Como piloto de pruebas de la Fuerza Aérea, el teniente coronel Dawn Dunlop ha volado en decenas de aviones diferentes, desde el ágil caza F-15E Strike Eagle hasta el enorme avión de transporte C-17 y el MIG-21 ruso. Estacionada en la Base de la Fuerza Aérea Edwards, es parte del escuadrón de élite que está poniendo a prueba el vanguardista F / A-22 Raptor, un caza a reacción. Pero el avión que Dunlop ha tenido el tiempo más difícil de controlar fue una réplica del planeador 1902 de los hermanos Wright. Más de una vez aterrizó la nave de piel de muselina en las arenas azotadas por el viento de Kitty Hawk, Carolina del Norte. "Fue una verdadera revelación", recuerda Dunlop de la experiencia (de moretones) del año pasado, parte de un programa conmemorativo de la Fuerza Aérea. "Han hecho que volar sea tan fácil hoy que hemos olvidado lo difícil que era en ese entonces".
Este mes, gran parte del mundo volverá a visitar "en aquel entonces" ya que numerosas ceremonias, libros y recreaciones marcan la invención del vuelo propulsado. Eran poco más de las 10:30 de la mañana del 17 de diciembre de 1903, cuando Orville Wright, un inventor de Ohio y propietario de una tienda de bicicletas, despegó con un viento de cabeza casi helado para un viaje de 12 segundos impulsado por una hélice, un 120- viaje a pie que bien pudo haber lanzado la era moderna. "La aviación es la tecnología definitiva del siglo XX", dice Tom Crouch, curador senior de aeronáutica en el Museo Nacional del Aire y del Espacio (NASM) de Smithsonian y autor de Wings: AHistory of Aviation, de Kites to the Space Age . "El vuelo simboliza nuestras aspiraciones más profundas, como la libertad y el control de nuestro destino".
En medio de todas las celebraciones del tan esperado centenario, podría ser fácil perder de vista lo increíbles que fueron esos primeros vuelos históricos. Como Dunlop descubrió, los aviones Wright eran peligrosos. Conjuntos frágiles de alambre, madera y tela que funcionaban con motores caseros, eran pájaros reacios, difíciles de manejar y fáciles de estrellar. De hecho, los aviones basados en el Flyer que Orville Wright sacó del suelo matarían a docenas de pilotos en los próximos años. Aún así, la nave encarnaba lo que hoy reconocemos como los fundamentos del vuelo, y aunque la aviación ha avanzado mucho más allá de lo que los hermanos podrían haber imaginado por primera vez (en 2000, los aviones transportaron a más de tres mil millones de pasajeros), los Wright anticiparon una sorprendente gama de desarrollos cruciales. . "Volar ese planeador fue un verdadero desafío", dice Dunlop, "pero cuando regresas, te das cuenta del diseño brillante que realmente era".
Desde los antiguos griegos, cuya historia mitológica de las alas de cera de Ícaro derritiéndose cuando se elevaba demasiado cerca del sol, hasta las esculturas dejadas por la civilización inca sudamericana en las paredes de su sagrada ciudadela andina de Machu Picchu, la humanidad siempre ha estado fascinada por La idea de volar. Las pinturas y los frescos del Renacimiento de la ascensión de Cristo al cielo "tenían un concepto del aire como algo para trabajar", dice Richard Hallion, ex curador de NASM e historiador de la Fuerza Aérea, y autor de Taking Flight: Inventing the Aerial Age from Antiquity through the Primera guerra mundial . “Se muestra a Cristo despegando como un cohete, y todos los Apóstoles tienen vestimentas arrastradas por el viento. Los ángeles tienen alas musculosas en proporción a su tamaño ”. Entre las primeras visiones más sorprendentes del vuelo humano con motor se encuentran los bocetos de aletas mecánicas y helicópteros toscos del siglo XV de Leonardo da Vinci. Sin embargo, las ideas de Leonardo nunca salieron de la página.
La primera persona en aplicar principios científicos a los problemas de vuelo fue George Cayley, un baronet inglés conocido hoy como el padre de la navegación aérea. Nacido en 1773, construyó el primer planeador que se elevó con una persona a bordo, su cochero, en 1853, e identificó correctamente la elevación, el arrastre y el empuje como las principales fuerzas que se dominarán para el vuelo motorizado. Cayley, quien publicó su investigación en publicaciones como Nicholson Journal of Natural Philosophy, Chemistry and the Arts, fue el primer experimentador de aviación en utilizar métodos de investigación que serían familiares para los científicos e ingenieros de hoy, Peter Jakab, presidente de la división aeronáutica de NASM, escribe en su libro Visiones de una máquina voladora .
El primer globo aerostático con pasajeros salió al aire en 1783, cuando sus inventores, los hermanos Montgolfier, enviaron una oveja, un gallo y un pato volando durante ocho minutos en el cielo sobre Versalles. Durante el siglo siguiente, los globos y aeronaves más ligeros que el aire, difíciles de manejar o imposibles de controlar, se consideraron la única forma realista de elevarse. Mientras tanto, los inventores siguieron luchando con el desafío del vuelo motorizado, más pesado que el aire. Algunos planeadores construidos con forma de polillas o murciélagos; otros construyeron aviones masivos a vapor que no podían volar; uno de esos artilugios se derrumbó bajo su propio peso. Ninguno "tuvo la más mínima influencia en la invención del avión", escribe Crouch.
Algunos pioneros estaban en el camino correcto. El alemán Otto Lilienthal construyó 16 planeadores diferentes entre 1891 y 1896, realizando casi 2.000 vuelos en las colinas bajas a las afueras de Berlín. En sus experimentos, acumuló datos sobre el ascensor e inspiró a los hermanos Wright, pero su muerte en 1896 en uno de sus planeadores tuvo un efecto amortiguador sobre la aviación. Convencidos de que el vuelo propulsado era una locura peligrosa, muchos europeos que trabajaban en el problema abortaron sus esfuerzos.
A diferencia de sus predecesores, los Wright se dieron cuenta de que el control de un avión era al menos tan importante como la elevación y el empuje. Su inspiración crucial fue entender que la aeronave volaría en tres dimensiones: subir y bajar (inclinación), izquierda y derecha (guiñada) y rodar (el movimiento de inclinación e inclinación que, junto con el timón, envía un avión en giros dramáticos y radicales) . Roll, especialmente, había sido ampliamente ignorado o inimaginable por sus predecesores. Hallion escribe que los Wright, como ciclistas, visualizaban un avión girando de la misma manera que un ciclista hace un giro difícil, inclinándose hacia él. John Anderson, curador de aerodinámica en el National Air and SpaceMuseum y autor de The Airplane — A History of Its Technology, dice que la “contribución tecnológica más duradera de los Wright es el control de vuelo pura y simplemente. Wilbur Wright fue la primera persona en entender cómo giraba un avión ".
Timones simples, como los utilizados para dirigir botes a través del agua, y los elevadores (como timones, excepto horizontales) fueron suficientes para mover un avión hacia arriba y hacia abajo o hacia la izquierda y hacia la derecha. Pero la tercera dimensión, hacer un giro y giro de avión, requería un enfoque completamente nuevo. El primer avance de los Wright fue darse cuenta de que el aire que fluye a través de las alas podría usarse para empujar un ala hacia abajo mientras levantaba la otra, “haciendo rodar” el avión a través de un giro inclinado e inclinado. El siguiente fue descubrir cómo hacer que ambas alas se muevan de la manera correcta en el momento adecuado, un concepto maravillosamente simple llamado alabeo, que implicaba girar todo el ala para facilitar el giro.
La combinación de creatividad y habilidad de ingeniería de los Wright continúa asombrando a los académicos de hoy. "Tenían la capacidad de visualizar máquinas que aún no se habían construido", dice Crouch. Desde el momento en que se toparon con el alabeo como la solución para mover un avión en tres dimensiones en la primavera de 1899, solo pasaron cuatro años y medio hasta su épico, aunque breve, vuelo propulsado en Kitty Hawk. Como dice Hallion: "Los Wrights, cuando actuaron juntos, se movieron a una velocidad increíble".
Al principio, el potencial del avión generó la imaginación de los científicos más progresistas. Demasiado costosa para cualquier persona que no fueran temerarios ricos y demasiado peligrosa para el uso comercial regular, la máquina de los Wright se rió como frívola; incluso los hermanos pensaron que solo los gobiernos nacionales tendrían los recursos para construir y volar aviones. "Es dudoso que los aviones crucen el océano", se burló el eminente astrónomo de Harvard William Pickering en 1908, según la historia de Hallion. “El público ha sobreestimado enormemente las posibilidades del avión, imaginando que en otra generación podrán volar a Londres en un día. Esto es manifiestamente imposible ".
Tal desdén enfrió la inversión estadounidense en la aviación. Entre 1908 y 1913, el gobierno de los Estados Unidos gastó solo $ 435, 000 en aviación, menos que Alemania, Francia, Chile e incluso Bulgaria. Los inventores y empresarios europeos pronto construyeron aviones mejores, más rápidos y más estables que los Wright. "El avión Wright fue reemplazado por diseños europeos ya en 1910", dice Jakab. Los aviadores e inventores alemanes, rusos y especialmente franceses pronto dominaron los cielos, como lo atestigua nuestro vocabulario; "Aviación", "alerón", "fuselaje" y "helicóptero" tienen orígenes franceses.
A pesar de todos los logros de los Wright, sus aviones aún estaban dudosos. Media docena de pilotos fueron asesinados volando volantes de Wright en un período de un año a partir de 1909; otros primeros aviones también fueron peligrosos. "Los europeos no estaban aprendiendo de la experiencia de Wright a volar, estaban aprendiendo a volar mejor", escribe Hallion. Diseñadores como Louis Blériot movieron las hélices "empujadoras" de los Wright al frente del avión, lo que simplificó el diseño (una hélice montada en la parte posterior requiere estructuras más elaboradas para los timones y elevadores). La configuración original del biplano, que era fuerte, liviana y generaba mucha elevación, dominó el diseño del avión hasta principios de la década de 1930, cuando los monoplanos, que son más rápidos, se hicieron cargo.
Al comienzo de la Primera Guerra Mundial, el avión se había convertido en una tecnología militar y comercial. La cabina abierta, en su mayoría aviones de madera y tela que competían en los cielos de Europa, aviones como el británico Sopwith Camel y el alemán Albatros, eran más rápidos y mucho más ágiles que el Wright Flyer, pero aún peligrosos. Héroes como Manfred von Richthofen (el "Barón Rojo") y el estadounidense Eddie Rickenbacker crearon la mística del as de combate, pero miles de otros perecieron en el aire. En 1917, la esperanza de vida de un piloto de combate británico en una zona de combate, escribe Hallion, era de tres semanas.
Pero la guerra aceleró el desarrollo de la incipiente industria de la aviación. El primer vuelo de pasajeros había sido en 1908, cuando Wilbur Wright llevó un Charles Furnas durante las pruebas del Wright Flyer. Los vuelos programados de pasajeros no comenzaron en serio hasta el 1 de enero de 1914, cuando Tony Jannus, un emprendedor piloto de Florida, comenzó a volar saltos de $ 5 a través de TampaBay. Los aviones que volaban a bajas velocidades y altitudes bajas fueron azotados por los vientos, lo que provocó un viaje accidentado, y a menudo repugnante. Cabinas mal ventiladas llenas de gases de escape del motor y gases. Y el mal tiempo mantuvo los aviones en tierra, lo que hizo que los viajes aéreos no fueran confiables. Sin embargo, la demanda pública se aceleró.
En las décadas de 1920 y 1930, la inversión de la industria y el gobierno impulsó la innovación. Los marcos de madera y las pieles de tela dieron paso a todos los diseños de metal, lo que a su vez hizo posible embarcaciones más grandes y fuertes, aerodinámicas, cabinas selladas y vuelos a gran altitud. También fueron importantes los instrumentos de vuelo confiables, como el horizonte artificial, el altímetro y el giroscopio direccional, cruciales para volar en mal tiempo (y mantener las aerolíneas a tiempo). Para 1932, las aerolíneas estadounidenses volaban más de 475, 000 pasajeros al año.
(Institución Smithsonian. Foto de Eric Long / OIPP) En 1935, la aviación alcanzó un nuevo pico, y, curiosamente, una especie de meseta, con el desarrollo del DC-3 de la Douglas Aircraft Company. Con 21 asientos, construcción totalmente metálica, un diseño aerodinámico, tren de aterrizaje retráctil, piloto automático y una velocidad de crucero de casi 200 millas por hora, muchos expertos consideran que el DC-3 es el pináculo del avión impulsado por hélice, y establece El patrón para los aviones que conocemos hoy.
A medida que los nuevos diseños de motores impulsaban las hélices cada vez más rápido (en sus puntas, rompieron la barrera del sonido), los ingenieros se encontraron con propiedades aerodinámicas desconcertantes. Las ondas de choque y las turbulencias imprevistas socavaron el rendimiento. Las hélices perdieron eficiencia y empuje cuando se acercaron a velocidades supersónicas.
El hombre que superó ese límite no era un ingeniero profesional. A Frank Whittle, hijo de un maquinista y piloto de la Royal Air Force, se le ocurrió la idea de un motor a reacción mientras se desempeñaba como instructor de vuelo a principios de la década de 1930. "Whittle era un pato extraño que impulsaba una idea que todos pensaban que era una locura", dice el historiador Roger Bilstein, autor de Flight in America: From the Wrights to the Astronauts . "Nadie pensó que funcionaría".
Whittle persistió, eventualmente reuniendo los recursos para diseñar un motor a reacción por su cuenta. El concepto, en todo caso, es simple: el aire que entra por la parte delantera del motor se comprime y se combina con combustible, luego se enciende; la mezcla en llamas ruge por la parte trasera del chorro, generando un tremendo empuje al pasar por las turbinas que alimentan los compresores en la parte delantera del motor.
El motor a reacción de Whittle se probó por primera vez en el laboratorio en 1937 y, cuatro años después, propulsó un caza especialmente diseñado en una base aérea cerca de Gloucester, Inglaterra. Los pilotos que observaban el vuelo de prueba de alto secreto desde el lado del aeródromo húmedo estaban desconcertados. "Dios mío, muchachos, debo ir a la vuelta de la esquina", dijo un oficial más tarde. "¡No tenía una hélice!"
Mientras tanto, un ingeniero alemán llamado Hans von Ohain había estado desarrollando su propio motor a reacción. En 1944, un puñado de aviones de combate y bombarderos, incluido el Messerschmitt Me 262, el primer avión operacional del mundo, vio servicio en la Luftwaffe . En Estados Unidos, los jefes militares pusieron los aviones en un segundo plano, convencidos de que la guerra se ganaría con aviones convencionales, y muchos de ellos. Desviar recursos para trabajar en el avión no probado, insistieron las autoridades, sería una pérdida de tiempo. Pero después de que los aliados arrasaron Alemania al final de la guerra, reclutaron a docenas de científicos alemanes de aviones y cohetes, incluido Wernher von Braun, y luego los llevaron a los Estados Unidos en la "Operación Paper-clip". El plan sentó las bases. Durante décadas de innovación liderada por los EE. UU., desde tecnología de chorro inmediatamente útil hasta avances en cohetes que finalmente harían posible el programa espacial.
La tecnología de propulsión a chorro fue lo más importante en la aviación desde los Wright. "El jet no fue un refinamiento de nada, fue un avance completo", dice Anderson de NASM. "Whittle y von Ohain abrieron toda una segunda era de la aviación". Sin embargo, los inventores del avión nunca obtuvieron el reconocimiento que disfrutaron los Wright. Las patentes de Whittle fueron apropiadas por el gobierno británico durante la guerra, y von Ohain comenzó silenciosamente una nueva carrera en 1947, como científico de propulsión de la Fuerza Aérea de los Estados Unidos.
Sin embargo, llevaría años de arduo trabajo convertir el avión a reacción en un transporte confiable. En los primeros días, los pilotos de aviones de combate tenían una posibilidad entre cuatro de morir en un accidente aéreo. Las velocidades supersónicas, al menos aproximadamente 650 mph, requerían repensar las nociones convencionales sobre aerodinámica, control y eficiencia. El diseño del X-1, que rompió la barrera del sonido sobre el MurocDryLake de California en 1947, se basó en la bala calibre .50, un objeto que los ingenieros sabían que era supersónico. Fue piloteado por el piloto de prueba lacónico de Virginia Occidental Chuck Yeager, un veterano as de la Segunda Guerra Mundial que contó dos Messerschmitt 262 entre sus asesinatos.
La valentía de esos pilotos de prueba es lo que tendemos a recordar de los primeros días del viaje en avión. Pero quizás lo más importante fue el gasto masivo del gobierno en la aviación y la investigación espacial en las décadas de 1950 y 1960. Para 1959, la industria de la aviación era uno de los mayores empleadores en el sector manufacturero de Estados Unidos, con más del 80 por ciento de sus ventas en la década y media después de la Segunda Guerra Mundial a los militares. Los éxitos de la aviación y el espacio de Estados Unidos se convirtieron en símbolos potentes en la guerra fría, y la floreciente industria aeroespacial obtuvo lo que equivalía a un cheque en blanco del gobierno. Después de todo, como observó un personaje de la versión cinematográfica de The Right Stuff, "No bucks, no Buck Rogers".
"La inversión del gobierno en asuntos relacionados con el vuelo impulsó un frente amplio del desarrollo tecnológico", dice Crouch. "Una cosa tras otra se desarrolló porque de alguna manera estaba relacionada con el vuelo, y los gobiernos estaban gastando dinero en ello". Las computadoras se convirtieron en herramientas de aviación ubicuas, desde ayudar al diseño de aviones complejos hasta formar redes globales de venta de boletos. El motor a reacción también llevó la aviación civil a nuevas alturas y velocidades. Boeing introdujo un prototipo del avión de pasajeros 707 en 1954 que podía volar a más de 600 mph (tres veces más rápido que el DC-3). Cuatro años más tarde, Pan American comenzó el servicio 707 regular desde Nueva York a París, marcando el comienzo de la era del jet.
A medida que las lecciones duramente ganadas de los pilotos de pruebas militares arrojaron diseños de jet más seguros y estables, la forma misma del mundo comenzó a cambiar. Desde bombarderos nucleares masivos B-52 capaces de volar sin escalas desde Omaha a Moscú en 11 horas, hasta aviones de pasajeros que podrían cruzar el Atlántico en 7 horas, el avión hizo que los viajes internacionales fueran accesibles para casi todos. Los grandes aviones de pasajeros se hicieron comunes (el Boeing 747 de 452 pasajeros debutó en 1969) y el número de personas que volaron aumentó constantemente cada año.
Los aviones de pasajeros supersónicos fueron la siguiente frontera obvia. Pero con las excepciones del Tupolev TU-144 soviético, que voló por primera vez en diciembre de 1968, y el Concorde, una empresa conjunta entre Francia y Gran Bretaña que despegó dos meses después, el viaje supersónico de pasajeros seguiría siendo en gran medida una novedad. Ambos aviones fueron un fracaso financiero. En casi 30 años volando a través del Atlántico a dos veces la velocidad del sonido, el Concorde, que tragaba gasolina, nunca llegó ni a punto. Air France dejó el servicio regular de Concorde en mayo pasado y British Airways en octubre. No obstante, los empresarios y los políticos han seguido flotando ideas futuristas (y hasta ahora poco prácticas), como el Orient Express, un transporte masivo supersónico que transportaría hasta 200 pasajeros desde Nueva York a Beijing en dos horas, saltando como una piedra a través de la Tierra. ambiente en Mach 5.
Alcanzar velocidades cada vez más altas no necesariamente ha sido la máxima prioridad para los militares. Desde la década de 1970, los planificadores militares han enfatizado la maniobrabilidad y el sigilo. Pero los nuevos planos, con alas más pequeñas y en ángulo y superficies de control, tienden a ser inestables. Eso cambió con el desarrollo en la década de 1970 de computadoras a bordo, o sistemas de "vuelo por cable", en la jerga de la aviación, capaces de hacer miles de ajustes por segundo a los timones y otras superficies de control. El bombardero sigiloso Northrop B-2 y el caza furtivo Lockheed F-117ANighthawk, bizarros extraños de color negro mate de ángulos extraños y alas rechonchas diseñados para desaparecer del radar enemigo, parecen desafiar las leyes de la aerodinámica con la ayuda de un software sofisticado. La última tecnología de vuelo por cable, los vehículos aéreos no tripulados, o UAV, son los drones controlados a distancia, que ya han visto servicio en los cielos sobre Afganistán e Irak.
Para muchos expertos en aviación, la tecnología de los aviones parece haber alcanzado otra pausa en la tasa de progreso. "Esa es la gran pregunta: ¿es el avión en su forma ahora una tecnología madura?", Dice el curador de NASM Jeremy Kinney. “A las aerolíneas les está yendo muy bien con aviones turbofan de cuerpo ancho que transportan a cientos de personas, y el ejército está esencialmente innovando refinamientos. ¿Hay incluso una próxima meseta?
Los ingenieros esperan que sí. "Claro, hemos alcanzado un cierto nivel de madurez durante la última parte del siglo XX que algunos ven como una meseta, lo mismo que en los años 30", dice Anderson, del Smithsonian, ex presidente de Aerospace de la Universidad de Maryland. Departamento de Ingeniería. "Creo que esta es una plataforma desde la cual saltaremos y veremos avances espectaculares". Además de las mejoras en la eficiencia y el rendimiento de las aeronaves existentes, los refinamientos tecnológicos pronto permitirán logros sorprendentes: sistemas de vuelo por cable que mantienen un avión en vuelo con un ala disparada, la reducción o incluso la eliminación de auges sónicos, y aviones no tripulados capaces de realizar maniobras dramáticas que matarían a un piloto.
Curiosamente, algunas de las investigaciones más avanzadas que se están llevando a cabo en este momento tienen un parecido sorprendente con las innovaciones que los Wright hicieron hace más de un siglo. En el Centro de Investigación de Vuelo Dryden de la NASA en Edwards, California, los ingenieros del Programa de alas aeroelásticas activas han equipado un avión de combate F / A-18 Hornet con alas más flexibles que prueban las posibilidades del diseño de alas aeroelásticas, esencialmente una versión del ala de los Wright., aunque uno que utiliza sistemas informáticos muy avanzados para inducir a las alas a cambiar de forma a velocidades supersónicas. Las alas aeroelásticas hacen posible giros y giros bancarios al girar el ala en sí, mejorando el rendimiento a velocidades supersónicas. "Muy pocas aves vuelan con alerones o aletas de borde de ataque", bromea Dick Ewers, un piloto de prueba de la NASA en el proyecto. En cambio, dice, las aves cambian la forma de sus alas, dependiendo de qué tan rápido o lento vayan y si están girando, trepando, buceando o volando. "Los aviones gastan mucho peso y dinero haciendo que las alas se pongan rígidas", continúa. El ala aeroelástica eventualmente eliminará las aletas y moverá el avión cambiando la forma del ala, predice: "En lugar de endurecer el ala, queremos dejar que sea flexible y aprovecharlo ".
Un logotipo de Centennial of Flight en el prototipo de avión anuncia con orgullo la notable conexión del proyecto con la tradición. Los aviones del futuro pueden compartir una inspiración con los Wright, quienes guiaron con éxito su Flyer en tres dimensiones cambiando la forma de sus alas. "Cien años después, podemos descubrir que las respuestas de los hermanos Wright fueron más correctas aerodinámicamente que con las que hemos estado viviendo durante 80 años", dice Dave Voracek, ingeniero jefe del proyecto. "Realmente hemos cerrado el círculo".
