Так же совершенно неудовлетворительны и непрактичны оказались и все другие способы достижения устойчивости в воздухе, предлагавшиеся в науке того времени.
«Устойчивость самолета на первый взгляд может показаться очень простой вещью, — пишут в своей статье бр. Райт, — хотя почти каждый экспериментатор находил в этом препятствие, которое он не мог удовлетворительно преодолеть. Много различных способов было испытано. Некоторые экспериментаторы помещали центр тяжести значительно ниже крыльев в расчете, что тяжесть естественно будет концентрироваться в самой нижней точке. Действительно, так же как в маятнике, тяжесть стремилась к нижней точке, но вместе с тем, подобно маятнику, она стремилась вызвать качание, разрушающее всякую устойчивость. Более удовлетворительным способом особенно для поперечного равновесия было устройство крыльев в форме широкого «V». чтобы образовать двугранный угол с вершиной, обращенной вниз. В теории это была автоматическая система, но на практике она имела два серьезных недостатка: во-первых, это вызывало качание машины и, во-вторых, было полезно только при спокойном воздухе. В несколько измененной форме та же система применялась и для сохранения продольной устойчивости. Главные поддерживающие поверхности располагались под положительным углом, а горизонтальный хвост под отрицательным углом, в то время как центр тяжести помещался далеко впереди. Так же как и при поперечной устойчивости, здесь возникало стремление к постоянному колебанию, и те же силы, которые способствовали сохранению устойчивости в безветрии, способствовали нарушению устойчивости при ветре… Несмотря на знание ограниченности этого принципа, он применялся почти в каждой известной летательной машине, которая была построена.
После рассмотрения практического эффекта двугранного принципа мы пришли к заключению, что самолет, основанный на нем, может быть, будет представлять интерес с научной точки зрения, но не будет иметь никакой практической ценности».
Не найдя никакого удовлетворительного разрешения проблемы устойчивости в теории и практике того времени, бр. Райт обратились снова к азбуке авиации — к изучению полета птиц, чтобы проверить и подсмотреть, как разрешают проблему устойчивости при своем полете птицы.
Обычно эти наблюдения происходили в свободные дни, по воскресеньям. Братья на велосипедах рано утром уезжали за город, за три мили по реке Майами к месту, называемому «Стрельчатым», так как там торчали причудливые готические башенки и острия из песчаника. Здесь они ложились на спину и часами наблюдали в бинокль и простым глазом за полетом хищных птиц, соколов и сарычей, которые парили и садились отдыхать на скалы из песчаника. Потом, возвратившись к обеду домой, братья наблюдали полет ласточек и других мелких птиц.
«Мы получили большую зарядку авиационного энтузиазма от наблюдения за полетом птиц, — говорил потом Мак Мэгону Орвил, — но мы ничего не узнали о тайне их устойчивости».
По словам Мак Мэгона свое знаменитое открытие принципа перекашивания концов крыльев (так называемых элеронов) для достижения поперечной устойчивости, бр. Райт открыли независимо от птиц и только спустя два года после его применения заметили на присланной им капитаном Фербером фотографии морской чайки, что птицы тоже слегка перекашивают концы крыльев. Это перекашивание концов крыльев у птиц сопровождается более заметным сокращением одного крыла и происходит так незаметно и быстро, что глаз наблюдателя его не улавливает.
Несомненно, однако, что пристальные наблюдения за полетом птиц давали бр. Райт не только зарядку авиационного энтузиазма, но и много материала для размышлений и выводов. Вильбур в своих докладах и письмах любил ссылаться на полет птиц и проводить параллель между птичьим полетом и авиацией.
«Тот, кто только просто смотрит на полет птицы, получает впечатление, что птица ничего при этом не думает и только машет крыльями, — говорил Вильбур в своем докладе в Чикаго в 1901 г. — В действительности же это только очень незначительная часть ее умственной работы. Одно только перечисление всего того, что должна постоянно держать птица в своем, уме, чтобы летать безопасно по воздуху, заняло бы значительную часть вечера».
Наблюдение над полетом птиц в начале работы бр. Райт (так же как и вообще в начале авиации) играло важную роль и только потом, в 1901–1902 гг., когда они изобрели свою первую аэродинамическую трубу, заменилось серьезными аэродинамическими исследованиями.
«Мы начали изучать полет птиц, чтобы проверить, действительно ли они применяют те методы поддержания устойчивости, которыми, по словам Шанюта и Муйяра, они пользуются, — рассказывал потом об этом периоде работы Вильбур. — Они указывали, что птицы поддерживают продольное равновесие, передвигая крылья вперед и назад и перенося таким образом центр давления крыльев вперед или назад относительно центра тяжести, и это наклоняет птицу вверх или вниз. Они утверждали, что поперечное равновесие поддерживается втягиванием во внутрь одного крыла для того, чтобы yменьшить его площадь по сравнению с крылом на другой стороне и таким образом уменьшить подъемную силу на той стороне, которая стремится подняться. Далее они утверждали, что птица иногда наклоняет свое тело к поднятой стороне, чтобы увеличившийся вес на этой стороне помог опуститься поднявшемуся крылу вниз.
Однако, наблюдая однажды полет голубей, мы заметили, что одна из птиц качалась быстро со стороны на сторону, т. е. наклонялась так, что одно крыло было поднято выше своего обычного положения, а другое опущено ниже своего обычного положения, и затем наклонено в противоположном направлении. Эти боковые наклоны, сначала одним способом, потом другим, были повторены четыре или пять раз очень быстро; так быстро, что это указывало на действие какой-то другой силы, а не тяжести. Способ втягивания одного крыла или другого, как описывали Шанют и Муйяр, зависел конечно в принципе от действия тяжести, но здесь было ясно, что эти поочередные наклоны голубя были много быстрее, чем могла подействовать тяжесть, в особенности при наличии факта, что мы не могли обнаружить какого-либо втягивания сначала одного, а затем другого крыла.
При попытке найти возможное объяснение способа, применявшегося птицей в этот момент, явилась мысль, что, возможно, она приспосабливала концы своих крыльев так, чтобы подставить один конец под положительным углом и другой под отрицательным углом, как бы на мгновение обращаясь в живую ветряную мельницу, а затем, когда ее тело перевернулось на продольной оси насколько было нужно, она начала процесс в обратном порядке и перевернулась другим способом. Что же касается продольного равновесия, то оно повидимому объяснялось движением крыльев вперед и назад, как утверждал Шанют».
Окончательная идея перекашивания концов крыльев для достижения поперечной устойчивости сложилась у бр. Райт в июле 1899 г. и вот при каких обстоятельствах, как рассказывает Мак Мэгон.
Вильбур находился один в велосипедной мастерской около десяти часов вечера, когда туда зашел посетитель и спросил новую камеру для велосипеда. Разговаривая с посетителем, Вильбур держал в руках картонную коробку, в которой была упакована камера. Пальцы его рассеянно перебирали коробку и сгибали ее концы. Неожиданно Мысль Вильбура перенеслась от картонной коробки к аэроплану. Так же, как он сейчас изгибает и перекашивает концы картонной коробки, можно изгибать и перекашивать концы аэропланных крыльев, один вверх, другой вниз, для достижения поперечной устойчивости.
Забыв о посетителе, Вильбур начал усиленно обдумывать эту уже раз мелькавшую у него в голове мысль. Захватив новую камеру и заплатив за нее доллар, посетитель вышел из мастерской, а Вильбур, заперев ее, поспешил домой и сообщил о своей мысли брату. Вдвоем они окончательно обдумали и разработали проект.
В июле же 1889 г. у бр. Райт сложился, правда в довольно еще приблизительных очертаниях, план их первого планера. Они остановились на типе биплана с двумя поддерживающими поверхностями, расположенными одна над другой, но скрепленными так, что верхняя поверхность могла несколько передвигаться вперед или назад по отношению к неподвижной нижней. Они рассчитывали, что этим возможно будет достигнуть продольной устойчивости наподобие птиц, передвигающих крылья вперед или назад. Однако этот способ достижения продольной устойчивости оказался мало пригодным, и бр. Райт потом в следующих планерах пришлось от него отказаться. Для достижения поперечной устойчивости решено было применить перекашивание концов плоскостей, которое в этом первом планере было устроено, по описанию Вильбура, так: