Gustav Whitehead - Polski Serwis Naukowy

Whitehead ze swoim silnikiem

Gustav Albin Whitehead (ur. 1 stycznia 1874 w Leutershausen, Bawaria w Niemczech jako Gustav Albin Weißkopf, zm. 10 października 1927 w USA) - niemiecko-amerykański pionier awiacji i konstruktor silników lotniczych.

Wcześnie osierocony zaciągnął się jako kilkunastoletni chłopiec do służby w marynarce, pływał na statkach żaglowych - kliprach. W 1895 wyemigrował do USA, gdzie zajął się konstrukcjami aparatów latających, początkowo bezsilnikowych (szybowców). Zbudował ich kilka, na niektórych z nich udało mu się wznieść w powietrze i przelecieć kilkusetmetrowe odcinki. W tym czas ie zmienił nazwisko na Whitehead.

Silnik spalinowy — silnik wykorzystujący sprężanie i rozprężanie czynnika termodynamicznego (gazu) do wytworzenia momentu obrotowego lub siły. Sprężany jest gaz "zimny", a rozprężany — "gorący". Do sprężenia gazu zimnego zużywana jest mniejsza ilość energii mechanicznej niż uzyskuje się z rozprężania. Z tego powodu energia uzyskana z rozprężania zużywana jest do sprężania gazu i do napędu dowolnej maszyny. Gorący gaz uzyskuje się w wyniku spalenia paliwa, stąd nazwa: silnik spalinowy.

Jedwab – włókno pochodzenia zwierzęcego (białkowe) uzyskiwane z kokonu jedwabnika morwowego lub jedwabnika dębowego. Światowa produkcja jedwabiu na poziomie ok. 50 000 ton rocznie jest bardzo niewielka i stanowi zaledwie 0,2% całej produkcji włókien.

W 1900 osiadł w Bridgeport w stanie Connecticut, gdzie kontynuował eksperymenty lotnicze. Opracował tam samolot o kształcie skrzydeł będących skrzyżowaniem ptaka i nietoperza, konstrukcję z bambusa, jedwabiu i stalowych linek z podczepioną wanną kąpielową i 20-konnym silnikiem spalinowym na gaz acetylen napędzającym dwa śmigła (w celu poprawienia stabilności śmigła obracały się przeciwbieżnie). Rozpiętość skrzydeł wynosiła około 11 metrów. Dodatkowy 10-konny silnik napędzał podwozie samolotu w celu zwiększenia prędkości startowej, dzięki czemu nie trzeba było czekać na korzystny wiatr i niepotrzebna był dodatkowa katapulta. Nazwał swoją konstrukcję "Numer 21".

Stal – stop żelaza z węglem plastycznie obrobiony i obrabialny cieplnie o zawartości węgla nieprzekraczającej 2,06%, co odpowiada granicznej rozpuszczalności węgla w żelazie (dla stali stopowych zawartość węgla może być dużo wyższa). Węgiel w stali najczęściej występuje w postaci perlitu płytkowego. Niekiedy jednak, szczególnie przy większych zawartościach węgla cementyt, występuje w postaci kulkowej w otoczeniu ziaren ferrytu.

Bambus (Bambusa Shreb.) – rodzaj roślin wieloletnich o drewniejących łodygach należący do rodziny wiechlinowatych. Rodzaj liczy ok. 120 gatunków. Występuje w klimacie monsunowym, gdzie niekiedy tworzy lasy do 40 m wysokości, głównie w tropikalnej Azji, wymaga nasłonecznionych terenów, bogatych w wodę gruntową.

14 sierpnia 1901 odbył w Bridgeport na "Numerze 21" dwa ośmiusetmetrowe loty na wysokości sięgającej 15 metrów, "tam" i "z powrotem". Konstrukcja ta, tak jak i poprzednie maszyny Whiteheada, nie dawała możliwości sterowania lotem, dlatego lot powrotny odbył się po odwróceniu samolotu na ziemi w przeciwnym kierunku. Był to pierwszy w świecie lot samolotem napędzanym silnikiem. Sukces ten został opisany w prasie - w Bridgeport Herald, New York Herald i Boston Transcript. Artykuł w Bridgeport Herald ilustrowany był rysunkiem, ale nie zawierał fotografii. Lot ten poprzedził lot braci Wright w Kitty Hawk o ponad dwa lata. Później Whitehead opracował maszynę "Numer 22", która różniła się od "Numeru 21" mocniejszym, 40-konnym silnikiem na naftę. Prawdopodobnie przeleciał nią nad dziesięciokilometrową cieśniną Long Island w styczniu 1902.

Instytut Smithsona (ang. Smithsonian Institution) – największy na świecie kompleks muzeów i ośrodków edukacyjno-badawczych, mieszczący się głównie w Waszyngtonie; powstał w roku 1846 jako fundacja na podstawie testamentu brytyjskiego chemika i mineraloga Jamesa Smithsona; finansuje i organizuje badania naukowe, wydawanie książek i czasopism, prowadzi wymianę publikacji z zagranicznymi ośrodkami naukowymi. Na cześć instytutu jedną z planetoid nazwano 3773 Smithsonian.

Śmigło - rodzaj pędnika, urządzenie służące do przetwarzania momentu obrotowego (a ściślej mocy) napędzającego silnika na siłę ciągu. Siła ta powstaje podczas ruchu obrotowego śmigła w wyniku różnicy ciśnienia przed i za powierzchnią składających się na śmigło łopat. Oprócz łopat śmigło posiada również piastę. Niektóre śmigła mają urządzenia do zmiany kąta natarcia (może być zmieniany ręcznie lub automatycznie tzw. skok śmigła}, do ustawienia w tzw. chorągiewkę (po awarii silnika), do odladzania krawędzi natarcia.

Gustav Whitehead (z prawej) z córką Rose obok swego samolotu w 1901

Nie zachowały się żadne fotografie dokumentujące loty Whiteheada, a artykuły prasowe opisujące jego osiągnięcia zawierają liczne niewiarygodne szczegóły. Dlatego m.in. Smithsonian Institution zaprzecza, aby jakikolwiek lot silnikowy odbył się przed rokiem 1903, a żądania Whiteheada uznania jego lotu jako pionierskiego zostały oficjalnie odrzucone; jego prace zaliczono do kategorii lotów bezsilnikowych (szybowcowych). Niemniej jednak prawodawstwo stanu Connecticut zaakceptowało roszczenia lotnika.

Katapulta — machina miotająca pociski wykorzystywana głównie w starożytności i średniowieczu. Zasada jej działania opiera się na wykorzystaniu energii sprężystej. Energia ta była wykorzystywana do miotania na odległości kamiennych pocisków.

Nafta – ciekła frakcja ropy naftowej wrząca w granicach 150-320 °C, mająca gęstość 0,78-0,81 g/cm³. Żółtawa, palna ciecz o charakterystycznym zapachu, będąca mieszaniną węglowodorów, których cząsteczki zawierają 12-15 atomów węgla. Stosowana jako paliwo lotnicze (pod nazwą "kerozyna" lub "nafta lotnicza"), jako rozpuszczalnik oraz do celów kosmetycznych.

Whitehead nie miał dostatecznej wiedzy i orientacji w zagadnieniach prawnych i ekonomicznych. Budowane przez siebie silniki sprzedawał z minimalnym zyskiem i nigdy nie udało mu się rozwinąć przedsiębiorstwa na większą skalę. Świadkowie twierdzą, iż Whitehead był odwiedzany przez braci Wright, którzy negocjowali z nim kupno jego silnika i wymieniali się z nim doświadczeniami w zakresie budowy aparatów latających. Około roku 1911 Whitehead zajął się konstrukcjami śmigłowców, osiągając w tym pewne niewielkie sukcesy.

Kliper – smukły, bardzo szybki żaglowiec z ożaglowaniem typu fregata, noszący na każdym z trzech lub czterech wysokich masztów nawet do siedmiu żagli rejowych oraz dodatkowe żagle boczne, tzw. lizle, rozpinane na przedłużających reje wytykach, nie licząc sztaksli przednich i międzymasztowych. Nazwa pochodzi od angielskiego to clip ("biec"). Klipry narodziły się na pocz. XIX w. w USA i są bezpośrednimi przodkami współczesnych wielkich żaglowców. Osiągały rekordowe prędkości – dochodzące do 21 węzłów. Miały bardzo smukłe i stosunkowo wąskie kadłuby i ostre, mocno wysunięte na wysokości bukszprytu dzioby, przeciętnie ok. 1000 BRT pojemności, 50 m długości i 10 m szerokości. Były konstruowane specjalnie do jak najszybszego pokonywania tras. Pierwsze klipry były budowane z lekkich materiałów, a więc niezbyt wytrzymałe, za to podlegające olbrzymim naprężeniom mechanicznym z powodu swojej szybkości i do tego z powodu swojej smukłości mniej ładowne od innych żaglowców. Przeciętny okres eksploatacji tych jednostek z początku nie przekraczał nawet dziesięciu lat, a mimo to klipry zarabiały na siebie. Najbardziej sławne były brytyjskie "klipry herbaciane" z lat sześćdziesiątych o kształtach kadłubów zbliżonych niemalże do regatowych jachtów. Najbardziej znanym z nich jest Cutty Sark.

Śmigłowiec lub helikopter (gr. héliks, D. hélikos – skręcony; pterón – skrzydło) – statek powietrzny cięższy od powietrza (aerodyna), który wytwarza siłę nośną dzięki ruchowi obrotowemu wirnika lub wirników napędzanych przez silnik, a obecnie coraz częściej przez 2, a czasem nawet 3 silniki. Wirnik zbudowany jest z odpowiednio profilowanych łopat osadzonych w głowicy.

Wikimedia Commons ma galerię ilustracji związaną z tematem:
Gustav Whitehead