Эта труба, или «ветряной туннель», как они его называли, была устроена в их велосипедной мастерской и обошлась им всего в 15 долларов. Труба была деревянная, длиною в 6 футов 16 дюймов в диаметре (внутри). Поток воздуха в трубе вызывался металлическим вентилятором, прикрепленным к оси наждачного колеса, приводимого в движение двухцилиндровым газовым двигателем, находящимся в мастерском. Испытуемые предметы или модели подвешивались в трубе под различными углами, которые автоматически определялись особым угломером. Конечно этот ветряной туннель бр. Райт был очень несовершенен по сравнению с современными аэродинамическими трубами, употребляемыми теперь во всех аэродинамических лабораториях и институтах. Но для своего времени это было замечательное изобретение, сразу же давшее бр. Райт огромное преимущество перед другими изобретателями и подвинувшее их ближе к цели. Только получив ответ на мучившие их вопросы, смогли бр. Райт перейти к дальнейшему практическому осуществлению своего изобретения.
«Сделав предварительные измерения большого числа различных по форме поверхностей, чтобы получить общее представление о предмете, — пишет Орвил, — мы начали систематическое измерение различиях поверхностей с целью выяснить основные причины замеченных разниц в величине их сопротивления. Измерения почти 50 поверхностей при различных углах от 0 до 45 градусов, с промежутками в 2 1/2 градуса, систематизировались в виде таблицы. Эти измерения производились таким образом, чтобы показать также влияние одной поверхности на другую, когда они расположены одна над другой или следуют друг за другом».
Братья испытали в своем туннеле более двухсот моделей различных крыльев, размером от 3 до 9 дюймов в длину. Формы профилей их были различны и испытывались они в различных комбинациях: в виде монопланов, бипланов или мультипланов, а также в тандем (гуськом друг за другом). Модели крыльев делались из листового железа. Некоторые складывались так, что верхней части придавался нужный изгиб и крутой край спереди, а свободные концы соединялись плотно сзади. Другие делались толщиной в один лист, и им тоже придавался различный изгиб. Поверхности имели различную форму — от дуги до круга. Перед испытанием они смазывались слегка воском. Такое систематическое измерение величины сопротивления различных поверхностей и профилей крыльев при различных углах атаки в аэродинамической трубе никогда раньше до бр. Райт не производилось. Неудивительно, что и результаты этих упорных систематических опытов по аэродинамике были решающими для их дальнейшего успеха.
Главным результатом этих аэродинамических опытов бр. Райт было определение так называемого центра давления, т. е. равнодействующей всех сил давления на крыло при различных углах атаки (угол между направлением потока воздуха при полете и касательной к нижней поверхности крыла). В зависимости от наклона крыла при полете, т. е. угла атаки, центр давления оказывается приложенным в различных точках крыла. Знание положения равнодействующей или центра давления совершенно необходимо при конструировании аэропланов для расчетов и устойчивости. После кропотливых опытов с двумястами различных крыльев с разными профилями и после математических вычислений бр. Райт удалось найти законы перемещения центра давления.
Другим важным результатом опытов было определение подъемной силы крыльев и силы лобового сопротивления при разной скорости, И здесь, так же как и в устройстве первой аэродинамической трубы, бр. Райт действовали в согласии с методами современной нам аэродинамики. Они не рассматривали, как это делали многие их современники, подъемную силу и силы лобового сопротивления отдельно, а старались найти соотношение между ними. Отдельные части проблемы не закрывали от них самого важного, целого, их цели — полета. Их занимал практический вопрос о наиболее совершенном устройстве крыльев и летательной машины. Мерою же аэродинамического совершенства аэроплана, его качества (так же как и качества крыла) является отношение подъемной силы его крыльев к величине его лобового сопротивления.
Результаты своих исследований бр. Райт систематизировали в особых таблицах, которые потом служили для них карманной справочной книгой при их дальнейших полетах.
Именно эти свои таблицы имели в виду бр. Райт, когда писали в 1908 г., что «мы надеемся опубликовать результаты наших лабораторных опытов, которые одни сделали возможным раннее разрешение проблемы полета». Однако эти таблицы, сослужившие такую важную роль в изобретении аэропланов, так и остались неопубликованными. Тотчас же после их составления, весною 1902 г., бр. Райт послали один экземпляр Шанюту, а другой доктору Спрату.
Окончив составление таблиц, бр. Райт принялись за конструирование нового планера, который был построен уже с учетом всех сделанных ими аэродинамических изысканий и при испытании подтвердил правильность их выводов.
Теперь уже им не приходилось, как раньше, брести ощупью в темноте, у них в руках были точные, добытые ими самими расчеты.
Летом 1902 г. бр. Райт приготовились к новой поездке в Кити Хок. Вильбур купил в галантерейном магазине тот же муслин «Краса Запада» и так же, как и весной прошлого года, рвал его и сшивал нa швейной машине на лужайке во дворе, на виду у соседей.
В начале августа братья собрались было выехать, но им пришлось задержаться из-за домашних дел. У старика-отца их Мильтона Райт произошли большие неприятности в церковной общине. Один из церковников растратил общественные деньги. Пуритански строгий и честный Мильтон Райт настаивал на том, чтобы об этом было доведено до сведения общины, но другие влиятельные лица возражали против этого, опасаясь, что оглашение растраты уменьшит приток пожертвований. Вильбуру по просьбе старика-отца пришлось принять участие в этой грязной церковной сваре и помочь написать ему обращение к членам общины, доказывающее факт растраты и правильность занимаемой им позиции о необходимости оглашения этого факта. Эту взятую на себя несвойственную ему роль адвоката по церковным делам Вильбур выполнил с присущей ему деловитостью. Обстоятельно и точно написанное обращение возымело свое действие, и противники Мильтона Райта вынуждены были уступить.
Случайно задержавшись из-за этой отцовской истории, братья решили отложить отъезд до конца августа, чтобы выждать более благоприятных осенних ветров. 25 августа Вильбур и Орвил выехали из Дэйтона в Кити Хок. Путешествие туда было довольно длинно и утомительно: приходилось ехать 25 часов по железной дороге в Елизабет-Сити, а оттуда 24 часа на парусном судне до пристани Дошера и затем на лодке к месту лагеря, расположенного среди дюн в четырех милях к югу от Кити Хок. Первая поездка Вильбура в 1900 г. продолжалась почти целую неделю, потом, когда братья лучше ознакомились с дорогой, на нее уходило 3–4 дня.
На место лагеря братья приехали 28 августа. Здесь им прежде всего пришлось восстанавливать свой досчатый сарай, сильно пострадавший от зимних штормов и занесенный песком. Работа эта отняла целых 10 дней. После этого они занялись сборкой планера.
Этот третий по счету планер 1902 г. по своим размерам приблизительно равнялся планеру 1901 г., но отличался от него улучшенной конструкцией. Крылья его имели 32 фута (9,75 метра) в длину и 5 футов (1,52 метра) в ширину; площадь крыльев составляла 305 кв. футов. Передний горизонтальный руль высоты имел 15 кв. футов, а вертикальная поверхность руля 11 2/3 кв. фута. В отличие от предыдущих у планера был сделан вертикальный хвост, который вначале имел 12 кв. футов, потом был укорочен наполовину. Вес планера без нагрузки был 116 1/2 фунтов, вместе же с планеристом он весил 250–260 фунтов, в зависимости от того, кто на нем летал: Вильбур был выше Орвила и весил немного больше. Планер был прочно построен, легко поднимался за концы крыльев. 19 сентября сборка планера, продолжавшаяся 11 дней, была совсем закончена, и в тот же день после полудня братья приступили к его испытанию. Испытание своего нового планера они начали так же, как и с предыдущим планером: они запустили его на привязи, так как хотели на практике убедиться в верности своих расчетов и испытать, будет ли планер в состоянии подниматься вверх при небольшом угле атаки. Результаты этих испытаний вполне подтвердили правильность сделанных ими расчетов. Планер легко поднимался вверх при наклоне в 7 градусов. В этот день было произведено около 25 удачных полетов. Передний руль хорошо действовал даже при угле атаки менее 3 градусов.