoria, dal titolo 6RPH $HURQDXWLFDO
([SHULPHQWV, dove si esponevano i risultati degli esperimenti
compiuti nel corso delle due stagioni. Uno dei messaggi fondamentali
che Wilbur fece passare riguardava gli errori che evidentemente
presentavano le tavole redatte da “Herr Otto Lilienthal”; i principali
problemi riscontrati nel 1901 dagli Wright sono riportati nella
memoria presentata alla Society. Parlando del proprio aliante, Orville
disse: “E’ sembrato tristemente carente nella forza di sostentamento
[oggi diremmo SRUWDQ]D] rispetto a quella calcolata per superfici di
quella dimensione. Abbiamo supposto che questa mancanza possa
essere dovuta a una o più tra le seguenti cause: (1) che la profondità
della curvatura delle nostre superfici fosse insufficiente, essendo
soltanto nel rapporto di 1/22 anziché di 1/12. (2) che il tessuto usato
per le nostre ali non fosse sufficientemente ermetico, e lasciasse
passare aria. (3) che le tavole di Lilienthal fossero in qualc he modo
esse stesse in errore.” 16
La versione scritta dell’intervento di Wilbur Wright fu redatta in
un secondo tempo, ed è forse edulcorata per via dei positivi risultati
che seguirono, ma diversi commentatori 17 pensano che gli Wright
nutrissero risentimento nei confronti del povero Lilienthal, salvo poi
scoprire che questi non aveva compiuto nessun errore di misura. In
ogni modo, in quell’intervento la parola “errore” era stata associata
con il nome del più celebre pioniere dell’aviazione, e i due fratelli si
resero subito conto che occorrevano dati sperimentali a suffragare la
pesante affermazione.
/¶HVSHULPHQWRFRQODELFLFOHWWD
L’utilizzo della bicicletta, l’oggetto tecnico che i fratelli Wright
conoscevano meglio, fu cruciale ai fini di un esperiment o essenziale
nella prosecuzione della loro attività. Il fine era di arrivare a
conoscere, in modo empirico, quali fossero le caratteristiche
geometriche che avrebbero permesso alle ali di sostenere il peso del
velivolo, una volta fissati gli altri parametri del sistema. La malcelata
necessità era pure quella di dimostrare empiricamente che i calcoli di
Lilienthal erano errati.
Nel corso dell’autunno del 1901 i due sperimentarono in modo
geniale quale fosse la portanza generata da un certo profilo d’ala,
secondo l’angolo d’attacco scelto. A una bicicletta fu fissato,
probabilmente sopra la struttura metallica anteriore atta a reggere i
cesti, un asse verticale, attorno al quale era libero di ruotare un
cerchione di bicicletta.
Sulla circonferenza del cerchione, secondo lo schema
rappresentato in fig. 7, furono fissati due elementi verticali: il primo,
un rettangolo di 8 × 12 pollici (circa 20 × 30 centimetri, grossomodo
la grandezza del formato UNI A4), trasversalmente alla direzione di
marcia; l’altro, un profilo alare di analoghe dimensioni, quasi
allineato con la direzione di marcia.
Fig. 7: schema dell’esperimento con la bicicletta
Lanciata la bicicletta in discesa, così da lasciare il guidatore
libero dal dover pedalare, una volta raggiunta una veloci tà minima
(una trentina di chilometri orari) necessaria per creare un sufficiente
effetto portanza, il guidatore della bicicletta, che sino a quel
momento aveva mantenuto bloccata la ruota orizzontale posta di
fronte a sé, la lasciava libera, permettendone la rotazione. Secondo i
calcoli che Otto Lilienthal aveva presentato nelle proprie tavole, per
un certo valore di incidenza del profilo alare (ossia per un certo
valore angolare di disallineamento del profilo rispetto alla direzione
di marcia), la portanza originata da questo doveva essere
perfettamente controbilanciata dalla resistenza generata dall’elemento
rettangolare e dallo stesso profilo alare (frecce nella fig. 7) 18.
Gli esperimenti condotti con questo bizzarro strumento permisero
agli Wright di testare differenti profili alari, e di individuare per
ciascuno di essi i corretti valori di incidenza che portavano
all’equilibrio dei due elementi. Tali valori risultarono fondamentali
per il sostentamento in volo dell’aeroplano.
Fatto fondamentale fu la conferma che i valori indicati da
Lilienthal non erano corretti.
Le differenze tra valori teorici indicati dalle tavole e valori
sperimentali erano notevoli: secondo Lilienthal la portanza del
profilo alare avrebbe dovuto controbilanciare la resistenza
dell’elemento piatto per un angolo di inclinazione del primo di 5
gradi; le verifiche effettuate indicavano un angolo di circa 18 gradi.
Non si trattava di differenze giustificabili con diversi apparati di
prova: doveva esistere un errore sistematico tale da di storcere i dati.
La bicicletta costituiva il mezzo attraverso il quale si generava
una corrente d’aria relativa tale da produrre una portanza sufficiente;
allo stesso tempo un elemento della bicicletta formava l’apparecchio
che permetteva il movimento (attorno ad un asse perpendicolare alla
direzione di marcia) degli elementi da testare. E’ indubbio che la
facile disponibilità di entrambe (la bicicletta e la sua parte) facilitò la
scelta degli Wright.
Poco dopo questo esperimento gli Wright compirono un ul teriore
passo in avanti, con la costruzione della prima galleria del vento. La
bicicletta poteva dare utili indicazioni, ma era difficile mantenerla a
velocità costante in modo certo; mantenere sotto controllo tutti i
parametri facendo variare solamente gli angoli d’attacco delle
superfici alari non era affatto agevole. Questi problemi fecero
propendere per uno spostamento di prospettiva: non più un corpo (il
profilo alare) in movimento in un fluido (l’aria) fermo, ma viceversa.
Con la galleria del vento e due bilance a molla appositamente
progettate, gli Wright poterono ulteriormente verificare che le tavole
di Lilienthal erano effettivamente sbagliate, ma non per causa
dell’imperizia del veleggiatore tedesco; l’errore risiedeva nel valore
abbondantemente errato di un coefficiente, detto di Smeaton dal
nome del proprio inventore, utilizzato in fluidodinamica per la
determinazione delle forze, così come da Lilienthal nei calcoli per la
redazione delle proprie tavole.
Il perfezionamento dell’esperimento per me zzo della galleria del
vento non sminuisce l’importanza del primo tentativo con la
bicicletta; piuttosto, proprio le prove eseguite con le due ruote
confermarono ai fratelli di Dayton che la strada intrapresa era
corretta, e che serviva solamente una maggiore precisione.
Gli “incroci pericolosi” tra aeroplano e bicicletta non finiscono
qui: le bilance utilizzate nella galleria del vento per misurare i
coefficienti di portanza e di resistenza furono realizzate, tra l’altro,
con raggi di biciclette di scarto, mentre per fissare agli alberi le ruote
dentate di trasmissione (anch’esse di derivazione ciclistica) il collante
utilizzato fu la colla da pneumatici. Ancora, le catene usate per
trasmettere il moto dal propulsore alle due eliche erano catene di
bicicletta adattate.
Questi non sono contributi fondamentali, ma testimoniano con
forza come il “filtro” usato dagli Wright abbia loro permesso di usare
al meglio ciò che loro conoscevano, oltre che di sopperire a una
limitatezza di mezzi materiali, fatto normale in periodi pionieristici
come quello del quale sono stati protagonisti.
I fatti che seguirono, ossia gli ulteriori esperimenti con l’aliante
del 1902, sino al volo del 17 dicembre 1903 con il )O\HU, sono
certamente importantissimi, poiché sanciscono l’inizio formale
dell’aeronautica moderna; tuttavia, per gli scopi del presente scritto
non costituiscono argomento di principale interesse. Essi sono trattati
con ampiezza di contenuti in molti dei testi presentati in bibliografia.
&RQFOXVLRQL
Pur nella continuità della strada battuta dai propri contemporanei,
anzitutto Otto Lilienthal e Octave Chanute, gli Wright mostrarono
capacità fuori dal comune, coniugando idee con pratica,
sperimentazioni a terra con prove di volo, scientificità con inventiva.
Questa capacità di attingere a un tempo da numerosi ambiti, di
scomporre idealmente insiemi complessi, di risolvere metodicamente,
anche per prova ed errore, i problemi che si presentarono loro, è cosa
affatto rara, e ha permesso ai fratelli di Dayton di raggiun gere un
risultato tecnologico tra i più significativi di un’intera epoca.
)LO URXJH di queste attività è la capacità di trasporre parti
strutturali, funzionali e strutture ideali da ambiti non assimilati, da
branche tecnologiche sino a quel momento senza c ontatti.
Questa attenzione permise agli Wright di evitare strade sbagliate,
come l’imitazione del volo animale, che tanto successo aveva
riscosso sino a quel momento. I due presero dalle caratteristiche dei
volatili solo alcune peculiarità, senza cadere ne lla comoda tentazione
di un’imitazione completa della meccanica di volo. Rileggendo a
posteriori il loro percorso, i fratelli non affrontarono il problema con
un approccio riduzionista, apparentemente più comodo. Non
tentarono, come detto, l’imitazione, la replica fedele, l’approccio
scientifico analitico. Piuttosto, loro scopo era l’emulazione, ossia non
la riproduzione delle singole funzioni, ma l’ottenimento finale dello
stesso risultato di ciò che la natura offriva; per arrivarvi scomposero
funzionalmente i diversi sistemi dell’aereo (idealmente e in concreto,
secondo la dichiarazione di Wilbur Wright sopra riportata), ma
affrontarono i problemi con la loro cultura multidisciplinare,
utilizzando tutte le loro conoscenze, ivi comprese quelle derivanti
dall’esperienza con le biciclette, fondendo i risultati con un approccio
sintetico.
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1RWHDOFDSLWROR
1
Il dibattito su chi sia stato effettivamente il primo uomo a volare con un
mezzo più pesante dell’aria, ossia con un mezzo che non sia sospinto in alto
da un gas riscaldato, è tutt’altro che concluso (il nome del brasiliano Santos
Dumont è uno degli alternativi agli Wright). Per gli scopi di questo saggio,
tuttavia, ciò non è di fondamentale importanza, poiché i fratelli Wright, pur
tenendo conto dei risultati ottenuti da altri precursori del volo (tra gli altri,
Sir George Cayley, Horatio Phillips, Octave Chanute e Otto Lilienthal),
operarono in modo indipendente dagli altri inventori che in quel periodo
portarono a termine i propri lavori.
2
Il modellino era stato progettato da Alphonse Penaud, che assegnò il nome
SODQRSKRUH alla creazione. Il 18 luglio 1871, l’allora ventunenne Penaud
dimostrò di fronte ai membri della Société Française de Navigation
Aérienne che il proprio aereo era in grado di volare, coprendo distanze
vicine ai 60 metri. Penaud, che tra l’altro ripubblicò i lavori di Cayley, fu
autore di numerose pubblicazioni, e fu il primo a enunciare chiaramente tre
dei principali problemi legati alla navigazione aerea: resistenza dell’aria,
resistenza della macchina e leggerezza del motore. Morì nel 1880, a 30 anni,
troppo presto per vedere l’evoluzione delle proprie idee o per svilupparne
delle
nuove.
V.
<http://aerostories.free.fr/precurseurs/penaud/>,
[28/10/2005].
3
Milton Wright e la sua famiglia si spostarono una dozzina di volte prima di
stabilirsi in modo definitivo a Dayton, centro politico della United Brethren
Church.
4
“Our first interest began when we were children. Father brought home to
us a small toy actuated by a rubber spring which would lift itself into the air.
We built a number of copies of this toy, which flew successfully. By "we" I
refer to my brother Wilbur and myself. But when we undertook to build the
toy on a much larger scale it failed to work so well. The reason for this was
not understood by us at the time, so we finally abandoned the experiments.
In 1896 we read in the daily papers, or in some of the magazines, of the
experiments of Otto Lilienthal, who was making some gliding flights from
the top of a small hill in Germany. His death a few months later while
making a glide off the hill increased our interest in the subject, and we
began looking for books pertaining to flight. We found a work written by
Professor Marey on animal mechanism which treated of the bird mechanism
as applied to flight, but other than this, so far as I can remember, we found
little.” (Deposizione fornita da Orville Wright in occasione di un’udienza di
tribunale il 13 gennaio 1920, in Fred C. KELLY, +RZ :H ,QYHQWHG WKH
$LUSODQHDQ,OOXVWUDWHG+LVWRU\, New York : Dover, 1988, pp. 102-103).
Il testo di Marey che gli Wright devono avere consultato è $QLPDO
0HFKDQLVP $ 7UHDWLVH RQ 7HUUHVWULDO DQG $HULDO /RFRPRWLRQ nella sua
edizione pubblicata a Londra nel 1874. L’originale francese, /D PDFKLQH
DQLPDOH, è dell’anno precedente.
6
L’esperimento di Muybridge sul cavallo al galoppo era stato richiesto nel
1879 dall’allora ex-governatore della California, Leland Stanford, al fine di
verificare se la teoria di Marey, secondo la quale il cavallo si trovava in un
istante con tutte e quattro zampe sollevate da terra, fosse veritiera. Le 12
macchine utilizzate per fotografare il cavallo diedero esito positivo, dando
fama a Marey. I due si incontrarono a Parigi nel 1882; in quell’occasione
Muybridge proiettò le fotografie grazie al proprio speciale apparecchio
denominato “zoopraxiscopio”. Marey fu pure realizzatore di un “fucile
fotografico”, nel 1882, che permetteva di eseguire scatti fotografici sino a 10
per secondo seguendo bersagli in movimento. Su questi esperimenti v. ad es.
Jean-A. KEIM, %UHYHVWRULDGHOODIRWRJUDILD, Torino : Einaudi, 2001, pp. 4748.
7
Un testo sicuramente letto dagli Wright fu $QLPDO /RFRPRWLRQ RU
:DONLQJ 6ZLPPLQJ DQG )O\LQJ :LWK D 'LVVHUWDWLRQ RQ $HURQDXWLFV, di
James Bell Pettigrew, pubblicato a Londra nel 1874, ossia nello stesso anno
del testo del professor Marey.
8
L’originale recita: “I am convinced that human flight is both possible and
practical”.
9
L’innovazione (intesa come invenzione economicamente profittevole)
dello pneumatico con camera d’aria gonfiabile è del 1888, a opera di John
Dunlop.
10
“Le difficoltà che sbarrano la via al successo nella costruzione della
macchina volante sono di tre tipi: (1) quelle in relazione alla costruzione
delle ali di sostegno; (2) quelle in relazione alla generazione ed
all’applicazione dell’alimentazione richiesta per condurre la macchina in
aria; (3) quelle concernenti l’equilibrio e la conduzione della macchina una
volta che essa sia effettivamente in volo” (Da Wilbur WRIGHT, 6RPH
$HURQDXWLFDO ([SHULPHQWV, in “Journal of the Western Society of
Engineers”, December, 1901).
11
Abbott P. USHER, $+LVWRU\RI0HFKDQLFDO,QYHQWLRQV, New York : Dover,
1988 (1^ ed. 1954).
12
“La formazione di nuove organiche relazioni tra le idee, o tra gli agenti
materiali, o in termini di comportamento è alla base di ogni invenzione e
innovazione.” (,YL, p. 21).
13
“For purposes of generalized exposition, this analysis of the individual act
of insight can be formalized as a genetic sequence of four steps. The first
step is the perception of a problem, which is conceived as an incomplete or
5
unsatisfactory pattern. Typically, the problem is an unfulfilled want.
Gratification is made effectively possible by some fortuitous configurations
in events or in thought, which present to the individual all the data essential
to a solution. This step can be called the VHWWLQJ RI WKH VWDJH. […] for the
general process of invention this step is dependent upon pure chance, or
upon the mediated contingency of a systematic effort to find a solution by
trial and error.” (,YL, p. 65).
14
Il sito scelto per gli esperimenti fu Kitty Hawk, lo stesso che sarebbe stato
teatro, nel dicembre 1903, del primo volo del )O\HU.
15
(Assuming then that Lilienthal was correct in his ideas of the principles on
which man should proceed, I conceive that his failure was due chiefly to the
inadequacy of his method, and of his apparatus. As to his method, the fact
that in five years’ time he spent only about five hours, altogether, in actual
flight is sufficient to show that his method was inadequate. Even the
simplest intellectual or acrobatic feats could never be learned with so short
practice, and even Methuselah could never have become an expert
stenographer with one hour per year for practice. I also conceive Lilienthal’s
apparatus to be inadequate not only from the fact that he failed, but my
observations of the flight of birds convince me that birds use more positive
and energetic methods of regaining equilibrium than that of shifting the
center of gravity.” (Lettera a di Wilbur Wright a Octave Chanute del 13
maggio 1900, in Marvin W. MCFARLAND, 7KH3DSHUVRI:LOEXUDQG2UYLOOH
:ULJKW, New York : McGraw-Hill, 1953).
16
“…it appeared sadly deficient in lifting power as compared with the
calculated lift of curved surfaces of its size. This deficiency we supposed
might be due to one or more of the following causes: (1) That the depth of
the curvature of our surfaces was insufficient, being only about l in 22
instead of 1 in 12. (2) That the cloth used in our wings was not sufficiently
air tight. (3) That the Lilienthal tables might themselves be somewhat in
error.” (Wilbur WRIGHT, 6RPH$HURQDXWLFDO([SHULPHQWV, in “Journal of the
Western Society of Engineers”, December, 1901).
17
Tra questi si annovera Nick Engler, attualmente a capo della Wright
Brothers Aeroplane Company.
18
Per quanto il profilo alare generi portanza e fenda l’aria, incontra in ogni
modo, alla stregua di qualsiasi solido immerso in un fluido, una resistenza
della quale si deve tenere conto nei calcoli.