A geração e aplicação do poder: o problema da propulsão
No início do século XIX, o vôo sustentado com mais força do que o ar continuava sendo uma impossibilidade devido à falta de usinas elétricas adequadas. O nível de tecnologia que permitiria até vôos com potência limitada seria de mais de um século no futuro. Mecanismos de relógio e outros tipos de sistemas acionados por mola eram claramente inadequados para o vôo humano. Embora a eletricidade tenha alimentado várias aeronaves durante o último quartel do século, a baixa relação potência / peso de tais sistemas dificultava a imaginação de um avião com propulsão elétrica.
O potencial aeronáutico de sistemas de propulsão variando de motores a ar quente a pólvora, a ar comprimido e até a usinas de ácido carbônico foi discutido ao longo do século. O australiano Lawrence Hargrave, em particular, experimentou sistemas de propulsão a gás comprimido. No entanto, os motores a vapor e de combustão interna emergiram rapidamente como a escolha dos pesquisadores mais sérios. Já em 1829, a FD Artingstall construiu um ornitoptor a vapor em grande escala, cujas asas foram esmagadas em operação pouco antes da explosão da caldeira. Um motor a vapor leve desenvolvido pelo pioneiro inglês Frederick Stringfellow em 1868 para alimentar um modelo de avião triplano sobrevive na coleção do Smithsonian Institution, Washington, DC
O russo Alexandr Mozhaysky (1884), o inglês Hiram Maxim (1894) e o francês Clément Ader (1890; ver Ader Éole e Ader Avion) pularam máquinas a vapor em grande escala do solo por curtas distâncias, embora nenhuma dessas embarcações tenha sido capaz de voo sustentado ou controlado. Nos Estados Unidos, Samuel Pierpont Langley alcançou os primeiros vôos sustentados em 1896, quando lançou dois de seus relativamente grandes modelos de aeronaves a vapor (veja o aeródromo de Langley nº 5) em viagens aéreas de até três quartos de milha (1,2 km) sobre o rio Potomac.
À medida que o final do século XIX se aproximava, o motor de combustão interna emergia como uma usina aeronáutica ainda mais promissora. O processo havia começado em 1860, quando Étienne Lenoir, da Bélgica, construiu o primeiro motor de combustão interna, abastecido com gás iluminante. Na Alemanha, Nikolaus A. Otto deu o próximo passo em 1876, produzindo um motor de quatro tempos que queima combustível líquido. O engenheiro alemão Gottlieb Daimler foi pioneiro no desenvolvimento de motores a gasolina leves de alta velocidade, um dos quais ele montou em uma bicicleta em 1885. O engenheiro alemão Karl Benz produziu o primeiro automóvel verdadeiro no ano seguinte, um robusto triciclo com capacidade para operador e passageiro. Em 1888, Daimler convenceu Karl Woelfert, um ministro luterano que desejava voar, a equipar um dirigível experimental com um motor a gasolina de um cilindro que desenvolvia todos os oito cavalos de potência. O teste inicial teve um sucesso marginal, embora o sistema de ignição a fogo aberto apresentasse um perigo óbvio para um dirigível cheio de hidrogênio. De fato, Woelfert morreu quando um motor de combustão interna finalmente incendiou uma aeronave muito maior em 1897.
No início de sua carreira na aeronáutica, os irmãos Wright reconheceram que os entusiastas do setor automotivo estavam produzindo motores de combustão interna cada vez mais leves e potentes. Os irmãos presumiram que, se suas experiências de planagem progredissem ao ponto em que exigiam uma usina, não seria difícil comprar ou construir um motor a gasolina para suas aeronaves.
Eles estavam essencialmente corretos. Tendo pilotado seu planador de sucesso em 1902, os irmãos Wright estavam confiantes de que suas asas elevariam o peso de uma máquina voadora motorizada e que poderiam controlar uma aeronave no ar. Além disso, três anos de experiência com planadores e as informações coletadas em seu túnel de vento permitiram calcular a quantidade precisa de energia necessária para o vôo sustentado. Incapaz de interessar a um fabricante experiente em produzir um motor que atenda às especificações de potência / peso relativamente estreitas, os irmãos projetaram e construíram sua própria usina.
Charles Taylor, um mecânico que os irmãos usavam em sua loja de bicicletas, produziu um motor de quatro cilindros com um bloco de alumínio fundido que produzia cerca de 12,5 cavalos de potência com um peso total de 90 kg, incluindo combustível e líquido de arrefecimento. Não era de forma alguma a usina aeronáutica mais avançada ou eficiente do mundo. Langley, que também estava construindo uma máquina voadora em escala real, gastou milhares de dólares para produzir um motor radial de cinco cilindros com um peso total igual ao do motor Wright, mas com 52,4 cavalos de potência. Langley produziu um motor muito superior ao dos irmãos Wright - e um avião, o aeródromo nº 6, que não voou quando testado em 1903. Os irmãos Wright, por outro lado, desenvolveram um motor que produzia exatamente a potência necessária para impulsionar seu panfleto de 1903 - o primeiro avião do mundo a demonstrar vôo sustentado.
O design das hélices para o avião de 1903 representou uma tarefa muito mais difícil e uma conquista técnica muito maior do que o desenvolvimento do motor. As hélices não apenas precisavam ser eficientes, mas também produzir uma quantidade calculada de empuxo quando operadas a uma velocidade específica pelo motor. É importante reconhecer, no entanto, que, uma vez alcançado o voo motorizado, o desenvolvimento de motores mais potentes e eficientes se tornou um elemento essencial no acionamento para melhorar o desempenho da aeronave.
